EN
Norma ISO 13849-1:2023 a požadavky na výkonovou úroveň (PL) pro bezpečnost strojů na rohové tvarování
Základní pravidla architektury pro bezpečnostně závislé části řídicích systémů (SRP/CS)
Norma ISO 13849-1:2023 stanoví konkrétní požadavky na bezpečnostně významné části řídicích systémů (SRP/CS), které jsou rozděleny do různých kategorií od B do 4 podle toho, jak efektivně zvládají poruchy a jaké diagnostické funkce nabízejí. U strojů pro rohové tvarování, kde hydraulická síla snadno přesáhne 500 kN, musí většina instalací splňovat požadavky kategorie 3. Co to vlastně znamená? Systémy musí obsahovat záložní bezpečnostní okruhy, provádět průběžnou kontrolu vlastního výkonu a dosahovat minimálně střední doby bezporuchového chodu (MTTFD) 100 let pro úroveň výkonu PLd. Diagnostické pokrytí musí být také vyšší než 90 %, aby byly téměř okamžitě detekovány problémy s klíčovým bezpečnostním zařízením, jako jsou světelné závory nebo tlačítka nouzového zastavení. To je důležité, protože nebezpečné opakované spuštění se při výměně nástrojů stává velmi často a tyto události zůstávají jednou z hlavních příčin vážných zranění mačkáním ve výrobních prostředích.
Stanovení požadované úrovně výkonu (PLr) z údajů o hodnocení rizik
Požadovaná úroveň výkonu (PLr) je přímo odvozena z údajů o hodnocení rizik podle ISO 12100. Pro stroje na rohové tlačení jsou typické parametry nebezpečí:
- Závažnost (S) : Katastrální (S2), vzhledem k vysoké pravděpodobnosti amputace při působení sil více než jednoho tun
- Četnost vystavení (F) : Trvalá (F2) v automaticky napájených výrobních linkách
- Pravděpodobnost vyhnutí se (P) : Nízká (P2), vzhledem k omezené době reakce obsluhy v blízkosti pracovního místa
- Pravděpodobnost výskytu nebezpečí (O) : Vysoká (O3), způsobená častým zaseknutím materiálu
U kritických bezpečnostních funkcí, jako je ovládání dvěma rukama nebo ochrana světelnou clonou, se obvykle setkáváme s hodnotami PLr rovná se d nebo e. Například PLr rovná se e vyžaduje součásti, u nichž je MTTFD alespoň 30 let a DC dosahuje 99 % nebo více, vše v souladu se standardy ISO 13849-2. Pokud je toto správně dodrženo v praxi, skutečně dojde ke snížení počtu úrazů, přibližně o 98 % méně událostí ve srovnání se systémy PLc během automatizovaných tvarovacích operací. Samozřejmě, dosažení těchto hodnot není jen otázkou matematiky, ale závisí na tom, zda vše správně funguje společně na výrobní ploše.
Základy hodnocení rizik podle ISO 12100: Identifikace rizik u stroje pro tvarování rohů
Kvantifikace závažnosti, frekvence a pravděpodobnosti vyhnutí se riziku u tvarovacích operací s vysokou silou
ISO 12100 vyžaduje systematický, důkazy podložený přístup k kvantifikaci tří základních parametrů rizika. U tvarování rohů:
- Závažnost odráží nejhorší možné následky zranění – tlačivé síly nad 100 kN běžně splňují kritéria S2 („těžké“) kvůli trvalému poškození pohybového ústrojí nebo amputaci.
- Četnost vystavení závisí na provozním režimu: F2 („neustálé“) platí pro plně automatické přikrmování; F1 („časté“) může platit, když ruční nakládání probíhá několikrát za směnu.
- Pravděpodobnost vyhnutí se je hodnocena jako P2 („nízká“), pokud rychlost uzavírání nástroje překračuje 0,5 m/s – což nechává nedostatečný čas na vyhýbavou akci.
Přesné stanovení velikosti rizika vyžaduje dokumentaci scénářů nejhorších možných zranění, měření doby trvání nebezpečí během celého tvarovacího cyklu a ověření prostorových omezení pro ústup obsluhy. Tento objektivní základ zajišťuje, že zbytkové riziko odpovídá principu ALARP (As Low As Reasonably Practicable – tak nízké, jak je rozumně proveditelné).
Převod scénářů nebezpečí na konkrétní bezpečnostní funkce (např. Bezpečné zastavení kategorie 1)
Nebezpečí identifikovaná prostřednictvím ISO 12100 přecházejí přímo do technických bezpečnostních specifikací prostřednictvím své iterační rámce pro snižování rizik. Například:
- Nekontrolované zavírání nástroje během údržby — Bezpečné zastavení kategorie 1 , vyžadující monitorované elektromechanické brzdění (<150 ms doba zastavení) a ověření polohy.
- Nebezpečí rozdrcení způsobená setrvačností nástroje — Bezpečné vypnutí točivého momentu (STO) s monitorováním směru pohybu.
- Opakované plnění materiálu — Integrace světelné záclony s rozlišením ≤30 mm a logikou mnutí vyhovující normě ISO 13855.
- Zásahy při zaseknutí komponentu — Třípolohové povolovací spínače , fyzicky znemožňují aktivaci, pokud nejsou podrženy ve „zapnuté“ poloze.
Každá funkce musí být dimenzována a ověřena tak, aby odpovídala závažnosti, frekvenci a možnostem vyhnutí se původnímu nebezpečí – zajišťuje se tak, že bezpečnostní ovládání přesně cílí na konkrétní režimy poruch bez nadměrného inženýrského řešení.
Bezpečná integrace ochranných zařízení v automatických řídicích systémech pro rohové tvarování
Výběr a ověřování světelných závor, blokovaných krytů a povolovacích zařízení
Výběr ochranných zařízení musí splňovat architektonická pravidla a výkonnostní cíle podle ISO 13849-1:2023. Pro rohové tvarování s vysokou silou:
- Světelné závěsy vyžadují rozlišení ≤14 mm pro detekci prstů a musí dosáhnout alespoň PLd, což je potvrzeno validací konstrukce typu 4 (IEC 61496-1).
- Interlockované ochranné kryty vyžadují dvoukanálové magnetické spínače s křížovým monitorováním, které brání obejití, spojené s kontakty s nuceným vedením splňujícími požadavky kategorie 3.
- Povolovací zařízení musí zahrnovat pružinné návratové mechanismy, které vyžadují nepřetržitý tlak a bezpečné uvolnění při selhání.
Všechna zařízení procházejí testováním injektování poruch za účelem potvrzení diagnostické pokryvnosti >90 %. Obvodové ochrany musí odolat nárazové energii 200 J (podle ISO 14120) a podporovat dobu odezvy nouzového zastavení <100 ms (ISO 13850). Environmentální ověření – včetně odolnosti proti vibracím až do 15g a těsnění IP65 proti vnikání kovových částic – je povinné pro spolehlivý provoz v průmyslových prostředích lisování.
Kategorie zastavení, logika restartu a ověření doby odezvy pro dynamické cykly lisování
Kategorie zastavení musí odpovídat dynamické povaze operací lisování. Kategorie 0 (neřízené odpojení napájení) se používá při nebezpečí okamžité kolize, zatímco Kategorie 1 (řízené zastavení následované odpojením napájení) je vyžadováno pro setrvačná nebezpečí vyžadující kontrolu zpomalení. Logika restartu musí vynutit souhlas dvěma rukama s detekcí asynchronního spuštění, aby se vyloučilo náhodné opětovné spuštění.
Při ověřování dob odezvy musíme vzít v úvahu všechny ty malé zpoždění, která se v průběhu času kumulují. Myslete na věci jako zpracování světelné záclony, které trvá přibližně 10 milisekund nebo méně, dále na bezpečnostní cyklus skenování PLC okolo 15 ms maximálně a nakonec na samotné otevření stykače, obvykle pod 20 ms. V situacích zahrnujících vysokorychlostní tvarovací operace musí výrobci prokázat, že celá jejich bezpečnostní funkce funguje v rámci časového okna 50 milisekund, měřeno osciloskopem. Proč je to důležité? Podle normy EN ISO 13855:2019 se zde stává kritickým výpočet bezpečnostní vzdálenosti S, který se rovná K násobenému T plus C. U míst ručního přístupu znamená K 1600 mm za sekundu. Správné určení těchto hodnot zajišťuje, že obsluhující osoby zůstanou v bezpečí i během rychlých opakovaných cyklů probíhajících během výrobních sérií.
Nejčastější dotazy
Co je to norma ISO 13849-1:2023?
ISO 13849-1:2023 stanovuje požadavky na bezpečnostně relevantní části ovládacích systémů, čímž pomáhá zajistit, že stroje, jako jsou zařízení na zalomení rohů, splňují určité bezpečnostní normy.
Proč je diagnostické pokrytí důležité pro bezpečnostní zařízení?
Vysoké diagnostické pokrytí zajišťuje rychlé zjištění poruchy bezpečnostního zařízení, například tlačítek nouzového zastavení, a tak předchází nebezpečnému restartu stroje, který může způsobit vážná zranění.
Jak se určuje požadovaná úroveň výkonu?
Požadovaná úroveň výkonu (PLr) se určuje prostřednictvím posuzování rizik, při kterém se vyhodnocují faktory, jako je závažnost, frekvence vystavení a pravděpodobnost vyhnutí se nehodě.
Jaké jsou klíčové bezpečnostní funkce pro zařízení na zalomení rohů?
Klíčové bezpečnostní funkce mohou zahrnovat dvouruční ovládání, ochranu světelnou clonou a kategorie zastavení, všechny jsou navrženy tak, aby výrazně snížily počet úrazů.