Bezpieczne RFID – wykorzystanie technologii RFID we współczesnych komponentach bezpieczeństwa

Wiele opracowań i badań opublikowanych przez niezależne instytucje wskazuje, że manipulacje (ang. tampering) – a więc obchodzenie urządzeń bezpieczeństwa, mające na celu umożliwienie pracy przy wyłączonym lub nieaktywnym urządzeniu bezpieczeństwa – stanowią częstą przyczynę wypadków przy maszynach. Szacuje się, że maszyny, na których urządzenia bezpieczeństwa są trwale lub chwilowo wyłączone, używane są w około 30 proc. wszystkich zakładów.

Bezpieczeństwo dzięki RFID

Przydatnym środkiem, utrudniającym manipulacje, jest zastosowanie wyłączników elektromechanicznych z kodowanym aktywatorem. Kodowanie w tym przypadku oznacza, podobnie jak w zamku patentowym, że wyłącznik bezpieczeństwa działa wyłącznie z odpowiednim aktywatorem. Dzięki temu omijanie zabezpieczeń przy użyciu powszechnie dostępnych narzędzi, takich jak klucz, śrubokręt itp., jest niemożliwe. 

Kodowanie indywidualne

W aplikacjach szczególnie narażonych na manipulacje, np. w przypadku często powtarzanej i długotrwałej czynności otwierania i zamykania osłony, można zastosować osprzęt bezpieczeństwa z indywidualnym kodowaniem – jako dodatkowy środek ochronny. Takie urządzenia działają tylko z jednym, konkretnym aktywatorem, przez co wykluczone jest użycie aktywatora zamiennego, odkręconego np. z innej osłony (fot. 1).

Czujniki RSS

Biorąc pod uwagę rosnące zainteresowanie bezdotykowym monitorowaniem osłon bezpieczeństwa, opracowana została nowa zasada działania dla czujników bezpieczeństwa. Oferuje ona istotne zalety dla konstrukcji maszyn i dla praktycznego podejścia do ich bezpieczeństwa, dzięki czemu jest alternatywą dla wciąż popularnych, kodowanych czujników magnetycznych. Przy użyciu technologii RFID (w wariancie zoptymalizowanym dla celów bezpieczeństwa) czujnik oraz aktywator komunikują się między sobą. W ten sposób zbierane są dodatkowe informacje, prowadzące do większej wydajności i dyspozycyjności fabryki. Przykładowo sytuacje, w których występuje zbyt duże przesunięcie aktywatora względem czujnika są wykrywane i komunikowane operatorowi, zanim urosną do poziomu, kiedy czujnik straci kontakt z aktywatorem. Nowa zasada działania tych elektronicznych czujników pozwala również na uzyskanie większej odległości wykrywania.

Czujniki RSS zapewniają znaczące usprawnienia również z punktu widzenia przetwarzania sygnałów. Konstruktor może zestawiać szeregowe połączenia maksymalnie 31 czujników, nie tracąc kategorii 4 PL  e według EN ISO 13849-1. Oznacza to, że oddzielny przekaźnik bezpieczeństwa dla każdego czujnika czy osłony nie jest już potrzebny, co sprzyja redukcji kosztów oraz pozwala oszczędzić miejsce w szafce sterowniczej.

Lepsza kontrola i diagnostyka

Czujniki RSS pozwalają na uzyskanie informacji przydatnych do usprawnienia diagnostyki i sygnalizacji. Zaawansowany elektroniczny system kontroli czujnika wykrywa usterki, takie jak zwarcie międzykanałowe, zbyt wysoka temperatura, zbyt duża odległość lub przesunięcie aktywatora względem czujnika. W zależności od stopnia danego błędu, czujnik nie zawsze powoduje natychmiastowe wyłączenie maszyny. Jeśli błąd nie powoduje utraty funkcji bezpieczeństwa, system informuje sterownik maszyny (za pośrednictwem specjalnego wyjścia diagnostycznego lub systemu magistralowego) o błędzie, a następnie daje obsłudze 30 minut na kontrolowane zatrzymanie maszyny i usunięcie usterki. Dopiero w przypadku braku reakcji funkcja bezpieczeństwa jest wyłączana. Zwiększa to wydajność, czyniąc omijanie urządzeń bezpieczeństwa mniej kuszącym dla pracowników. Z kolei w zbieraniu i komunikacji sygnałów diagnostycznych pomaga specjalna bramka, za pomocą której można podłączyć się do różnych systemów magistralowych (PROFIBUS, CANopen, Ethernet, DeviceNet itp).

Czujniki RSS z indywidualnym kodowaniem

Dodatkowo technologia RFID umożliwia przypisanie jednego aktywatora do konkretnego czujnika (tzw. parowanie). Zapobiega to aktywacji jednego czujnika aktywatorem innego czujnika RSS. Z technicznego punktu widzenia jest to bardziej skomplikowane niż w przypadku konwencjonalnych czujników magnetycznych, jeśli weźmiemy pod uwagę, że technologia RSS wymaga dwukierunkowej komunikacji między czujnikiem i aktywatorem. Projektanci wpadli jednak na pomysł, jak poradzić sobie z tym problemem.

Różne możliwości kodowania

W wersji podstawowej czujnik RSS współpracuje z każdym aktywatorem z serii RST. Druga wersja akceptuje jedynie aktywator, który został sparowany z czujnikiem podczas pierwszego uruchomienia systemu. W trzecim wariancie proces parowania może być powtarzany dowolną liczbę razy. Dzięki temu użytkownik może wybrać opcję najlepiej dopasowaną do swoich wymagań. Jednocześnie określony zostaje stopień odporności na manipulacje przez pracowników, próbujących obejść system bezpieczeństwa. A wszystko to dzięki zastosowaniu technologii RFID w czujnikach bezpieczeństwa.

Dodatkowo wszystkie czujniki charakteryzują się łatwym i uniwersalnym montażem. Kształt i wymiary czujników są dopasowane do urządzeń istniejących już na rynku. Duża odległość zadziałania zwiększa swobodę przy projektowaniu i montażu osłon. Opcjonalnie dostępny jest zatrzask magnetyczny, który umożliwia stosowanie czujnika w charakterze zderzaka krańcowego i zatrzasku (blokady) w mniejszych osłonach bezpieczeństwa.

Doskonały dla zastosowań spożywczych

Czujniki oraz aktywatory serii RSS mają nieduże wymiary i są uniwersalne w montażu. Ich obudowy są wykonane z materiałów zgodnych z dyrektywą Ecolab, które są odporne na działanie agresywnych środków myjących. Dzięki wysokiemu stopniowi ochrony IP69K czujniki te można z powodzeniem stosować m.in. w przemyśle spożywczym, gdzie wykorzystuje się parowe i wysokociśnieniowe urządzenia myjące. Zwłaszcza w takich aplikacjach przydaje się uszczelniony, a co za tym idzie, odporny na korozję zatrzask magnetyczny. 

RFID nie tylko dla czujników

Czujniki RSS 260 (fot. 2) oraz RSS 36 (fot. 5) zdobywają zainteresowanie rynku, a projektanci komponentów bezpieczeństwa wciąż projektują nowe rozwiązania. W niniejszym artykule opisano tylko rozwiązania służące do zatrzymania maszyny w momencie otwarcia osłony bezpieczeństwa. Często jednak czas dobiegu maszyny jest na tyle długi, że samo wykrywanie otwarcia nie wystarczy do zabezpieczenia operatora. W takich przypadkach należy stosować tzw. blokady elektromagnetyczne, które ryglują osłonę do czasu zatrzymania niebezpiecznego ruchu.

Dlaczego zatem nie można byłoby wykorzystać wymienionych wyżej zalet technologii RFID także w blokadach? Efektem tych rozważań jest nowatorska blokada elektromagnetyczna AZM 300 (fot. 4). Ma ona wszystkie zalety czujników RSS, czyli dużą tolerancję niedopasowania osłon, możliwość łączenia szeregowego (wraz z czujnikami CSS i RSS) do 31 urządzeń, bez obniżenia poziomu bezpieczeństwa, trzy warianty kodowania aktywatora, wysoki stopień ochrony i odpowiednią dla zastosowań spożywczych konstrukcję, a także wytrzymałą obudowę, która może służyć jako zderzak krańcowy dla niewielkich osłon. 

W najbliższym czasie w sprzedaży pojawi się także kolejna seria czujników – RSS 16 (fot. 3), która wymiarami i montażem pasuje idealnie do konwencjonalnych elektromechanicznych wyłączników bezpieczeństwa serii AZ 16.

Manipulacja i kodowanie według norm

Nie tylko producenci osprzętu bezpieczeństwa, ale także jednostki normalizacyjne zareagowały na wyniki wspomnianych wcześniej badań, zwiększając nacisk na ochronę przeciw manipulacjom przy pracy. W ten sposób w normie zastępującej dotychczasową EN 1088 Bezpieczeństwo maszyn – Urządzenia blokujące sprzężone z osłonami – Zasady projektowania i doboru, tj. EN ISO 14119 znalazły się zapisy dotyczące tego problemu.

Norma ta zawiera wskazówki, które powinien stosować projektant, by udaremnić możliwe do przewidzenia przypadki manipulacji. Obejmuje to m.in. podstawowe środki, takie jak bezpieczny montaż i ochrona przed przypadkowym obluzowaniem wyłączników, krzywek oraz aktywatorów. Co więcej, wraz z normą opublikowana została lista kontrolna, pomagająca określić sytuacje zachęcające operatora do manipulacji.

Nowa norma pokazuje, że jednostki normalizacyjne uważają kodowane czujniki bezpieczeństwa za dobry środek ograniczający ryzyko manipulacji oraz zapewniający dalsze polepszenie bezpieczeństwa maszyn. Konstruktorzy mają do dyspozycji wiele różnorodnych rozwiązań, z których większość znajduje się w ofercie firmy Schmersal.

SCHMERSAL POLSKA

ul. Baletowa 29
02-867 Warszawa
e-mail: info@schmersal.pl
www.schmersal.pl

źródło: Automatyka 1-2/2015