Print

Bezpečnostní senzory stoupají k novým výšinám

-- 01.07.08

Integrovaný bezpečnostní systém, stejně jako každý jiný řídicí systém, obsahuje senzory, logiku a akční prvky, které dohromady spojují I/O připojení, sítě a software. S tím, jak roste funkčnost senzorů a klesá jejich cena, se stále více snižuje riziko díky redundanci a bezpečnostním provedením zařízení.

Vysoká hodnota lidského života je důvodem, proč integrované bezpečnostní systémy chrání pracovníky, majetek, životní prostředí okolní obyvatelstvo před rizikovými pracovními podmínkami. I když vzdělání jistě pomáhá, inteligentní provedení zařízení technologie překonávají lidskou nedokonalost – nedostatečnou informovanost a chybný úsudek, které bývají příčinami nehod.

Nové provedení průmyslového výtahu, ověřené v testovací věži na obrázku, se instaluje v několika aplikacích. Vedoucí pracovníci společnosti Tower Elevator Systems se na integraci průmyslových senzorů a inteligentních konstrukčních provedení do bezpečnostního systému dívají z vyšší perspektivy.

Bezpečnostní senzory vytvářejí oblast se zakázaným vstupem, za níž bezpečnostní snímací technologie detekuje průnik a odesílá signál do připojené logiky a zastaví či prudce zpomalí pohybující se akční prvek (hydraulický, pneumatický, elektrický), který by mohl způsobit zranění. Bezpečnostní senzory jsou navíc vyrobeny tak, aby jejich případná závada neohrozila bezpečnost, to znamená, že pokud nedojde k měření nebo přenosu signálu, připojená logika zajistí bezpečný výstup.

 

Tento průmyslový výtah poskytuje pětiúrovňovou bezpečnost díky technologii společností Siemens, Profisafe, SEW-Eurodrive a Tower Elevator Systems.

 

Bezpečnostní senzory mohou také obsahovat prvky redundance, takže pokud jeden prvek selže, jiný převezme jeho funkci a zabrání tak ztrátě produktivity z důvodu výpadku. Redundance nutně neznamená, že systém je bezpečný, ani použití bezpečnostní automatizace nezaručuje bezpečnost montovaného systému. Bezpečnostní automatizace, klasifikovaná podle úrovně bezpečnostní integrity (nejvyšší je stupeň SIL4), zvyšuje bezpečnost a její certifikace zvyšuje náklady, proto má značný význam způsob její integrace do celkového provedení. Řiďte se platnými normami, předpisy a zásadami nejlepší praxe a používejte hodnocení rizika pro snížení rizik na přijatelnou úroveň. (Ovšem nic není zcela bez rizika.) Další pomoc v této oblasti nabízejí citované články.

 

Citlivost a dostupnost

K bezpečnostním senzorům nebo přepínačům patří mimo jiné automatické bezpečnostní bariéry, bezpečnostní lemy, elektronické bezpečnostní senzory, nouzové vypínače (e-stop), ruční nouzové vypínače, bezpečnostní řídicí prvky, laserové skenery, světelné závory, bezpečnostní mřížky, optoelektronická zařízení (jedno- a vícepaprsková) a obouruční bezpečnostní ovládací prvky.

„U bezpečnostních senzorů pozorujeme trendy směrem k větší integraci (např. vložením fotodiody a zesilovače do stejného čipu), k větší citlivosti snímacího prvku, větší efektivitě elektroluminiscenčních diod (LED), nižší ceně, širšímu výběru dostupných produktů a dodavatelů a větší pozornosti věnované navrhování s ohledem na funkční bezpečnost a spolehlivost,“ říká John Drinkard, viceprezident pro technická řešení společnosti Omron Scientific Technologies Inc.

„Výrobní závody mohou představovat extrémní prostředí. Hlavní rozdíl mezi bezpečnostními a nezabezpečenými produkty spočívá v tom, že pokud součástka v bezpečnostním produktu selže nebo dojde k neoprávněnému pokusu obejít bezpečnostní funkce, daný produkt tuto situaci rozpozná a zareaguje bezpečným způsobem s vypnutými výstupy,“ dodává Drinkard. Kromě toho se provedení bezpečnostních zařízení změnilo tak, aby lépe vyhovovalo konkrétní aplikaci, jako například bezpečnostní závory s novými funkcemi tlumení (muting) nebo zatemnění (blanking), a snadnější je také konfigurace pomocí přepínačů DIP nebo počítače. „Při vývoji nových technologií bezpečnostního snímání často usilujeme o další zdokonalování stávajících produktů,“ dodává Drinkard.

Bezpečnostní zóna 3D

I když se u těchto stávajících technologií bezpečnostních senzorů promítá trend větší rychlosti, snadnějšího použití a větší úspornosti, vývoj stále pokračuje. Vývojář technologie jiného velkého výrobce automatizace uvedl (aniž by jmenoval konkurenci), že další významnou oblastí růstu na poli bezpečnosti byla technologie počítačového vidění pro bezpečnostní zóny a že očekává uvádění dalších významných produktů využívajících technologie obrazových senzorů CMOS.

Tomuto komentáři předcházelo uvedení první 3D bezpečnostní kamery na světě pro řízení a monitorování – SafetyEye společnosti Pilz Automation Safety LP v červnu loňského roku. Tento trojrozměrný bezpečnostní systém na bázi vidění dokáže snímat, monitorovat a řídit potenciálně nebezpečné pracovní procesy jednodušeji než sítě několika dvourozměrných senzorů, jako jsou světelné závory a jiné ochranné prvky. Společnost Pilz uvádí, že 3D systém SafetyEye nabízí větší bezpečnost díky snadno konfigurovatelným (na PC) detekčním zónám a rychlé diagnostice, umožňující rychlé odstraňování chyb, a také díky absenci bariér.

„S tím, jak technologie senzorů postupně dospívá,“ říká Israel Alguindigue, manažer společnosti Sick Safety Systems Division pro automobilový trh, „se zařízení rozšiřují o výkonné samodiagnostické možnosti poskytující informace o zdraví a stavu zařízení a v mnoha případech i o zdraví a stavu stroje. Tyto údaje mohou použít uživatelé strojů a výrobci za účelem vytvoření robustních programů údržby, které jdou daleko nad rámec reaktivní údržby a jejichž cílem je maximalizace dostupnosti stroje.“

„Například nová bezpečnostní zařízení na bázi technologie počítačového vidění určená pro ohýbací lisy zaznamenává ze stroje cenné údaje o výkonu, jako je maximální rychlost a zpomalení, které lze využít pro posouzení technického stavu ohýbacího lisu,“ říká Alguindigue. „Bezpečnostní zařízení umožňuje okamžité nahlédnutí do historických záznamů těchto údajů. Z důvodu přesnosti potřebné pro zajištění bezpečnosti operátora a precizního rozhraní se strojem mohou bezpečnostní senzory často nabídnout jiné užitečné údaje, jako je umístění, úhel a poloha.“

Zvýšení bezpečnosti zařízení díky bezpečnostním senzorům lze dobře ilustrovat na příkladu vertikálních aplikací. Společnost Tower Elevator Systems (TES) uplatnila pro své průmyslové výtahy normu ASME A17.1, bezpečnostní kodex pro nákladní a osobní výtahy. Jde o jediný známý systém průmyslového výtahu využívající bezpečnostní PLC s osvědčením třídy SIL 4 TUV. Tyto průmyslové výtahy na bázi ozubnice s pastorkem jsou určeny pro průmysl, vysílací věže, mlýny, doly, elektrárenské komíny, ropné těžební plošiny, rafinérie, plavidla a další aplikace. Využívají technologie TES Smart Reel s redundantními bezpečnostními systémy a napevno zapojený řídicí systém Siemens, na němž běží síť Profisafe.

Pětiúrovňová bezpečnost

„Pokud jde o bezpečnost, technici se snaží držet pravidla tří. Náš systém má až pět redundantních úrovní zajišťujících bezpečnost cestujících a zastaví výtah, pokud se pohybuje,“ říká Mark Burnett, manažer společnosti TES pro řídicí systémy. „Tím je zajištěna značná míra jistoty. Jde o investici do nejcennějšího aktiva firmy – jejích pracovníků.“

Burnett uvádí, že nejnovější řídicí systémy společnosti Tower Elevator nabízejí vlastní monitorování a bezpečnostní vypínání v případě závad. Řídicí prvek vybavený frekvenčním měničem (VFD) a kodérem dohlíží na zrychlování a zpomalování kabiny a zastaví systém, pokud aktuální vykazovaná rychlost je mimo rámec očekávané tolerance, když VFD zaznamená problém nebo dojde-li k přerušení napájení motoru nebo brzdy.

Mechanické bezpečnostní brzdy poskytují další úroveň bezpečnosti. „Monitorování zdraví systému kontroluje systém při každém jeho vypnutí, na rozdíl od ostatních systémů, které mohou být kontrolovány jen jednou za rok či za pět let, podle místních požadavků,“ říká Burnett.

„K senzorům pro rychlost a polohování,“ říká Todd Grovatt, prezident společnosti Tower Elevator, „patří přírůstkové kvadraturní kodéry, bezkontaktní senzory přiblížení a kontaktní koncové vypínače na zarážkách přejezdu. Prokluzu brání mechanické spojení k hřídeli pohonu na bázi ozubnice s pastorkem.“

Při každém návratu systému do nejnižší zastávky nekontaktní senzor přiblížení resetuje výchozí polohu pro kalibraci a vynuluje počitadlo. Dalším měřeným parametrem je proudový odběr motoru, který říká, zda má systém na ozubnici příliš velký odpor.

Redundance, integrace

„Naše systémy využívají sadu mechanických koncových vypínačů a vaček pro zpomalení kabiny, další sadu pro zastavení a další pro zavírání a otevírání dveří. TC1K řídí tyto a další funkce pomocí vyspělé logiky řídicího systému a elektronických zařízení. Bezpečnostní PLC řídí všechny kritické funkce, jako je nezávislé brzdění s dvěma bezpečnostními stykači,“ říká Grovatt. První systém, využívající přepracovaný bezpečnostní řídicí prvek, byl testován na konci března ve 25 metrů vysoké testovací věži (viz foto na obálce) a bude instalován do konce června.

 

Světelná závora Sick C4000 Select Safety Light Curtain, určená pro použití v místě obsluhy nebo střežení určité oblasti, je vybavena přepínačem DIP, integrovaným laserovým nástrojem pro sladění, intuitivní diagnostikou a možností kaskádového uspořádání až tří zařízení.

 

„Integrované bezpečnostní systémy, které jsou v mnoha průmyslových prostředích v provozu v posledních čtyřech či pěti letech, se rozšiřují do dalších aplikací, jako jsou výtahy s výkonem určeným pro průmysl,“ říká J. B. Titus, manažer pro rozvoj obchodu a průmyslové standardy společnosti Siemens Energy and Automation. Mezi výsledky patří delší doba provozuschopnosti, vyšší bezpečnost, úspory nákladů na instalaci, zapojení a diagnostiku a vylepšený provoz.

S ohledem na význam a stále širší využívání bezpečnostní automatizace společnost Rockwell Automation provedla akvizici divize Safety and Automation společnosti Cedes, která je předním evropským dodavatelem bezpečnostních světelných závor a optoelektronických senzorů. Následně byla společnost Rockwell Automation označena organizací ARC Advisory Group za přední firmu v oblasti technologie pro bezpečnost strojů a procesů.

Dan Hornbeck, manažer společnosti Rockwell Automation pro rozvoj marketingu v oblasti bezpečnosti, poznamenal, že bezpečnostní komponenty poskytují informace celkovému informačnímu systému a nejnovější vývoj produktů tomu napomáhá.

„Pokud se něco pokazí,“ říká Richard Galera, manažer společnosti Rockwell Automation pro marketing bezpečnostních komponent, „systém potřebuje zajistit, aby se stroj zastavil a neublížil lidem a nepoškodil stroje.“ Pro zvýšení spolehlivosti bezpečnostní senzory disponují redundancí, jako je zdvojený soubor přímo otevřených kontaktů nebo zdvojené procesory. U mnoha starších strojů se bezpečnostní funkce navrhovaly jako druhotné a tyto přídavné prvky je možné potlačit. Nyní jsou bezpečnostní prvky mechanicky a elektronicky integrovány už od samotného počátku návrhu, což přispívá k vyšší bezpečnosti a produktivitě,“ říká Galera. „Pokud potřebujete stále otevírat dveře, použijte světelnou závoru,“ dodává Hornbeck.

 

Pro snížení rizika slouží ovládací prvky pro obsluhu oběma rukama, světelné závory a nouzové vypínače e-stop. Společnost Pilz Automation Safety nedávno uvedla jednopaprskové bezpečnostní senzory (světelné nebo laserové), které jsou levnějším řešením, vhodným pro určité aplikace.

 

„Analýza výstupu senzoru stroje může pomoci zajistit efektivitu a bezpečnost,“ říká David Bell, viceprezident společnosti SmartSignal pro aplikační techniku. Kontrola údajů o struktuře vibrací pocházejících z ověřených senzorů zajišťuje, že stroje (jako je stotunová parní turbína, rotující rychlostí 3 600 otáček za minutu, nebo stroje pro mechanické zpracování buničiny) zůstanou bezpečné. „Validované senzory oznamují, kdy se u mechanického nebo elektronického systému začínají objevovat příznaky počínající závady,“ připomíná Bell. Není vzácností, že software SmartSignal při stanovování výchozího stavu funkce strojů zjistí, že 3 až 8 % připojených senzorů je vadných.

„Vytváření bezpečnostních zón pomocí údajů ze senzorů a bezpečnostních sítí je mnohem snadnější než realizace napevno zapojené aplikace,“ říká Helge Hornis, manažer skupiny inteligentních systémů společnosti Pepperl+Fuchs. Tato koncepce může zvýšit také produktivitu. „Například lis na plech může mít několik míst pro vkládání plechu. Pokud konstrukce lisu umožňuje jeho bezpečný provoz i při přerušení v jednom vkládacím bodě,“ říká Hornis, „je možné zachovat chod procesu při vkládání nového materiálu pracovníky a při jeho nastavování pro vložení do lisu.“

Snadné použití, produktivita, bezpečnější provedení… zdá se, že dokonalejší bezpečnostní senzory zlepšují i vše ostatní.

ce

Mark T. Hoske, šéfredaktor časopisu.

Kontaktujte jej na adrese

mhoske@reedbusiness.com.

 

Pro více informací navštivte:
www.arcweb.com
www.honeywell.com/sensing
www.honeywell.cz
www.pepperl-fuchs.com
www.pilz.com
http://us.profibus.com Profisafe
www.profibus.cz
www.rockwellautomation.com/safety
www.sea.siemens.com/safety
www.sew-eurodrive.com
www.sew-eurodrive.cz
www.sick.cz
www.sickusa.com
www.smartsignal.com
www.sti.com Omron STI
www.systemotronic.cz
www.towerelevators.com


První bezpečnostní relé mohou díky senzorům zpomalit nebezpečný pohyb

Nové bezpečnostní relé Allen-Bradley MSR (Minotaur Safety Relay) 57 pro monitorování rychlosti od společnosti Rockwell Automation je prvním svého druhu, jež umožňuje vstup osob do rizikové oblasti při provádění polohování. Relé MSR57, které bude dostupné ještě letos, pracuje se vstupními zařízeními (elektronická zastavovací tlačítka e-stop, světelné závory, vypínače a bezpečnostní spínače) a zastavuje polohování, po ověření nastaví stroj na bezpečnou rychlost a monitoruje přítomnost osob v rizikové oblasti za bezpečných rychlostních podmínek.

Relé MSR57 je konfigurováno a monitorováno pomocí stejných nástrojů, které jsou používány pro programování standardních pohonů (Drive Explorer nebo zařízení HIM). Během konfigurace může uživatel nastavit řadu parametrů pro specifické aplikační požadavky, včetně typů vstupních zařízení, zavírání a monitorování dveří, spínačů a údržbového režimu (s bezpečnou rychlostí). Relé MSR57 může pomoci zvýšit produktivitu automatickým otevřením dveří při detekci nulové rychlosti. Podporuje řadu aplikací pohonů, lze je přizpůsobit současným instalacím se standardními pohony nebo používat na pohonech Allen-Bradley funkci bezpečného vypnutí (Safe Off). (Viz obrázek a další informace na odkazu.)

Ukázka technologií bezpečnostních senzorů

I když náležité vyškolení nelze ničím nahradit, inteligentní bezpečnostní technologie mohou sledovat a zabraňovat nebezpečným interakcím.

1. a 6. Bezkontaktní bezpečnostní vypínače s bezdrátovou identifikací RFID (Radio Frequency Identification) a jazýčkové uzamykací ochranné vypínače zamykají ochranná dvířka a při jejich otevření zastaví všechny nebezpečné procesy.

2. Zpětnovazební prvky pohonů mohou ověřit předpokládanou a skutečnou polohu na základě vstupu z optoelektronických nebo jiných bezpečnostních senzorů.

3. Bezpečnostní sítě pomáhají zajistit komunikaci kritických bezpečnostních dat a stavové diagnostiky. Kabelem připojené nouzové bezpečnostní zařízení a vypínače umístěné ve snadno dostupných rozestupech v rizikové oblasti po stisknutí zastaví nebezpečný provoz.

4. Integrované PLC s bezpečnostním a automatickým řízením umožňují výrobcům strojů, koncovým uživatelům a programátorům programovat, uvádět do provozu, udržovat a odstraňovat problémy efektivněji a snadněji. V malých aplikacích nevyžadujících plně integrovaný systém lze použít také programovatelné bezpečnostní řídicí prvky.

5. Laserový skener oblasti vymezuje prostor a zajišťuje, aby se do rozsahu pohybů robota nedostaly žádné osoby nebo překážky. Lze naprogramovat dvě různé oblasti. První je varovné pole upozorňující obsluhu, že v blízkosti rizika se nachází osoba nebo překážka. Druhým je ochranné pole, které po detekci vstupu zastaví potenciální rizikovou činnost.

7. Světelné závory zde (a v pracovní buňce poblíž č. 1.) zastaví roboty, pokud jsou jejich snímací paprsky přerušeny. Lze nainstalovat také tlakově citlivé podlahové rohože (nejsou vyobrazeny). Obrázek publikován se svolením Rockwell Automation.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Automatizace a modernizace pivovarů 2019
2019-01-24 - 2019-01-24
Místo: Hotel Luční bouda, Pec pod Sněžkou
DIAGO 2019
2019-01-29 - 2019-01-30
Místo: Orea Resort Devět Skal ***, Sněžné - Milovy
Roboty 2019
2019-01-30 - 2019-02-01
Místo: Brno, hotel Avanti
Úspory v průmyslu
2019-03-05 - 2019-03-05
Místo: Hotel STEP ****, Praha
AMPER 2019
2019-03-19 - 2019-03-22
Místo: Výstaviště Brno

Katalog

BALLUFF CZ s.r.o.
BALLUFF CZ s.r.o.
Pelušková 1400
19800 Praha
tel. 724697790

COGNEX
COGNEX
Emmy-Noether-Str. 11
76131 Karlsruhe
tel. 720 981 181

B+R automatizace, spol. s r.o.
B+R automatizace, spol. s r.o.
Stránského 39
616 00 Brno
tel. +420 541 4203 -11

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

Mitsubishi Electric Europe B.V.
Mitsubishi Electric Europe B.V.
Pekařská 621/7
155 00 Praha 5
tel. +420 251 551 470

všechny firmy
Reklama


Tematické newslettery




Anketa


Na internetu
V tištěných médiích
Na veletrzích a výstavách
Jinde

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   
Copyright © 2007-2018 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI