Elementy i systemy bezpieczeństwa na hali produkcyjnej

Elementy i systemy bezpieczeństwa na hali produkcyjnej Raven Media

Kwestia bezpieczeństwa na hali produkcyjnej jest dziś traktowana równie priorytetowo jak np. wydajność czy efektywność zachodzących tam procesów produkcyjnych. Dlatego też różnego rodzaju systemy bezpieczeństwa są jednym z tych elementów, jakie bierze się pod uwagę w pierwszej kolejności podczas projektowania nowej aplikacji czy całej linii produkcyjnej.

Wszelkiego rodzaju rozwiązania i systemy odpowiedzialne za bezpieczeństwo procesów produkcyjnych mają chronić operatorów maszyn, a także inne osoby, które mogą się znaleźć w niebezpiecznej strefie w pobliżu pracujące maszyny czy robota. Z drugiej strony takie odseparowanie niepowołanej osoby od maszyny zmniejsza także ryzyko jej uszkodzenia.

Przyczyny wypadków, do jakich dochodzi podczas procesów produkcyjnych, bywają różne. Jednak myli się ten, kto sądzi, że odpowiadają za nie głównie stare, niesprawne i często niewłaściwie serwisowane maszyny. Jak wynika z danych Państwowej Inspekcji Pracy, do wypadków podczas pracy dochodzi równie często w przypadku nowych maszyn i urządzeń, które nierzadko nie mają również odpowiednich zabezpieczeń.

Analiza danych z ostatnich kilku lat pokazuje, że niestety stan bezpieczeństwa związany z eksploatacją maszyn się nie poprawia. W zakładach produkcyjnych najpoważniejsze zagrożenia wystąpiły właśnie w związku z użytkowaniem maszyn. Najczęściej eksploatowano je z niewłaściwymi zabezpieczeniami bądź bez wymaganych zabezpieczeń, w szczególności bez osłon lub innych urządzeń ochronnych, które uniemożliwiają dostęp do stref niebezpiecznych.

Wyłączniki bezpieczeństwa, wygrodzenia i osłony, kurtyny i bariery bezpieczeństwa czy też systemy ryglowania – to dziś nieodłączne elementy każdego zakładu produkcyjnego. Odpowiadają one za bezpieczeństwo pracowników oraz użytkowanego sprzętu i linii produkcyjnej. Jednak na kwestię bezpieczeństwa w zakładzie produkcyjnym można patrzeć szerzej. Dlatego też ważnym dodatkiem do powyższych zabezpieczeń są również urządzenia sygnalizacyjne. Poza ostrzeganiem o potencjalnym niebezpieczeństwie pełnią również funkcję informacyjną.

Warto mieć świadomość, że odpowiedzialność przedsiębiorcy za bezpieczeństwo pracowników wynika wprost z obowiązujących przepisów prawa i jest jednoznaczna.

Wyłączniki bezpieczeństwa

Reklama

Wyłączniki bezpieczeństwa albo awaryjne służą do szybkiego zatrzymania maszyny lub urządzenia w przypadku wystąpienia zagrożenia dla bezpieczeństwa ludzi lub maszyn. Ponieważ są obowiązkowym rozwiązaniem ochronnym, stosuje się je niemal we wszystkich gałęziach przemysłu, a ich działanie opiera się na zróżnicowanych technologiach – w zależności od rodzaju wyłącznika.

Wyłączniki bezpieczeństwa powinny mieć możliwość natychmiastowego odłączenie zasilania w sytuacjach awaryjnych. Ich sygnał powinien być nadrzędny względem wszelkich innych sygnałów kierowanych do maszyny, dostęp do nich musi być szybki i łatwy, a ich użycie nie powinno się wiązać z żadnym ryzykiem dla operatora. Oprócz odcięcia zasilania wyłączniki bezpieczeństwa powinny także oddziaływać na stan drzwi czy pokryw, które umożliwiają dostęp do strefy pracy maszyny.

wyłącznik bezpieczeństwa
Naciśnięcie przycisku czy też wyłącznika bezpieczeństwa powoduje natychmiastowe zatrzymanie maszyny bądź całego procesu; źródło: Raven Media

Osobną grupę stanowią wyłączniki awaryjne, które uruchamiają się bez ingerencji operatora – automatycznie na skutek wystąpienia jakiegoś zdarzenia. Może to być np. nieumyślne wejście pracownika w określoną strefę roboczą albo otwarcie drzwi osłony czy wygrodzenia, ale też opuszczenie przez robota bezpiecznej strefy jego pracy.

Wygrodzenia i osłony bezpieczeństwa z ryglowaniem

Jedną z najczęściej spotykanych metod zabezpieczenia stref niebezpiecznych jest zastosowanie wygrodzeń lub osłon bezpieczeństwa. Wygrodzenia mogą przyjmować różną formę. Najczęściej mamy do czynienia z panelami wykończonymi siatką, ale równie dobrze może to być kombinacja siatki i blachy, siatki i PVC czy siatki i poliwęglanu. Wybór konkretnego rozwiązania zależy od procesu, który jest zabezpieczany.

Jeśli w jego wyniku na daleką odległość lecą iskry czy wióry, użycie samej siatki nie zapewni odpowiedniego bezpieczeństwa. W takich sytuacjach wskazane jest prędzej użycie osłony bezpieczeństwa. Aby jednak była ona funkcjonalna, musi zapewniać dostęp do strefy niebezpiecznej bez konieczności demontażu całej osłony.

W tym celu stosuje się np. osłony bezpieczeństwa z funkcją ryglowania. W momencie otwarcia osłony generowany jest odpowiedni sygnał do sterownika maszyny i zostaje ona zatrzymana bez możliwości jej przypadkowego uruchomienia.

osłona na linii produkcyjnej
Przy pomocy osłony bezpieczeństwa połączonej z kurtynami bezpieczeństwa można odgrodzić od postronnych osób całe linie produkcyjne; źródło: Omron

Wszędzie tam, gdzie maszyny zabezpieczone są za pomocą ryglowanych osłon, istnieje obowiązek uniemożliwienia ich otwarcia podczas pracy oraz wyeliminowania możliwości obejścia zabezpieczeń.

Bariery/kurtyny świetlne

Nowoczesną odmianą wygrodzeń i osłon są bariery oraz kurtyny świetlne, które pełnią rolę „wirtualnego wygrodzenia przemysłowego”. Różnią się tym, że nie mają fizycznej przeszkody, która odgradza osoby postronne od strefy pracy maszyny czy robota. Zastępują ją niewidoczne wiązki światła, których naruszenie powoduje pewne konsekwencje w postaci zatrzymania pracy całego układu bezpieczeństwa. Co ciekawe, w wielu aplikacjach można spotkać zarówno kurtyny bezpieczeństwa, jak i standardowe wygrodzenia przemysłowe, które wzajemnie się uzupełniają.

Zasada działania kurtyn i barier świetlnych opiera się na 2 modułach ustawianych na wprost siebie i tworzących pomiędzy sobą sensoryczną barierę opartą na liniach świetlnych. Rozwiązanie to chroni np. wejścia oraz niebezpieczne punkty bądź strefy, do których dostęp powinien być ograniczony. Każdorazowe naruszenie bariery wywołuje sygnał, który trafia do automatycznego systemu sterowania maszyną i w jego następstwie dochodzi do zatrzymania maszyny i/lub wyłączenia jej zasilania.

Przyciski/maty/listwy naciskowe

Nieco inną formą zabezpieczenia są np. maty czy listwy naciskowe, które powodują zatrzymanie maszyny czy linii produkcyjnej w przypadku wejścia na te zabezpieczenia człowieka. Zasada działania takiego elementu jest bardzo prosta – po naciśnięciu go z odpowiednią siłą następuje zwarcie elementów stykowych, które inicjuje np. proces wyłączenia napędu.

Reklama

Maty bezpieczeństwa są elementami pozwalającymi na wygrodzenie strefy niebezpiecznej wokół maszyn i urządzeń. Ich zadaniem jest przekazywanie do modułu bezpieczeństwa sygnału w przypadku wejścia człowieka na matę lub wystąpienia nacisku powyżej określonej wartości. Najczęściej oznacza to awaryjne wyłączenie urządzenia lub całego ciągu technologicznego.

Maty bezpieczeństwa znajdują szerokie zastosowanie m.in. w przedsiębiorstwach związanych z obróbką drewna, skutecznie kompensując brak możliwości zastosowana barier optycznych – w ich przypadku duża ilość wiórów lub odpadających kawałków drewna, które wpadają w strefę działania kurtyny, powoduje przecięcie wiązki światła, a w konsekwencji wyłączenie maszyny.

Podobna jest zasada działania listew bezpieczeństwa, które wykorzystywane są najczęściej jako zabezpieczenie krawędzi czy
miejsc, które są narażone na uderzenie w wyniki ruchu urządzenia.

Sterowniki bezpieczeństwa

Powyższe rozwiązania są zewnętrznymi elementami, które mają zapewnić bezpieczeństwo osobom pracującym w pobliżu potencjalnie niebezpiecznych stref. Potrzeba zapewnienia odpowiedniego zabezpieczenia sprawia, że obecne na rynku maszyny mają wbudowane systemy ochrony. Przykładem takiego wewnętrznego elementu układu zabezpieczeń są sterowniki bezpieczeństwa, które dokonują niezbędnej kontroli podczas potencjalnie niebezpiecznych procesów.

Ich głównym celem jest sprowadzenie maszyny czy całego procesu do bezpiecznego stanu w sytuacji wystąpienia nieprawidłowości bądź uszkodzenia któregoś z napędów. Realizowane funkcje mogą się różnić, ale najczęściej mamy do czynienia z kontrolą zamknięcia osłon, monitorowaniem prędkości obrotowej czy zatrzymaniem awaryjnym.

programowalny sterownik bezpieczeństwa
Modułowy, programowalny sterownik bezpieczeństwa MOSAIC; źródło: INSTOM/Reer

Sterowniki bezpieczeństwa stale monitorują najważniejsze parametry różnych układów. Sygnały zebrane przez odpowiednie czujniki są następnie interpretowane przez moduły I/O i jeśli zostaną wykryte jakiekolwiek nieprawidłości, nastąpi przekazanie sygnału do układu sterującego.

Przekaźnikowe moduły bezpieczeństwa

Również przekaźniki bezpieczeństwa, zwane też modułami lub interfejsami bezpieczeństwa, stały się nieodzownym elementem zabezpieczenia w każdym systemie produkcyjnym.

Najczęściej stosowane dziś przekaźniki cechują się złożoną budową umożliwiającą realizację wielu dodatkowych funkcji dzięki połączeniu układów pomiarowego, rejestrującego, sterowniczego i sygnalizacyjnego w jednym urządzeniu. Potrafią precyzyjnie zlokalizować usterkę, izolując jedynie uszkodzony element. Oferują przy tym możliwość dostosowywania wartości krytycznych do bieżących potrzeb serwisowych i specyfiki układu napędowego.

Nowoczesne przekaźniki bezpieczeństwa mają rozbudowaną funkcję pomiaru i rejestracji parametrów pracy urządzenia, która umożliwia porównywanie ich w czasie rzeczywistym z wartościami referencyjnymi i przekazywanie zebranych danych do systemu sterowania. Dzięki temu przekaźnik może pośrednio sterować pracą układu, na bieżąco informować o wykrytych awariach, a także wyświetlać komunikaty ułatwiające identyfikację źródła usterki. W ten sposób zapewnia wyższy poziom zabezpieczenia maszyny i znacząco przyczynia się do wydłużenia jej żywotności.

Wieże (kolumny) sygnalizacyjne

Kolumny sygnalizacyjne, zwane również wieżami świetlnymi, służą najczęściej do informowania o stanie, w jakim znajduje się dana maszyna czy też linia produkcyjna. Odpowiednie sygnały świetlne informują o tym, czy maszyna/linia są włączone lub wyłączone, czy znajdują się w trybie pracy, czy też cykl produkcyjny został zatrzymany. Ponadto mogą ostrzegać o nagłym zatrzymaniu się maszyny lub innym nieoczekiwanym zachowaniu.

Tego typu urządzenia sygnalizacyjne z reguły mają budowę kolumnową (choć nie jest to regułą), w której moduły świetlne o różnokolorowych osłonach usytuowane są jeden na drugim na wspólnym maszcie.

kolumna sygnalizacyjna
Kolumna sygnalizacyjna informuje o aktualnym stanie maszyny czy procesu; źródło: Raven Media

W standardowych urządzeniach w jednej kolumnie znajduje się od 3 do 5 modułów o różnym kolorze. Emitowane światło (przez żarówkę bądź diodę LED) może być ciągłe, migające lub błyskowe. Choć jest tu pewna dowolność, to w standardowych kolumnach najczęściej na górze znajduje się moduł w kolorze czerwonym, poniżej jest pomarańczowy lub żółty, następnie zielony i ewentualnie później niebieski oraz biały.

Lampy sygnalizacyjne

Lampy sygnalizacyjne, również powszechnie stosowane w różnych branżach, poza alarmowaniem pełnią także funkcję ostrzegawczą oraz informacyjną. Mogą one informować np. o obecnym stanie maszyny czy danego procesu, gotowości do działania, ich rozruchu, pojawiającej się usterce, stanie zasobów, osiągnięciu lub zbliżaniu się do wartości granicznej jakiegoś istotnego parametru czy też działaniu poza normalnym zakresem użytkowania.

Sam sygnał świetlny także może się różnić. Wyróżniamy sygnał ciągły (który najsłabiej oddziałuje na zmysły, a tym samym jest wykorzystywany do informowania, a nie do ostrzegania), migający, błyskowy oraz rotacyjny. W sygnalizatorach alarmowych o najwyższym priorytecie stosuje się także bardzo krótkie i intensywne wyładowania energii. W sygnalizatorach świetlnych najczęściej stosowanymi źródłami światła są lampy halogenowe, wyładowcze i zyskujące w ostatnich latach na popularności diody LED.

Sygnalizatory dźwiękowe

Powszechnym rozwiązaniem w wielu obszarach przemysłowych są sygnalizatory dźwiękowe, czyli przede wszystkim syreny, ale również dzwonki czy inne urządzenia emitujące różnego rodzaju dźwięki. W zależności od typu i długości sygnału dźwiękowego, jego częstotliwości i głośności oraz liczby serii sygnałów przekazywane są różnego rodzaju informacje o stanie maszyny – np. ostrzeżenie o stanie nienormalnym czy też niebezpiecznym, ustaniu niebezpieczeństwa czy konieczności podjęcia określonej czynności.

Dobierając sygnalizator akustyczny do danego miejsca pracy, należy wziąć pod uwagę przede wszystkim głośność pracujących tam maszyn i innych urządzeń, obszar słyszalności i możliwość wystąpienia czynników tłumiących dźwięk (np. wiatr lub deszcz). Zgodnie z przepisami urządzenie musi emitować dźwięk przewyższający głośność otoczenia, a w przypadku sygnału dźwiękowego, który informuje o niebezpieczeństwie, dźwięk ten musi być głośniejszy o co najmniej 15 dB.

 

WYBRANI DOSTAWCY ELEMENTÓW I SYSTEMÓW BEZPIECZEŃSTWA
FirmaWyłączniki bezpieczeństwaBariery/kurtyny świetlnePrzyciski/maty/listwy naciskoweSterowniki bezpieczeństwa
Akcesoria CNC
Astat Logistyka*
Dacpol**
Eltron***
IMPOL-1 F.Szafrański**** 
INSTOM*****
Pepperl+Fuchs
Pilz Polska 
steute Polska
FirmaPrzekaźnikowe moduły bezpieczeństwaWieże sygnalizacyjneLampy sygnalizacyjneSygnalizatory dźwiękowe
Akcesoria CNC
Astat Logistyka*
Dacpol**
Eltron***   
IMPOL-1 F.Szafrański****
INSTOM*****
Pepperl+Fuchs  
Pilz Polska   
steute Polska   
* W ofercie firmy Astat Logistyka znajdują się produkty firm: Compro, Giovenzana, Grein, Mucco, Omron, Panasonic Industry, Pfannenberg, Phoenix Contact, Pizzato, Schmersal, Steute i Werma.
** W ofercie firmy Dacpol znajdują się produkty firm: Comitronic-Bti, ServTrayVou, Omron, Pepperl+Fuchs, Patlite, Sirena, MEDC i FHF.
*** W ofercie firmy Eltron znajdują się produkty firm: Datalogic, Euchner, Leuze, Phoenix Contact, Pilz, Pizzato i Schmersal.
**** W ofercie firmy IMPOL-1 F. Szafrański znajdują się produkty firm: Sick i Siemens.
***** W ofercie firmy INSTOM znajdują się produkty firm: Comitronic BTI, Gamma System, New Elfin, Pizzato, Reer i Werma.

 

 

Artykuł ukazał się w czasopiśmie

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę