Techniczne środki bezpieczeństwa stosowane przy bezpiecznej eksploatacji maszyn

Rys. 1. Języki programowaniaPodział technicznych środków bezpieczeństwa

Układ bezpieczeństwa jest odrębnym układem sterowania odpowiadającym wyłącznie za spełnienie funkcji bezpieczeństwa. Może być on w odpowiedni sposób sprzężony z technologicznym układem sterowania, ale zawsze powinien pełnić funkcję nadrzędną. Głównym zadaniem układu bezpieczeństwa jest skuteczne zapobieganie powstawaniu sytuacji niebezpiecznych oraz kontrola powstałego ryzyka w przypadku ich ewentualnego zaistnienia.

Fundamentem procesu projektowania układu bezpieczeństwa jest ocena ryzyka maszyny. Ma ona postać szeregu logicznych kroków, które systematyzują sposób analizy oraz późniejszą ewaluację ryzyka związanego z maszyną. Głównym jej celem jest zidentyfikowanie i zebranie informacji niezbędnych do doboru metod zapewnienia bezpieczeństwa. To w dużej mierze od jej prawidłowego przebiegu zależeć będzie, czy projektowany układ bezpieczeństwa skutecznie spełni swoje zadanie.

Kolejnym krokiem po zidentyfikowaniu i ocenie ryzyka, oczywiście, gdy jest to konieczne, jest jego redukcja . Tutaj z pomocą przychodzi nam tzw. triada bezpieczeństwa. Jest to pewnego rodzaju dekalog projektanta maszyn mówiący, jak w trzech krokach sprowadzić zidentyfikowane ryzyko do akceptowalnego poziomu. Elementy triady bezpieczeństwa to w kolejności:

1. Rozwiązania konstrukcyjne bezpieczne same w sobie.
2. Stosowanie technicznych środków ochronnych lub uzupełniających środków ochronnych.
3. Informowanie i ostrzeganie.

Fot. 1. Kurtyna bezpieczeństwa SF4B

Stosowanie rozwiązań konstrukcyjnych bezpiecznych samych w sobie jest przynajmniej w teorii najbardziej skuteczną i ekonomiczną metodą redukcji ryzyka. Zgrubnie polega ona na takim projektowaniu maszyny, aby siły i energie występujące w układzie sterowania były bezpieczne dla człowieka. Niestety w praktyce realizacja tego punktu w takiej formie jest niemożliwa.

Niezwykle mało jest maszyn, które w procesie technologicznym wymagają małych energii i sił. Dlatego często ten punkt triady realizuje się nie poprzez bezpośrednią redukcję sił i energii, ale poprzez rozwiązania konstrukcyjne, które minimalizują prawdopodobieństwo narażenia operatora na ich działanie.

Jeżeli wyczerpana zostanie możliwość stosowania rozwiązań konstrukcyjnych w celu poprawy bezpieczeństwa, stosuje się tzw. techniczne środki bezpieczeństwa. Należy jednak pamiętać, że ich poprawna implementacja powinna być oparta o właściwy dobór, instalację i bezpieczne sprzęgnięcie z układem sterowania maszyny. Techniczne środki bezpieczeństwa dzielimy na środki ochrony indywidualnej i zbiorowej. Wśród tych drugich wyróżniamy urządzenia odgradzające (różnego rodzaju osłony) i urządzenia nieodgradzające.

Jednym z powszechnie stosowanych urządzeń nieodgradzających są kurtyny bezpieczeństwa Panasonic serii SF4B. Możemy je usystematyzować np. ze względu na przeznaczenie:

• ochrona palców (minimalna średnica wykrywanego obiektu 14 mm),
• ochrona dłoni (minimalna średnica wykrywanego obiektu 25 mm),
• ochrona ciała (minimalna średnica wykrywanego obiektu 45 mm).

Fot. 2. Kontroler SF-C21

Do ważniejszych funkcji kurtyn SF4B należy zaliczyć m.in. muting oraz statyczne i dynamiczne zaślepienie (tzw. blanking). Funkcja mutingu pozwala na czasową dezaktywację całej kurtyny lub tylko określonej liczby wiązek w celu wprowadzenia do strefy niebezpiecznej obiektu, który jest do niej przeznaczony. Zaślepienie dynamiczne umożliwia dynamiczne wyłączenie wiązek kurtyny, gdy w strefie chronionej przemieszczają się elementy niezbędne w procesie technologicznym.

Z kolei zaślepienie statyczne pozwala na stałe wygaszenie określonej liczby wiązek, pomiędzy którymi na stałe znajduje się element konstrukcyjny maszyny. Innym bardzo ważnym elementem wyróżniającym kurtyny SF4B jest brak stref martwych, dzięki czemu można je łączyć kaskadowo z zachowaniem rozdzielczości.

Elementem sprzęgającym techniczne środki bezpieczeństwa w jeden kompletny układ jest sterownik bezpieczeństwa lub przekaźnikowy moduł bezpieczeństwa. Przykładem takiego elementu jest kontroler SF-C21. Ma on cztery dowolnie konfigurowalne, redundantne wejścia bezpieczne oraz dwa niezależne, redundantne wyjścia bezpieczne.

Logika sterowania może być zaprogramowana za pomocą prostego i darmowego oprogramowania. Istnieje również możliwość wyboru jednego z ośmiu predefiniowanych programów. Kontroler ma cztery konfigurowalne wyjścia ogólnego przeznaczenia oraz port RS485 z Modbus RTU, dzięki czemu główny układ sterowania może łatwo uzyskać informacje o aktualnym statusie systemu bezpieczeństwa.

Trzecim i ostatnim elementem triady bezpieczeństwa jest informowanie i ostrzeganie. Jest to środek ostateczny stosowany tylko i włącznie wtedy, gdy zastosowanie konstrukcji bezpiecznych samych w sobie i technicznych środków ochronnych nie pozwoliło na całkowitą redukcję ryzyka. Jeżeli pozostaje tzw. ryzyko resztkowe, to jesteśmy zobowiązani do informowania i ostrzegania o nim.

Informować o ewentualnym zagrożeniu można np. za pomocą odpowiednich piktogramów. Informacja o takim ryzyku powinna znaleźć się również w instrukcji maszyny. Należy pamiętać jednak, że informowanie i ostrzeganie nie jest środkiem uzasadniającym pominięcia rozwiązań konstrukcyjnych bezpiecznych samych w sobie oraz technicznych środków ochronnych.

Podsumowując, należy jeszcze raz podkreślić, że dobór środków bezpieczeństwa powinien być zawsze poparty odpowiednim procesem analizy, oceny i redukcji ryzyka. Pominięcie tych trzech kroków jak również nieprawidłowa instalacja technicznych środków bezpieczeństwa może skutkować bardzo poważnymi wadami działania układu bezpieczeństwa. Jeżeli z jakichkolwiek powodów nie jesteśmy pewni koncepcji układu bezpieczeństwa, warto zawsze zasięgnąć opinii firm specjalizujących się w ocenie i analizie bezpieczeństwa maszyn.

Daniel Leszczewicz
Panasonic Electric Works
www.panasonic-electric-works.com