Industry 4.0Wyposażenie elektryczne

O kodowaniu elementów sterowniczych17 min read

Zastanówmy się teraz nad przypadkiem poniżej. Z pewnością przycisk “Zarygluj drzwi” powinien być koloru niebieskiego, ale skupmy się nad tym drugim przyciskiem. Czy jeden przycisk może służyć jednocześnie do włączania i wyłączania funkcji? Można się spierać nad wadami i zaletami takiego rozwiązania, ale okazuje się, że rozwiązanie to (z dodatkowymi warunkami) jest dopuszczalne.

Wg normy PN-EN 60204-1 przycisk kodowany biały można użyć do uruchamiania lub zatrzymania jakiejś funkcji. W normie PN-EN 60204-1 p. 10.2.1 jest następujący zapis “Jeżeli używa się  dodatkowych środków kodowania (na przykład kształtu, położenia, tekstury) do identyfikacji przycisków sterowniczych, to te same barwy: biała, szara lub czarna mogą być użyte do różnych funkcji (na przykład biała do przycisków sterowniczych URUCHOMIENIE/I oraz ZATRZYMANIE/O).” Ten zapis nadal jednak nie rozwiązuje dylematu, czy te różne funkcje należy wykonać dla różnych elementów sterowniczych, czy jednak istnieje możliwość łączenia funkcji? Okazuje się, że tak. Norma dopuszcza stosowanie przycisków działających zamiennie. Jasny zapis na ten temat można znaleźć w tablicy 3 wg PN-EN 60204-1 (umieszczonej kilka akapitów poniżej).
Odpowiedzi należy także poszukać w samej dyrektywie maszynowej, gdzie w p. 1.2.2 “Elementy sterownicze” podano wymaganie, że elementy sterownicze muszą być rozmieszczone w sposób zapewniający bezpieczną obsługę, pozbawioną wątpliwości, bezzwłoczną i jednoznaczną, to z drugiej zaś strony jest także zapis, że w przypadku, gdy element sterowniczy jest zaprojektowany i wykonany w celu spełniania kilku różnych funkcji, to znaczy przy braku wzajemnej jednoznaczności relacji, czynność, jaka ma być wykonana musi być wyraźnie sygnalizowana i w razie potrzeby potwierdzona. Wg tych wymagań, powyższy przykład jest jak najbardziej poprawny – włączenie jest sygnalizowane zaświeceniem się przycisku.
W innej normie, np. PN-EN 61310-3 “Bezpieczeństwo maszyn; Wskazywanie, oznaczanie i sterowanie; Część 3: Wymagania dotyczące umiejscowienia i działania elementów sterowniczych”. W p. 4 można przeczytać: “Podczas operowania elementami sterowniczymi nie powinien zaistnieć stan nieokreślony (…)”. W p. 5 zaś jest następujący zapis: “Współzależność między działaniem zastosowanym do elementu sterowniczego i skutkiem końcowym powinna być oczywista dla operatora”. Opisywany tu przykład spełnia te wymagania. Stanu nieokreślonego oraz braku oczywistości – dzięki zastosowaniu dodatkowego wskaźnika świetlnego – nie ma.

Inny problem można zauważyć w przypadku stosowania przełączników, dla których – oprócz wymagań stawianych wyborom trybu pracy – trudno znaleźć dodatkowe informacje w dyrektywie maszynowej 2006/42/WE i w normie PN-EN 60204-1. Weźmy następujący przykład:

W instrukcji oryginalnej producenta maszyny, gdzie zastosowano taki przełącznik, można było przeczytać (cytuję):

Walce – przełącznik trójpołożeniowy z samopowrotem – przekręcenie przełącznika w pozycje „ZAŁ.” powoduje załączenie silnika M2 napędu walców. Przekręcenie przełącznika w pozycję „WYŁ” powoduje zatrzymanie silnika M2 napędu walców.

Czy to jest dobrze? Jest zapewniona jednoznaczność, ale z powodu braku sygnalizacji nie zapewniono warunku oczywistości. Czy można jednak zakwestionować w/w rozwiązanie? Jeśli na pulpicie sterowniczym znajdowałby się dodatkowo wskaźnik świetlny informujący o załączeniu silnika walców, trudno dopatrzyć się wykluczeń w/w rozwiązania. Jedyne, co znalazłem, to zapis w normie PN-EN 61310-3, gdzie w p. 5.5 można przeczytać, że “w przypadku elementu sterowniczego sterującego dwoma przeciwnymi ruchami liniowymi lub kątowymi powodującymi oddalenie od punktu zatrzymania, położenie zatrzymania powinno znajdować się w środku zakresu ruchów”. Wymaganie to można odnieść do elementów przeciwstawnego poruszania (np. w lewo lub w prawo, w górę lub w dół), ciężko odnieść to wymaganie do w/w przykładu. Na pewno niezaprzeczalnym faktem jest to, że jeśli funkcja włączania i wyłączania walców musiałaby mieć możliwość wyłączenia w sposób pewny i natychmiastowy, przełącznik taki nie spełniłby tego warunku. W momencie rzeczywistej potrzeby wyłączenia napędu walców, działanie operatora może skutkować zwłoką na zastanowienie się, w jakim kierunku przełączyć dźwignię przełącznika, aby wyłączyć napęd. Musiałby istnieć jeszcze jeden, dodatkowy element sterowniczy, przy pomocy którego można by było bezpiecznie wyłączyć napęd walców.

A co by było, gdyby przełącznik był przełącznikiem trójpołożeniowym bez powrotu? Jest zapewniona jednoznaczność, a pozostawienie przełącznika w pozycji “WYŁ” lub “ZAŁ” spełnia warunek oczywistości. Czy można jednak uznać za stosowne takie rozwiązanie?  Zasada działania przełączników nie jest tak intuicyjna jak zasada działania przycisków, tzn. przełącznik pozostając na stałe w swojej pozycji wymusza określony funkcją pozycji przełącznika ruch. Te wymuszenie mogłoby spowodować niezamierzone uruchomienie niebezpiecznej funkcji maszyny.

Ostatni przykład dotyczy kodowania elementów sterowniczych. Poniżej przykład, w którym oprócz kodowania kolorem oraz wskaźnikiem świetlnym pojawia się dodatkowa informacja w postaci komunikatu na panelu HMI.

Przycisk nie jest opisany żadnym tekstem ani nie jest oznaczony jakimkolwiek symbolem. Norma PN-EN 60204-1 wyraźnie informuje w p. 10.2.1, że przyciski elementów sterowniczych powinny być kodowane barwami. Dodatkowe wymaganie można znaleźć w p. 16.3, gdzie napisano, że urządzenia sterujące, wskaźniki optyczne i wyświetlacze (szczególnie związane z bezpieczeństwem), powinny być oznakowane w sposób wyraźny i trwały na elemencie lub w jego sąsiedztwie, z odniesieniem do ich funkcji. To oznakowanie może być takie, jak uzgodniono między użytkownikiem a dostawcą wyposażenia. Norma mimo to zaleca stosowanie symboli znormalizowanych:

Tablica 3 wg PN-EN 60204-1

W normie PN-EN 61310-1 możemy znaleźć więcej szczegółów na temat kodowania informacji. Wg p. 1 normy, metody kodowania powinny być dobrane z niżej wymienionych, ale nie wymaga się stosowania jedynie tych metod, lub ich kombinacji:
  • barwy (kod wizualny);
  • kontrast (kod wizualny);
  • symbole (kod wizualny);
  • częstotliwość (trwanie/częstość powtarzania) (kod akustyczny, kod dotykowy);
  • położenie (kod wizualny, kod dotykowy);
  • kształty (kod wizualny, kod dotykowy);
  • tekstura (kod wizualny).

Kody powinny być wyjaśnione w załączonej dokumentacji poszczególnego wyposażenia i/lub na maszynie. Dostarczone informacje powinny być wystarczające, w celu opracowania instrukcji dla osób, które powinny znać określone kody. Po spełnieniu tych warunków stosowanie rozwiązania jak w ostatnim przykładzie jest więc jak najbardziej dopuszczalne. Jasny komunikat na panelu HMI w jasny sposób informuje o konieczności przyciśnięcia mrugającego przycisku. Nie jest wymagane zatem dodatkowe oznakowanie przycisku (który może służyć do uruchamiania innej funkcji z poziomu innej zakładki panelu HMI).

W przypadku wskaźników świetlnych warto wspomnieć na koniec, że istnieje wymóg, aby były one wyposażone w środki do sprawdzania ich gotowości operacyjnej (p. 1.7.1.2 MD, p. 10.3.1 PN-EN 60204-1, p. 4.1 PN-EN 61310-1). Nie musi to być fizyczny przycisk, jak pokazano na zdjęciu poniżej.
Z pewnością z powodu wciąż rosnącego poziomu skomplikowania maszyn i pogoni za wciąż zmieniającym się poziomem wiedzy techniki coś się musi zmienić w obowiązywaniu norm. Zobaczymy co z tego wyniknie. Niestety mamy wciąż tą samą tendencję – normy nie nadążają za postępem. Mam nadzieję, że artykuł wniesie jakieś świeższe spojrzenie na istniejący problem. Jeśli macie z opisywanym tu tematem jakieś doświadczenie i związane z tym doświadczeniem wątpliwości, proszę pisać.