Bezpečnost strojů. dle normy ČSN EN 954-1

Transkript

1 Bezpečnost strojů Problematika zabezpečení strojů a strojních zařízení proti následkům poruchy jejich vlastního elektrického řídícího systému se objevuje v souvislosti s uplatňováním požadavků bezpečnostních technických norem pro stroje a strojní zařízení v praxi. Týká se to především ČSN EN (Bezpečnost strojních zařízení Bezpečnostní části řídících systémů Část 1: Všeobecné zásady pro konstrukci). Splnění přísných požadavků této normy vyžaduje u elektrických řídících systémů použít speciální přístroje, tzv. bezpečnostní moduly. Základním konstrukčním prvkem bezpečnostních modulů jsou relé s nuceným vedením kontaktů, přičemž propojení těchto prvků uvnitř modulu umožňuje, aby každý bezpečnostní modul kontroloval nejen vnější obvody, které jsou k němu připojeny, ale i sám sebe. Funkci lze ve stručnosti popsat následovně. Řídící přístroj (vypínač ovládaný tlačítkem, mechanický polohový vypínač apod.) snímá požadavek na bezpečnostní funkci a při jeho objevení se, vyvolává přestavení kontaktů řídícího přístroje vstupní signál pro vykonání bezpečnostní funkce. Tento signál je propojovacím vedením přenesen na akční člen (např. relé, stykač, elektromagneticky ovládaný ventil apod.), který vykonává zásah vedoucí k dosažení bezpečného stavu zařízení. Speciální přístroj, tzv. bezpečnostní modul, zapojený mezi řídící přístroj a akční člen, může zvýšit odolnost bezpečnostního obvodu vůči závadám až na úroveň vyhovující požadavkům kategorie 4 podle ČSN EN Bezpečnostní modul reaguje na vstupní signál od řídícího přístroje, vyvolává výstupní signál pro akční člen, detekuje a vyhodnocuje závady v bezpečnostním obvodu a kontroluje sám sebe. Výslednou odolnost bezpečnostního obvodu s bezpečnostním modulem proti závadám, a tím i splnění požadavků příslušné kategorie ČSN EN 954-1, ovlivňuje počet přístrojů, které jsou v jednom obvodu zapojeny, i způsob propojení všech přístrojů. Ke splnění požadavků ČSN EN pro kategorii 2 postačuje bezpečnostní obvod s jedním kanálem (jeden vstupní signál, jeden bezpečnostní modul, jeden akční člen). Pro splnění požadavků kategorie 3 a 4 je nezbytně nutný bezpečnostní obvod se dvěma kanály (dva vstupní signály, jeden bezpečnostní modul, dva akční členy), přičemž pro splnění požadavků kategorie 4, musí mít každý kanál jinou polaritu, aby bylo možné eliminovat příčný zkrat mezi oběma kanály. Mezi bezpečnostní funkce, které jsou obvykle zajišťovány prostřednictvím bezpečnostních obvodů elektrických řídících systémů, patří např. funkce pro: - nouzové zastavení kategorie 0 - nouzové zastavení kategorie 1 - blokování nebezpečných pohybů v závislosti na poloze ochranných krytů - blokování nebezpečných pohybů v závislosti na signálech optoelektrických bezpečnostních zařízení - kontrolu dvouručního ovládacího zařízení - kontrolu doběhu Funkce STOP (zastavení) jsou v ČSN EN rozděleny do tří kategorií: Kategorie 0 - neřízené zastavení bezpečnostním vypnutím, tj. zastavení pohybu stroje vypnutím přívodu energie do pohonů stroje, přičemž jsou v činnosti všechny brzdy a mechanické přístroje určené k zastavení Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

2 Kategorie 1 - řízené zastavení, tj. zastavení pohybu stroje sestupnou hranou signálu (převedením povelového signálu z úrovně H na úroveň L), jakmile řídící systém přijme povel k zastavení, přičemž výkonové části stroje zůstanou během procesu zastavování pod napětím. Kategorie 2 - řízené zastavení, při kterém akční členy řídícího systému zůstávají pod napětím. Každý stroj musí být vybaven řídící funkcí STOP kategorie 0, a vyžadují-li to bezpečnost a funkční potřeby stroje (jsou-li např. použity pohony s frekvenčními měniči), musí být stroj vybaven i funkcí STOP kategorie 1 nebo kategorie 2. Bezpečnostní kategorie dle ČSN EN 954-1: Kategorie B je základní kategorie, jejíž požadavky mohou být aplikovány jen na bezpečnostní části řídícího systému jednoduchých a relativně bezpečných strojů. Ke splnění požadavků kategorie B stačí, aby bezpečnostní části řídícího systému byly navrženy, vyrobeny, vybrány a namontovány, popř. kombinovány podle příslušných norem a při dodržení zásad pro určené použití tak, že mohou odolávat očekávanému provoznímu namáhání a vnějším vlivům. Výskyt závady může vést ke ztrátě bezpečnostní funkce, ale pravděpodobnost jejího výskytu je menší než v kategorii B. Kategorie 1 vyžaduje, aby bezpečnostní části řídícího systému byly navrženy a vyrobeny s použitím osvědčených součástí a bezpečnostních zásad tak, aby bylo dosaženo zvýšené odolnosti vůči závadám. Výskyt závady může vést ke ztrátě bezpečnostní funkce, ale pravděpodobnost jejího výskytu je menší než v kategorii B. Kategorie 2 vyžaduje, aby bezpečnostní funkce nouzového zastavení byla řídícím systémem stroje kontrolována ve vhodných intervalech, přičemž délka intervalu závisí na druhu a použití stroje. Při závadě může dojít ke ztrátě bezpečnostní funkce, ale při kontrole musí být závada detekována a musí být znemožněno spuštění stroje až do doby odstranění závady. Kategorie 3 vyžaduje, že jednotlivá závada nesmí vést ke ztrátě bezpečnostní funkce obvodu. Některé, ne však všechny, závady musí řídící systém stroje detekovat, přičemž nahromadění nedetekovaných závad může vést ke ztrátě bezpečnostní funkce obvodu. Kategorie 4 má velmi tvrdé požadavky, které mohou splnit jen takové bezpečnostní obvody pro nouzové zastavení, ve kterých jsou všechny závady detekovány dostatečně včas, aby bylo zabráněno ztrátě bezpečnostní funkce, přičemž při výskytu jakýchkoliv závad musí být bezpečnostní funkce obvodu vždy zachována. Volbu bezpečnostního modulu vyhovujícího konkrétní bezpečnostní kategorii lze provést pomocí následujícího diagramu. S - závažnost možných úrazů S1 - lehké úrazy S2 - těžké úrazy, včetně smrtelných F - četnost a trvání provozu zařízení F1 - vzácné několikanásobné a nebo krátké trvání F2 - časté krátké a nebo dlouhé trvání P - možnosti zabránění nežádoucím stavům P1 - za určitých podmínek P2 - obtížně preferované kategorie možné kategorie, vyžadující dodatková opatření předimenzované opatření vzhledem k riziku Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

3 Přehled bezpečnostních modulů C 570 přístroj pro nouzové zastavení a bezpečnostní hlídač dveří - jednokanálové zapojení - zpětnovazební obvod pro monitorování externího stykače - signalizace pomocí LED pro napájení a provoz - výstupy: 4 spínací a 2 rozpínací kontakty s nuceným vedením - ovládací napětí 24V AC/DC, 110V AC, 230V AC - šířka 75mm C 571 přístroj pro nouzové zastavení a bezpečnostní hlídač dveří - jedno nebo dvoukanálové zapojení - automatický start nebo hlídaný start - pracovní napětí U c na tlačítku nouzového zastavení - zpětnovazební obvod pro monitorování externího stykače - signalizace pomocí LED pro napájení a oba kanály - výstupy: 2 spínací kontakty s nuceným vedením - ovládací napětí 24V AC/DC, 115V AC, 230V AC - šířka 22,5 mm C 572 přístroj pro nouzové zastavení a bezpečnostní hlídač dveří - jedno nebo dvoukanálové zapojení - automatický start nebo hlídaný start - napětí 24V DC na tlačítku nouzového zastavení - detekce zkratu na tlačítku nouzového zastavení - zpětnovazební obvod pro monitorování externího stykače - signalizace pomocí LED pro napájení a oba kanály - výstupy: 3 spínací a 2 rozpínací kontakty s nuceným vedením - ovládací napětí 24V AC, 110V AC, 230V AC, 24V DC - šířka 45mm Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

4 C 573 přístroj pro nouzové zastavení a bezpečnostní hlídač dveří - jedno nebo dvoukanálové zapojení - pracovní napětí U c na tlačítku nouzového zastavení - zpětnovazební obvod pro monitorování externího stykače - signalizace pomocí LED pro napájení a oba kanály - výstupy: 3 spínací a 1 rozpínací kontakt s nuceným vedením - ovládací napětí 24V AC/DC - šířka 22,5mm C 574 přístroj pro nouzové zastavení a bezpečnostní hlídač dveří s časovým zpožděním - automatický start nebo hlídaný start podle provedení - jedno nebo dvoukanálové zapojení - zpětnovazební obvod pro monitorování externího stykače - signalizace pomocí LED pro napájení a oba časově nezpožděné nebo zpožděné kanály - zpožděný odpad kontaktů nastavitelný dle provedení od 0,05s až do 30s - výstup: 2 spínací, 1 rozpínací a 2 spínací časově zpožděné kontakty - ovládací napětí 24V AC, 110V AC, 230V AC, 24V DC - šířka 45mm C 575 přístroj pro kontrolu dvouručního ovládacího zařízení - slouží k zapnutí při stlačení (ve spojení s přístrojem C 578) - 24V DC na dvouručním zařízení - zpětnovazební obvod pro monitorování externího stykače - signalizace stavů pomocí 5 LED - současné hlídání: 0,5s - výstup: 2 spínací a 2 rozpínací kontakty s nuceným vedením - ovládací napětí 24V AC, 110V AC, 230V AC, 24V DC - šířka 45mm Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

5 C 576 přístroj pro nouzové zastavení a bezpečnostní hlídač dveří - automatický start - detekuje zkrat na tlačítku nouzového zastavení - 24V DC na tlačítku nouzového zastavení - dvoukanálové zapojení - zpětnovazební obvod pro monitorování externího stykače - LED indikátor pro napájení a oba kanály - výstup: 2 spínací kontakty - šířka 22,5mm C 577 přístroj pro nouzové zastavení a bezpečnostní hlídač dveří - kontrolovaný start - detekuje zkrat na tlačítku nouzového zastavení - 24V DC na tlačítku nouzového zastavení - dvoukanálové zapojení - zpětnovazební obvod pro monitorování externího stykače - LED indikátor pro napájení a oba kanály - výstup: 2 spínací kontakty - šířka 22,5mm C 578 monitor překročení hodnoty - detekuje zkrat na tlačítku nouzového zastavení - 24V DC na tlačítku nouzového zastavení - zpětnovazební obvod pro monitorování externího stykače - LED indikátor pro napájení a uvolnění - výstup: 3 spínací a 1 rozpínací kontakty s nuceným vedením - kontrolovaný start - šířka 45mm Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

6 C 579 rozšiřitelná jednotka kontaktů - výstup: 4 spínací kontakty s nuceným vedením - LED indikátor pro napájení a oba kanály - šířka 25mm Přehledová tabulka funkcí jednotlivých bezpečnostních modulů: Typ C 570 C 571 C 572 C 573 C 574 C 575 C 576 C 577 C 578 C 579 Jednokanálové připojení ano ano ano ano ano ano ano Dvoukanálové připojení - ano ano ano ano ano ano ano - ano Monitoring příčného zkratu - - ano - ano ano ano ano - - mezi kanály Bezpečnostní kategorie Nouzové zastavení ano ano ano ano ano - ano ano - - Blokování nebezp. pohybů v ano ano ano ano ano - ano ano - - záv. na poloze ochr. krytů Kontrola dvouručního ano ovládacího zařízení Zpětnovazební obvod pro ano ano ano ano ano ano ano ano - - monitorování externího stykače Počet spínacích kontaktů Počet rozpínacích kontaktů Počet časově zpožděných kontaktů Počet signalizačních kontaktů Šířka v mm 75 22, , ,5 22, ,5 Autostart ano ano ano ano ano - ano Řízený start - - ano ano - - Mechanická životnost 3mil. 10mil. 10mil. 10mil. 10mil. 10mil. 10mil. 10mil. 10mil. 10mil. Příkon 6W 1,5W 3W 1,5W 4W 3W 1,5W 1,5W 4W 1,5W Spínací frekvence 500/h 1000/h 1000/h 1000/h 1000/h 1000/h 1000/h 1000/h 1000/h 1000/h Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

7 Příklady zapojení bezpečnostních modulů: 1- uvolnění 2- hlášení 3- snímání signálu od dveří 4- zapnutí Obr. 1 Bezpečnostní kombinace přístroje C 570 pro hlídání pohyblivých krytů 1- uvolnění 2- hlášení 3- snímání požadavku na STOP 4- zapnutí Obr. 2 Bezpečnostní kombinace přístroje C 570 pro nouzové zastavení 1- kontakty uvolnění 2- kontakty hlášení 3- snímání signálu 4- zapnutí 5- LED "připraven" 6- LED "provoz" Obr. 3 Vnitřní zapojení přístroje C Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

8 A1/A2- napájení nebo tlačítko nouzového zastavení Y1/Y2- zpětnovazební obvod 13/14- obvod uvolnění 23/24- obvod uvolnění 33/34- obvod uvolnění 41/42- obvod uvolnění 1- LED napájení 2- LED kanál 1 3- LED kanál 2 4- termistorová ochrana Obr. 4 Vnitřní zapojení přístroje C 573 Obr. 5 Vnitřní zapojení C 577 A1/A2- napájení Y33/34- zpětnovazební obvod Y11/12- senzor (tlačítko nouzového zastavení) Y21/12- senzor (dvoukanálové tlačítko nouzového zastavení) 13/14- obvod uvolnění 23/24- obvod uvolnění 1- LED napájení 2- LED kanál 1 3- LED kanál 2 4- termistorová ochrana Obr. 6 Použití přístrojů C 571/C 573 pro nouzové zastavení, bezpečnostní kategorie 2, jednokanálové zapojení se zpětnovazebním obvodem Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

9 Obr. 7 Použití přístrojů C 571/C 573 pro nouzové zastavení, bezpečnostní kategorie 3, dvoukanálové zapojení se zpětnovazebním obvodem Obr. 8 Použití přístroje C 577 pro nouzové zastavení, bezpečnostní kategorie 4, dvoukanálové zapojení, zpětnovazební obvod Obr. 9 Použití přístroje C 572 pro nouzové zastavení, bezpečnostní kategorie 2, jednokanálové zapojení, hlídaný START Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

10 Obr. 10 Použití přístroje C 572 pro nouzové zastavení, bezpečnostní kategorie 4, dvoukanálové zapojení, hlídaný START Obr. 11 Použití přístroje C 574 pro nouzové zastavení, bezpečnostní kategorie 2, jednokanálové zapojení, hlídaný START Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

11 Obr. 12 Použití přístroje C 574 pro nouzové zastavení, bezpečnostní kategorie 3, dvoukanálové zapojení, hlídaný START Obr. 13 Použití přístroje C 574 pro zastavení v kategorii 1, bezpečnostní kategorie 3, dvoukanálové zapojení, zpětnovazební obvod, hlídaný START Obr. 14 Použití přístrojů C 577 a C 579 pro nouzové zastavení, bezpečnostní kategorie 4, dvoukanálové zapojení, zpětnovazební obvod Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

12 Obr. 15 Použití přístrojů C 572 a C 579 pro nouzové zastavení, bezpečnostní kategorie 4, dvoukanálové zapojení, hlídaný START Obr. 16 Použití přístrojů C 574 a C 579 pro nouzové zastavení, bezpečnostní kategorie 4, dvoukanálové zapojení, hlídaný START Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

13 Obr. 17 Použití přístrojů C 571/C 573 pro hlídání dveří (kaskáda dvou dveří s jedním koncovým spínačem), bezpečnostní kategorie 2, jednokanálové zapojení, zpětnovazební obvod, automatický START Obr. 18 Použití přístrojů C 571/C 573 pro hlídání dveří (kaskáda dvou dveří s dvěmi koncovými spínači), bezpečnostní kategorie 2, jednokanálové zapojení, zpětnovazební obvod, automatický START Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

14 Obr. 19 Použití přístrojů C 571/C 573 pro hlídání dveří (kaskáda dvou dveří s dvěmi koncovými spínači), bezpečnostní kategorie 3, dvoukanálové zapojení, zpětnovazební obvod, automatický START Obr. 20 Použití přístroje C 576 pro hlídání dveří (kaskáda dvou dveří s jedním koncovým spínačem), bezpečnostní kategorie 4, dvoukanálové zapojení, zpětnovazební obvod, automatický START Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

15 Obr. 21 Použití přístroje C 572 pro hlídání dveří (kaskáda dvou dveří s jedním koncovým spínačem), bezpečnostní kategorie 2, jednokanálové zapojení, zpětnovazební obvod, automatický START Obr. 22. Použití přístroje C 572 pro hlídání dveří se dvěmi koncovými spínači, bezpečnostní kategorie 4, dvoukanálové zapojení, zpětnovazební obvod, automatický START Obr. 23 Použití přístroje C 574 pro hlídání dveří (kaskáda dvou dveří s jedním koncovým spínačem), STOP kategorie 1, bezpečnostní kategorie 2, jednokanálové zapojení, zpětnovazební obvod, hlídaný START Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

16 Obr. 24 Použití přístroje C 574 pro hlídání dveří s dvěmi koncovými spínači, STOP kategorie 1, bezpečnostní kategorie 3, dvoukanálové zapojení, zpětnovazební obvod, hlídaný START Obr. 25 Použití přístrojů C 572 a C 579 pro hlídání dveří s dvěmi koncovými spínači, bezpečnostní kategorie 4, dvoukanálové zapojení, zpětnovazební obvod, automatický START Obr. 26 Vnitřní zapojení přístroje C 575 A1/A2- napájecí napětí 13/14- výstupní kontakty 23/24- výstupní kontakty 31/32- výstupní kontakty 41/42- výstupní kontakty Y11/Y12- zpětnovazební obvod Y21/Y22/Y23- tlačítko S1 Y31/Y32/Y33- tlačítko S2 1- síťový zdroj 2- termistorová ochrana 3- řídící logika 4- LED kanál1 5- LED kanál 2 6- bezpečnostní obvod Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

17 S1, S2- tlačítka na dvouručním obslužném pultu H1- signalizace K1, K2- stykače s nuceným vedením kontaktů Obr. 27 Použití přístroje C 575 pro kontrolu dvouručního ovládání, bezpečnostní kategorie 4 Obr. 28 Vnitřní zapojení přístroje C 578 A1/A2- napájení 13/14- výstupní kontakty 23/24- výstupní kontakty 33/34- výstupní kontakty 41/42- výstupní kontakty Y11/Y12/Y13/Y14- zpětnovazební obvod Y21/Y22- vstup od koncového spínače Y31/Y32/Y33/Y34- nadřazený vypínač 1- síťový zdroj 2- termistorová ochrana 3- řídící logika 4- bezpečnostní obvod Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18

18 S0- hlavní spínač; S1,S2- tlačítka na dvouručním obslužném pultu; S3- koncový spínač pro nadřazené vypnutí; S4- koncový spínač; S5- hydraulická pumpa zapnutá; S6- ruční provoz; K1- stykač pro hydraulickou pumpu; H1- signalizace Obr. 29 Použití přístroje C 575 v zapojení s přístrojem C578 pro kontrolu doběhu u lineárních hydraulických, pneumatických a navíjecích zařízení, bezpečnostní kategorie Ostrava-Mariánské Hory vaeprosys@vaeprosys.cz IČO: /18