Przekaźniki bezpieczeństwa
Defekty systemu bezpieczeństwa mogą mieć swoje źródło również w samym urządzeniu logicznym. Na Rys. 2 przedstawiono uproszczoną strukturę wewnętrzną przekaźnika bezpieczeństwa w celu łatwiejszego zrozumienia zasady jego działania. Przekaźnik bezpieczeństwa jest połączony z urządzeniem wejściowym – wyłącznikiem bezpieczeństwa –S1 oraz z dwoma urządzeniami wyjściowymi – stycznikami (lub przekaźnikami) –K1M i –K2M. Kolorami zaznaczone są kanały przekaźnika bezpieczeństwa Ch.1 oraz Ch. 2. Jeśli przekaźnik bezpieczeństwa znajduje się w stanie bezpiecznym, styki wewnętrznych przekaźników K1, K2 oraz K3 są w stanie spoczynku i styczniki –K1M i –K2M nie są załączone. Aby zwiększyć niezawodność kontroli urządzeń wyjściowych, styczniki wyposaża się w styki pomocnicze NC, które można włączyć szeregowo w obwód resetu przekaźnika bezpieczeństwa. W przypadku sklejenia się jednego ze styczników, styk NC sklejonego stycznika nie powróci do stanu początkowego i obwód resetu nie zamknie się w momencie wciśnięcia przycisku Reset, co spowoduje, że przekaźnik bezpieczeństwa nie zostanie uzbrojony. Stycznik będzie musiał zostać wymieniony na sprawny w celu przywrócenia poprawności pracy całego układu bezpieczeństwa (wszelkie próby „naprawy” sklejonego raz stycznika i ponowne użycie go w obwodzie bezpieczeństwa są niedopuszczalne).
Podobną kontrolę styków stosuje się wewnątrz przekaźnika bezpieczeństwa. Jeżeli z jakichkolwiek powodów styk wewnętrznego przekaźnika K1 lub K2 nie powróci do stanu początkowego, obwód resetu będzie przerwany. W takim wypadku wymianie podlega uszkodzony przekaźnik bezpieczeństwa.
Na uwagę zasługuje również wyjaśnienie zasadności stosowania dwukanałowej kontroli urządzeń wyjściowych. W przypadku zdwojenia (redundancji) istnieje większe prawdopodobieństwo, że w przypadku uszkodzenia jednego ze styków urządzenia wejściowego (w omawianym przykładzie wyłącznika bezpieczeństwa –S1), drugi będzie działał nadal. Przekaźnik bezpieczeństwa przejdzie do stanu bezpiecznego w przypadku, gdy rozłączony zostanie przynajmniej jeden styk urządzenia wejściowego, lecz próba zresetowania układu bezpieczeństwa nie powiedzie się, gdyż obwód resetu pozostanie otwarty. Również zdwojenie urządzeń wyjściowych ma ogromny wpływ na bezpieczeństwo całego systemu, bowiem jeśli styki jednego ze styczników (-K1M lub –K2M) ulegną sklejeniu, przekaźnik bezpieczeństwa nie zazbroi się, gdyż styk NC uszkodzonego stycznika nie zamknie obwodu resetu.
Powyższe cechy urządzenia logicznego nie będą wystarczające w przypadku, gdy urządzenie logiczne nie zostanie zestawione w odpowiedni sposób z urządzeniami wejściowymi i wyjściowymi. Niezawodność całego systemu bezpieczeństwa jest zależna również od rodzaju i jakości użytych urządzeń wejściowych i wyjściowych oraz od tego, w jaki sposób zostały one zestawione z urządzeniem logicznym. Rodzaj i sposób podłączenia urządzeń wejściowych do urządzenia logicznego realizuje funkcję ochronną, którą może być:
- nadzór nad zatrzymaniem natychmiastowym;
- kontrola dostępu do niebezpiecznej strefy (ochrona osób i mienia),
- kontrola i ograniczenie prędkości elementów wirujących i ruchomych;
- kontrola granic bezpieczeństwa.
Do realizacji w/w funkcji ochronnych należy stosować dedykowane urządzenia wejściowe.
- Aby wykonać funkcję nadzoru nad zatrzymaniem natychmiastowym, jako urządzenia wejściowe stosuje się wyłączniki stopu awaryjnego. Funkcja zatrzymania natychmiastowego może być kategorii 0 lub 1 wg PN EN 60204-1 (wybór kategorii podyktowany może być reakcją czasu zatrzymania na uaktywnienie funkcji, jednocześnie posiłkując się wynikami przeprowadzonej oceny ryzyka). Do funkcji tej można zaklasyfikować również użycie listew czułych na nacisk montowanych na drzwiach automatycznie otwieranych i zamykanych.
- Aby wykonać funkcję kontroli dostępu do niebezpiecznej strefy, jako urządzenia wejściowe stosuje się zamki i rygle bezpieczeństwa, kurtyny i skanery bezpieczeństwa, maty czułe na nacisk, urządzenia zezwalające takie jak przyciski trzymane w ręku i przyciski sterowania oburęcznego. Do tej grupy zalicza się również urządzenia RFID z wbudowanym przekaźnikiem bezpieczeństwa, czytające nośniki danych z zapisanymi uprawnieniami dostępu.
- Aby wykonać kontrolę i ograniczenie prędkości elementów wirujących i ruchomych, jako urządzenia wejściowe należy stosować:
- Urządzenia logiczne do monitorowania impulsów z urządzeniem wejściowym, którym może być czujnik indukcyjny zamocowany na elemencie wirującym w taki sposób, aby prędkość wirowania była proporcjonalna do częstotliwości przełączania się czujnika; jeśli urządzenie logiczne zarejestruje niską (bezpieczną) częstotliwość wirowania, urządzenie logiczne zezwoli na dostęp do niebezpiecznej strefy (np. sygnał zezwolenia dla odryglowania drzwi).
- Urządzenie logiczne do monitorowania napięcia resztkowego na zaciskach silnika (po spadku napięcia do ustalonego poziomu umożliwia np. otwarcie drzwi ochronnych).
- Przycisk trzymany w ręku przez operatora umożliwiający wejście do niebezpiecznej strefy pod warunkiem, że urządzenie jest trzymane przez operatora w trybie zezwalającym.
- Skaner bezpieczeństwa – strefę zadziałania skanera bezpieczeństwa można tak oprogramować, aby w momencie wykrycia dostępu do strefy ostrzegawczej nastąpiło gwałtowne zwolnienie ruchów maszyny do bezpiecznej prędkości bez zatrzymania maszyny.
- Aby wykonać kontrolę granic bezpieczeństwa, np. gdy istnieje możliwość wysunięcia ramienia robota poza obszar jego strefy pracy, należy stosować skanery bezpieczeństwa; współczesne roboty posiadają już wbudowaną możliwość zdefiniowania obszaru pracy, spełniającą wymagania kontroli granic bezpieczeństwa.
Zaawansowane funkcje ochronne, takie jak ograniczenie prędkości elementów wirujących i ruchomych oraz kontrola granic bezpieczeństwa jeszcze kilkanaście lat temu nie była możliwa ze względu na brak zaawansowanej elektroniki w przemyśle. Dzisiejsze urządzenia mikroprocesorowe dają znacznie więcej możliwości, które poprawiają ergonomię i jakość pracy przy maszynach.
