Bezpieczeństwo maszyn jest kluczowym aspektem podczas projektowania stanowiska roboczego. Nie tylko ze względu na oszczędności w przypadku awarii ale przede wszystkim w trosce o najważniejszy kapitał firmy jakim jest zdrowie i życie pracowników. Jednym z głównych elementów, które pełnią funkcję ochronną pracowników są przekaźniki bezpieczeństwa. To właśnie od nich należy m.in kontrola stanu załączenia danego obwodu lub odłączenie zasilania w przypadku wystąpienia stanu zagrażającego życiu lub zdrowiu operatora.

Czym jest SIL 2, SIL 3?

Poziom nienaruszalności bezpieczeństwa, czyli SIL (Safety Integrity Level), to miara służąca do określania stopnia redukcji ryzyka wystąpienia zagrożeń podczas pracy urządzeń przemysłowych w porównaniu do instalacji standardowej. Dokonuje się analizy stopnia i prawdopodobieństwa wystąpienia zagrożeń, aby już na etapie projektowania procesów można było określić odpowiedni parametr bezpieczeństwa. Redukcję ryzyka osiąga się najczęściej poprzez wprowadzenie dodatkowych obwodów zabezpieczających, które powinny zadziałać w sytuacji, gdy wystąpi zagrożenie. W zależności od stopnia SIL, liczba dodatkowych obwodów i ich niezawodność są inne. Najniższym poziomem SIL jest SIL1, natomiast najwyższym jest SIL4. Kategorie bezpieczeństwa określa projektant układu na podstawie danych, które zostały opisane kilka zdań wcześniej, natomiast kategorie SIL precyzyjnie zostały zapisane w polskiej normie PN-EN 61508.

Bezpieczeństwo – odwieczny priorytet

Pierwotnie obwody bezpieczeństwa realizowane były za pomocą jednego stycznika, co w przypadku jego awarii (np. sklejenia styków) stanowiło zagrożenie, gdyż maszyna ciągle była w ruchu i bez kontroli. Jednym z rozwiązań tego problemu było wstawienie do obwodu dodatkowego stycznika, zmniejszając w ten sposób prawdopodobieństwo wystąpienia błędu. Pozwoliło to na zwiększenie niezawodności układu, ale co w sytuacji, gdyby uszkodzeniu uległ inny komponent wchodzący w skład obwodu bezpieczeństwa – szukano więc kompleksowego rozwiązania.

Rozwój przekaźników – odpowiedź na potrzeby bezpieczeństwa

W odpowiedzi na to pytanie powstały urządzenia elektroniczne wyposażone w co najmniej dwa przekaźniki oraz układ mikroprocesorowy, czyli przekaźniki funkcyjne: przekaźniki bezpieczeństwa. Ich budowa umożliwia nie tylko eliminację ryzyka, jakie wiąże się z użyciem pojedynczego stycznika, ale także pozwala na monitorowanie stanu urządzeń wejściowych i wyjściowych. Diagnostyka ta realizowana jest poprzez obserwację takich wielkości jak: zwarcie międzykanałowe, czas przełączania styków między jednym i drugim kanałem oraz ciągłość obwodu podłączonego do wyjść układu logicznego. Jest to rozwiązanie, które daje większą kontrolę a jednocześnie jest bardziej kompaktowe niż układ dwóch styczników.

Przekaźniki z wymuszonym prowadzeniem zestyków – seria 50 od firmy Finder

Przekaźniki z mechanicznie sprzężonymi zestykami to jedno z pierwszych rozwiązań w dziedzinie bezpiecznego monitorowania czujników i urządzeń wykonawczych procesów produkcyjnych. Ich zastosowanie w obrębie systemów bezpieczeństwa gwarantuje ich funkcjonalne bezpieczeństwo i niezawodność oraz przyczynia się do podniesienia standardów bezpieczeństwa w środowisku pracy. Idea bezpieczeństwa polega na tym, że co najmniej jeden zestyk NO i jeden zestyk NC są sprzężone mechanicznie (z wymuszonym prowadzeniem). Tak więc jeśli jeden z zestyków jest otwarty, to drugi jest zabezpieczony przed otwarciem (i odwrotnie). Ta cecha wykorzystywana jest np. do wykrywania błędów. Szczególnie pozwala to na wykrywanie niebezpiecznych błędów, np. sklejenia zestyku, co gwarantuje wysoki stopień bezpieczeństwa.

Przekaźniki z wymuszonym prowadzeniem zestyku realizujące zadania bezpiecznego monitorowania funkcji maszyn i instalacji oparte są na technologii regulowanej w dyrektywie maszynowej EN 61810-3 (wcześniej EN 50205). Dyrektywa opisuje ich dwa typy:

• Typ A: wszystkie zestyki mają wymuszone prowadzenie;
• Typ B: niektóre zestyki mają wymuszone prowadzenie.

Zgodnie z powyższą normą w układach z zestykami przełączanymi tylko NO jednego bieguna i NC drugiego bieguna mogą być realizowane jako zestyki z wymuszonym prowadzeniem. Ponieważ w takim układzie występują również inne zestyki, seria przekaźników 50.12 produkcji Finder jest sklasyfikowana jako typ B. Finder w swojej ofercie posiada wykonania serii 50 i wszystkie wykonania serii 7S, które są skategoryzowane również jako typ A.

Przekaźniki z wymuszonym prowadzeniem zestyków – seria 7S od firmy Finder

Przekaźniki serii 7S do zastosowań w aplikacjach SIL 2 muszą spełniać normę EN 61508, natomiast przekaźniki do zwiększenia bezpieczeństwa w maszynach i zakładach przemysłowych muszą być zgodne z EN 13849-1.

Warto jednak podkreślić, że różnorodność w układzie zestyków w przekaźnikach do obwodów bezpieczeństwa daje nam szerokie możliwości zastosowań, ponieważ przekaźniki serii 7S, które mogą pracować w aplikacjach SIL 2 zgodnie z normą 61508 mogą mieć następujące konfiguracje:

• 2 zestyki (1 Z + 1 R);
• 4 zestyki (2 Z + 2 R) lub (3 Z + 1 R);
• 6 zestyków (4 Z + 2 R) lub (5 Z i 1 R);
• 3 zestyki (2 Z + 1 R).

Oferta produktów Finder w zakresie przekaźników z mechanicznie sprzężonymi zestykami wzbogaciła się o rozwiązania przystosowane do pracy w aplikacjach SIL 3 zgodnie z normą EN 61508.

Niezawodność komponentów w obwodach bezpieczeństwa

Dla projektanta, którego zadaniem jest stworzenie funkcji bezpieczeństwa kluczowe jest pozyskanie danych na temat niezawodności komponentów bezpieczeństwa, które nie zawsze są łatwo dostępne. O jakich wartościach jest mowa? Są to parametry takie jak MTTF_D dla komponentów mechanicznych, hydraulicznych, elektronicznych, B_10D dla komponentów pneumatycznych i elektromechanicznych oraz PFH_D. Dla osób, które nie miały styczności z aplikacjami bezpieczeństwa, wymienione przed momentem parametry są całkowitą nowością, w kwestiach bezpieczeństwa układów sterowania ich znajomość jest jednak niezbędna.

W dokumentacji na stronie internetowej firmy Finder dostępne są dane, w których można odczytać niezbędne parametry, które pozwolą projektantowi układu bezpieczeństwa zastosować przekaźniki serii 7S w tworzonych aplikacjach.

Z przekaźnikami bezpieczeństwa jest… bezpieczniej

Wraz z postępem przemysłu oraz automatyzacji rosną wymogi dotyczące bezpieczeństwa przy budowie i eksploatacji maszyn. Aktualnie istnieje kilka poziomów zdefiniowanych przez specjalne normy: B, 1, 2, 3 i 4, gdzie B jest podstawowym poziomem, a 4 – zaawansowanym. Każdy z tych poziomów stawia coraz bardziej rygorystyczne warunki odnośnie bezpieczeństwa, zaczynając od rozłączenia zasilania, a kończąc na monitorowaniu i redundancji układów. Na rynku istnieje wiele możliwych rozwiązań, ważne jest, aby maszyny, które wyposażone są w przekaźniki bezpieczeństwa zapewniały odpowiedni poziom ochrony pracowników. Stosując przekaźniki Finder mamy pewność, że spełnią one pokładane w nich oczekiwania. Dobra rozpoznawalność Finder i dostępność tych komponentów na całym świecie niewątpliwie będzie atutem przy projektowaniu maszyn pracujących w różnych częściach globu we wszystkich sektorach przemysłu.

FAQ

Co to jest SIL?
SIL (Safety Integrity Level – Poziom Nienaruszalności Bezpieczeństwa) to miara redukcji ryzyka dla funkcji bezpieczeństwa; w materiale wskazano zakres SIL1–SIL4 i odniesienie do PN‑EN 61508.

Na czym polega wymuszone prowadzenie zestyków?
To mechaniczne sprzężenie zestyków (NO i NC), które umożliwia wykrywanie błędów, np. sklejenia zestyku, ponieważ stany zestyków nie mogą być sprzeczne.

Czym różni się typ A i typ B wg EN 61810‑3?
W materiale: typ A – wszystkie zestyki mają wymuszone prowadzenie; typ B – tylko niektóre zestyki mają wymuszone prowadzenie.

Jakich danych potrzebuje projektant, aby ocenić bezpieczeństwo aplikacji?
Materiał wskazuje na potrzebę danych niezawodności (m.in. takich jak PFHd, B10d, T cyklu i DCavg/SIL), które powinny wynikać z dokumentacji producenta.

FINDER Polska Sp. z o.o.
ul. Logistyczna 27
62-080 Sady
finder.pl@findernet.com