Awaryjne zatrzymywanie maszyny a bezpieczeństwo

9 Maj 2024

Automatyzacja lub innymi słowy projektowanie maszyn automatycznych to złożony proces, który stawia bezpieczeństwo operatorów na pierwszym planie. Jednym z filarów ochrony jest awaryjne zatrzymywanie maszyny. Mechanizm ten umożliwia bezpośrednie zatrzymanie urządzenia w razie wykrycia zagrożenia, chroniąc operatora przed potencjalnymi obrażeniami. Piotr Kowalski, Automatyk/Projektant firmy Raion Automatyka, przedstawia świeże spojrzenie na temat dotyczący bezpieczeństwa i zarządzania ryzykiem w zautomatyzowanych systemach.

Istnieje wiele powodów, dla których awaryjne zatrzymywanie maszyn jest niezbędne:

• Ochrona operatora: Natychmiastowe zatrzymanie urządzenia w razie zagrożenia może zapobiec obrażeniom lub śmierci operatora.

• Minimalizacja uszkodzeń maszyny: Szybkie zatrzymanie maszyny może również pomóc w zminimalizowaniu potencjalnych uszkodzeń maszyny i oprzyrządowania.

• Zwiększenie produktywności: Zapobieganie wypadkom i uszkodzeniom może prowadzić do wzrostu ogólnej produktywności zakładu.

Przepisy dotyczące wyłączników bezpieczeństwa

Obowiązuje szereg przepisów i norm regulujących stosowanie wyłączników bezpieczeństwa w maszynach przemysłowych. Do najważniejszych należą:

• Dyrektywa maszynowa 2006/42/WE: dyrektywa Unii Europejskiej określa ogólne wymagania dotyczące bezpieczeństwa maszyn, w tym wymagania dotyczące wyłączników bezpieczeństwa.

• Norma PN-EN ISO 13849-1:2015: norma określa zasady i wymagania dotyczące konstrukcji i doboru systemów sterowania bezpieczeństwem związanych z zatrzymaniem lub zwolnieniem maszyn.

• Norma PN-EN 60204-1:2020: norma określa ogólne wymagania bezpieczeństwa dotyczące konstrukcji maszyn. Zawiera ona również wymagania dotyczące wyłączników bezpieczeństwa.

Współczesny przemysł opiera się na automatyzacji procesów produkcyjnych. Choć niesie ona ze sobą liczne korzyści, obejmujące zwiększenie wydajności i precyzji, nie można zapominać o kwestii bezpieczeństwa. Zapewnienie tej ochrony w środowisku przemysłowym jest bardzo ważne, zarówno dla ochrony pracowników, jak i zapobiegania stratom materialnym.

Rola bezpieczeństwa w automatyzacji procesów przemysłowych

Bezpieczeństwo w automatyzacji przemysłowej obejmuje szeroki zakres zagadnień, od oceny ryzyka i projektowania systemu, po wdrożenie, eksploatację i konserwację. Celem bezpieczeństwa w automatyzacji jest zapobieganie wypadkom i minimalizowanie ich skutków. Główne aspekty bezpieczeństwa w automatyzacji przemysłowej obejmują:

• Identyfikację zagrożeń: Pierwszym krokiem do zapewnienia bezpieczeństwa jest identyfikacja wszystkich potencjalnych zagrożeń związanych z systemem automatyki. Obejmuje to zagrożenia mechaniczne, elektryczne, chemiczne i termiczne.

• Ocenę ryzyka: Po zidentyfikowaniu zagrożeń należy ocenić ich prawdopodobieństwo wystąpienia i potencjalne skutki. Na podstawie oceny ryzyka należy określić odpowiednie środki bezpieczeństwa.

• Wdrożenie środków bezpieczeństwa: Istnieje wiele różnych środków bezpieczeństwa, które można zastosować w systemach automatyki przemysłowej. Należą do nich bariery bezpieczeństwa, urządzenia wyłączające awaryjne, systemy monitorowania bezpieczeństwa i systemy sterowania bezpieczeństwa.

• Procedury bezpieczeństwa: Oprócz środków technicznych ważne jest również opracowanie i wdrożenie odpowiednich procedur bezpieczeństwa. Procedury te powinny obejmować instrukcje dotyczące obsługi systemu, konserwacji i reagowania na awarie.

• Szkolenie personelu: Personel obsługujący i konserwujący systemy automatyki musi mieć odpowiednie przeszkolenie w zakresie bezpieczeństwa. Szkolenie to powinno obejmować znajomość zagrożeń związanych z systemem, środków bezpieczeństwa i procedur bezpieczeństwa.

Analiza ryzyka związana z niewłaściwym zatrzymaniem maszyny w przypadku awarii.

Niewłaściwe zatrzymanie maszyny w przypadku awarii może mieć poważne konsekwencje. W najgorszym przypadku może to doprowadzić do obrażeń pracowników, uszkodzenia mienia, a nawet katastrofy przemysłowej.

Występuje wiele czynników, które mogą przyczynić się do niewłaściwego zatrzymania maszyny, w tym:

• Awarie mechaniczne: pęknięcie elementów maszyny lub zablokowanie napędu, mogą uniemożliwić prawidłowe zatrzymanie maszyny.

• Awarie elektryczne: zwarcia lub spadki napięcia, mogą również uniemożliwić prawidłowe zatrzymanie maszyny.

• Błędy oprogramowania: w systemie sterowania maszyny mogą również prowadzić do jej niewłaściwego zatrzymania.

• Błędy ludzkie: nieprawidłowa obsługa maszyny lub niewłaściwe reakcje na awarię, również mogą prowadzić do jej niewłaściwego zatrzymania.

Aby zminimalizować ryzyko niewłaściwego zatrzymania maszyny, ważne jest stosowanie odpowiednich środków bezpieczeństwa, do których należą:

• Urządzenia wyłączające awaryjne: umożliwiają szybkie zatrzymanie maszyny w przypadku awarii.

• Systemy monitorowania bezpieczeństwa: mogą wykrywać potencjalne zagrożenia i automatycznie wyłączać maszynę, zanim dojdzie do wypadku.

• Systemy sterowania bezpieczeństwa: zapewniają bezpieczne zatrzymanie maszyny w przypadku awarii.

Wdrażanie odpowiednich środków bezpieczeństwa i procedur może znacznie zmniejszyć ryzyko niewłaściwego zatrzymania maszyny i zapewnić bezpieczeństwo pracowników, środowiska i mienia.

Piotr Kowalski, Automatyk/Projektant

Zatrzymanie Awaryjne a Bezpieczeństwo Pracowników

Zatrzymanie awaryjne maszyny to nie tylko kwestia bezpieczeństwa, ale także istotny element ochrony pracowników i minimalizacji strat materialnych. Natychmiastowa i skuteczna reakcja na zagrożenie może ocalić życie, zapobiec poważnym obrażeniom oraz podnieść wydajność pracy.

Korzyści płynące z szybkiego zatrzymania awaryjnego:

• Ochrona zdrowia i życia: Zatrzymanie maszyny chroni pracowników przed obrażeniami, a nawet śmiercią w przypadku poważnego zagrożenia.

• Zmniejszenie ryzyka awarii: Błyskawiczne zatrzymanie maszyny może zapobiec dalszym uszkodzeniom maszyny lub urządzenia, co zmniejsza ryzyko poważnych awarii i kosztownych napraw.

• Ograniczenie strat: Szybkie zatrzymanie maszyny może ograniczyć straty materialne spowodowane uszkodzeniem produktu, elementów procesu produkcyjnego lub infrastruktury.

• Zwiększenie produktywności: Naprawy i powrót do produkcji po zatrzymaniu awaryjnym minimalizują przestoje i zwiększają produktywność.

• Poprawa morali pracowników: Pracownicy, którzy czują się bezpieczni w miejscu pracy, są bardziej zmotywowani i wydajni.

Wymagania dotyczące zatrzymania awaryjnego:

Przepisy bezpieczeństwa jasno określają wymagania, jakie musi spełniać system zatrzymania awaryjnego maszyny:

• Łatwy dostęp: Przycisk lub inny element uruchamiający zatrzymanie awaryjne musi być łatwo dostępny dla pracownika w sytuacji zagrożenia, niezależnie od jego pozycji przy maszynie.

• Szybka reakcja: Maszyna musi zatrzymać się niezwłocznie po uruchomieniu systemu zatrzymania awaryjnego. Czas reakcji powinien być jak najkrótszy, aby zminimalizować ryzyko obrażeń.

• Skuteczność: System zatrzymania awaryjnego musi być niezawodny i działać bezbłędnie w każdych warunkach. Nie może zawieść w krytycznym momencie.

• Widoczność: Przycisk lub inny element uruchamiający zatrzymanie awaryjne musi być wyraźnie oznaczony i widoczny dla pracownika. Powinien być umieszczony w odpowiednim miejscu i wyróżniać się kolorem lub kształtem.

Implementacja Zatrzymania Awaryjnego w Praktyce

Zatrzymanie awaryjne (E-Stop) to jeden z głównych element systemu automatyki przemysłowej, mający na celu przerwanie niebezpiecznej sekwencji zdarzeń. Skuteczna implementacja E-Stop wymaga kompleksowego podejścia, obejmującego staranne zaplanowanie, dobór komponentów, integrację z systemem sterowania i rygorystyczne testowanie. Poniżej omówimy krok po kroku proces implementacji E-Stop w zakładzie przemysłowym, zwracając uwagę na nowoczesne rozwiązania technologiczne wspierające bezpieczeństwo maszyny.

Krok 1: Identyfikacja Zagrożeń i Analiza Ryzyka

Pierwszym etapem jest dogłębna analiza potencjalnych zagrożeń związanych z pracą maszyny. Identyfikacja niebezpiecznych scenariuszy i oszacowanie prawdopodobieństwa ich wystąpienia stanowi podstawę do określenia parametrów systemu E-Stop, takich jak czas reakcji i poziom bezpieczeństwa.

Krok 2: Wybór Komponentów E-Stop

Dobór odpowiednich komponentów E-Stop jest fundamentalny dla zapewnienia niezawodności i skuteczności systemu. Należy wziąć pod uwagę takie czynniki jak:

• Typ przycisku E-Stop: Dostępne są różne rodzaje przycisków, np. grzybkowe, dźwigniowe, liniowe, bezkontaktowe, każdy z własnymi charakterystykami i zastosowaniami.

• Przekaźniki bezpieczeństwa: Monitorują sygnał z przycisku i izolują zasilanie w przypadku awarii. Nowoczesne przekaźniki bezpieczeństwa oferują zaawansowane funkcje diagnostyczne i komunikacyjne.

• Moduły bezpieczeństwa: Zapewniają rozbudowane funkcje bezpieczeństwa, takie jak redundantne układy sterowania i monitorowanie stanu magistrali bezpieczeństwa.

• Sterowniki PLC: Programowane do reagowania na sygnał E-Stop i zatrzymywania maszyny w bezpieczny sposób. Nowoczesne sterowniki PLC oferują funkcje bezpieczeństwa zintegrowane z platformą programowania.

Krok 3: Integracja Systemu E-Stop

Integracja systemu E-Stop z systemem sterowania maszyny jest niezbędna dla zapewnienia jego prawidłowego działania. Obejmuje to:

• Podłączenie przycisków E-Stop do przekaźników bezpieczeństwa lub modułów bezpieczeństwa.

• Konfigurację przekaźników bezpieczeństwa lub modułów bezpieczeństwa w celu monitorowania sygnału z przycisków i izolowania zasilania w przypadku awarii.

• Programowanie sterownika PLC do reagowania na sygnał E-Stop i zatrzymywania maszyny w bezpieczny sposób.

• Zapewnienie odpowiedniej komunikacji między wszystkimi komponentami systemu.

Krok 4: Testowanie i Dokumentacja

Przed oddaniem systemu E-Stop do użytku należy przeprowadzić rygorystyczne testy, wśród których można wymienić:

• Testy funkcjonalne: Weryfikują działanie przycisków, przekaźników bezpieczeństwa, modułów bezpieczeństwa i sterownika PLC.

• Testy czasowe: Mierzą czas reakcji systemu na sygnał E-Stop.

• Testy symulacyjne: Symulowane awarie w celu sprawdzenia reakcji systemu.

Dokumentacja powinna zawierać szczegółowe informacje na temat:

• Zidentyfikowanych zagrożeń i przeprowadzonej analizy ryzyka.

• Wybranych komponentów E-Stop i ich parametrów.

• Schematu integracji systemu E-Stop z systemem sterowania maszyny.

• Procedur testowania i konserwacji.

Nowoczesne Rozwiązania Technologiczne

Nowoczesne technologie oferują szereg rozwiązań wspierających systemy E-Stop, poprawiając bezpieczeństwo i wydajność:

• IO-Link Safety: redukuje ilość okablowania, ułatwia rozbudowę i umożliwia elastyczną instalację przycisków E-Stop.

• Systemy bezpieczeństwa zintegrowane z robotami: Zapewniają synchronizację systemu E-Stop z ruchami robota przemysłowego.

• Systemy monitorowania bezpieczeństwa maszyny: Kontrolują stan maszyny i automatycznie inicjują zatrzymanie awaryjne w przypadku wykrycia nieprawidłowości.

Kurtyny bezpieczeństwa i wyłączniki krańcowe/magnetyczne: Dodatkowe filary bezpieczeństwa

Oprócz wyłączników bezpieczeństwa, istnieją inne elementy systemów bezpieczeństwa maszyn, które mogą stanowić dodatkowe warstwy ochrony w skutecznym zatrzymaniu awaryjnym:

Kurtyny bezpieczeństwa:

• Zasada działania: Wykorzystują wiązki promieni podczerwonych lub lasera do wykrywania przerwania bariery świetlnej.

• Zastosowania: Ochrona stref niebezpiecznych, w których obecność operatora może stwarzać zagrożenie.

• Zalety: Wysoka rozdzielczość i dokładność wykrywania, możliwość integrowania z systemem sterowania maszyny.

Wyłączniki krańcowe/magnetyczne:

• Zasada działania: Wykrywają mechaniczne przemieszczenie elementów maszyny lub obecność pola magnetycznego.

• Zastosowania: Zapobieganie kolizjom ruchomych elementów maszyny, wykrywanie błędów pozycjonowania, monitorowanie prędkości obrotowej.

• Zalety: Prosta konstrukcja, niska cena, szeroka dostępność

W połączeniu z wyłącznikami bezpieczeństwa, kurtyny bezpieczeństwa i wyłączniki krańcowe/magnetyczne zapewniają kompleksową ochronę operatorów przed różnego rodzaju zagrożeniami związanymi z pracą z maszyną.

Bezpieczeństwo na najwyższym poziomie: Zatrzymanie awaryjne i skaner bezpieczeństwa na przykładzie rozwiązania Raion Smart Palletizer

W firmie Raion Automatyka bezpieczeństwo pracowników i ochrona maszyn to priorytety. Dlatego też w każdym projekcie, a w szczególności w zautomatyzowanych systemach wykorzystujących manipulatory przemysłowe jak Smart Palletizer, integrujemy zaawansowane rozwiązania bezpieczeństwa, przykładowo zatrzymanie awaryjne (E-Stop) i skanery bezpieczeństwa.

Smart Palletizer – automatyzacja z zachowaniem bezpieczeństwa:

Smart Palletizer to innowacyjny system paletyzowania, który usprawnia proces pakowania i minimalizuje ryzyko błędów. System ten łączy w sobie zaawansowane technologie i funkcje bezpieczeństwa, w tym E-Stop i skaner bezpieczeństwa, aby zapewnić bezpieczną pracę i chronić przed potencjalnymi zagrożeniami.

Jak działa E-Stop i skaner bezpieczeństwa w Smart Palletizerze:

• Przyciski E-Stop: Łatwo dostępny przyciski awaryjny umieszczony jest w strategicznym punkcie systemu, umożliwiając gwałtowną reakcję w razie zagrożenia.

• Moduły bezpieczeństwa: Redundantne moduły bezpieczeństwa monitorują sygnał z przycisków E-Stop i skanera bezpieczeństwa, izolując zasilanie w przypadku awarii.

• Skaner bezpieczeństwa: wykrywa obecność osób lub obiektów w strefie niebezpiecznej i inicjuje zatrzymanie maszyny, zanim dojdzie do kontaktu.

• Sterownik PLC: Programowany sterownik PLC reaguje bezzwłocznie na sygnały z E-Stop i skanera bezpieczeństwa, inicjując bezpieczne zatrzymanie maszyny i wszystkich jej elementów ruchomych.

• Komunikacja: Zapewniona jest płynna komunikacja między wszystkimi komponentami systemu, gwarantując szybką i sprawną reakcję.

Korzyści z E-Stop i skanera bezpieczeństwa w rozwiązaniu Raion Smart Palletizer:

• Zwiększone bezpieczeństwo pracowników: E-Stop i skaner bezpieczeństwa minimalizują ryzyko obrażeń pracowników poprzez ograniczenie prędkości bądź zatrzymanie maszyny w razie zagrożenia.

• Ochrona maszyny: Szybkie zatrzymanie zapobiega uszkodzeniom maszyny i produktu w wyniku niebezpiecznych sytuacji.

• Zwiększona wydajność: Zminimalizowane przestoje spowodowane awariami i błędami przyczyniają się do zwiększenia wydajności procesu paletyzacji.

• Zgodność z normami: Smart Palletizer zintegrowany z systemem E-Stop i skanerem bezpieczeństwa spełnia rygorystyczne normy bezpieczeństwa maszyn, zapewniając zgodność z obowiązującymi przepisami.

Dodatkowe korzyści:

• Szybki czas reakcji: Skaner bezpieczeństwa działa błyskawicznie, umożliwiając zatrzymanie maszyny w razie zagrożenia.

• Precyzyjne wykrywanie: Skaner bezpieczeństwa wykrywa nawet małe obiekty i osoby, zapewniając maksymalną ochronę.

• Łatwość obsługi: System E-Stop i skaner bezpieczeństwa są łatwe w obsłudze i konserwacji, co minimalizuje przestoje i ułatwia użytkowanie.

• Większa dostępność: użycie zaawansowanego układu bezpieczeństwa pozwala na zastosowanie półotwartej klatki bezpieczeństwa lub jej całkowitą eliminację, zapewniając tym samym swobodny dostęp operatorów do stanowiska

Podsumowując w dynamicznym środowisku przemysłowym bezpieczeństwo pracowników jest absolutnym priorytetem. Awaryjne zatrzymywanie maszyny (E-Stop) stanowi kluczowy element systemu bezpieczeństwa, umożliwiając natychmiastowe przerwanie niebezpiecznej sekwencji zdarzeń i chroniąc przed poważnymi obrażeniami. Skuteczna implementacja E-Stop wymaga kompleksowego podejścia, obejmującego staranne planowanie, dobór odpowiednich komponentów, integrację z systemem sterowania i rygorystyczne testy. Nowoczesne technologie oferują szereg rozwiązań usprawniających systemy E-Stop, zapewniając maksymalny poziom bezpieczeństwa i wydajności maszyn.

Pamiętaj:

• Inwestycja w E-Stop to inwestycja w życie i zdrowie pracowników.

• Regularne testowanie i konserwacja systemu E-Stop są niezbędne dla jego prawidłowego działania.

• Współpracując z Raion Automatyka, zyskujesz pewność, że Twój system bezpieczeństwa spełnia najwyższe standardy i jest zgodny z obowiązującymi normami.

Zadbaj o bezpieczeństwo w swoim zakładzie pracy – wdróż efektywny system bezpieczeństwa!