Urządzenia sygnalizacyjne maszyn przemysłowych

Sygnalizatory optyczne i akustyczne należą do podstawowych elementów bezpieczeństwa procesów produkcyjnych. Standardy, jakie obowiązują w fabrykach, zapewniają jednoznaczną interpretację zarówno sygnałów wizualnych, jak i dźwiękowych. W efekcie określone kolory i dźwięki generowane przez urządzenia sygnalizacyjne odpowiadają sprecyzowanemu działaniu oraz zdefiniowanym poziomom zagrożenia.

Najważniejszym zadaniem sygnalizatorów jest wizualizowanie stanu pracy maszyny. Sygnalizatory niejednokrotnie są stosowane do informowania o poruszaniu się pojazdów transportu bliskiego lub do sygnalizowania stanu pracy aparatury pomiarowej. W efekcie urządzenia sygnalizacyjne stanowią ważny element systemów informowania i ostrzegania w zakładach produkcyjnych i magazynach. Dzięki konstrukcji modułowej jeden korpus sygnalizatora może zawierać np. element błyskowy, źródło światła i źródło dźwięku.

Ponadto specjalne sygnalizatory projektuje się z myślą o instalacjach alarmowych. W takich urządzeniach bardzo często zastosowanie znajdują systemy zasilania awaryjnego. Ważne są przy tym zabezpieczenia antysabotażowe, dzięki którym np. następuje zadziałanie urządzenia przy otwarciu lub oderwaniu go od powierzchni montażowej. Źródłem światła najczęściej są diody LED, a za wytworzenie dźwięku odpowiadają przetworniki piezoelektryczne.

Sygnalizatory akustyczne

Sygnalizatory akustyczne stosowane w aplikacjach przemysłowych cechuje szeroka gama generowanych dźwięków ostrzegawczych. Ponadto uniwersalność aplikacyjna zapewnia możliwość dostosowania natężenia dźwięku do panujących warunków otoczenia. Np. jeżeli poziom hałasu na obiekcie jest znaczny, to wykorzystuje się urządzenia o natężeniu dźwięku przekraczającym 100 dB, przy czym sekwencje dźwiękowe mogą być programowane. W wielu aplikacjach przydatna jest możliwość kombinacji dwóch sygnałów o różnej częstotliwości i różnym dźwięku.

W nowoczesnych urządzeniach stawia się na wysoki poziom natężenia dźwięku przy niskim zapotrzebowaniu na energię elektryczną. Kluczową rolę odgrywa przy tym równomierny rozkład dźwięku przy szerokim kącie propagacji. W razie potrzeby można dobrać urządzenia z podwyższonym stopniem ochrony IP.

Oferowany przez firmę Turck sygnalizator akustyczny TL50HZRALS3C ma szarą obudowę wykonaną z tworzywa sztucznego. Urządzenie jest odporne na zakłócenia EMI i RFI, natomiast stopień ochrony wynosi IP67. Napięcie zasilania wynosi od 85 V AC do 264 V AC, a przewód zasilająco-sterujący ma długość 2 m.

W wielu aplikacjach wykorzystuje się sygnalizatory głosowe. W efekcie do wbudowanej pamięci urządzenia można wgrywać komunikaty w formie plików dźwiękowych (np. *.wav, *.mp3 itp.). Komunikaty mogą zawierać nie tylko informacje o awariach, ale również sposób postępowania dla ich usunięcia, dzięki czemu szybko eliminuje się nieprawidłości w pracy maszyn.

Sygnalizatory akustyczne przeznaczone do stref zagrożonych wybuchem niejednokrotnie wykorzystują komorę ognioszczelną. Istotną rolę odgrywa membrana sygnalizacyjna umieszczona na zewnątrz ogniotrwałej obudowy, a dodatkową ochronę membrany gwarantuje specjalna pokrywa. Dla zapewnienia trwałości sygnalizatora obudowy wykonuje się z tworzyw sztucznych. Niektóre sygnalizatory, ze względu na spełnianie wymagań PN-EN 54-3 można stosować w profesjonalnych systemach pożarowych.

Firma Sirena oferuje m.in. syreny przemysłowe zaprojektowane z myślą o strefach zagrożonych wybuchem. W zależności od potrzeb instalacyjnych dobiera się rodzaj zasilania i stopień ochrony IP. Z kolei syrena HPO z oferty firmy Signaltech opracowana w celu ostrzegania akustycznego w pomieszczeniach suchych i wilgotnych. Dzięki niewielkim wymiarom urządzenie może być stosowane w miejscach o ograniczonej przestrzeni. Materiałem wykonania jest tutaj tworzywo sztuczne (ABS), a źródło dźwięku to tzw. kapsuła rezonansowa generująca dźwięk o natężeniu do 92 dB.

Warto również zwrócić uwagę na sygnalizatory Sonos wytwarzające dźwięk do 102 dB. Urządzenie w zależności od wersji można dobrać pod kątem sygnalizacji świetlnej, świetlno-dźwiękowej (32 tony) oraz dźwiękowej (32 tony). Przełącznik DIP służy do zmiany rodzaju generowanego dźwięku.

Wiele aplikacji przemysłowych wykorzystuje syrenę wielotonową serii 139 firmy Werma, Urządzenie takie generuje 32 tony przy poziomie natężenia dźwięku do 105 dB. Można wyzwalać dwa sygnały, a przełącznik służy do zmiany rodzaju i częstotliwości dźwięku. Wejście przewodu wykorzystuje dławik kablowy M20 × 1,5 mm. Obudowa tego urządzenia ma stopień ochrony IP65.

Lampy LED do stref zagrożonych wybuchem oferuje m.in. firma OEM Automatic. Lampa typu dSD zapewnia optymalny efekt świetlny a obudowa o kompaktowym kształcie jest wykonana z aluminium. Natomiast klosz jest wykonany z hartowanego borokrzemianowego szkła. Jeżeli jest taka potrzeba, to można wybrać lampę z osłoną ze stali nierdzewnej.

Sygnalizatory optyczne

W nowoczesnych sygnalizatorach optycznych niejednokrotnie stosowane są soczewki Fresnela, dzięki którym odpowiednie załamanie światła zwiększa światłość lampy. Do wyboru jest przy tym wiele kolorów klosza. Niejedna aplikacja przemysłowa wykorzystuje sygnalizatory optyczne w postaci lamp sygnalizacyjnych monitorowanych. Mogą one pracować jako sygnalizatory funkcji mutingu systemów odpowiedzialnych za bezpieczeństwo maszyn. Systemy takie niejednokrotnie wymagają monitorowania sprawności, zatem jeżeli dojdzie do uszkodzenia sygnalizatora to układ nadzorujący powinien zgłosić usterkę.

Warto również wspomnieć o sygnalizatorach typu Multicolor. Takie urządzenia umożliwiają sygnalizowanie różnych stanów pracy maszyny wykorzystując jeden sygnalizator. Tym sposobem lampy mogą stanowić alternatywę dla kolumn sygnalizacyjnych. Jako źródło światła zastosowano diody LED sterowane przez układ rozpoznawania priorytetu. Sygnały wyższego rzędu (żółty, czerwony) odpowiadają za automatyczne wyłączenie sygnałów mniejszej wagi (zielony). Sygnalizatory typu Multicolor oferuje m.in. firma Nowimex. Lampy tego typu są kompatybilne z sygnalizatorami serii 370. Jeżeli sygnalizator generuje również sygnał dźwiękowy, to w zależności od trybu pracy może być on ciągły lub przerywany.

W aplikacjach przemysłowych niejednokrotnie zastosowanie znajdują lampy sygnalizacyjne obrotowe, których konstrukcja wykorzystuje elastyczne uchwyty obrotowe zapewniające ochronę klosza przed uszkodzeniem.

Sygnalizatory optyczne WEP/WE (oferowane m.in. przez firmę Dacpol) mają konstrukcję poziomą z przezroczystymi soczewkami, gwarantując większy zakres widzialności. Urządzenie udostępnia kolory LED – czerwony, zielony, niebieski, żółty, przezroczysty, przy czym użytkownik może nabyć dowolne kombinacje kolorów. Konstrukcja obudowy bazuje na jasnoszarych i chromowanych profilach, natomiast światło jest pulsujące lub ciągłe, a generowany sygnał akustyczny osiąga 90 dB. Obudowa może być zamontowana pionowo lub poziomo. Soczewki z żywicy poliwęglanowej zapewniają dobre przepuszczanie światła i dużą wytrzymałość na działanie czynników mechanicznych.

Firma Astat oferuje sygnalizatory Pfannenberg, Compro i Werma. Lampa błyskowa Spectra 15 J cechuje się wielowariantowym sposobem montażu, dzięki kompaktowej budowie skrzynkowej. Urządzenie można nadbudować bezpośrednio, na kątowniku lub na statywie. Wprowadzenie kabla odbywa się przez wpust umieszczony w podstawie lub z boku obudowy. Na uwagę zasługuje ochrona mechaniczna zespołów elektrycznych. Jest możliwa synchroniczna sekwencja błysków kilku lamp.

Sygnalizatory LKEH Patlite z oferty firmy Dacpol to urządzenia świetlno-dźwiękowe (102 dB, odległość 1 m). Średnica modułu świetlnego wynosi 100 mm. Urządzenie cechuje się wysokim poziomem odporności na wibracje i jest dobrze widoczne z dużych odległości. Napięcie zasilania wynosi 24 V AC/DC. Ponadto można odtwarzać komunikaty MP3 nagrane wcześniej na karcie SD.

Sygnalizacja panelowa

Lampki sygnalizacyjne w wykonaniu panelowym są nieodzownym elementem systemów sterowania maszyn, urządzeń obwodów elektrycznych, ciągów technologicznych itp. Nowoczesne elementy tego typu cieszą się trwałością i odpornością na działanie skrajnych warunków środowiskowych. Montaż urządzeń obejmuje pulpity, tablice sterowniczo-sygnalizacyjne, a także korpusy urządzeń i maszyn. Materiałem wykonania obudów są zarówno tworzywa sztuczne, jak i metale. Do wyboru są lampki wytwarzające światło przerywane lub ciągłe najczęściej w kolorze niebieskim, białym, żółtym, zielonym i czerwonym. Pod kątem aplikacji dobiera się przyłącze elektryczne – przewody, przyłącza wsuwkowe, zaciski śrubowe. Z kolei w odniesieniu do kształtów można wybrać lampki płaskie oraz w kształcie grzybka bezpieczeństwa i przycisku pojedynczego lub podwójnego.

W zależności od potrzeb dobiera się lampkę jedno- lub dwubarwną o napięciu zasilania od 2,5 V do 400 V prądu przemiennego lub stałego. Lampki jednobarwne są dostępne w kolorze zielonym, czerwonym, białym, niebieskim i pomarańczowym, a sygnalizatory dwubarwne oferuje się w rozmiarach 5, 10 i 20 mm w kolorach czerwono-zielonym, czerwono-żółtym i zielono-żółtym. Nabyć można również szereg kombinacji kolorystycznych z barwą niebieską, białą i pomarańczową. Lampki tego typu mają trzy przewody/punkty łączeniowe, z czego dwa z nich odpowiadają za zmianę barwy światła, natomiast trzeci to wspólna elektroda. W wielu aplikacjach wykorzystuje się lampki świecące światłem przerywanym i trójbarwnym.

Panelowe lampki sygnalizacyjne oferuje m.in. firma WObit. Lampki L2RR-L3 mają średnice 22/25 i 30 mm. W zależności od potrzeb instalacyjnych do wyboru są kolory: czerwony, niebieski, zielony, żółty, biały. Zasilanie wynosi 12–24 V DC/AC lub 110–220 V AC.

Z kolei firma Eltron oferuje lampki EAO. W zależności od potrzeby dobiera się różne formy soczewek i podświetleń, a także odpowiednie symbole i oznaczenia. Można również uwzględnić szereg efektów świetlnych łącznie z przyciemnianiem i miganiem.

Sygnalizatory dźwiękowe i świetlne zawiera również oferta firmy Automatech. Są to przede wszystkim elementy sygnalizacyjne TripleLED (producent: Captron Electronic), sygnalizatory świetlne i akustyczne Pfannenberg, a także czy ekonomiczna seria opraw sygnalizacyjnych Spectra.

Kolumny sygnalizacyjne

Kolumny sygnalizacyjne (wieże świetlne) to istotne elementy optycznych systemów bezpieczeństwa. Najczęściej znajdują one zastosowanie w aplikacjach informujących o czynnościach realizowanych przez maszyny oraz o awariach i błędach w ich pracy. W zależności od przyjętych sygnałów generowane światło może być błyskowe, wirujące, pulsujące i ciągłe.

Nowoczesne kolumny sygnalizacyjne cechuje budowa modułowa oraz szybki montaż, a odpowiednie rozwiązanie dobiera się ściśle pod kątem konkretnej aplikacji. W zależności od potrzeb można tworzyć własne kombinacje uwzględniające różną kolorystykę. Jako źródła światła najczęściej wykorzystuje się diody LED. Przydatne rozwiązanie stanowią kolumny, które bezpośrednio mogą współpracować ze sterownikami PLC.

Cokół jest podstawowym element em montażowym typowej kolumny sygnalizacyjnej. Montuje się je bezpośrednio na maszynie lub na ścianie. Do cokołów instalowane są właściwe moduły dźwiękowe i optyczne.

W praktyce kolumny sygnalizacyjne dobiera się w zależności od rodzaju emitowanego światła, przy czym wybrać można również moduły generujące światło błyskowe i migające.

Moduły dźwiękowe przybierają postać generatorów, będących źródłem sygnałów dźwiękowych, które w zależności od wersji urządzenia osiągają od 85 dB do 103 dB. Bardziej rozbudowane sygnalizatory pozwalają na wybór 15 tonów.

Niektóre wieże świetlne mają konstrukcję modułową z zaczepem bagnetowym przy odporności na wibracje 2g (10–150 Hz). Typowe urządzenie może pracować w temperaturze od –20 °C do 50 °C. Podłączenie odbywa się za pomocą śrubowej listwy zaciskowej o przekroju przewodu do 1,5 m2. Generowany sygnał ma częstotliwość 3700 Hz. W zależności od ustawień sygnał może być ciągły lub przerywany z interwałem 1 Hz.

Obudowy niektórych modeli kolumn sygnalizacyjnych nie mają nierównych powierzchni i przetłoczeń oraz zagłębień miejsc łączeniowych, w których mogłyby gromadzić się zabrudzenia. Zarówno korpus kolumny jak i uchwyt montażowy zespolono w jeden element bez jakichkolwiek łączeń. Bardzo często zakończenie kolumny oraz uchwyt montażowy jest ukształtowany pod kątem 30°. Tym sposobem zyskuje się zdecydowanie szybsze ociekanie z wszelkich płynów i środków czyszczących. Niejednokrotnie poliamidowa obudowa ma aprobaty wydane przez organizację FDA (Food & Drug Administration), jako bezpieczna dla żywności i odporna na środki dezynfekujące.

Zamawiając sygnalizatory kolumnowe trzeba wybrać również właściwe akcesoria instalacyjne – bazy montażowe, słupki, wsporniki, wsporniki kątowe, przedłużki. Typowa kolumna sygnalizacyjna składa się z cokołu, modułów świetlnych oraz ewentualnych modułów dźwiękowych lub świetlno-dźwiękowych. W praktyce kolumny składają się maksymalnie z 7 elementów.

Interesujące rozwiązanie techniczne stanowią terminale z interfejsem USB, które pozwalają na bezpośrednie sterowanie pracą kolumn z komputera za pośrednictwem interfejsu USB. Zapewnia to niezależne wyzwalanie do czterech modułów kolumny sygnalizacyjnej. Kompletny zestaw zawiera specjalistyczne oprogramowanie i kabel przyłączeniowy USB. Zasilanie kolumny odbywa się przez port USB.

Kolumny sygnalizacyjne Kompakt 37 firmy Werma są dostępne z czarną obudową i kolorowymi soczewkami lub w kolorze metalicznym i przezroczystym kloszem. Intensywny kolor światła jest zapewniony również przy silnym nasłonecznieniu oraz w niekorzystnych warunkach oświetleniowych. Estetyczna obudowa wykonana z tworzywa sztucznego sprawdzi się w miejscach wymagających estetyki. Opcjonalnie urządzenie może być wyposażone w moduł sygnalizatora akustycznego.

Podobną konstrukcję mają kolumny sygnalizacyjne KS-Ad z oferty firmy W2. Poszczególne elementy konstrukcyjne urządzenia łączy się trwałe, ale nie można zamieniać kolorów, bowiem komponenty są fabrycznie łączone zgodnie z zamówieniem. Segmenty kolumny (kolory) zależą od parametrów klosza, którego średnica zewnętrzna wynosi 75 mm. Jako źródło światła wykorzystano diody LED. W zależności od potrzeb uwzględnia się pięć efektów świetlnych. W dolnej części kolumny można dodać moduł akustyczny ze źródłem dźwięku w postaci przetwornika akustycznego.

Urządzenia sygnalizacyjne niejednokrotnie są integrowane z bardziej rozbudowanymi systemami diagnostyki maszyn. SmartMONITOR Werma, którego dystrybutorem jest firma Ins-Tom stanowi inteligentny system rejestracji danych maszyn. Dzięki kolumnom sygnalizacyjnym współpracującym z systemem SmartMONITOR zyskuje się rozwiązanie alternatywne w stosunku do tradycyjnych modernizacji złożonych systemów MDE (zbierania danych dot. maszyn). Takie rozwiązanie zapewnia sprawne identyfikowanie oraz udokumentowanie usterek i czasów nieproduktywnych. Oprócz tego na uwagę zasługuje możliwość integracji z każdą maszyną bez względu na okres eksploatacji, producenta i funkcjonalność.

Urządzenia do sygnalizowania pożaru

Sygnalizatory akustyczne i optyczne mogą powiadamiać o wykrytym pożarze osoby przebywające w obiekcie, tak aby zapewnić bezpieczną ewakuację. Sygnalizatory akustyczne są stosowane standardowo we wszystkich obiektach, które mają instalację sygnalizacji pożarowej. Jednak dla części obiektów wymienionych w rozporządzeniu MSWiA z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U. 2010 nr 109 poz. 719) wymagane są dźwiękowe systemy ostrzegawcze. Sygnalizatory akustyczne muszą spełniać wymagania normy PN-EN 54-3.

Sygnalizatory optyczne znajdują zastosowanie przede wszystkim w obszarach, gdzie przebywają osoby z dysfunkcją słuchu lub w pomieszczeniach, które ze względu na panujący wysoki poziom hałasu uniemożliwiają zastosowanie sygnalizatorów akustycznych. Dodatkowo muszą być zainstalowane w miejscach, gdzie ze względu na przeznaczenie pomieszczeń i sposób ich użytkowania (personel pracujący w ochronnikach uszu) sygnalizatory akustyczne są nieskuteczne.

Warunkiem podstawowym przy doborze sygnalizatorów akustycznych zgodnie z normą PN-EN 54-2 jest zapewnienie sygnału alarmowego o minimalnym poziomie natężenia dźwięku równym 65 dB(A) oraz o maksymalnym dopuszczalnym poziomie 120 dB(A). Przy doborze sygnalizatorów akustycznych trzeba pamiętać o tym, aby poziom natężenia dźwięku był wyższy o co najmniej 5 dB(A) w stosunku do poziomu tła obiektu. W przypadku projektowania sygnalizatorów akustycznych, które mają obudzić osoby śpiące, np. w hotelach, poziom natężenia dźwięku powinien wynosić min. 75 dB(A).

W przypadku sygnalizatorów optycznych bardzo ważną kwestią jest spełnienie wymagań normy PN-EN 54-23. Przy doborze sygnalizatorów należy brać pod uwagę ich przeznaczenie ze względu na trzy kategorie, które są podawane przez producenta zgodnie z ww. normą – C (urządzenia montowane na suficie), W (urządzenia montowane na ścianie), O (klasa otwarta).

W przypadku systemów sygnalizacji pożaru obecnie nie ma szczegółowych wytycznych dotyczących projektowania sygnalizatorów, zatem dobór urządzeń należy uzgadniać z rzeczoznawcą ds. przeciwpożarowych, aby określić wymagane natężenie oświetlenia generowane podczas alarmu pożarowego i zaprojektować odpowiednią liczbę urządzeń. Sygnalizatory optyczne, w odróżnieniu od sygnalizatorów akustycznych, nie powinny być stosowane samodzielnie i zawsze muszą być uzupełniane sygnalizatorami akustycznymi. Należy jednak pamiętać, że w świetle wymagań normy PN-EN 54-23 i PN-EN 54-2 lokalizacja sygnalizatorów optycznych i akustycznych nie pokrywa się, gdyż mają różne zasięgi działania. Sygnalizatory optyczne i akustyczne powinny mieć odpowiednie dokumenty atestacyjne (certyfikat zgodności i świadectwo dopuszczenia), zgodnie z obowiązującymi przepisami, by mogły być zastosowane w obiekcie.

Dobór odpowiednich sygnalizatorów

Przy projektowaniu instalacji z sygnalizatorami akustycznymi należy pamiętać o wszelkich przeszkodach, które stanowią barierę dla rozchodzenia się dźwięku (ściany, drzwi itp.), natomiast przy ich rozmieszczaniu trzeba uwzględnić wszelkie bariery dla rozchodzenia dźwięku, które podczas normalnej eksploatacji budynku nie mają znaczenia, a powstają po uruchomieniu urządzeń przeciwpożarowych w momencie wykrycia pożaru (np. bramy i drzwi przeciwpożarowe zamykane dla uszczelnienia danej strefy pożarowej). Standardowo wartość znamionowa natężenia dźwięku sygnalizatora akustycznego jest podawana dla odległości 1 m i – zgodnie z regułą rozchodzenia się dźwięku w powietrzu poziom natężenia dźwięku zmniejsza się o 6 dB wraz z podwojeniem odległości od sygnalizatora. W efekcie, np. w przypadku sygnalizatora o natężeniu dźwięku 100 dB(A) podanego dla 1 m, w odległości 4 m poziom natężenia dźwięku będzie wynosił 88 dB(A).

Przy rozmieszczeniu sygnalizatorów należy uwzględnić podział na strefy alarmowe wynikające z przyjętego scenariusza rozwoju zdarzeń na wypadek pożaru zakładającego uruchomienie sygnalizacji akustycznej w określonych obszarach. Ma to szczególne znaczenie dla sygnalizatorów konwencjonalnych sterowanych grupowo. Z kolei sygnalizatory akustyczne pętlowe (adresowalne) mogą być indywidualnie sterowane, co wpływa na ich znacznie większą elastyczność przy projektowaniu instalacji.

Przy doborze sygnalizatorów należy uwzględnić również stopień ochrony IP obudowy sygnalizatora. Właściwy stopień ochrony ma szczególne znaczenie gdy sygnalizator montowany jest na zewnątrz obiektu lub pracuje w trudnych warunkach otoczenia (np. w obiektach przemysłowych).

Podsumowanie

Jednym z kierunków rozwoju sygnalizatorów jest oszczędność energii. Urządzenia stają się wydajniejsze, część przestarzałych rozwiązań zostaje wycofywana z produkcji, a jako ich zamienniki pojawiają się nowe urządzenia. Nowoczesne sygnalizatory nie obejdą się bez źródeł światła w postaci diod LED. Ich zalety to przede wszystkim zmniejszony pobór prądu (mniejsze straty w postaci ciepła), odporność na wibracje oraz brak zwłoki przy włączeniu w efekcie wyeliminowania zjawiska rozgrzewania. Diody LED to również źródła światła typu RGB pozwalające na uzyskanie dowolnej barwy światła.

Palniki ksenonowe coraz częściej są zastępowane przez diody błyskowe, które w krótkim błysku uzyskują dużą moc i generują jasny impuls światła.

Niemniej ważna jest integracja oraz kompaktowe wymiary urządzeń. Klienci oczekują rozwiązań, w których kilka urządzeń łączy się jako jeden nowy produkt. Często spotyka się urządzenia o budowie modułowej (np. wieże sygnalizacyjne z konstrukcją segmentową), co pozwala na wybranie podzespołów odpowiednich do aplikacji z możliwością późniejszej rozbudowy systemu. W obszar automatyki wkracza również komunikacja bezprzewodowa oraz telefonia GSM, zatem na rynku oferowane są kolumny sygnalizacyjne wyposażone w takie moduły sterujące.

*Tabele produktów znajdują się w wersji drukowanej i PDF czasopisma Automatyka 1-2/2018.

źródło: Automatyka 1-2/2018