Czym są urządzenia blokujące? Jaka jest różnica pomiędzy ochroną personelu a ochroną procesów? O czym mówi norma ISO 14119 – dowiecie się z poniższego artykułu.
Na wstępie należy wyjaśnić, że urządzenia blokujące to nic innego jak wyłączniki bezpieczeństwa z cewką elektromagnetyczną, często nazywane ryglami, elektroryglami lub zamkami (EUCHNER seria TP, CTP, CTA, CEM, CTM, CET oraz klamki bezpieczeństwa MGB i MGB2 z Profinetem oraz Ethercatem). Natomiast urządzenia ryglujące to wszystkie wyłączniki bezpieczeństwa, które mają za zadanie zabezpieczać osłony bądź drzwi (np. EUCHNER seria GP, SGP, NZ, VZ oraz bezkontaktowe CMS, CES) . Ryglowanie jest tutaj równoznaczne z zamykaniem osłon natomiast blokowanie odnosi się do zadziałania mechanizmu trzymającego aktywator w elektroryglach.
Przystępując do projektowania aplikacji musimy zadać sobie kilka pytań:
- Czy do ochrony personelu należy używać urządzenia ryglującego osłonę, czy wystarczy wyłącznik z aktywatorem bez ryglowania?
Elektrorygiel (urządzenie blokujące z ryglowaniem) jest używany zawsze, jeśli podczas otwierania drzwi bezpieczeństwa/osłony nie można wyeliminować zagrożenia na czas. Jest to sytuacja kiedy operator ma możliwość dotarcia do miejsca niebezpiecznego przed zatrzymaniem maszyny. Aby to ustalić norma podaje prostą instrukcję: należy określić czas potrzebny do wyeliminowania zagrożenia. Musi on być krótszy niż czas potrzebny użytkownikowi na dotarcie do niebezpiecznego punktu.
Aby określić ten czas, norma ISO 14119 odnosi się do ISO 13855:2010, do sekcji 9. Czas można określić za pomocą formuły zawierającej określoną prędkość zbliżania się osoby do strefy niebezpiecznej.
We wszystkich innych przypadkach wystarczy urządzenie blokujące bez ryglowania. Oczywiście zawsze można zastosować elektrorygiel zamiast samego wyłącznika z aktywatorem bez ryglowania, niezależnie od tego czy dotyczyć to będzie ochrony procesów czy ochrony personelu.
- Co to jest ochrona personelu, a co to jest ochrona procesów?
Oba terminy są używane w odniesieniu do urządzeń ryglujących osłony. Urządzenia blokujące osłony (elektrorygle) stosowane są do ochrony personelu. Zapewniają ochronę operatora, blokując przy tym drzwi lub osłony, o ile istnieje niebezpieczeństwo wejścia w strefę niebezpieczną maszyny. W tym celu muszą być spełnione wymagania normy w odniesieniu do funkcji ryglowania osłony, ale o tym dowiemy się w dalszej części. W przypadku urządzeń tylko ryglujących osłony ( wyłączników bezpieczeństwa z aktywatorem bez cewki, bezkontaktowych wyłączników bezpieczeństwa, np. EUCHNER serii GP, SGP, CMS, CES) do ochrony procesu, nie ma wymagań, które musi spełniać dane urządzenie bezpieczeństwa. W tym momencie zastosowanie elektrorygla nie posłuży do ochrony operatora, ale zamiast tego będzie zapobiegać przerwie w procesie produkcyjnym. W celu ochrony procesu wyłącznik bezpieczeństwa / urządzenie blokujące musi spełniać wszystkie wymagania zgodnie z normą.
- Jakie warunki musi spełniać urządzenie ryglujące osłony do ochrony procesu zgodnie z ISO 14119?
W odniesieniu do urządzenia ryglującego osłonę i kontroli blokowania osłony, należy upewnić się, że funkcja ryglowania (monitorowanie położenia drzwi bezpieczeństwa) nie uległa pogorszeniu. Chodzi tutaj o wykluczenie obejścia funkcji blokowania przy otwartej osłonie. Ponadto wszystkie wymagania dotyczące działania wyłącznika bezpieczeństwa muszą być spełnione (m.in. wymuszone prowadzenie styków oraz positive-opening). Pierwsza funkcja bezpieczeństwa wyłącznika, z lub bez cewki blokującej, musi skutkować natychmiastowym wyłączeniem aplikacji podczas otwierania zabezpieczanej osłony. Drugą funkcją bezpieczeństwa jest ochrona przed nieoczekiwanym uruchomienie maszyny.
- W jaki sposób możemy zapewnić, że funkcja blokady nie zostanie pominięta podczas stosowania urządzenia ryglującego osłonę?
W wyłączniku bezpieczeństwa ryglującym/zamykającym osłonę konieczne jest, aby element blokujący osłonę czyli inaczej element blokujący aktywator w głowicy elektrorygla (norma odnosi się tutaj do mechanizmu blokującego) przesuwał się do pozycji „zablokowanej” tylko jeśli drzwi bezpieczeństwa również są faktycznie w pozycji zamkniętej. Elektrorygiel nie może zatem „zablokować się” bez aktywatora w głowicy a tym samym uruchomić aplikację. Ta funkcja jest zapewniona przez mechanizm blokujący, który jest w konstrukcji mechanicznej elektrorygla. Dzięki temu tylko wtedy, gdy drzwi są rzeczywiście zamknięte, a blokada jest aktywowania czyli inaczej aktywator jest zablokowany w głowicy elektrorygla maszyna może się uruchomić.
Wyłączniki bezpieczeństwa, np. firmy EUCHNER blokujące osłony bezpieczeństwa (np.seria TP, CTP, CET, CTM oraz klamki bezpieczeństwa MGB, MGB Profinet) ogólnie rzecz biorąc zapobiegają przypadkowemu aktywowaniu pracy maszyny. Funkcja bezpieczeństwa czyli „ochrona przed niezamierzonym uruchomieniem maszyny” może być spełniona tylko wtedy, gdy nie ma możliwości przypadkowego blokowania aktywatora. W urządzeniach ryglujących osłony do ochrony procesu to bezpieczne blokowanie mechanizmu pomaga zapewnić, że działanie urządzenia blokującego wewnątrz elektrorygla nie zostało wyeliminowane lub pominięte. Zgodnie z wymaganiami normy w pozycji „zablokowanej” mamy pewność, że drzwi bezpieczeństwa znajdują się w pozycji „zamkniętej”.
- Jakie są zasady blokowania osłon?
ISO 14119 zawiera cztery różne zasady działania dla urządzeń ryglujących osłony:
- Blokowanie za pomocą sprężyny – zwalnianie blokady po podaniu napięcia „Power-to release”
Zasada „Power to release”, zwana również „mechaniczną blokadą osłony” albo „closed-circuit current principle” jest zasadą w odniesieniu do funkcji ryglowania osłony. Oznacza to, że urządzenie blokujące osłonę przesuwane jest do pozycji „zablokowanej” za pomocą sprężyny, bez napięciowo. Po podaniu zasilania na cewkę elektrorygiel zwalnia urządzenie blokujące.
- Blokowanie za pomocą napięcia – zwalnianie sprężyną po zdjęciu napięcia „Spring -to release”
Zasada ta działa w odwrotny sposób do poprzedniej i nazywana jest „elektryczną blokadą osłony” bądź „open-circuit current principle” lub „blokowaniem napięciowym”.
- Blokowanie „Power-ON zablokowany – Power-ON odblokowany”
Zasada „Power-ON zablokowany – Power-ON odblokowany” jest zwana również zasadą bistabilną, ponieważ odłączenie zasilania nie zmienia położenia urządzenia ryglującego osłonę. Zasada ta jest uważana za zasadę „prądu spoczynkowego”. W tym przypadku jeśli elektrorygiel zostanie zablokowany po podaniu napięcia, jego zdjęcie nie spowoduje odblokowania. I odwrotnie, jeśli elektrorygiel w stanie odblokowanym pozbawiony zostanie napięcia blokada pozostanie w stanie „otwartym”.
- Blokowanie “Power-ON “zablokowany”– Power-OFF „otwarty””
Zasada „zasilanie włączone „zablokowanie” – zasilanie zwolnione „odblokowanie”” odpowiada zasadzie „open-circuit current principle”, ponieważ blokada urządzenia otwiera się po odłączeniu zasilania. Zasada jest używana dla elektromagnetycznych wyłączników bezpieczeństwa, na przykład na serii CEM firmy EUCHNER.
- Którą zasadę blokowania osłony należy wybrać?
Istnieje możliwość wyboru spośród opisanych powyżej opcji działania blokady osłony w zależności od wymagań bezpieczeństwa. Ale tylko dwie z nich: „closed-circuit current principle” oraz “bistabilna” idealnie nadają się do ochrony personelu. Dzięki tym dwóm zasadom, wyłącznik bezpieczeństwa ryglujący osłonę pozostaje w stanie „zamkniętym” (zablokowanym) w przypadku awarii zasilania.
Norma dopuszcza tylko bardzo drobny wyjątek od tego wyboru. Występuje tylko wtedy jeśli można wykazać, że zasada „prądu spoczynkowego” czyli zasada „bistabilna” jest nieodpowiednią metodą. Jednak znalezienie dowodów na to stwierdzenie będzie bardzo trudne.
Często wybierana jest zasada „open-circuit current principle” dla dostępu do maszyny w przypadku awarii zasilania. Jednak ten aspekt można również zapewnić stosując zasadę „close-circuit current principle” stosując elektrorygiel wyposażony w mechanizm awaryjnego odryglowania.
W przypadku ochrony procesu, inżynier-projektant może całkowicie swobodnie decydować, który typ blokady osłony zostanie wybrany, ponieważ nie reprezentuje on funkcji bezpieczeństwa. Jedynym wymogiem w normie jest to, że na urządzeniach ryglujących osłony do ochrony procesu działanie urządzenia blokującego nie może ulec wyeliminowaniu lub obejściu w łatwy do przewidzenia sposób.
- Jaką siłę trzymania musi mieć urządzenie ryglujące osłonę?
Zgodnie z normą, należy podać siłę blokującą Fzh dla każdego urządzenia blokującego osłonę. Dla bardzo szerokiej gamy różnych rodzajów drzwi występują wyłączniki bezpieczeństwa z siłą blokowania od 500 do ponad 8000 N. Siła, która występuje w drzwiach bezpieczeństwa może określić tylko inżynier lub konstruktor maszyny. W załączniku I normy znajduje się tabela z siłami statycznymi, które osoba może aplikować w różnych sytuacjach. Należy zauważyć, że ta siła często może zostać znacznie zwiększona poprzez działanie dźwigni. Poza tym istnieje wiele mniejszych osłon / niewielkich drzwi bezpieczeństwa, na które działają mniejsze siły. Urządzenie ryglujące osłonę musi być w stanie wytrzymać rzeczywiste występujące siły statyczne. Siły dynamiczne są również podane w dedykowanej sekcji w ISO 14119. Powstają, gdy rygiel blokujący zatrzaśnie się automatycznie i nastąpi zamknięcie drzwi bezpieczeństwa. Gdy drzwi się odbijają, cała siła jest pochłaniana przez urządzenie ryglujące osłonę. Takiej sytuacji należy unikać. Należy stosować mechaniczny hamulec, np. dodatkowy zderzak na konstrukcji osłony, który zdecydowanie wydłuży żywotność wyłącznika bezpieczeństwa. Prostym rozwiązaniem jest również zaimplementowanie dodatkowego przycisku start/restart po zamknięciu i zablokowaniu osłony.
- Jaki jest cel opcjonalnych odblokowań dla urządzenia blokującego i kiedy należy ich używać?
Norma przewiduje następujące opcje awaryjnego odblokowania cewki elektrorygla:
- Odblokowanie pomocnicze
Ten rodzaj odblokowania nie jest funkcją bezpieczeństwa. Służy jedynie do tego, aby umożliwić dostęp do maszyny w przypadku awarii zasilania. Odblokowanie pomocnicze musi być zabezpieczone przed niewłaściwym użyciem (szczególnie przed użyciem przez operatorów maszyn), np. za pomocą dodatkowego uszczelniania, zabezpieczenia śrubą, którą zwolnimy tylko przy pomocy narzędzia specjalnego lub plomby.
- Odblokowanie awaryjne
Odblokowanie awaryjne, również nie jest funkcją bezpieczeństwa. Służy do otwarcia osłony / drzwi w sytuacji awaryjnej, gdy konieczne jest szybkie dotarcie do strefy zagrożenia w maszynie. Przykładem może być wybuch pożaru w strefie niebezpiecznej, który musi zostać szybko ugaszony. W tym przypadku szybki dostęp bez narzędzi jest konieczny.
Korzystanie z funkcji awaryjnego odblokowania nie jest przewidywalne. Jeśli awaryjne odblokowanie cewki elektrorygla staje się konieczne, np. w przypadku zagrożenia pożarem, należy zapewnić odpowiednie procedury pracy i szybki dostęp do strefy niebezpiecznej. Z technicznego punktu widzenia zarówno odryglowanie ewakuacyjne (klamki ewakuacyjne, przyciski ucieczkowe), jak i odryglowanie awaryjne (awaryjne zwolnienie blokady cewki z zewnątrz strefy zagrożenia) może być zaprojektowane mniej więcej zgodnie z wymaganiami. Norma ISO 14119 wymaga tylko tego, aby można było je obsługiwać bez narzędzi i możliwie prosty sposób. Jeśli urządzenie ryglujące jest zamontowane w taki sposób, że np. jest ukryte, do tych zastosowań bardzo dobrze nadaje się system odryglowywania z linką Bowdena.
Jeżeli potrzebujesz wsparcia merytorycznego lub technicznego przy doborze odpowiedniego rozwiązania do zadanej aplikacji, zapraszamy do kontaktu.
Piotr Napieraj
Inżynier sprzedaży
Euchner
Recent Comments