Какви стандарти за безопасност (например ISO 13849) регулират системите за управление на автоматични машини за ъглово запечатване?

ISO 13849-1:2023 и изисквания за ниво на производителност (PL) за безопасността на машини за ъглово запечатване

Основни правила за архитектура на частите, свързани с безопасността, в системите за управление (SRP/CS)

Стандартът ISO 13849-1:2023 определя специфични изисквания за безопасностно-свързани части на системи за управление (SRP/CS), групирайки ги в различни категории от B до 4, в зависимост от начина, по който се справят с повреди и какъв вид диагностика предлагат. Когато се отнася за машини за ъгълово обжимане, при които хидравличната сила лесно може да надхвърли 500 kN, повечето инсталации трябва да отговарят на изискванията на категория 3. Какво означава това в действителност? Системите трябва да включват резервни пътища за безопасност, да извършват непрекъснато проверка на собствената си производителност и да поддържат поне 100-годишна оценка на MTTFD за ниво на производителност PLd. Диагностичното покритие също трябва да бъде над 90%, така че проблеми със същественото оборудване за безопасност, като светлинни завеси или бутони за аварийно спиране, да бъдат засичани почти веднага. Това е от значение, защото опасни рестарти се случват твърде често при смяната на инструми, и тези инциденти остават една от основните причини за сериозни наранявания от смачкване в производствените среди.

Определяне на изискваното ниво на производителност (PLr) от данни за оценка на риска

Изискваното ниво на производителност (PLr) се извежда директно от данните за оценка на риска според ISO 12100. За машини за ъглово обжимане типичните параметри на опасност включват:

• Тежест (S) : Катастрофална (S2), поради висока вероятност за ампутация под многотонови сили
• Честота на излагане (F) : Непрекъсната (F2) при автоматично захранвани производствени линии
• Вероятност за избягване (P) : Ниска (P2), дадено е ограничено време за реакция на оператора в близост до работната точка
• Вероятност за възникване на опасност (O) : Висока (O3), обусловена от чести задръствания на материала

За критични функции за безопасност, като двуручно управление или защита със светлинна завеса, обикновено се достигат стойности PLr = d или e. Вземете PLr = e като пример – тя изисква компоненти, при които MTTFD е поне 30 години, а DC достига 99% или по-високо, всичко това проверено според стандарти от ISO 13849-2. Ако това се приложи правилно на практика, се постига реално намаляване на злополуките, може би с около 98% по-малко инциденти в сравнение със системи PLc по време на автоматизирани опресняващи операции. Разбира се, постигането на тези стойности не е просто въпрос на математика – важното е да се осигури правилното взаимодействие на всички елементи на производствената площадка.

Основи на оценката на риска според ISO 12100: Идентифициране на опасности при машини за ъглови опреснявания

Количествена оценка на тежестта, честотата и вероятността за избягване при опресняващи операции с висока сила

ISO 12100 задължава систематичен, базиран на доказателства подход за количествена оценка на три основни параметъра на риска. При ъгловото опресняване:

• Степен на сериозност отразява най-лошите възможни резултати от наранявания — компресионните сили над 100 kN обикновено отговарят на критерии S2 („тежки“) поради постоянни увреждания на мускулно-скелетната система или ампутации.
• Честота на излагане зависи от режима на работа: F2 („непрекъснато“) се прилага при напълно автоматично хранене; F1 („често“) може да се прилага, когато ръчно зареждане се извършва няколко пъти на смяна.
• Вероятност за избягване се оценява като P2 („ниска“), когато скоростите на затваряне на инструмента надхвърлят 0,5 м/с — което оставя недостатъчно време за извършване на спасителни действия.

Точното определяне изисква документиране на сценарии с най-лоши възможни наранявания, измерване на продължителността на опасността през целия процес на пресоване и потвърждение на пространствените ограничения за оттегляне на оператора. Тази обективна основа гарантира, че остатъчният риск отговаря на принципите ALARP (As Low As Reasonably Practicable).

Превръщане на сценариите с опасности в конкретни функции за безопасност (например Safe Stop категория 1)

Опасности, идентифицирани чрез ISO 12100, директно се включват в техническите спецификации за безопасност чрез неговата итеративна рамка за намаляване на риска. Например:

• Неконтролирано затваряне на инструма по време на поддръжка — Безопасно спиране Категория 1 , изискващо контролирано електромеханично спиране (<150 ms време за спиране) плюс потвърждаване на позиция.
• Опасности от смачкване вследствие на остатъчна инерция на инструма — Безопасно изключване на въртящ момент (STO) с монтиране на посоката на движение.
• Повтарящо се зареждане на материали — Интегриране на светлинна завеса с резолюция ≤30 mm и логика за мътиране, съответстваща на ISO 13855.
• Вмъкнати компонентни интервенции — Трипозиционни разрешаващи ключове , физически предотвратяващи активиране, освен ако не се задържат в позиция „разрешено“.

Всяка функция трябва да бъде оразмерена и валидирана според тежестта, честотата и възможността за избягване на първоначалната опасност – като по този начин се гарантира, че мерките за безопасност целенасочено обхващат точни видове откази, без прекомерно инженерство.

Безопасна интеграция на защитни устройства в системи за автоматично управление на ъгловото кълцане

Избор и валидиране на светлинни завеси, блокирани предпазни устройства и разрешаващи устройства

Изборът на защитни устройства трябва да отговаря на архитектурните правила и целевите показатели за производителност по ISO 13849-1:2023. За ъглово кълцане с висока сила:

• Светлинни завеси изисква се резолюция ≤14 мм за откриване на пръсти и трябва да се постигне поне PLd, потвърдено чрез валидация на конструкция тип 4 (IEC 61496-1).
• Блокирани предпазни устройства изискват се двуканални магнитни ключове с крос-мониторинг за предотвратяване на заобикаляне, комбинирани с принудително насочени контакти, отговарящи на архитектура категория 3.
• Разрешаващи устройства трябва да включват механизми с връщаща пролет, които изискват непрекъснато налягане и безопасно освобождаване при повреда.

Всички устройства подлежат на тестване чрез въвеждане на повреди, за да се потвърди диагностичното покритие над 90%. Ограждането на периметъра трябва да издържи ударна енергия от 200 J (според ISO 14120) и да осигурява аварийно спиране с отговорно време под 100 ms (ISO 13850). Задължително е околната среда да бъде валидирана, включително устойчивост към вибрации до 15g и запечатване с клас IP65 срещу навлизане на метални частици, за осигуряване на надеждна работа в индустриални среду при опресване.

Категории за спиране, логика за рестарт и валидиране на времето за отговор при динамични цикли на опресване

Категориите за спиране трябва да отговарят на динамичния характер на операциите по опресване. Категория 0 (прекъсване на захранването без контрол) се прилага при непосредствена опасност от сблъскване, докато Категория 1 (контролирано спиране, последвано от прекъсване на захранването) е задължително за инерционни опасности, изискващи контролирано забавяне. Логиката за рестарт трябва да изисква потвърждение с двете ръце с откриване на асинхронно задействане, за да се избегне случайно реактивиране.

При валидиране на времето за отговор, трябва да имаме предвид всички тези малки забавяния, които се натрупват с времето. Помислете за неща като обработката на светлинната завеса, която отнема около 10 милисекунди или по-малко, след това идва сканиращият цикъл на безопасностния PLC с максимум около 15 мс, и накрая самото отваряне на контактора, обикновено под 20 мс. В ситуации, свързани с високоскоростни операции за обжимане, производителите трябва да покажат, че цялата им функция за безопасност работи в рамките на 50 милисекундно окно, когато се измерва с осцилоскоп. Защо това е важно? Е, според стандарт EN ISO 13855:2019, формулата за изчисляване на разстоянието за безопасност S, равна на K, умножено по T, плюс C, става критична тук. При ръчни входове K означава 1600 мм в секунда. Правилното определяне на тези стойности означава, че операторите остават в безопасност дори по време на бързите повтарящи се цикли, които се случват по време на производствените серии.

Често задавани въпроси

Какъв е стандартът ISO 13849-1:2023?

ISO 13849-1:2023 задава изисквания за безопасностно свързаните части на системите за управление, което помага да се гарантира, че машини като ъглови кервични машини отговарят на определени стандарти за безопасност.

Защо диагностичното покритие е важно за оборудването за безопасност?

Високото диагностично покритие осигурява бързо откриване на всякакво неизправно работещо оборудване за безопасност, като бутоните за аварийно спиране, и предотвратява опасни рестартирания на машината, които могат да причинят сериозни наранявания.

Как се определя изискваният ниво на производителност?

Изискваният ниво на производителност (PLr) се определя чрез оценка на риска, при която се анализират фактори като тежест, честота на излагане и вероятност за избягване.

Какви са ключовите характеристики за безопасност при ъглови кервични машини?

Ключови характеристики за безопасност могат да включват двуручно управление, защита със светлинна завеса и категории за спиране, всички те са проектирани да намалят значително злополуките.