Konstrukcja maszyn a bezpieczeństwo pracy. Projektowanie systemu sterowania zgodnie z wymaganiami technicznymi bezpieczeństwa maszyn

Transkrypt

1 Konstrukcja maszyn a bezpieczeństwo pracy Projektowanie systemu sterowania zgodnie z wymaganiami technicznymi bezpieczeństwa maszyn

2 Materiały szkoleniowe w całości ani we fragmentach nie mogą być powielane ani rozpowszechniane bez pisemnej zgody Instytutu Szkoleniowego Schneider Electric Polska. Wszystkie przykłady i ćwiczenia zamieszczone w charakter dydaktyczny. tej dokumentacji mają W żadnym przypadku nie powinny być wykorzystywane (w części lub w całości) w zastosowaniach przemysłowych, ani też służyć jako modele rzeczywistych zastosowań.

3 Zarys historyczny Wytyczne dotyczące maszyn Dyrektywy dot. maszyn (89/392/EWG, 91/368/EWG, 93/44/EWG, 93/68/EWG) 98/37/WE 2006/42/WE: * Maszyny nowe Stosowanie maszyn bezpiecznych Wymagania podstawowe określające maksimum bezpieczeństwa Stosowanie zasad bezpieczeństwa Zakaz ustanawiania rozporządzeń > wymagań dyrektywy Zakaz stosowania zarządzeń < wymagań dyrektywy *) Dyrektywa maszynowa 2006/42/WE: Przeniesienie do prawa krajowego do 29/08/2008 Obowiązek stosowania od 29/12/2009 Projekt Instalacja montaż Eksploatacja Regulacja Obsługa montaż

4 Przepisy europejskie Dyrektywa Maszynowa

5 ROZPORZĄDZENIE MINISTRA TRANSPORTU I GOSPODARKI z dnia 20 grudnia 2005 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla maszyn i elementów bezpieczeństwa (Dz. U. z dnia 28 grudnia 2005 r.) Nowa dyrektywa maszynowa 2006/42/WE: (Dz. U. NR 199 POZ z dnia 21 października 2008 r. ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI w sprawie zasadniczych wymagań dla maszyn Harmonizacja prawa państw członkowskich dotyczącego maszyn i urządzeń bezpieczeństwa

6 Nowa dyrektywa maszynowa 2006/42/WE: Przepisy ogólne 1. Rozporządzenie określa: 1) zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia dotyczące projektowania i wykonywania wprowadzanych do obrotu lub oddawanych do użytku: a) maszyn, b) wyposażenia wymiennego, c) elementów bezpieczeństwa, d) osprzętu do podnoszenia, e) łańcuchów, lin i pasów, f) odłączalnych urządzeń do mechanicznego przenoszenia napędu, g) maszyn nieukończonych; 2) procedury oceny zgodności; 3) sposób oznakowania maszyn; 4) wzór znaku CE.

7 Nowa dyrektywa maszynowa 2006/42/WE: Rozdział 2 Zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia dotyczące projektowania oraz wytwarzania maszyn Producent maszyny lub jego upoważniony przedstawiciel powinien zapewnić przeprowadzenie oceny ryzyka w celu określenia, mających zastosowanie do tej maszyny, zasadniczych wymagań w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia. Maszyna powinna być zaprojektowana i wykonana z uwzględnieniem wyników tej oceny.

8 Nowa dyrektywa maszynowa 2006/42/WE: Układy sterowania należy zaprojektować i wykonać tak, aby: 1) zapewniały bezpieczeństwo oraz zapobiegały powstawaniu sytuacji zagrożenia; 2) defekty sprzętu komputerowego i oprogramowania układu sterowania nie prowadziły do powstawania sytuacji niebezpiecznych; 3) były odporne na obciążenia wynikające z zamierzonego zastosowania i wpływy czynników zewnętrznych; 4) błędy w układach logicznych nie doprowadzały do powstawania sytuacji niebezpiecznych; 5) możliwe do przewidzenia błędy ludzkie w trakcie pracy nie prowadziły do powstawania sytuacji niebezpiecznych.

9 Nowa dyrektywa maszynowa 2006/42/WE: 2. Należy zwrócić szczególną uwagę na to, aby: 1) maszyna nie mogła uruchomić się nieoczekiwanie; 2) parametry maszyny nie mogły zmieniać się w sposób niekontrolowany, jeżeli taka zmiana może prowadzić do sytuacji niebezpiecznych; 3) po wydaniu polecenia zatrzymania, maszyna się zatrzymała; 4) żadna ruchoma część maszyny ani element zamocowany w maszynie nie mogły odpaść lub zostać wyrzucone; 5) automatyczne lub ręczne zatrzymywanie części ruchomych nie mogło zostać zakłócone; 6) urządzenia ochronne zapewniały skuteczną ochronę lub wysyłały polecenie zatrzymania; 7) elementy układu sterowania związane z bezpieczeństwem działały w sposób spójny w całym zespole maszyn lub maszyn nieukończonych.

10 Krajowe akty prawne Deklaracja zgodności Oświadczenie producenta, stwierdzające na jego wyłączną odpowiedzialność, że wyrób, proces wytwórczy lub usługa są zgodne z określoną normą lub innym dokumentem normatywnym Deklaracja powinna być zgodna z wymaganiami normy PN-EN ISO/IEC :2005 Deklaracja zgodności

11 Normy zharmonizowane z Dyrektywą Maszynową ZHARMONIZOWANE NORMY EUROPEJSKIE NIE OBOWIĄZKOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE DOMNIEMANIE ZGODNOŚCI Z NIEZBĘDNYMI WYMAGANIAMI ZAWARTYMI W DYREKTYWACH

12 Normy zharmonizowane z Dyrektywą Maszynową EN 1088 Urządzenia blokujące EN 953 Osłony stałe i ruchome EN 418 -> EN ISO oryg Elementy zatrzymania awaryjnego EN EN 574 +A1:2008 oryg Urządzenia sterowania oburęcznego EN 201 Prasy wtryskowe EN 693 Prasy Hydrauliczne EN 692 Prasy mechaniczne EN Wyposażenie elektryczne maszyn EN 294 i -> PN ISO oryg Odległości bezpieczeństwa B2 A B1 EN > ISO14121 Ocena ryzyka EN > EN ISO oryg Bezpieczeństwo maszyn Elementy bezpieczeństwa systemów sterowania EN ISO Pojęcia podstawowe Ogólne zasady projektowania C PN-EN Bezpieczeństwo maszyn. Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i programowalnych elektronicznych systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem

13 Bezpieczeństwo funkcjonalne Zmiany norm dostosowane do rozwoju procesu technologicznego. Dotychczasowa norma: Nowa norma: EN Elementy systemów sterowania- EN ISO związane z bezpieczeństwem (oryg.) EN j.w. Walidacja - EN ISO EN 1050 Zasady oceny ryzyka - EN ISO EN 292 Pojęcia podstawowe - EN ISO Najnowsze normy dla złożonych urządzeń elektronicznych Wymagania techniczne Dyrektywa. maszynowa Dyrektywa niskonapięciowa EN Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i elektronicznych programowalnych systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem PN-EN Bezpieczeństwo maszyn - Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i programowalnych elektronicznych systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem

14 Ogólne zasady projektowania PN EN 292 Pojęcia podstawowe Tak Czy można uniknąć zagrożenia? Nie Czy można zmniejszyć ryzyko? Nie Czy można zastosować środki ochrony Nie Czy ryzyko jest nadal nieodpowiednie Rozwiązania konstrukcyjne Zagrożenie stałe (Nie do przyjęcia Tak Urządzenia ochronne - EN ISO Środki stosowane przez projektanta Zapobieganie całościowe System sterowania odpowiedni dla bezpieczeństwa Zagrożenie stałe Tak Ochrona - zbiorowa - indywidualna Środki stosowane przez użytkownika Zagrożenie stałe Tak Przepisy Szkolenia Nadzór

15 Ogólne zasady projektowania Rozwiązania konstrukcyjne Stała i całkowita ochrona maszyny Osłona ruchoma z urządzeniem blokującym lub blokad wewnętrzna. Urządzenia ochronne Zabezpieczenie lub ograniczenie dostępu do strefy niebezpiecznej: bariera niematerialna sterowanie dwuręczne Środki ochrony - zbiorowej - indywidualnej Oznakowanie strefy Rękawice, kaski, okulary Przepisy Szkolenia Nadzór 01/05/96

16 Wybór kategorii sterowania wg PN-EN S Ciężkość urazów B S1 Lekkie (odwracalne) urazy S2 Ciężkie (nieodwracalne) urazy, także śmiertelne F Częstość i/lub czas trwania narażenia F1 Rzadkie, do dość częstych, krótki czas narażenia F2 Częste, do ciągłych, długi czas narażenia P S1 Możliwość przeciwdziałania zagrożeniu P1 Możliwe w określonych warunkach P2 Możliwe z trudnością F1 P1 P2 S2 F2 P1 P2 : Kategorie preferowane : Przewymiarowane środki bezpieczeństwa : Kategorie dopuszczalne przy zastosowaniu dodatkowych środków (np. obsługa prewencyjna)

17 Koncepcja systemu sterowania Wybór kategorii systemu sterowania (PN-EN 954-1) Przykład 1 Tokarka ręczna 1 Ciężkość urazów S? 2 Częstość i/lub czas trwania narażenia F? 3 Możliwość przeciwdziałania zagrożeniu P? Jaka kategoria systemu sterowania B S1 F1 P1 P2 S2 F2 P1 P2

18 Wybór kategorii systemu sterowania (EN 954-1) Przykład 2 Prasa hydrauliczna z załadunkiem i wyładunkiem ręcznym, 10 uderzeń na min. 1 Obrażenia poważne S? 2 Częsty kontakt ze zjawiskiem niebezpiecznym F? Jaka kategoria systemu sterowania? 3 Niemożność uniknięcia zjawiska P? B S1 P1 F1 P2 S2 P1 F2 P

19 Podsumowanie wymagań dotyczących kategorii Wg normy PN-EN Kategoria B Wystąpienie defektu może spowodować utratę funkcji bezpieczeństwa Dobór elementów składowych 1 Jak w kategorii B, ale wyższa niezawodność związana z funkcjami bezpieczeństwa Dobór elementów składowych Samokontrola 2 Wystąpienie defektu może powodować utratę funkcji bezpieczeństwa pomiędzy sprawdzeniami. Utrata funkcji bezpieczeństwa jest wykrywana pomiędzy sprawdzeniami. Po wystąpieniu pojedynczego defektu funkcja bezpieczeństwa jest zawsze spełniona. Nie wszystkie defekty są wykrywane. Nagromadzenie niewykrytych defektów może spowodować utratę funkcji bezpieczeństwa. Redundancja 3 4 Po wystąpieniu pojedynczego defektu funkcja bezpieczeństwa jest zawsze spełniona. Wykrycie defektów w odpowiednim czasie zapobiega utracie funkcji bezpieczeństwa Samokontrola i redundancja + D o b ó r s t r u k t u r y

20 Każdej kategorii odpowiadają określone elementy systemu Przykłady Kategoria systemu sterowania Elementy składowe dobrane i zestawione zgodnie z odpowiednimi normami B Wypróbowane elementy i sprawdzone zasady bezpieczeństwa 1 Sprawdzanie przez system sterowania maszyny Pojedynczy defekt nie powoduje utraty funkcji bezpieczeństwa Nagromadzenie defektów nie powoduje utraty funkcji bezpieczeństwa 2 3 4

21 EN Elementy systemów sterowania związane z bezpieczeństwem - EN ISO Podejście jakościowe normy EN 954 już nie jest wystarczające w przypadku systemów sterowania wykorzystujących nowe technologie EN zostaje zastąpiona nową normą EN ISO , która zawiera nowe probabilistyczne podejście PN-EN ISO :2008 Bezpieczeństwo maszyn - Elementy systemów sterowania związane z bezpieczeństwem Część 1: Ogólne zasady projektowania (oryg.) Abstrakt: Podano postanowienia dotyczące projektowania. Scharakteryzowano funkcje bezpieczeństwa. Podano wymagania dotyczące kategorii w zależności od odporności na defekty. Podano definicje terminów Podano zależność między poziomem wykonania PL (Performance Level) a kategoriami (Cat) i poziomem nienaruszalności bezpieczeństwa SIL (System Integrity Level). Podano wymagania dotyczące walidacji, konserwacji, dokumentacji technicznej i informacji dla użytkownika.

22 Określenie wymaganego poziomu wykonania (PL) wg EN ISO Bezpieczeństwo maszyn. Elementy systemów związane z bezpieczeństwem. Ogólne zasady projektowania. (oryg) Wymagany poziom wykonania (PL) S = Ciężkość urazu S1= Uraz lekki (odwracalne skutki obrażeń) S2 = Uraz ciężki (nieodwracalne skutki obrażeń) włączając przypadki śmiertelne) F = Częstość narażenia na niebezpieczeństwo i/lub czas jego trwania F1= Sporadycznie lub rzadko i/lub krótki czas narażenia F2= Często lub ciągle i/lub długi czas narażenia

23 Oszacowanie niebezpiecznych uszkodzeń wg ISO : 2006 Oszacowanie średniego czasu do wystąpienia niebezpiecznego uszkodzenia MTTFd każdego kanału (podsystemu) sterowania (aneks C): MTTFd = B10d / (0,1 x nop) nop = (dop * hop * 3600 s/h) / tcycle dop czas pracy maszyny w ciągu dnia hop liczba dni pracy maszyny w ciągu roku tcycle czas trwania cyklu maszyny w sekundach B10d - liczba cykli podczas, których 10 % komponentów ulega niebezpiecznemu uszkodzeniu (wg danych producenta lub wg tablicy C.1) T10d = B10d / nop MTTFd = T10d / 0,1 T10d - średni czas, w którym nastąpi niebezpieczne uszkodzenie 10 % komponentów.

24 Oszacowanie niebezpiecznych uszkodzeń wg ISO : 2006 B10d - liczba cykli, podczas których 10 % komponentów ulega niebezpiecznemu uszkodzeniu wg ISO : 2006 tablica C.1 Przekaźniki i styczniki pomocnicze małe obciążenie (około 20 % znamionowego): B10d = maksymalne obciążenie: B10d= Styczniki (nominalne obciążenie): B10d = Łączniki krańcowe niezależnie od obciążenia: B10d = Łączniki krańcowe do blokowania osłony: B10d = Wyłączniki awaryjne: B10d = B10d = w przypadku maksymalnego obciążenia!

25 Oszacowanie niebezpiecznych uszkodzeń wg ISO : 2006 Do oszacowania średniego czasu do wystąpienia niebezpiecznego uszkodzenia MTTFd każdego kanału (podsystemu) sterowania stosuje się jedną z procedur w podanej kolejności: a) na podstawie danych producenta b) stosując metody opisane w aneksie C i D (normy ISO ) c) zakładając 10 lat MTTFd Opis wymagań dla każdego kanału Zakres każdego kanału Niskie 3 lata < MTTFd < 10 lat Średnie 10 lat MTTFd < 30 lat Wysokie 30 lat MTTFd < 100 lat

26 Pokrycie diagnostyczne (DC diagnostic coverage) wg ISO : 2006 Zmniejszenie prawdopodobieństwa niebezpiecznego uszkodzenia sprzętu w wyniku działania automatycznych testów diagnostycznych (Estymacja DC wg tablicy E.1) Pokrycie diagnostyczne (DC) Opis wymagań Zakres Brak DC < 60% Niskie 60% DC < 90 Średnie 90% DC < 99 % Wysokie 99% DC

27 Przewidywanie wspólnej przyczyny błedów Common Cause Failure (CCF) wg ISO : 2006 Procedura oceny środków w celu ochrony przed wspólną przyczyną błędów CCF w działaniu czujników, układow logicznych, elementów sterowniczych i wykonawczych. Środki ochrony CCF Wynik 1. Separacja Zróżnicowanie, np. różne technologie Zabezpieczenia Komponenty 5 4. Ocena, analiza wg przyjętej metody 5 5. Szkolenia/ kompetencje Środowisko (EMC, zanieczyszczenia itp.) Inne czynniki 10 Suma Max 100 Suma 65 i lepiej Spełnienie wymagań Suma poniżej 65 Błędny proces => wybierz dodatkowe środki

28 Zależności pomiędzy PL, kategoriami (Cat.) i SIL wg EN ISO (oryg), na podstawie MTTFd MTTFd= 1/ λd definiuje norma EN ISO jako spodziewany średni czas do wystąpienia uszkodzenia systemu sterowania związanego z bezpieczeństwem. PFHD = λd x 1 h (PFHD prawdopodobieństwo niebezpiecznych uszkodzeń w czasie jednej godziny) ( λ - strumień uszkodzeń) ( λd - strumień uszkodzeń niebezpiecznych) MTTFd każdego kanału = low (niski) MTTFd każdego kanału = medium (średni) MTTFd każdego kanału = high (wysoki)

29 Porównanie różnych poziomów (EN ISO ) Kategoria systemu sterowania (Cat.), Poziom wykonania (PL), Poziom nienaruszalności bezpieczeństwa (SIL) Kategoria Cat. (w ycofana norma EN 954-1) PL Poziom w ykonania (EN ISO ) SIL (EN 61508, EN 62061) B a b c d e brak zgodności Poziom nienaruszalności bezpieczeństw a Rodzaj pracy na częste przyw ołanie lub tryb ciągły pracy (Prawdopodobieństw o niebezpiecznego uszkodzenia w czasie jednej godziny PFH D) >= >= >= >= to to to to < < < <

30 Zastosowanie norm Budowa maszyn i ich podzespołów Konstrukcja maszyn oraz bezpieczeństwo pracy EN ISO / EN 292 Maszyny, bezpieczeństwo Pojęcia podstawowe, ogólne zasady projektowania EN ISO / EN 1050 Maszyny, bezpieczeństwo Zasady oceny ryzyka Wymagania techniczne dotyczące bezpieczeństwa funkcjonalnego i elementów systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem Projekt i realizacja bezpieczeństwa elektrycznego Poziom nienaruszalności bezpieczeństwa SIL 1 3 Poziom wykonania dla złożonych ukł. elektronicznych EN Bezpieczeństwo maszyn Bezpieczeństwo funkcjonalne elektrycznych, elektronicznych i programowalnych systemów sterowania maszyn EN ISO Bezpieczeństwo maszyn Elementy systemów sterowania związane z bezpieczeństwem EN / EN Bezpieczeństwo maszyn Wyposażenie elektryczne maszyn Cz. 1: Ogólne wymagania

31 Normy EN i EN Dostępna norma EN bazuje na nowym, probabilistycznym podejściu dotyczącym ilości awarii na jednostkę czasu EN (PN-EN 62061) jest nową normą bezpieczeństwa maszyn odwołującą się do EN (IEC 61508). EN jest normą ogólną w zakresie: Bezpieczeństwa funkcjonalnego elektrycznych/ elektronicznych/ elektronicznych programowalnych układów związanych z bezpieczeństwem EN jest norma przeznaczoną dla sektora maszynowego: Bezpieczeństwo maszyn Bezpieczeństwo funkcjonalne układów związanych z bezpieczeństwem elektrycznym, elektronicznym elektronicznie programowalnych układów sterowania

32 Dwie możliwe normy Normy EN lub EN ISO mogą być stosowane w zależności od technologii: EN EN używa klasyfikacji SIL z IEC EN może być zastosowana do określania poziomu pewności działania związanego z bezpieczeństwem na podstawie architektury systemu lub poziomu SIL (do poziomu SIL3) EN ISO EN ISO używa kategorii oraz poziomu wykonania PL do którego może być odniesiona klasyfikacja SIL.

33 Maszyny: Oszacowanie ryzyka i środki bezpieczeństwa wg PN-EN Ryzyko odnoszace się do zidentyfikowanego zagrożenia Częstotliwość i czas trwania ekspozyccji Fr = Ciężkość możliwej szkody Se i Prawdopodobieństwo wystapienia niebezpiecznego zdarzenia Pr Prawdopodobieństwo uniknięcia lub ograniczenia szkody Av Prawdopodobieństwo wystąpienia szkody

34 Oszacowanie ryzyka i przypisanie SIL Klasyfikacja ciężkości (Se) wg PN-EN Konsekwencje Ciężkość (Se) Nieodwracalne: śmierć, utrata oka lub ręki 4 Nieodwracalne: złamanie kończyny, utrata palca 3 Odwracalne: wymagana interwencja personelu medycznego 2 Odwracalne: wymagana pierwsza pomoc 1

35 Oszacowanie ryzyka i przypisanie SIL Klasyfikacja częstotliwości i czasu trwania ekspozycji (Fr) wg PN-EN Częstotliwość i czas ekspozycji (Fr) Częstotliwość ekspozycji 1h > 1 h do dzień Czas > 10 min 5 5 > dzień do 2 tygodnie 4 > 2 tygodnie do 1 rok 3 > 1 rok 2

36 Oszacowanie ryzyka i przypisanie SIL Klasyfikacja prawdopodobieństwa (Pr) wg PN-EN Prawdopodobieństwo wystąpienia (niebezpiecznego zdarzenia) Prawdopodobieństwo (Pr) X Bardzo wysokie 5 Dogodne 4 Możliwe 3 Rzadkie 2 Pomijalne 1

37 Oszacowanie ryzyka i przypisanie SIL Klasyfikacja prawdopodobieństw uniknięcia lub ograniczenia szkody (Av) wg PN-EN Prawdopodobieństwo uniknięcia lub ograniczenia szkody (Av) Niemożliwe 5 Rzadkie 3 Prawdopodobne 1

38 Oszacowanie ryzyka i przypisanie SIL Klasa prawdopodobieństwa szkody (CI) wg PN-EN Dla każdego zagrożenia, i jeżeli ma to zastosowanie, dla każdego poziomu ciężkości dodaj wartości z kolumn Fr, Pr i Av oraz wprowadź sumę do kolumny CI (wg tablicy A.5 PN-EN 62061) Parametry stosowane do wyznaczania klas prawdopodobieństwa szkody (CI) Numer kolejny Zagrożenie Se Fr Pr Av Cl

39 Przypisanie SIL wg PN-EN Zastosuj Tablicę A.6 (wg PN-EN 62061) w której punkt przecięcia się wiersza ciężkości (Se) z odpowiednią kolumną (CI) wskazuje, jakie działanie jest wymagane. Czarny obszar wskazuje SIL przypisany SRCF* jako celowy. Obszar szary powinien być stosowany jako zalecany, jeżeli są stosowane inne środki (OM). Ciężkość (Se) SIL 2 SIL 2 SIL 2 SIL 3 SIL 3 (OM) SIL 1 SIL 2 SIL 3 (OM) SIL 1 SIL Klasa (Cl) 1 (OM) SIL 1 Przykład: Dla określonego zagrożenia z Se = 3, Fr = 4, Pr = 5 i Av = 5 mamy: CI = Fr + Pr + Av = =14 Stosując Tablicę A.6, uzyskuje się SIL 3 przypisane do SRCF**, która jest przeznaczona do zapobiegania określonemu zagrożeniu. * SRCF Safety-Related Control Function (funkcja sterowania związana z bezpieczeństwem)

40 Koncepcja systemu sterowania wg PN-EN TOKARKA: oprzyrządowanie (ręczne) : 2 PRASA: z ręczną interwencją przy każdym cyklu:

41 Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN W przypadku urządzeń elektromechanicznych strumień uszkodzeń jest wyznaczany za pomocą wartości B10 i liczby cykli działania C (w ciągu godziny) w określonym zastosowaniu: λ = 0,1 x C/B10 PFHD = λ D x 1 h (PFHD prawdopodobieństwo niebezpiecznych uszkodzeń w czasie jednej godziny) λ = λ D+λ s λ - strumień uszkodzeń λd - strumień uszkodzeń niebezpiecznych λs - strumień uszkodzeń bezpiecznych T2 - odstęp między testami diagnostycznymi T1 - odstęp między okresowymi testami sprawdzającymi lub czas życia (przyjmuje się mniejszą wartość)

42 Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN Podstawowa architektura podsystemu typu A: zerowa tolerancja na defekty, bez funkcji diagnostycznej W takiej architekturze jakiekolwiek niebezpieczne uszkodzenie elementu podsystemu powoduje uszkodzenie SRCF* (utratę funkcji sterowania związana z bezpieczeństwem). W przypadku architektury A prawdopodobieństwo niebezpiecznego uszkodzenia podsystemu jest sumą prawdopodobieństw niebezpiecznych uszkodzeń wszystkich elementów podsystemu: λdssa = λde λden PFHDssA = λdssa 1h Element 1 Podsystemu Element n Podsystemu λde1 λden * SRCF Safety-Related Control Function (funkcja sterowania związana z bezpieczeństwem)

43 Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN Podstawowa architektura podsystemu typu B: tolerancja pojedynczego defektu, bez funkcji diagnostycznej W takiej architekturze pojedyncze uszkodzenie dowolnego elementu podsystemu nie powoduje utraty SRCF (funkcji sterowania związana z bezpieczeństwem). W przypadku architektury B prawdopodobieństwo niebezpiecznego uszkodzenia podsystemu wynosi: λdssb = (1 - β )2 λde1 x λde2 T1 + β ( λde1 + λde2 )/2 PFHDssB = λdssb 1h T1 odstęp między okresowymi testami lub czas życia (przyjmowana mniejsza wartość) β - wrażliwość na uszkodzenia spowodowane wspólną przyczyną (wyznaczana wg załącznika F normy PN-EN 62061). Element.1 podsystemu λde1 Uszkodzenia Element 2 podsystemu λde2 spowodowane wspólną przyczyną

44 Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN Podstawowa architektura podsystemu typu C: zerowa tolerancja defektów, z funkcją diagnostyczną W takiej architekturze jakiekolwiek uszkodzenie elementu podsystemu prowadzi do niebezpiecznego uszkodzenia SRCF (utrata funkcji sterowania związana z bezpieczeństwem). Gdy zostanie wykryty defekt funkcja diagnostyczna zapoczątkowuje funkcje reagowania na defekty. W przypadku architektury C prawdopodobieństwo niebezpiecznego uszkodzenia podsystemu wynosi: λdssc = λde1 (1 DC1 ) λden (1 DC n ) PFHDssC = λdssc x 1h DCn pokrycie diagnostyczne podsystemu n Element1 podsystemu λ De1 Element n podsystemu λ Den Funkcja diagnostyczna

45 Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN Pokrycie diagnostyczne DC Tolerancja defektów sprzętu DC Kategoria Założono, ze podsystemy o ustalonej kategorii mają charakterystyki podane niżej. Wartości progowe PFHD (na godzinę), które można przyjąć dla podsystemu % Powinien podać dostawca lub użyć danych podstawowych % 90 % % 90 % 2 x >1 60 % 90 % 3 x > 90 % 3 x 10 8 DC = λdd / λd Pokrycie diagnostyczne może być oszacowane wg załącznika E normy ISO oryg

46 Oszacowanie niebezpiecznych przypadkowych uszkodzeń wg PN-EN Podstawowa architektura podsystemu typu D: tolerancja pojedynczych defektów, z funkcją diagnostyczną W takiej architekturze pojedyncze uszkodzenie dowolnego podsystemu nie prowadzi do utraty SRCF ( funkcji sterowania związana z bezpieczeństwem). Gdy zostanie wykryty defekt funkcja diagnostyczna zapoczątkowuje funkcje reagowania na defekty. W przypadku architektury D prawdopodobieństwo niebezpiecznego uszkodzenia podsystemu wynosi: w przypadku elementów podsystemu o takiej samej konstrukcji: λde jest strumieniem niebezpiecznych uszkodzeń elementu 1 lub 2 podsystemu. DC jest pokryciem diagnostycznym elementu 1 lub 2 podsystemu. λdssd = (1 β)2 {[ λde2 x 2 x DC ] x T2/2 + [ λde2 x (1 DC) ] x T1} + β x λde PFHDssD = λdssd x 1h Element podsystemu λ DFe1 Funkcja diagnostyczna Element podsystemu λ DFe2 Uszkodzenie powodowane Uszkodzenie wspólna przyczyną

47 1. Wprowadzenie Wybór odpowiedniego rozwiązania Bezpieczeństwo System bezpieczeństwa Proces i wyspa bezpieczeństwa Wiele funkcji bezpieczeństwa Jedna funkcja bezpieczeństwa Centralne I/O pie twa s ń cze alo i d ( de i g. zp cj a t ek ) PL C be z c pie ze a tw s ń z be be y r y t o le en y r t m n fet o a Ele K es c a a f tw t er ńs n e i z Siec A p z be Rozproszone I/O y ł u d Mo Maszyny powtarzalne Maszyny proste Maszyny złożone Proces wytwórczy Proces wsadowy Złożoność maszyny

48 PN-EN Bezpieczeństwo maszyn Wyposażenie elektryczne maszyn Część 1: Wymagania ogólne Wprowadza EN :2006, IDT IEC :2005, MOD Zastępuje PN-EN :2001 PN-EN :2006

49 Urządzenia sterownicze Aplikacje Walcarka, krawędziarka Piła Przenośniki taśmowe Przemysł spożywczy

50 Urządzenia sterownicze XY2C Wyłączniki awaryjne cięgnowe Zastosowanie Zastosowanie: Długie instalacje maszyn Sytuacje gdzie wokół zainstalowanej maszyny musimy mieć możliwość zadziałania Trzy Trzyistotne istotnewłaściwości: właściwości: Pewne Pewneotwarcie otwarcie Blokada Blokada Reset Reset Funkcja: swobodny dostęp do wyłączenia awaryjnego maszyny w każdym punkcie niebezpiecznej strefy bez względu na kierunek zadziałania na linkę Rozwiązanie zgodne ze standardem EN418

51 Urządzenia sterownicze XY2C Wyłączniki awaryjne cięgnowe XY2CH Ochrona do 15m 1 model bez względu na stronę zamontowania linki Kolor szary Metalowa obudowa Stopień ochrony IP65 XY2CE Ochrona do 50m 1 model z rozróżnieniem strony zamontowania linki Kolor szary Metalowa obudowa Stopień ochrony IP65 Kilka sposobów resetu Kilka sposobów resetu Styki 1 N/C+N/O, 1 N/C+N/C lub 2 styki: 1 N/C+N/O lub 1 N/C+N/C N/C+N/O Model ze wskaźnikiem świetlnym stanu Model ze wskaźnikiem świetlnym stanu styków styków 3 wejścia kablowe (Pg 13.5) Wersja H29 z wyjściem kablowym ISO M20 3 wyjścia kablowe (Pg 13.5) XY2CB Ochrona do 100m lub 2 x 100m 1 model bez względu na stronę zamontowania linki Kolor niebieski Metalowa obudowa Stopień ochrony IP22 (obudowa) / IP65 (wewnętrzny łącznik) Jeden sposób resetu styki 1 N/C+N/O Model ze wskaźnikiem świetlnym stanu styków 1 wyjście kablowe (Pg 13.5)

52 Urządzenia sterownicze Maszyny dla których jest wymagany udział jednostki notyfikowanej Maszyny wiercące Prasy

53 Urządzenia sterownicze Stacje sterowania oburęcznego XY2SB Zastosowanie Sterowanie niebezpiecznymi maszynami Są zgodne ze standardem EN574 i ISO13851 Dostarczają indywidualnej ochrony w powiązaniu z innymi urządzeniami bezpieczeństwa Zastosowanie wraz ze stacją terowania oburęcznego modułu Preventa XPSB* realizuje nam wymagania stawiane stacjom sterowania oburęcznego typu IIIC zgodnie z EN574 (Kategoria 4 zgodnie z EN954-1)

54 Urządzenia sterownicze Stacje sterowania oburęcznego XY2SB XY2SB7* Do bezpośredniego montażu na maszynie Metalowa obudowa/kolor Pomarańczowy Stopień ochrony IP65 2 przyciski Harmony XB4 + 1 stop awaryjny Styki:1 N/C+N/C lub 1 N/C+N/O okablowane i nieokablowane 4 dodatkowe otwory fi22 do montażu dodatkowych przycisków serii XB4 Zestaw XY2SB7*4 Do montażu na cokole XY2SB7* 3 regulowane opcje wysokość od 835 do 1170 mm obrót +/- 180 pochylenie +/-30

55 Urządzenia sterownicze Łączniki nożne XPE Gama plastikowa Gama Optymalna XPE A Kolor Czarny IP43 Bez osłony Styki:1 N/C+N/O 1 wyjście kablowe (Pg 13.5) Gama optymalna XPE Y Gama uniwersalna XPE B/G Kolor Żółty IP55 Z lub bez osłony 1 lub 2 stopniowe styki 1 lub 2 N/C+N/O z blokadą lub bez w pozycji wyjściowej 2 wyjścia kablowe ISO Niebieskie lub szare IP66 CE i UL/CSA Z lub bez osłony 1 lub 2 stopniowe styki 1 lub 2 N/C+N/O z blokadą lub bez w pozycji wyjściowej 2 wyjścia kablowe ISO 10 Kg Element blokujący gdy łącznik wciśnięty 10 Kg 100 cm 30 cm 30 dżuli 100 dżuli

56 Urządzenia sterownicze Łączniki nożne XPE Gama Metalowa Uniwersalna gama XPE M/R Niebiskie lub pomarańczowe IP66 Z lub bez osłony 1 lub 2 stopniowe styki 1 lub 2 N/C+N/O Z blokadą lub bez w pozycji wyjściowej z blokadą mechaniczną lub bez wersja podwójna Wersja z wyjściem analogowym i ATEX Wejście kablowe ISO z adapterem Akcesoria uchwyt przenośny podkładka pod stopę

57 Urządzenia sterownicze - PODSUMOWANIE Funkcja wyłączania awaryjnego Sterowanie oburęczne Dostęp do strefy niebezpiecznej Start lub stop maszyny

58 Przekaźniki bezpieczeństwa Cele stosowania Zapewnić bezpieczeństwo osób Proponować rozwiązania bezpieczeństwa wartościowe i zgodne z zaleceniami europejskimi. Realizować koncepcje maszyn zgodnych z wymaganiami technicznymi szybko i jak najniższym kosztem Eksportować maszyny bez utrudnień

59 Przekaźnik bezpieczeństwa XPS MP Dostępne funkcje : (pamięć ROM) kontrola urządzeń zatrzymania awaryjnego kontrola łączników drogowych kontrola mat czujnikowych kontrola kurtyn świetlnych typu 4 (kat.4) kontrola łączników zezwalających kontrola łączników magnetycznych kodowanych (2 rodzaje) jednoczesna kontrola urządzeń zatrzymania awaryjnego i łączników drogowych dla wtryskarek i wytłaczarek

60 Przekaźnik bezpieczeństwa XPS MP Konfiguracja: Funkcje bezpieczeństwa wybierane są za pomocą przycisków i diod LED na płycie czołowej. Do pełnej konfiguracji wystarczą tylko 4 kroki : wybór kanału bezpieczeństwa naciśnij F1 lub F2 i OK przez 3 sekundy wybór funkcji bezpieczeństwa naciskaj F1 lub F2 aby ją wybrać naciśnij OK wyłącz i załącz zasilanie, gdyż jedynie wtedy zachowywana jest konfiguracja

61 Kontroler bezpieczeństwa XPSMC Konfiguracja za pomocą oprogramowania komputerowego Diagnostyka dostępna na PC. Wymiana danych bezpieczeństwa ze sterownikiem przez sieć bezpieczeństwa 2 wykonania: 16 lub 32 wejść

62 Kontroler bezpieczeństwa XPSMC Zastosowanie wielu różnych zadań bezpieczeństwa maszynowego może być zintegrowanie w jednym Kontrolerze Bezpieczeństwa Aplikacja bezpieczeństwa jest realizowana za pomocą prostej edycji predefiniowanych i certyfikowanych funkcji bezpieczeństwa Monitorowanie funkcji bezpieczeństwa do Kategorii 4 zgodnie z EN i do SIL3 zgodnie z IEC XPS MCWIN XPS MC16Z XPS MC16ZC XPS MC16ZP XPS MC32Z XPS MC32ZC XPS MC32ZP 1. Wprowadzenie

63 Kontroler bezpieczeństwa XPSMC 2. Sprzęt Wejścia Bezpieczeństwa 16 lub 32 wejścia do wyboru Wyjścia Bezpieczeństwa 6 niezależnych półprzewodnikowych wyjść bezpieczeństwa do łączenia niskiej mocy 2 niezależne przekaźnikowe wyjścia bezpieczeństwa (każde z 2 redundantnymi kanałami) do łączenia beznapięciowego 1 wyjście z kontrolą prądu do lamp mutingu Wyjścia Sterujące 8 wyjść sterujących z unikalnymi sygnałami służącymi do zasilania wyjść w celu wykrywania błędów okablowania lub zwarć

64 Kontroler bezpieczeństwa XPSMC Przykład aplikacji 6. Zastosowania

65 Kontroler bezpieczeństwa XPSMC Kontrolery bezpieczeństwa XPS MC mogą zostać skonfigurowane do jednoczesnego i niezależnego monitorowania wielu funkcji bezpieczeństwa Pomysłowe oprogramowanie konfiguracyjne jest bardzo proste do zastosowania i zrozumienia Wszechstronna diagnostyka umożliwia uproszczenie wykrywania uszkodzeń i błędów 7. Podsumowanie

66 Większe możliwości dla większego bezpieczeństwa Dziękuję za uwagę!!!