Jak udržet stroje v provozu během prostojů a přerušení dodávky elektrické energie

Obrázek 1: Technologie zónové bezpečnosti nabízí lepší metodu zabezpečení strojů během manuálních interakcí při současném splnění požadavků směrnice o strojních zařízeních a ISO 13849-1. Obrázek byl publikován se svolením společnosti Emerson Obrázek 1: Technologie zónové bezpečnosti nabízí lepší metodu zabezpečení strojů během manuálních interakcí při současném splnění požadavků směrnice o strojních zařízeních a ISO 13849-1. Obrázek byl publikován se svolením společnosti Emerson

Technologie zónové bezpečnosti spolu se zdroji nepřerušovaného napájení (UPS) pro zajištění fungování řídicího systému, nabízejí vylepšené možnosti ovládání stroje během odstávek a přerušení dodávek elektrické energie.

Tím, jak jsou zařízení balicích linek stále sofistikovanější, stává se jejich provozování rovněž složitější. Tato zvýšená komplexnost spolu s velkým počtem interakcí mezi operátory a stroji zvyšuje potenciál pro vznik bezpečnostních incidentů.

Například v sektoru balení může vznikat potřeba zastavení linky za účelem ručního doplnění 10 až 30krát za směnu, což pokaždé vyžaduje nějakou formu interakce, která vystavuje operátory možnému riziku a zvyšuje riziko vzniku bezpečnostního incidentu.

Ochrana před těmito riziky není úplně snadnou záležitostí. Kvůli provedeným změnám pro zvýšení bezpečnosti stroje se příslušné operace mohou následně stát ještě složitějšími nebo přísnějšími. Tato bezpečnostní opatření často zahrnují časově náročné postupy k zastavení provozu stroje, izolaci energie, řešení problémů a restartování procesů, které se promítají do ušlého výrobního času. Operátoři, kteří bývají těmito prostoji dosti frustrovaní se mohou snažit obejít nařízená bezpečnostní opatření, aby udrželi linku v chodu a splnili očekávání ohledně požadovaného výkonu a tím sami sebe vystavují zbytečnému riziku.

Důsledky mohou být značné. V provozu může dojít k poškození zařízení, nepředvídaným nákladům, ztrátě produktivity při odstávkách, zranění zaměstnanců, a dokonce ztrátám na životech. Nedávná studie Úřadu pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (OSHA) odhalila, že výrobní sektor byl zodpovědný za 26 % všech hlášených hospitalizací a 57 % všech hlášených amputací, což představuje nejvyšší podíl v rámci všech průmyslových odvětvích.

Je zřejmé, že ochrana osob a majetku zůstává výzvou pro koncové uživatele a výrobce originálních zařízení, kteří musí zohledňovat zdánlivě nekonečné množství proměnných, včetně komplexnosti strojů, interakcí operátorů, firemní kultury na pracovišti a individuálních postojů. Navzdory těmto výzvám je možné zvýšit úroveň bezpečnosti v rámci provozu balicích linek.

Implementací správných technologií jsou výrobci a koncoví uživatelé schopni vytvářet bezpečnější výrobní prostředí, která snižují riziko pro operátory, aniž by byla ohrožena produktivita. Konkrétně inovativní technologie, jako je zajištění zónové bezpečnosti a používání zdrojů nepřerušovaného napájení pro řídicí systémy zařízení, nabízejí zvýšené možnosti ovládání strojů během odstávek a přerušení dodávek elektrické energie. Poskytneme-li operátorům vylepšené systémy funkční bezpečnosti v rámci jejich strojního zařízení, minimalizujeme tak dopad negativních událostí na provoz linek, díky čemuž máme k dispozici předvídatelnější strojní park, který zvyšuje bezpečnost obsluhy.

Zóny zajišťují bezpečnou interakci operátora

Když operátoři interagují se stroji, mohou být vystaveni zvýšenému riziku. Pokud se něco na stroji pokazí, může dojít k jejich poranění nebo újmě na jejich zdraví, což způsobí zastavení výroby. To platí zejména pro pneumaticky ovládané sekce strojů během operací balení. Zajištění bezpečnosti obsluhy těchto strojů tradičně vyžaduje použití diskrétních bezpečnostních obvodů s redundantními vypouštěcími ventily, které jsou určeny pro aplikace blokování/označování (LO/TO), které uzavírají přívod vzduchu, vypouštějí vzduch a deaktivují provoz stroje.

Kromě plýtvání energií opakovaným vypouštěním veškerého stlačeného vzduchu v celém stroji a nucením operátorů čekat delší dobu na opětný restart všech systémů tento způsob řešení zbytečně komplikuje konstrukční řešení stroje a navyšuje náklady, protože vyžaduje, aby byly použity složité řídící funkce a dražší komponenty. Bez těchto řídicích struktur může náhlé znovuzavedení vzduchu do pneumatického systému způsobit neúmyslný pohyb součástí, což zvyšuje riziko poškození samotného strojního zařízení nebo způsobí, že stroj upustí manipulovaný produkt, což může vést např. k rozlití, ztrátě funkčnosti a nutnosti jeho likvidace jakožto zmetku. Aby se předešlo těmto poškozením a byl udržen očekávaný takt linky, operátoři dovolují některým strojním zařízením zůstat pod napětím v době, kdy by neměly být aktivní, čímž nechtěně vystavují sebe a provoz dané linky zvýšenému riziku.

Technologie zónové bezpečnosti nabízí lepší metodu zabezpečení strojů během manuálních interakcí při současném splnění požadavků směrnice o strojních zařízeních a ISO 13849-1 (viz obrázek 1).

Technologie zónové bezpečnosti zjednodušuje konstrukční řešení redundantního pneumatického bezpečnostního obvodu díky aplikaci jediného rozdělovacího systému, který lze nakonfigurovat tak, aby vypínal vzduch a napájení pouze u skupiny ventilů, které řídí specifický pohyb stroje v blízkosti obsluhy, zatímco zbytek stroje zůstává v provozu. Tím je zajištěna bezpečnost obsluhy a zbytku stroje je umožněno pokračovat ve výrobě, i když jsou tyto bezpečnostní obvody aktivovány. Větší množství nezávislých bezpečnostních obvodů a standardní funkce ventilů lze snadno a nákladově efektivně navrhnout do jediného pneumatického rozdělovače. Takové řešení snižuje míru složitosti a počet komponent bezpečnostního systému až o 35% a umožňuje aktivaci většího množství nezávislých bezpečnostních funkcí, jako je zastavení pohybu, návrat domů, ventilaci vzduchu, uvolnění, setrvání upnutého stavu atd. Pro provozovatele zařízení představuje použití rozdělovačů bezpečnostních zón podstatné zjednodušení provozu a snížení nákladů v rámci optimalizace bezpečnosti strojů a zvyšování produktivity.

Inteligentní způsob vypnutí zařízení a restart

Přerušení dodávek elektrické energie představuje další důležitou oblast zájmu, pokud jde o zajištění bezpečnosti osob a majetku v rámci provozu balicích linek. Je zcela normální, že se operátoři spoléhají na elektronicky řízené automatizované systémy balení, jenže z praxe víme, že může dojít k přerušení napájení s krátkým anebo vůbec žádným předchozím varováním a náhlé zastavení stroje, které je výsledkem tohoto přerušení, může být nebezpečné, časově náročné a nákladné. Kromě možného vystavení obsluhy na balicí lince nebezpečným situacím mohou tato přerušení vést k poškození zařízení, zničení produktu, hromadění materiálu a tím pádem k nevyřízeným objednávkám.

Tato přerušení mohou být způsobena díky celé řadě problémů s napájením, včetně poklesů a rázů napětí, výpadků proudu včetně přechodových jevů nízkého a vysokofrekvenčního napětí s tím, že žádný podnik či továrna není vůči těmto jevům zcela imunní. Problém zhoršuje i stárnoucí elektroinstalace v podnicích prostřednictvím které je dodávána energie pokročilým strojním zařízením s elektronickými řídicími systémy, které jsou vysoce sofistikované, ale také velmi citlivé na jakékoli přerušení napájení. Jednoduše řečeno, poškození řídicích systémů může uvrhnout linku do stavu chaosu, což způsobí, že stroje se začnou chovat zcela nepředvídatelně, přičemž jednotlivé komponenty do sebe začnou narážet, dojde k nevratnému poškození produktů a operátoři se během chvilky ocitnou v nebezpečné přestřelce.

Předcházení tomuto chaosu – a hrozbám, které představují pro bezpečnost a produktivitu provozu – vyžaduje péči o klíčová elektronická zařízení podniku během přerušení provozu. Zdroje nepřerušovaného napájení (UPS) nabízejí prostředky k dosažení tohoto cíle tím, že umožňují strojům udržovat jejich provozní napětí, a totéž platí i pro programovatelné logické automaty (PLC) a komunikační zařízení, která díky nim zůstávají funkční během neočekávaného výpadku (viz obrázek 2).

PLE2010 MAG Emerson Sola HD Fig 2Obrázek 2: Zdroje nepřerušovaného napájení (UPS) nabízejí prostředky k dosažení tohoto cíle tím, že umožňují strojům udržovat provozní napětí; totéž platí i pro programovatelné logické automaty (PLC) a komunikační zařízení, která díky nim zůstávají funkční během neočekávaného výpadku. Obrázek byl publikován se svolením společnosti Emerson

V případě přerušení dodávky elektrické energie poskytují UPS zdroje okamžité záložní střídavé napětí, takže příslušné procesy mohou pokračovat nebo může dojít k jejich inteligentnímu vypnutí bez způsobení nebezpečných situací. Tyto jednotky rovněž umožňují operátorům bezpečně provést restart napájecí soustavy a zabránit tak neúmyslnému zapnutí obvodů dřív, než to je bezpečné. Díky tomu, že UPS zdroje poskytují aktualizované informace o svém stavu, když jsou v provozu, pomáhají tak operátorům předcházet problémům se zařízením, které mohou vést k potenciální tvorbě rizik.

Balicí linky, které jsou vybavené technologií UPS, jsou pak schopny nepřetržitého a spolehlivějšího provozování a přispívají tak ke zvýšení úrovně bezpečnosti operátorů.

Dělání těch správných věcí

Zajištění bezpečnosti strojů a operátorů v rámci dnešních stále komplexnějších balicích linkách bude i nadále rostoucí výzvou, zejména proto, že provozovatelé snaží dodržet výrobní standardy a zároveň splnit očekávání zákazníků. Tato očekávání spolu s následným tlakem, který operátoři cítí, aby udrželi linku v chodu, nikam nevedou. Přesto musí výrobní společnosti zajistit bezpečnost a zdraví svých zaměstnanců, kteří se zabývají instalací, provozem, seřizováním a údržbou výrobních zařízení. Jedná se prostě o správnou věc a za tímto účelem využívejme technologie, které nabízejí zvýšenou možnost kontroly nad přerušením chodu stroje.

Mike Johnson je viceprezidentem pro marketing ve společnosti Emerson Automation Solutions.

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz