Zapobieganie nieoczekiwanym załączeniom maszyn

Wraz z rozwojem automatyzacji i ze zmieniającym się podejściem do zagadnienia izolowania osób od zagrożeń poprzez całkowitą separację w czasie lub przestrzeni lub sposób użytkowania maszyn znaczenie zapobiegania nieoczekiwanemu uruchomieniu stopniowo wzrasta. Jedną ze znaczących cech czwartej rewolucji przemysłowej (tzw. Industry 4.0) jest bezpośrednia współpraca ludzi z maszynami, opierająca się na technicznych środkach bezpieczeństwa umożliwiających zadowalające zredukowanie ryzyka bez konieczności jednoznacznego odseparowania w czasie i przestrzeni od zagrożenia. Jednym z najbardziej spektakularnych urządzeń pokazujących ten trend jest chociażby robot współpracujący (tzw. kobot).

Układy sterowania

Sytuacja ta jednocześnie została bardzo skomplikowana przez układy sterowania. Stan wyłączenia (pozbawienia zasilania ze źródeł energii) i zatrzymania ruchu stał się praktycznie nierozpoznawalny „na pierwszy rzut oka”. Przypomina to w pewnym sensie sytuację sprzed lat. Wówczas wprowadzenie nowych wówczas świetlówek spowodowało masowe występowanie efektu stroboskopowego, który był przyczyną licznych wypadków. Młodszym czytelnikom należy wyjaśnić, że był to efekt impulsowego oświetlania wirujących elementów z częstotliwością identyczną z częstotliwością wykonania pełnego obrotu przez wirującą część. Stwarzał subiektywne wrażenie, że jest ona nieruchoma.

W normie w celu lepszego uporządkowania omówionych zagadnień zamieszczono schemat podobny do pokazanego na rys. 1.

Na rys. 1 przedstawiono w sposób uporządkowany wszystkie elementy związane z zagadnieniem niespodziewanego uruchomienia takie jak:

• ręczne urządzenia sterujące, a ściślej ich funkcje związane z zapobieganiem uruchomieniu, takie jak blokada za pomocą kłódki wyłącznika lub zaworu głównego wraz z jego opisem, oznakowaniem czy kolorem minimalizującym ryzyko błędu obsługi;
• elementy systemu sterowania związane z bezpieczeństwem, dla których koniecznie określa się poziomy zabezpieczenia adekwatne do redukowanego ryzyka (w oparciu o architekturę, liczbę kanałów redundantnych itd., niezawodność, autodiagnostykę oraz odporność na zakłócenia);
• elementy wykonawcze (niekoniecznie związane z ruchem); to znaczy źródła dowolnego znaczącego zagrożenia w obszarze, gdzie znajdują się ludzie niespodziewający się ich wystąpienia, które jednak stanowią ryzyko w wypadku, gdy działają; one też sterują częściami roboczymi (ruchomymi), najczęściej jednak nie bezpośrednio, lecz za pośrednictwem elementów przeniesienia napędu, które muszą być bezpieczne konstrukcyjnie.

Technologie bezpieczeństwa a ryzyko: gdzie jest zagrożenie?

W wielu przypadkach zagrożenie generuje zarówno element przeniesienia napędu, jak i zespół części roboczych. Ryzyko związane z tymi dwiema kategoriami może być jednak różne. Redukcję ryzyka dla elementów przeniesienia napędu realizuje się głównie za pomocą osłon stałych. Natomiast dla elementów czynnych ze względu na konieczność kontaktu z materiałem (stwarzającą często większą dostępność do strefy zagrożenia) – za pomocą różnych metod.

W badanych aplikacjach spotyka się również szereg błędów wynikających z nadinterpretacji możliwości funkcji zintegrowanych w przekształtnikach sterujących silnikami elektrycznymi. To prowadzi do realizacji niewłaściwych systemów sterowania bezpieczeństwem – niezgodnych z zaleceniami normy PN-EN ISO 13849-1.

Przypomnijmy, że w normie PN-EN ISO 14118 nie określono poziomów zapewnienia bezpieczeństwa lub poziomów nienaruszalności bezpieczeństwa elementów systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem. Zaproponowano jedynie dostępne środki zapobiegające nieoczekiwanemu uruchomieniu. Nie określono jednak szczegółowo tych środków w celu zapobiegnięcia nieoczekiwanemu uruchomieniu w odniesieniu do określonych rodzajów maszyn. To często pozostawiono wytycznym z norm dla grup produktowych (tzw. typu „C”, np. dla tokarek czy pras). Z tego powodu do zagadnienia niespodziewanego uruchomienia maszyn należy podchodzić z uwzględnieniem zaleceń wielu norm zharmonizowanych. Jest ono przecież z natury interdyscyplinarne.

Nasze rozważania rozpocznijmy od jednego z najprostszych (i często niedocenianych dostatecznie) aspektów.