Czujniki elektromechaniczne są jednym z najczęściej wykorzystywanych elementów w systemach bezpieczeństwa maszyn. Popularność zawdzięczają niskiej cenie i łatwej integracji przy budowie kompletnego systemu bezpieczeństwa. Pomimo technologicznej prostoty wciąż dostarczają problemów z końcową walidacją kompletnego systemu bezpieczeństwa maszyny.
Każdy nowy system bezpieczeństwa budowany dla nowej czy starej maszyny powinien podlegać ostatecznej fazie walidacji i weryfikacji. W ostatnim etapie wprowadzania systemu projektant lub wykonawca powinien wykazać, że stworzony system spełnia narzucone wymagania początkowe. Do jednych z podstawowych czynności weryfikacyjnych nowego systemu bezpieczeństwa należy wyznaczenie jego kategorii strukturalnej i całkowitego poziomu niezawodności.
Rozważmy walidację wg normy PN-EN ISO 13859-1 jako najczęściej wybieraną przez producentów maszyn. Zgodnie z wytycznymi normy podczas ewaluacji systemu należy wziąć pod uwagę jego wszystkie możliwe powstałe błędy, prowadzące do utraty funkcji bezpieczeństwa. W zależności od stosowanej techniki systemu mogą być to błędy natury elektrycznej, mechanicznej, pneumatycznej, hydraulicznej lub innej. Jeśli stosujemy czujnik elektromechaniczny jako podsystem wejściowy naszego obwodu bezpieczeństwa, najwięcej problemów dostarcza jego część mechaniczna. Problemy te pojawiają się przy tworzeniu obwodu kategorii 2. lub wyższej. Przy kategorii 3. i 4. pojedynczy błąd nie może prowadzić do utraty funkcji bezpieczeństwa. W celu ich osiągnięcia należy stosować zdwojenia i redundancję całego obwodu. Rozpatrując błędy elektryczne dla czujnika elektromechanicznego, projektant systemu zastosuje podwójne styki czujnika i problem wydaje się rozwiązany, ale co z błędami mechanicznymi? Najczęściej spotykane czujniki elektromechaniczne to te z kluczem (oddzielnym aktywatorem) lub z rolką dociskową. Oba te czujniki mają pojedynczy aktywator, czyli pojedynczy element mechaniczny monitorujący pozycję osłony. Uszkodzenie tego elementu prowadzi do utraty funkcji bezpieczeństwa, co jest niezgodne z wymaganiami 3. i 4. kategorii. Dla tych kategorii powinniśmy stosować zdwojenie czujników, co podnosi koszty całego systemu i ze względu na wymiary czujników, szczególnie z funkcją ryglowania, staje się trudne do wykonania. Czy rzeczywiście musimy jednak rozpatrywać uszkodzenia mechaniczne takich czujników? W końcu jak często zdarza się złamanie mechanicznego klucza bądź uszkodzenie krzywki czy samej rolki naciskowej czujnika? Z pomocą projektantom przychodzi norma PN-EN ISO 13849-2 i, jeszcze w opracowaniu, ale już niedługo dostępna, norma EN ISO 14119 (zastąpi obecnie stosowaną PN-EN 1088). Normy te pozwalają stosować zasady wykluczenia błędu mechanicznego. Nie oznacza to, że zawsze, wykorzystując czujniki elektromechaniczne, możemy zastosować zasady wykluczenia uszkodzenia mechanicznego. Wykluczenia są bardzo ryzykowne, ponieważ tych błędów nie uwzględniamy podczas analizy niezawodności systemu. Stosując więc wykluczenia, powinniśmy podejść indywidualnie do każdej aplikacji.
Kolejnym problemem przy stosowaniu czujników elektromechanicznych jest ich łączenie w szereg. Stosując normę 13849-1, nie do końca wiadomo, jak określić pokrycie diagnostyczne (DC) takiego podsystemu. Nowa norma ISO 14119 ma także rozwiązać ten problem. Przy rzadkim stosowaniu do 5 czujników podłączonych szeregowo podsystem spełnia wymagania 3. kategorii. Większa liczba czujników wprowadza możliwość zamaskowania błędów, co wyklucza osiągnięcie 3. kategorii.
Mgr inż. Paweł Olęcki, Product Manager ds. bezpieczeństwa maszyn ELTRON
www.eltron.pl
