Wybór drzwi bezpieczeństwa zgodnie z normą EN ISO 14119

Normie EN ISO 14119, dotyczącej urządzeń sprzężonych z osłonami, poświęcono już wiele publikacji. Jak jednak wykorzystać jej treść w praktyce przy poszukiwaniu właściwego rozwiązania blokującego?

Norma EN ISO 14119 zastąpiła normę EN 1088 „Bezpieczeństwo maszyn – Urządzenia blokujące sprzężone z osłonami – Zasady projektowania i doboru” (ang. „Safety of machinery – Interlocking devices associated with guards – Principles for design and selection”). Omówiono tu blokujące osłony bezpieczeństwa, które dla ułatwienia będą dalej nazywane osłonami bezpieczeństwa. Przedstawione informacje mogą mieć zastosowanie w odniesieniu do każdego wieka, każdej pokrywy ochronnej i każdego innego urządzenia, które jest odpowiednie do realizacji ochrony operatora maszyny przed zagrożeniami przez nią genero­wanymi.

Termin „blokowanie” jest wciąż nieco mylący, ponieważ blokowanie lub urządzenie blokujące nie odnoszą się do drzwi bezpieczeństwa jako takich, lecz do funkcji blokującej jednostki sterującej, która zapobiega uruchomieniu maszyny. Oznacza to, że maszyna nie może zostać uruchomiona, dopóki osłona nie zostanie zamknięta. Po otwarciu osłony maszyna jest automatycznie zatrzymywana. Dla rozróżnienia w normie używane jest pojęcie „zaryglowanie” w sytuacji, kiedy urządzenie ryglujące uniemożliwia operatorowi otwarcie drzwi.

Omówienie wyboru urządzenia blokującego jest ważną częścią normy EN ISO 14119. Jednak informacje zawarte w normach są zawsze poprzedzone analizą sytuacji, które mogą wystąpić w czasie pracy maszyny. Bardzo ważnym kryterium jest wolna przestrzeń, w której zainstalowane zostaną drzwi bezpieczeństwa. W praktyce ryglowanie osłony jest często stosowane jako towarzyszące funkcji blokującej osłony, ponieważ np. proces klejenia nie może zostać natychmiast przerwany. W takim przypadku można od razu rozpocząć proces doboru urządzenia blokującego wyposażonego w funkcję ryglowania osłony, mimo że służy ono do ochrony procesu, a nie do ochrony personelu. Innym zagadnieniem jest rodzaj drzwi bezpieczeństwa – przykładowo automatyczne drzwi bezpieczeństwa w obrabiarce wymagają innego rozwiązania niż ręcznie otwierane drzwi w wygrodzeniu (płocie) bezpieczeństwa.

Jednym z rozwiązań do ręcznej obsługi osłony bezpieczeństwa jest wielofunkcyjny system MGB (ang. Multifunctional Gate Box) firmy Euchner. Ma on opcję blokowania i ryglowania dla ochrony procesu lub ryglowania dla ochrony personelu, a ponadto jest wyposażony w klamkę (klamka ewakuacyjna wewnątrz strefy jako opcja) oraz ogranicznik ruchu drzwi. Dostępne są też opcjonalne rozwiązania, takie jak przełączniki wyboru, urządzenia zatrzymania awaryjnego, przyciski i obrotowe przełączniki kluczykowe. Ponadto do drzwi obsługiwanych automatycznie dostępne są transponderowo kodowane wyłączniki bezpieczeństwa z funkcją ryglowania lub tylko z funkcją blokowania, takie jak CET lub CES firmy Euchner.

Inną kwestią, która wynika nie z wymagań normy EN ISO 14119, lecz normy EN ISO 13849-1, jest klasyfikacja wyposażenia bezpieczeństwa na odpowiednim poziomie bezpieczeństwa PL (ang. Performance Level). Można użyć składników prowadzących do wymaganego PL albo systemów, które mają wymagany PL. Przykładem takiego systemu jest wielofunkcyjne urządzenie MGB zapewniające najwyższy poziom PL e. W wielu przypadkach idealnym rozwiązaniem mogą być również elektromechaniczne wyłączniki bezpieczeństwa z funkcją ryglowania. W trakcie wielu lat użytkowania potwierdziły one swoją wartość, a co więcej, w zależności od zaprojektowania, umożliwiają uzyskanie każdego PL.

Ocena praktycznego doboru

Dobór urządzenia blokującego należy zweryfikować zgodnie z procedurą zawartą w normie EN ISO 14119. W przypadku transponderowych systemów blokujących CES i CET, z funkcją ryglowania lub bez niej, w pierwszej kolejności należy stwierdzić, czy są to urządzenia o wysokim poziomie kodowania (typu 4) i jaki jest czas zatrzymania maszyny. Czas zatrzymania decyduje o tym, czy do ochrony personelu będzie wymagana funkcja ryglowania, czy wystarczy jedynie funkcja blokowania.

Norma określa, że funkcja ryglowania do ochrony procesu z funkcją blokowania może być stosowana na równi z funkcją ryglowania do ochrony personelu, jednak taki typ ryglowania musi spełniać wszystkie zawarte w normie wymagania (takie jak dla urządzenia bez funkcji ryglowania). Dotyczą one wyboru właściwego wyłącznika bezpieczeństwa, który musi mieć co najmniej jeden styk z wymuszonym prowadzeniem. Inne aspekty obejmują prawidłowe mocowanie wyłącznika i aktywatora oraz odpowiednie zderzaki zapobiegające uszkodzeniu wyłącznika i ograniczające siły działające na czujnik. Norma EN ISO 14119 nie reguluje jednak sposobu wyliczenia czasu zatrzymania. Musi on zostać określony niezależnie przez każdego producenta maszyny dla każdego urządzenia. W tej kalkulacji z definicji musi zostać określony czas, który upływa od momentu wydania polecenia zatrzymania do zakończenia trwania stanu niebezpiecznego maszyny. Następnie musi on zostać porównany z czasem dostępu, jaki ma operator. Wyliczenia te należy przeprowadzić, stosując prostą formułę zawartą w normie EN ISO 13855, która definiuje możliwe prędkości zbliżania się osób oraz szereg innych czynników istotnych przy otwieraniu drzwi bezpieczeństwa. Jeśli stosuje się urządzenie tylko z funkcją blokowania, wtedy czas dostępu musi być dłuższy niż określony czas zatrzymania. W przeciwnym razie należy użyć urządzenia ryglującego do ochrony personelu.

Po dokonaniu wstępnej selekcji wiadomo, czy będzie użyte urządzenie blokujące z ryglowaniem czy bez ryglowania. Dla urządzenia ryglującego należy następnie określić zasadę ryglowania. Tylko dwie zasady – aktywowanie ryglowania przez siłę sprężyny i zwolnienie przez załączoną energię oraz aktywowanie przez załączenie energii i zwolnienie przez załączenie energii – nadają się do ochrony personelu. Obie zasady są tzw. zasadami zamkniętego obiegu prądu (ang. closed-circuit-current principles), co oznacza, że w przypadku braku energii drzwi pozostają zaryglowane. Pierwsza zasada jest tradycyjną wersją z normy EN 1088 – tutaj zamek ryglujący w przypadku awarii zasilania przechodzi w pozycję zamkniętą. Druga zasada opisuje opcję urządzenia ryglującego pozostającego w danym stanie bez energii. Przykładem wyłączników elektromechanicznych są urządzenia STP-BI firmy Euchner z magnesami bistabilnymi. Inne opcje wymienione w normie dotyczą otwartego obiegu prądu i są dopuszczalne dla urządzeń ryglujących do ochrony personelu tylko w wyjątkowych sytuacjach, jednak zawsze są wystarczające do ochrony procesowej.

W przypadku stosowania urządzeń ryglujących następnym krokiem jest sprawdzenie, czy wymagane są inne dodatkowe zwolnienia ryglowania, np. odryglowanie ewakuacyjne, mechaniczne lub awaryjne. Norma podaje wymagania dotyczące wszystkich rodzajów zwolnienia zamka, z których część musi być spełniona przez producenta urządzenia ryglującego, zaś część przez użytkownika końcowego. Jednym z wymogów jest zapewnienie wymuszonego otwarcia styków monitorujących ryglowanie osłony po aktywowaniu zwolnienia w celu natychmiastowego zatrzymania maszyny. Jedynym wymogiem dla klasyfikacji zwolnienia jest spełnienie wymagań kategorii B zgodnie z normą EN ISO 13849-1, które od dawna spełniają wszystkie urządzenia firmy Euchner. Użytkownik musi zapewnić jedynie, by dostęp do odryglowania ewakuacyjnego nie był możliwy z zewnątrz. Innym wymaganiem stawianym urządzeniom z funkcją ryglowania jest wymóg, by siły wywierane na urządzenie ryglujące przez osłonę bezpieczeństwa nie były większe od granicznej wartości określonej przez producenta takiego urządzenia. Jedną z nich jest możliwa statyczna siła, wynikająca z pociągnięcia lub popchnięcia osłony bezpieczeństwa przez operatora, która jest przekazywana na urządzenie ryglujące. Elementem pierwszego dodatku do normy EN ISO 14119 jest tabela możliwych statycznych sił z przykładowymi wartościami. Ze względów bezpieczeństwa występujące siły muszą być szczegółowo określone. Jest to konieczne do zapewnienia właściwego doboru urządzenia ryglującego, które będzie w stanie wytrzymać występujące siły rzeczywiste. Siła może być również dynamicznie wywierana na urządzenie ryglujące. Ma to miejsce np. wtedy, gdy drzwi bezpieczeństwa odbiją się od zderzaka przy zatrzaskiwaniu. Jeśli mechanizm ryglujący załączy się pierwszy, wtedy cała siła powrotna zostanie przekazana do mechanizmu ryglującego. Można tego uniknąć, sprawdzając, czy osłona znajduje się w pozycji zamkniętej i dopiero wtedy aktywując urządzenie ryglujące. Ta funkcja została opisana również w nowej, wspomnianej wcześniej normie.

Ochrona przed obejściem osłon bezpieczeństwa

Kluczową część normy EN ISO 14119 stanowi temat „obejścia osłon bezpieczeństwa” (rozdział 7). Pierwszym krokiem jest sprawdzenie zgodności z podstawowymi środkami chroniącymi przed manipulacją. Myślą przewodnią rozdziału 7 normy EN ISO 14119 jest odpowiednie zamocowanie aktywatora oraz urządzenia blokującego – jeśli urządzenie blokujące może samoistnie się poluzować, można je łatwo obejść. W następnym kroku możliwe jest użycie bardzo praktycznej metody do oceny, czy należy oczekiwać manipulacji. Dostępna jest m.in. prosta tabela Excel, którą można pobrać z serwera Niemieckiego Stowarzyszenia Ubezpieczeń Wypadkowych (GGUV). Biorąc pod uwagę różnorodność trybów pracy, na podstawie tej tabeli można określić, czy użytkownik widzi korzyści w obejściu urządzenia bezpieczeństwa. Jeśli nie ma dużych korzyści, wówczas obejście nie może być oczekiwane. Jeśli z wypełnionej tabeli wynika, że można oczekiwać manipulacji, norma przewiduje sposoby zapobiegające obejściu. Najprostszą metodą jest zastosowanie urządzeń bezpieczeństwa typu 4 o wysokim poziomie kodowania – są to urządzenia blokujące, działające na zasadzie bezkontaktowej, dla których dostępnych jest na rynku co najmniej 1000 różnych aktywatorów. Kodowane transponderowo wyłączniki bezpieczeństwa, stosowane również przez firmę Euchner, przewyższają te wymagania, ponieważ są unikalnie kodowane. Oznacza to, że każdy aktywator jest unikalny. W zależności od potrzeb dostępne są wyłączniki bezpieczeństwa z lub bez ryglowania. Jedynym wymogiem przy ich stosowaniu jest połączenie na stałe aktywatora z osłoną bezpieczeństwa.

Norma przedstawia również sposoby zapobiegania manipulacjom występującym na wszystkich innych typach wyłączników bezpieczeństwa. Jednym z bardzo skutecznych sposobów jest montaż urządzenia w ukryciu, co wiąże się z koniecznością demontażu części maszyny lub jej obudowy w celu uzyskania dostępu do urządzenia.

Ochrona przed wpływem środowiska

Ostatnim wyraźnie określonym w normie kryterium jest sprawdzenie, czy wybrane urządzenie blokujące jest odporne na wpływ środowiska w miejscu instalacji. Może to obejmować takie kryteria jak odporność na wnikanie płynów (stopień ochrony IP) czy pyłu lub odporność na zakłócenia elektromagnetyczne (EMC). Jeśli wzięto pod uwagę wszystkie przedstawione punkty, użytkownik może mieć pewność co do zgodności z normą EN ISO 14119 i w odniesieniu do urządzeń blokujących nie ma przeciwskazań do umieszczenia oznakowania CE na maszynie. Powodem publikacji nowej normy, zastępującej normę EN 1088, jest harmonizacja i domniemanie zgodności z Dyrektywą Maszynową. Norma EN 1088 obowiązywała do 30 kwietnia 2015 r. 

Nowa norma w rzeczywistości nie wprowadza wielu zmian w zakresie stosowania urządzeń blokujących lub urządzeń ryglujących. Przedstawia natomiast w bardziej przejrzysty sposób zagadnienie doboru i stosowania urządzeń sprzężonych z osłonami.

Dodatkowe informacje

Dobór elektromechanicznych wyłączników bezpieczeństwa z ryglowaniem może ułatwić dostępne do pobrania na stronie internetowej firmy Eltron opracowanie „Elektromechaniczne zamki ryglujące w praktyce”. Można w nim znaleźć wskazówki dotyczące oceny technologii bezpieczeństwa, jak również informacje o wykonywaniu obliczeń, np. przy użyciu narzędzia Sistema. 

ELTRON
pl. Wolności 7b, 50-071 Wrocław
tel. 71 343 97 55, fax 71 343 96 64
e-mail: eltron@eltron.pl
www.eltron.pl, www.sklep.eltron.pl

źródło: Automatyka 1-2/2017