Cel: bezpieczeństwo pracy

Ograniczyć ryzyko, zatrzymać maszyny w przypadku zagrożenia ludzkiego zdrowia i życia, zabezpieczyć pracowników nie ograniczając produkcji, uczynić środowisko pracy bardziej przyjaznym i bezpiecznym.

Jak wycenić życie lub kończynę? Szybsze maszyny, jeżeli zostaną prawidłowo zintegrowane z całym systemem, mogą przynieść większy zysk. Przestoje lub czas stracony z powodu wypadków spowodowanych przez maszyny to osobowa i finansowa strata w każdym przedsięwzięciu. Według statystyk administracji, służby zdrowia i bezpieczeństwa zawodowego Departamentu Pracy Stanów Zjednoczonych (Department of Labor, Occupational Safety & Health Administration ? OSHA), w USA co roku w związku z obsługą maszyn notuje się 800 wypadków śmiertelnych i 18 000 amputacji, obrażeń, zmiażdżeń oraz otarć. Przepisy prawa, rozporządzenia i wskazówki to podstawowe zabezpieczenie. Szkolenia, procedury i odpowiedzialność osobista mogą zmniejszyć ryzyko oraz zminimalizować odpowiedzialność finansową, cywilną, a nawet karną. Nie bez znaczenia jest także dobry projekt maszyny. Ogólnie rzecz biorąc, zagrożenia związane z maszynami mogą zostać zlokalizowane i pasywnie lub aktywnie wyeliminowane, naruszenia sfer ochronnych wykryte, aprocesy zatrzymane wystarczająco szybko, aby uniknąć wypadków.

Świat rozporządzeń

Standardy bezpieczeństwa mogą dotyczyć obsługi urządzeń elektrycznych lub sposobów zaprojektowania i używania części urządzeń zapewniających bezpieczeństwo. Organizacje i procesy ustanawiające reguły i zalecenia zmieniają się w skali globalnej, aby również globalnie eliminować wypadki (patrz mapa przedstawiająca wybrane standardy). Dodatkowo ponad tuzin organizacji rządowych stworzyło odpowiednie dla standardów bezpieczeństwa na świecie rozporządzenia. ? Dostawcy automatyki mogą wyjaśniać standardy, wskazywać odniesienia ich istotnych składników do innych standardów i zalecać klientom ich przeczytanie ? mówi Dave Collins z działu produktów w zakresie bezpieczeństwa maszyn firmy Schneider Electric ? ale w końcu nie możemy mówić ludziom, co mają robić.

Collins podaje znamienny przykład. ? Patrzyłem na fragment urządzenia, którego pewna część była chroniona. Dotknąłem maszyny w innym miejscu wiedząc, że oparzyłbym palce, gdyby pracowała, a konstruktor powiedział: ?Hej, tego nie dotykaj!?. W oczywisty sposób coś przeoczono ? mówi Collins. Zanim pojawiły się nowe standardy, każde urządzenie uważano w najgorszym razie za bardzo niebezpieczne, wspomina Art Pietrzyk, menedżer programu bezpieczeństwa w firmie Rockwell Automation. Obecnie przeprowadza się oceny ryzyka w zakresie określania poziomu bezpieczeństwa SIL (Safety Integrity Level), który musi zostać osiągnięty, aby ryzyko zmniejszyć. Pietrzyk sugeruje także, ze użytkownicy mogą obecnie używać standardów SIL do porównywania ofert sprzedawców automatyki. Odbiorcy mogą obecnie analizować np. miary ilościowe ? średni czas między awariami i prawdopodobieństwo ich wystąpienia, a także jakościowe, w tym pokrycie testami w projektach uważanych za odporne na błędy. Firma Rockwell Automation produkuje certyfikowane przez TÜV regulatory IEC 61508: ControLogix na poziomie SIL 2 i GuardPLC na poziomie SIL 3. Poziom bezpieczeństwa i związane z nim wymagania wpływają na typ używanych regulatorów.

Użytkownik jest odpowiedzialny za określenie potrzeb w zakresie bezpieczeństwa i zastosowanie komponentów zaspokajających te potrzeby ? utrzymuje Mike Frey, menedżer produktów z dziedziny bezpieczeństwa firmy Omron Electronics. ? Proces oceny ryzyka pomaga stworzyć stanowisko pracy zgodne z normami bezpieczeństwa, co pozwala uniknąć wypadków. Aby obrazowo wyrazić odszkodowanie dla pracowników (Workman Compensation), palec to równowartość 40 tygodni, kciuk ? 70 tygodni, ręka ? 190 tygodni, a ramię 235 tygodni pracy. Należy do tego dodać koszty opieki zdrowotnej, odszkodowania i/lub roszczenia prawne, jak również trudniejsze do zamiany na wartości liczbowe, ale rzeczywiste koszty ludzkiego cierpienia, spadku morale i produktywności. To wywiera wrażenie na ludziach ? mówi Frey.

Szwedzki stół ze standardami

Potrzebujesz porady? Przedstawiamy czteropunktowy zbiór informacji podsumowujący ?Przewodnik po produktach związanych z bezpieczeństwem? (Safety Product Guidebook) firmy Omron Electronics.

Mapa prezentuje ponad tuzin grup standardów związanych z bezpiecznymi urządzeniami, w tym informacje pochodzące z Idec.

• OSHA (USA) wymaga, aby pracownicy i producenci sprzętu spełniali wymagania części 1910 kodeksu 29. rozporządzeń federalnych (Part 1910 of the 29th Code of Federal Regulations ? CFR). OSHA uznaje standardy dobrowolne, jak ANSI (American National Standards Institute). Organizacje zgłaszają się do komisji oceny standardów ANSI (ANSI Board of Standards Review). Do grona tych, których standardy zostały przedłożone, zatwierdzone i zarejestrowane, należą między innymi: American Society of Mechanical Engineers, Robotic Industries Association, National Fire Protection Agency i Association for Manufacturing Technology.
• Mimo wszelkich wysiłków pewne technologie, np. kurtyny świetlne (light curtains), nie podlegają bezpośrednio prawodawstwu Stanów Zjednoczonych, wskazówek należy więc szukać z innej strony. Z pomocą przychodzą między innymi rozporządzenia Europejskiej Wspólnoty Gospodarczej (EWG), nazywane normami europejskimi (EN), oraz innych organizacji z siedzibą w Europie ? International Electrotechnical Commission (IEC) i International Organization for Standardization (ISO).
• Do podstawowych rozporządzeń Unii Europejskiej zalicza się ?dyrektywa w sprawie maszyn? (?Machine directive? 89/392/EWG) w zakresie nowych urządzeń przyjęta w 1995 roku, a w zakresie zabezpieczeń w 1997 roku. Środki zapobiegawcze, takie jak analiza ryzyka, szkolenia z dziedziny zapobiegania wypadkom i priorytety w dziedzinie ochrony prezentuje dyrektywa w sprawie minimalnych wymogów w zakresie bezpieczeństwa i higieny użytkowania sprzętu roboczego przez pracowników podczas pracy 95/63/WE (?Use of Work Equipment by Workers at Work Directive?) ? w mocy od 1997 roku dla nowych i używanych urządzeń. Unia Europejska wymaga także, aby europejskie organy standaryzujące CEN i CENELEC tworzyły standardy zharmonizowane. Trzy główne grupy tych standardów to: podstawowe standardy bezpieczeństwa typu A, grupowe standardy bezpieczeństwa typu B i indywidualne standardy bezpieczeństwa typu C.
• Na bezpieczeństwo pracy mogą również wpływać poszczególne kraje i ich organy administracji. W tej formule mieszczą się przepisy władz prowincji kanadyjskich, Canadian Standards Association i Japan Industrial Standards, które zmieniono zgodnie z zaleceniami Światowej Organizacji Handlu (WTO) w celu uzyskania większej zgodności ze standardami IEC i ISO.

Sick S 3000 bezpieczny laser i skaner może wykryć rękę lub większą część ciała znajdującą się w strefie bezpieczeństwa, która to wynosi 7m, by potem zatrzymać na czas pracę lasera i zapobiec obrażeniom ciała. Sick wymienia S3000 jako zgodne z IEC/EN 61508 SIL 2, IEC/EN 61496 jako 3 model zabezpieczającego urządzenia, ANSI/RIA 15.06, CSA Z 434-03 i ANSI/ASME B56.5.

Koszty, typ i projekt w dziedzinie bezpieczeństwa

Koszty osiągnięcia zgodności ulegają zmianie wraz z technologią, strategią i zastosowaniem. Prawa i rozporządzenia zmieniają się w zależności od zastosowania, regionu i mnóstwa innych czynników. Wśród metod i technologii wyróżniamy: obudowy, klapki, osłony, alarmy, kurtyny świetlne, skanery obszaru (area scanners), sterowanie dwuręczne, maty zabezpieczające, przekaźniki zabezpieczające, zatrzaski i przełączniki, wyłączniki bezpieczeństwa i inne. Sposoby projektowania pomagają chronić palce i całe kończyny poprzez analizę punktów styku ? obszarów, w których nawet w nietypowych warunkach mogą następować uszkodzenia części ciała.

W Europie dominuje tendencja do stawiania wymagań z góry. W Stanach Zjednoczonych zwykle wydaje się rozporządzenia, a następnie wymusza wprowadzenie ich w życie za pomocą grzywien i kar wymierzanych po przekroczeniu przepisów. Zasady nigdy nie są niezmienne. Przed producentami OEM w Stanach Zjednoczonych pojawiają się np. nowe możliwości, gdyż NFPA79 pozwala na wbudowanie komponentów zabezpieczających w sieć sterującą. Firma Pearson Packaging Systems, klient Siemens Energy & Automation, potrzebowała 368 godzin, aby wyposażyć jedno urządzenie. Po przejściu na sieć AS-i czas pracy skrócił się do 96 godzin. Używając tych samych zasobów można teraz wyprodukować i sprzedać rocznie o dwa urządzenia więcej. Na szczęście dla użytkowników końcowych i firm OEM wytwórcy technologii związanych z bezpieczeństwem oferują pomoc za pośrednictwem stron WWW, poprzez zatrudnionych ekspertów i szkolenia w zakresie bezpieczeństwa. W markowych produktach bezpieczeństwo jest brane pod uwagę od początku procesu projektowania.

Z tysięcy przykładów z różnych gałęzi przemysłu weźmy pod uwagę jeden. Pionowe centrum obróbkowe VTC-300C firmy Mazak używa nieruchomego stołu i ruchomej kolumny, co pozwala zminimalizować zmęczenie operatora i umożliwia łatwą (i bezpieczną) wymianę części. Ruchomy panel operatora CNC może zostać umieszczony w dogodnym miejscu. Zatrzaski zakrywają części przed rozpoczęciem pracy. Inżynierowie i menedżerowie projektu firmy Mazak regularnie pomagają klientom w projektowaniu, budowie i instalacji urządzeń w bezpieczny sposób. Dziewięć regionalnych centrów szkoleniowych szkoli pracowników w zakresie bezpiecznej pracy.

W miarę zmian przepisów wiele firm OEM pomaga klientom określić, co zmienić w istniejącym sprzęcie we właściwy i najbardziej opłacalny sposób, aby dostosować go do nowych standardów. Milacron Inc., część Plastics Technologies Group, modernizuje swe wtryskarki poziome tak, aby spełniały wymagania paragrafu 6 ANSI/SPI B151.1. Milacron oferuje unowocześnienia w kilku dziedzinach, aby umożliwić klientom przestrzeganie przepisów, ale zabezpieczenia (wymagane przez Society of the Plastics Industry) może wykonać szybciej i zdecydowanie niższym kosztem użytkownik końcowy lub lokalny zleceniobiorca.

Technologie bezpieczeństwa pracy

Ważnym wymogiem bezpieczeństwa jest gwarancja, że urządzenie nie spowoduje szkód, nawet jeśli któryś z komponentów zawiedzie. Na przykład według normy IEC 61508 wszystkie urządzenia elektroniczne z dziedziny bezpieczeństwa powinny być redundantne tak, aby nie występowało zagrożenie w trakcie awarii, gdy uszkodzeniu uległ przewód lub komponent. Zależy to również od projektu systemu, a nie tylko od niezawodności komponentów.

Według Richarda Galery, menedżera sterowników zabezpieczających w firmie Rockwell Automation, obserwuje się obecnie duże zainteresowanie czterema obszarami bezpieczeństwa funkcjonalnego według normy IEC 61508. Ostatecznie jednak ?to klient musi przeanalizować sposób zastosowania, określić kategorie i zdecydować, jakiej technologii użyć? ? mówi Galera.

Produkty z dziedziny bezpieczeństwa pracy istotnie różnią się ze względu na typ, styl i producenta. Opis ponad tuzina produktów związanych z bezpieczeństwem zamieszczono w elektronicznej wersji niniejszego artykułu.

Produkty wspomagające bezpieczeństwo pracy

Bezpieczeństwo pracy wspomagają różnorodne produkty. Należą do nich między innymi wyłączniki bezpieczeństwa, bariery (bramki i ogrodzenia), blokady i włączniki, bezstykowe przełączniki blokad zabezpieczających, laserowe skanery zabezpieczające, zabezpieczające kurtyny świetlne i zabezpieczające PLC.

ABB wbudowuje rozwiązania zabezpieczające przed porażeniem prądem do swego systemu magistrali dystrybucji ?smissline? przekazującego zasilanie do 200 A przy 600 V, zmniejszając przy tym o połowę ilość koniecznego okablowania. Komponenty montuje się na szynie DIN przez dociśnięcie. Urządzenia jedno- i wielofazowe mogą być montowane obok siebie w tym samym systemie. System uzyskał akceptację UL i IEC.

Linia Allen-Bradley Guardmaster 440P IEC/Safety Limit Switch firmy Rockwell Automation łączy i rozbudowuje istniejące 802A IEC Limit Switches i 440P Safety Limit Switches do konkurencyjnej cenowo rodziny dla producentów OEM. 22-milimetrową obudowę z plastikowym korpusem zaopatrzono w wymuszone otwieranie i dwa lub trzy obwody. Obudowa 30×60 mm z metalowym korpusem ma wymuszone otwieranie i dwa lub cztery obwody. Podłączenie odbywa się za pomocą M20 lub półcalowych gwintów typu NPT.

Obie obudowy występują w siedmiu typach operatorskich. Zatrzaskowe styki z bezpośrednim otwieraniem spełniają wymogi norm European Machine Safety Directive i zastosowań Control Reliable. Wtykany korpus ułatwia podłączanie do okablowania i spełnia wymagania ostrzejsze niż IP67 i NEMA 6P. Rozwiązanie to znajduje zastosowanie w automatycznych strażnikach, bramach lub drzwiach wejściowych, dźwigach i podnośnikach, stołach podziałowych i obsługiwanych przez roboty taśmach produkcyjnych.

Telemecanique Preventa Non-Contact Safety Interlock Switches firmy Schneider Electric to bezstykowe bramki lub blokady zabezpieczające wykorzystywane w zabezpieczeniach automatycznych. Spełniają te same funkcje, co standardowe blokady mechaniczne, ale zaprojektowano je do użytku w miejscach, gdzie nie jest pożądany kontakt między przełącznikiem a uruchamiającym go kluczem. Bezstykowych blokad zabezpieczających Preventa XCS-DM używa się tam, gdzie czas dostępu do obszaru niebezpiecznego jest krótszy niż czas dostępu operatora otwierającego zabezpieczenie i sięgającego do wnętrza. Urządzenia wykorzystuje się w zastosowaniach, w których nie występują lub występują w małym stopniu wstrząsy i wibracje i gdzie szansa otwarcia drzwi lub zabezpieczenia przez przypadek jest minimalna.

Obudowy produkuje się w trzech rozmiarach, w tym w najmniejszym na rynku dla zastosowań kategorii 4 wielkości 1,6×5,08×0,71 cm. Urządzenie toleruje problemy z ustawieniem bramy lub zabezpieczenia i ma szerszy zakres temperatur dla urządzeń w obudowach plastikowych niż produkty konkurencyjne. Sześć kierunków zbliżenia zapewnia maksymalną elastyczność w dziedzinie sposobów montażu.

Dlaczego bezstykowe?

Według firmy Schneider Electric istnieje kilka powodów używania urządzeń bezstykowych:

• Zastosowania w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, gdzie istnieje wymóg, aby na urządzeniach i dokoła nich nie gromadziły się zanieczyszczenia.
• Zastosowania niewymagające siły ? np. lekkie lub pleksiglasowe drzwi, gdzie użycie standardowych zamków mechanicznych może spowodować pęknięcie albo rozbicie. Urządzenia bezstykowe nie wymagają użycia siły.
• Gdy są trudności z dopasowaniem wyłącznika i kluczy włączających mechaniczne urządzenia zabezpieczające.
• Zastosowania w obszarach wilgotnych, gdzie standardowe zamki mechaniczne, szczególnie dziurki od klucza, trudno wyczyścić.

Zabezpieczający skaner laserowy

Sick S 3000 chroni duże obszary robocze w zastosowaniach stacjonarnych i przenośnych, miejsca działania, wejścia/wyjścia i niebezpieczne miejsca pracy. Charakteryzuje się rozdzielczością od 30 mm do 150 mm w obszarze strefy bezpieczeństwa 5,5 m lub 7,0 m . Zdaniem producenta zabezpiecza obszar dwa do trzech razy większy niż jakikolwiek inny skaner zabezpieczający dostępny na rynku w czerwcu 2003 r. Produkt otrzymał certyfikat zgodności z IEC/EN 61508 SIL 2 i standardem bezpieczeństwa IEC/EN 61496 jako urządzenie zabezpieczające Typu 3.

Skaner został także zaprojektowany zgodnie z ANSI/RIA 15.06, CSA Z434-03 i ANSI/ASME B56.5. 190-stopniowy kąt skanowania umożliwia użycie jednego urządzenia zamiast typowego układu dwóch urządzeń do pokrycia chronionego obszaru. Zawiera cztery poziomy poziomy funkcji zintegrowanych i 16 definiowanych przez użytkownika scenariuszy ochrony. Odpowiednia strefa ostrzeżenia ma promień do 49 m. Strefy bezpieczeństwa i ostrzeżenia mogą być swobodnie definiowane za pomocą przyjaznego dla użytkownika narzędzia Configuration and Diagnostic Software (CDS) firmy Sick.

Bezpieczny PLC

Simatic S7-400F/FH firmy Siemens zaopatrzono w bezpieczny system regulacji, natychmiast wchodzi on więc w tryb bezpieczny, gdy zdarza się awaria, lub pozostaje w tym trybie, zapewniając w ten sposób maksymalną ochronę pracownika, urządzenia, środowiska i procesu. Może być także używany jako system regulacji wysokiej dostępności, łącząc standardową automatykę z inżynierią bezpieczeństwa. Komunikacja sieciowa odbywa się za pośrednictwem standardowych sieci fieldbus, takich jak Profibus-DP, podczas gdykomunikacja w zakresie bezpieczeństwa używa protokołu ProfiSafe.

Więcej informacji o podobnych produktach znajdą Państwo pod adresem internetowym:
www.controleng.com/buyersguide
o integratorach systemów na stronie:www.controleng.com/integrators
aby uzyskać informacje od wymienionych producentów, należy wprowadzić odpowiednie liczby na stronie:www.controleng.com/freeinfo.

Idec ? www.idec.com
Mazak ? www.mazakusa.com
Milacron ? www.milacron.com
Omron Electronics ? www.omron.com/oei
Ransohoff ? www.ransohoff.com
Rockwell Automation ? www.rockwell.com
Schneider Electric ? www.schneiderelectric.com
Scientific Technologies Inc. ? www.sti.com
Siemens Energy & Automation ? www.sea.siemens.com/safety
Sick Sp. z o. o. ? www.sick.pl