Rozdzielnice niskiego napięcia z badaniami typu

Rozdzielnice niskiego napięcia z badaniami typu

s
Automation and Drives
Skaner LS4 – elastyczne definiowanie stref bezpieczeństwa.
Marek Trajdos
Rosnące wymagania dotyczące
bezpieczeństwa maszyn i urządzeń
stawiają przed producentami
czujników bezpieczeństwa wciąż
nowe wyzwania. „Stare, dobre”
osłony ograniczające dostęp do
niebezpiecznych stref maszyny nie
satysfakcjonują w wielu wypadkach
użytkowników, którzy zmuszeni do
podnoszenia wydajności produkcji
oczekują rozwiązań pozwalających
na przyspieszenie pracy.
W przypadku konieczności
wchodzenia pracownika do strefy
niebezpiecznej ciągu
technologicznego w określonych
częściach cyklu pracy maszyny, gdy
czasowo zagrożenie nie występuje,
przy konieczności otwierania drzwi lub
osłony ruchomej zabiera, bowiem zbyt
Rys.2. Skaner laserowy LS4-4 posiada 190° kąt widzenia o rozdzielczości
kątowej 0,36
wiele czasu. Nie można jednak obniżyć
poziomu bezpieczeństwa obsługi.
jedynie w jednej płaszczyźnie (patrz rysunek5.).
Rozwiązanie problemu stanowi zastosowanie
Istotną cechą skanera jest maksymalny dystans
„wirtualnych” osłon i drzwi, będących czujnikami
rozpoznawania obiektów. Dla stref bezpieczeństwa
optycznymi. Są to bariery i kurtyny świetlne, maty
określony jest on promieniem o długości 4 metrów,
naciskowe i chyba najdoskonalsze obecnie
dla definiowalnych stref ostrzegawczych zasięg
rozwiązanie (w sensie potencjalnych możliwości) –
wynosi 15 metrów. Natomiast całkowity
skaner laserowy, który działa niejako przestrzennie.
maksymalny zasięg lasera wynosi 40 metrów.
Temu właśnie urządzeniu poświęcimy poniższe
Z punktu widzenia bezpieczeństwa istotnym
rozważania.
parametrem jest rozdzielczość kątowa skanera
Zasada działania i budowa skanera.
Skaner laserowy działa na zasadzie odbicia
promienia laserowego od obiektu, którego położenie
jest identyfikowane, jak to pokazano na rysunku 1.
Rysunek 2. przedstawia pole widzenia skanera. Jest
ono zbliżone kształtem do półkola, jednak kąt
widzenia jest o 5° większy w każdej strony. Skaner
analizuje obecność obiektów znajdujących się
wynosząca 0,36°.
Na rysunku 3. i 4. zamieszczono wybrane główne
charakterystyki skanera: rozdzielczości
i współczynnika odbicia w zależności od odległości.
Możliwości użytkowe oprogramowania.
Skanery laserowe wyposażone są
w oprogramowanie konfiguracyjne, które umożliwia
ich programowanie, testowanie, dokumentowanie
nastaw oraz zabezpiecza przed zabronionymi
czynnościami (nieautoryzowaną ingerencją
w nastawy).
Rys.1. Zasada działania skanera LS4. Sc – źródło promieniowania
laserowego, E – odbiornik światła odbitego. Głowica zwierciadlana
wykonuje ruch obrotowy, dzięki czemu promień omiata pole detekcji.
Jak to pokazano na rysunkach 6. i 7. istnieje
możliwość daleko idącej modyfikacji
wielkości i kształtu stref działania skanera.
Konstrukcja umożliwia zdefiniowanie aż
czterech par stref (bezpieczeństwa
i ostrzegawczych). Naruszenie strefy
bezpieczeństwa w każdym przypadku
prowadzi do zmiany stanu wyjść
bezpieczeństwa, których stan jest
„zatrzaskiwany” aż do momentu wykonania
świadomej czynności resetu.
Ponieważ obrys strefy bezpieczeństwa jest
niewidoczny, każdej z nich towarzyszy
strefa ostrzegawcza, która w praktyce
minimalizuje częstotliwość przestojów
Technika łączeniowa n.n.
Skaner LS4 – elastyczne definiowanie stref bezpieczeństwa / Marek Trajdos
1/4
s
Automation and Drives
maszyny spowodowaną nieświadomym
naruszeniem strefy bezpieczeństwa.
Skaner jest wyposażony w wyjście
o programowalnej funkcji, które może
zmienic stan, np. w wypadku ingerencji
w strefę ostrzegawczą i być
wykorzystane do sygnalizacji optycznej
lub dźwiękowej.
Wyboru aktywnej strefy dokonuje się
wejściami dwustanowymi, których
skaner posiada cztery. Aby zwiększyć
bezpieczeństwo systemu sterowania
można za pomocą specjalnej tabeli
(rysunek 8.) zdefiniować nie tylko liczbę
wykorzystywanych stref, ale również
dopuszczalne przełączenia między nimi,
czyli sekwencję bezpieczeństwa.
Wybrana konfiguracja jest
dokumentowana.
[m]
Rys.3. Rozdzielczość skanera w funkcji odległości. Obszar a) dotyczy
zakresu działania dla stref bezpieczeństwa (do 4 m), obszar b)
dotyczy zakresu działania dla stref ostrzegawczych (do 15 m).
Zwierciadło
Biały papier
Szara tekstura
Czarna tkanina
Rys.4. Współczynniki odbicia od wybranych materiałów w funkcji
Rys.5. W wypadku zastosowania więcej niż jednego skanera, wykorzystuje
się fakt, iż ich pole widzenia jest płaskie. Aby nie zakłócały się wzajemnie
wystarczy przesunąć ich płaszczyzny działania o co najmniej 100 mm.
Technika łączeniowa n.n.
Skaner LS4 – elastyczne definiowanie stref bezpieczeństwa / Marek Trajdos
Skaner a bezpieczeństwo maszyn.
Skanery laserowe stanowią interesujący
z punktu widzenia projektanta element
czujnikowy układu sterowania
bezpiecznym zatrzymaniem maszyny.
Ze względu na ich duże
możliwości
konfiguracyjne mogą
spełniać zadania
nieosiągalne dla innych
urządzeń lub zastępować
całe zestawy innych
czujników (np. barier
optycznych) stanowiąc
dla nich korzystny
ekwiwalent
ekonomiczny.
Skaner jest jedynie
rodzajem czujnika, więc
w większości przypadków
nie ma zastosowania jako
urządzenie samodzielne.
W celu uzyskania
w maszynie określonej
kategorii bezpieczeństwa
oraz stopu należy skaner
właściwie włączyć
w układ sterowania maszyny. Na
rysunku 9. pokazano przykład
współpracy skanera LS4 ze
specjalistycznym przekaźnikiem
ewaluacyjnym 3RG7847-4BB.
Przekaźnik ten pozwala między innymi
zmienić standard wyjść bezpieczeństwa
skanera z elektronicznych (otwarty
emiter) na styki bezpotencjałowe.
Zachowana jest przy tym kategoria
bezpieczeństwa. Przekaźnik pozwala na
monitorowanie wykonania polecenia
zatrzymania przez aktuatory, dzięki
sprzężeniu zwrotnemu.
2/4
s
Automation and Drives
Rys.6. Przykład aplikacji ze zdefiniowanymi dwiema strefami bezpieczeństwa (SF1
i 2) i dwiema strefami ostrzegawczymi (WF1 i 2). Kolorem pomarańczowym
oznaczono strefy aktywne.
a
Częstym zastosowaniem skanerów jest
zapewnienie bezpieczeństwa
w aplikacjach automatycznego
transportu wewnątrzzakładowego.
Dzięki możliwości zdefiniowania
i dynamicznej zmiany czterech
zestawów stref bezpieczeństwa oraz
ostrzegawczych, możliwe jest
dopasowanie wielkości strefy do
prędkości przejazdu wózka (przypadek
a, b i d z rysunku 10.), jak również
kształtu toru jazdy (przypadek c
z rysunku 10.).
Gdy wózek porusza się z większą
prędkością konieczne jest
powiększenie rozmiarów strefy
bezpieczeństwa, gdy hamuje, strefa
może być zmniejszona. W wypadku
pokonywania zakrętu, konieczna jest
zmiana kształtu strefy, aby jej obrys nie
wszedł w kolizję z krawędziami toru
b
Rys.7. Widok zdefiniowanych stref bezpieczeństwa (aktywna strefa jest oznaczona kolorem czerwonym) i stref ostrzegawczych
(aktywna strefa jest oznaczona kolorem zielonym). Na rys a) uwidoczniono stan skanera z aktywnymi strefami po stronie lewej
(z punktu widzenia samego skanera), na rys. b) uwidoczniono aktywne strefy po stronie prawej.
przejazdu. Wybór strefy jest wynikiem działania
odpowiednio rozmieszczonych czujników obecności
wózka. Wybór ten musi być niezawodny, ponieważ
pewność jego działania jest ściśle związana
z poziomem zapewnianego bezpieczeństwa.
Rys.8. Widok fragmentu okna programu konfiguracyjnego
w opcji definicji tablicy przełączania aktywnych stref.
Dobór wielkości strefy bezpieczeństwa należy
obliczyć na podstawie normy PN-EN 999,
uwzględniając rozdzielczość skanera, jego czas
reakcji oraz przewidywaną prędkość wnikania ciała
chronionego w strefę.
Obliczenia te oraz kształt i rozmiary stref powinny
być udokumentowane w formie wydruków
dołączonych do dokumentacji maszyny. Należy tutaj
nadmienić, że skaner jako urządzenie
konfigurowalne programowo posiada system haseł
ograniczających dostęp oraz zbiór zapamiętujący
działania konfiguracyjne. Mechanizmy te wymagane
dla konfigurowalnych urządzeń sterowania
bezpiecznym zatrzymaniem maszyny uniemożliwiają
nadużycia przy konfiguracji układu bezpieczeństwa.
Technika łączeniowa n.n.
Skaner LS4 – elastyczne definiowanie stref bezpieczeństwa / Marek Trajdos
3/4
s
Automation and Drives
Proces projektowania jest w obu normach
przedstawiony w sposób porównywalny.
Najpierw należy wyszczególnić wymagania
stawiane funkcji bezpieczeństwa. Później
założenia dotyczące rozwiązania (według
zawartych w obu normach wskazówek) są
odwzorowywane na konkretny sprzęt i
oprogramowanie. Po zaprojektowaniu
należy sprawdzić jakość przewidywanej
realizacji rozwiązania i dokonać jego oceny.
Jeżeli integralność bezpieczeństwa nie
będzie spełniała pierwotnie
sformułowanych wymagań, należy
przeprowadzić iterację, tzn. stosując nowe
lub zmodyfikowane założenia dotyczących
rozwiązania, próbować osiągnąć
zamierzone cele ochronne lub spełnić
wymagania bezpieczeństwa. Na koniec
należy przeprowadzić walidację funkcji
bezpieczeństwa. Norma ISO 13849-2
zawiera już dzisiaj cenne wskazówki na ten
temat.
Rys.9. Przykładowy schemat aplikacji wykorzystującej skaner LS4 oraz
prosty przekaźnik ewaluacyjny bezpieczeństwa.
W opisanym sposobie postępowania
funkcja bezpieczeństwa jest traktowana
całościowo – od obwodu czujnika aż do
Podsumowanie.
obwodu urządzenia wykonawczego. Jest to
Bezpieczeństwo Funkcjonalne dla wybranych działań
Należy pamiętać, że skaner laserowy jest jedynie
redukujących ryzyko.
rodzajem czujnika i choć posiada znaczne
możliwości, to w prawidłowo skonstruowanym
układzie bezpiecznego zatrzymania maszyny może
stanowić jedynie część układu. Dzięki możliwości
zastosowania innych elementów, jak przekaźniki
bezpieczeństwa, rygle, przekształtniki ze
zintegrowanymi funkcjami bezpieczeństwa itd.
Możemy swobodnie skonfigurować układ zdolny
spełnić najbardziej wysublimowane wymagania,
zarówno w zakresie prawa, jak i oczekiwań Klienta.
Klub Paragraf 34 – co nowego?
Z przyjemnością można powiedzieć, że wzrasta
zainteresowanie Klubem. Zgłaszają chęć
przystąpienia do niego liczne osoby w różnych
gałęzi przemysłu. W dniach 13 i 14 lutego tego roku
zostanie zatem nareszcie zorganizowane pierwsze –
założycielskie spotkanie połączone
one z sympozjum
którego tematyka będzie poświęcona kwestiom
bezpieczeństwa maszyn. Wszystkich
zainteresowanych zapraszamy zatem do lektury
wortalu www.paragraf34.pl i wypełnienia
zamieszczonej tam deklaracji członkowskiej, co
stanowi warunek udziału w zebraniu założycielskim
i sympozjum.
Niewątpliwie znaczącym osiągnięciem dla
powstającego Klubu jest nawiązanie współpracy
z Centrum Bezpieczeństwa Technicznego, o czym
świadczy banner na stronie klubowej.
Zainteresowane osoby prosimy również
o skorzystanie z linku do tej bardzo ważnej dla osób
związanych z problematyką bezpieczeństwa maszyn
strony internetowej.
prawdopodobieństwo wystąpienia w ciągu godziny
awarii stwarzającej zagrożenie. Jest tu możliwe
bezpośrednie porównanie obu norm.
Rys.10. Przykład aplikacyjny wykorzystania
zmiennych stref bezpieczeństwa
i ostrzegawczych w transporcie
wewnętrznym.
Technika łączeniowa n.n.
Skaner LS4 – elastyczne definiowanie stref bezpieczeństwa / Marek Trajdos
4/4