Strefowe zasilacze bezpieczeństwa i zasilacze bezprzerwowe do sterowania zapewniają lepszą kontrolę nad maszyną podczas przestojów i przerw w dostawie energii elektrycznej.
W miarę jak maszyny linii pakujących stawały się coraz bardziej zaawansowane, stawały się również coraz bardziej złożone. Ta złożoność, w połączeniu z dużą liczbą interakcji pomiędzy operatorami i maszynami, zwiększa potencjał wystąpienia zdarzeń związanych z bezpieczeństwem. Na przykład w branży opakowań linie produkcyjne mogą się zatrzymywać w celu ręcznego załadunku 10 do 30 razy na zmianę, za każdym razem wymagają jakiejś formy interakcji, która naraża operatorów na potencjalne ryzyko i zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia incydentu. Zabezpieczenie się przed takim ryzykiem nie jest łatwe. Gdy wprowadzane są zmiany mające na celu poprawę bezpieczeństwa maszyny, operacje mogą stać się jeszcze bardziej złożone lub bardziej restrykcyjne. Te środki bezpieczeństwa często wiążą się z czasochłonnymi procedurami zatrzymywania pracy maszyny, izolowania energii, rozwiązywania problemów i ponownego uruchamiania procesów, co przekłada się na utratę czasu produkcji. Sfrustrowani tymi zakłóceniami operatorzy mogą próbować omijać środki bezpieczeństwa, aby utrzymać linię i spełnić oczekiwania dotyczące przepustowości, narażając się na niepotrzebne ryzyko. Konsekwencje mogą być znaczące. Może dojść do uszkodzenia sprzętu, nieprzewidzianych kosztów, utraty produktywności w wyniku przestojów, obrażeń personelu, a nawet utraty życia. Ostatnie badania przeprowadzone przez Occupational Safety and Health Administration (OSHA) wykazały, że produkcja stanowiła źródło 26% wszystkich zgłoszonych hospitalizacji i 57% wszystkich zgłoszonych amputacji – to najwyższe proporcje dla wszystkich branż. Jest oczywiste, że ochrona ludzi i majątku pozostaje wyzwaniem dla użytkowników końcowych i producentów sprzętu, którzy muszą brać pod uwagę pozornie nieskończoną liczbę zmiennych, w tym złożoność maszyn, interakcje między operatorami, kulturę miejsca pracy i indywidualne postawy. Pomimo tych wyzwań poprawa bezpieczeństwa w procesie pakowania jest możliwa. Wdrażając odpowiednie technologie, producenci i użytkownicy końcowi mogą tworzyć bezpieczniejsze środowiska produkcyjne, które zmniejszają ryzyko dla operatorów bez uszczerbku dla wydajności. Innowacyjne technologie, takie jak strefowe systemy bezpieczeństwa i rozwiązania z zakresu bezprzerwowego zasilania, zapewniają lepszą kontrolę nad maszynami podczas przestojów i przerw w dostawie energii. Zapewnienie operatorom ulepszonych systemów bezpieczeństwa funkcjonalnego w ich maszynach pomaga zminimalizować wpływ tych zdarzeń na działalność i skutkuje bardziej przewidywalnymi maszynami, które zwiększają bezpieczeństwo operatorów.
Strefy zapewniają bezpieczną interakcję operatora
Gdy operatorzy wchodzą w interakcje z maszynami, mogą być narażeni na zwiększone ryzyko. Jeśli coś pójdzie nie tak, może dojść do obrażeń lub uszkodzeń, co powoduje zatrzymanie produkcji. Dotyczy to w szczególności sekcji sterowania pneumatycznego maszyn w zakładach pakujących. Tradycyjnie, zapewnienie bezpieczeństwa operatora tych maszyn wymagało zastosowania dyskretnych obwodów bezpieczeństwa z redundantnymi zaworami upustowymi, zaprojektowanymi do zastosowań typu lock out/tag out (LO/TO), które odcinają dopływ powietrza, zrzucają powietrze i dezaktywują działanie maszyny. Oprócz marnowania energii poprzez wielokrotne zrzucanie całego sprężonego powietrza w całej maszynie i zmuszania operatorów do długiego oczekiwania na ponowne uruchomienie całych systemów, takie podejście powoduje znaczną złożoność i niepotrzebne koszty w konstrukcji maszyny, ponieważ wymaga zastosowania skomplikowanych struktur sterowania i droższych komponentów. Bez tych struktur sterowania nagłe ponowne wprowadzenie powietrza do układu pneumatycznego może spowodować niezamierzony ruch elementów, zwiększając ryzyko uszkodzenia samej maszyny, lub spowodować upuszczenie przez maszynę produktów, co skutkuje rozlaniem, utratą produktu i zwiększonym odpadem. Aby uniknąć tych uszkodzeń i utrzymać oczekiwaną wydajność, operatorzy mogą pozwolić, aby niektóre maszyny pozostawały pod napięciem w czasie, gdy nie powinny być aktywne, nieumyślnie narażając siebie i swoje działania na zwiększone ryzyko. Technologia strefowego bezpieczeństwa oferuje lepsze podejście do bezpieczeństwa maszyn podczas ręcznej interakcji, spełniając jednocześnie wymagania dyrektywy maszynowej i normy ISO 13849-1 (rys. 1).
Technologia strefowego bezpieczeństwa upraszcza projekt redundantnego pneumatycznego obwodu bezpieczeństwa za pomocą pojedynczego układu rozdzielacza, który można skonfigurować w taki sposób, aby odcinał powietrze i zasilanie tylko tej grupy zaworów, która steruje określonym ruchem maszyny w pobliżu operatora, podczas gdy reszta maszyny nadal działa. Zapewnia to bezpieczeństwo operatora i pozwala reszcie maszyny kontynuować produkcję, nawet jeśli te obwody bezpieczeństwa są włączone. Wiele niezależnych obwodów bezpieczeństwa i standardowych funkcji zaworów można łatwo i efektywnie kosztowo zaprojektować w jednym kolektorze zaworów pneumatycznych. Zmniejsza to złożoność i liczbę elementów systemu bezpieczeństwa nawet o 35%, umożliwiając jednocześnie realizację wielu niezależnych funkcji bezpieczeństwa, takich jak zatrzymanie ruchu, powrót do pozycji wyjściowej, odprowadzanie powietrza, rozłączanie, pozostawanie w stanie zaciśniętym itd. Dla właścicieli i operatorów sprzętu strefowe rozdzielacze bezpieczeństwa upraszczają operacje i zmniejszają koszty, jednocześnie optymalizując bezpieczeństwo maszyny i zwiększając wydajność.
Inteligentne wyłączenia i ponowne uruchomienia
Zakłócenia w dostawie energii stanowią kolejny krytyczny obszar zainteresowania, jeśli chodzi o zapewnienie bezpieczeństwa ludzi i zasobów zakładu pakującego. W przypadku operatorów, którzy polegają na zautomatyzowanych systemach pakowania z napędem elektronicznym, przerwy w zasilaniu mogą wystąpić z niewielkim lub żadnym ostrzeżeniem, a nagłe zatrzymania maszyn wynikające z tych przerw mogą być niebezpieczne, czasochłonne i kosztowne. Oprócz potencjalnego narażenia operatorów linii pakującej na niebezpieczne warunki, takie zatrzymania mogą prowadzić do uszkodzenia sprzętu, zniszczenia produktu, spiętrzenia materiałów i zalegania produktów. Zakłócenia te mogą być spowodowane przez szeroki zakres problemów z zasilaniem, w tym spadki i skoki napięcia, przerwy w dostawie prądu oraz stany przejściowe napięcia o niskiej i wysokiej częstotliwości; żaden zakład nie jest na nie odporny. Problem potęgują starzejące się systemy elektryczne zakładów, które zasilają zaawansowane maszyny z elektronicznymi systemami sterowania, które są wysoce zaawansowane, ale również bardzo podatne na skutki zakłóceń. Mówiąc wprost, uszkodzone systemy sterowania mogą pogrążyć linię produkcyjną w chaosie, powodując nieprzewidywalne działanie maszyn, zderzanie się komponentów, zniszczenie produktów i uwięzienie operatorów. Zapobieganie temu chaosowi – oraz zagrożeniom, jakie stwarza on dla bezpieczeństwa i wydajności operacji – wymaga zastosowania opartego na elektronice wyposażenia zakładu, przeciwdziałającego temu rodzajowi zakłóceń. Zasilacze bezprzerwowe (UPS) oferują środki do osiągnięcia tego celu, pozwalając maszynom utrzymać zasilanie, sterowniki programowalne (PLC) i urządzenia komunikacyjne w trakcie nieoczekiwanej przerwy w dostawie energii (rys. 2). W przypadku zakłóceń w zasilaniu UPS zapewnia natychmiastowe zasilanie awaryjne prądem przemiennym, dzięki czemu procesy mogą być kontynuowane lub inteligentnie wyłączane bez powodowania niebezpiecznych warunków. Urządzenia te umożliwiają również operatorom bezpieczne sterowanie ponownym włączeniem zasilania bez przypadkowego ponownego załączania obwodów, zanim będzie to bezpieczne. Dzięki możliwości aktualizowania stanu zasilaczy UPS podczas ich pracy, pomagają one operatorom zapobiegać problemom ze sprzętem, które mogą prowadzić do potencjalnych zagrożeń. Dzięki wyposażeniu w technologię UPS linie pakujące mogą pracować niezawodnie i nieprzerwanie, a operatorzy pozostają bezpieczni.
Właściwe postępowanie
Zapewnienie bezpieczeństwa maszyn i operatorów na współczesnych, coraz bardziej złożonych liniach pakujących pozostanie rosnącym wyzwaniem, zwłaszcza że zakłady starają się utrzymać standardy produkcji i sprostać oczekiwaniom klientów. Oczekiwania te, wraz z wynikającą z nich presją odczuwaną przez operatorów, aby utrzymać linię w ruchu, nie znikną. Mimo to firmy produkcyjne muszą zapewnić bezpieczeństwo i zdrowie swoim pracownikom, którzy są zaangażowani w instalację, obsługę, regulację i konserwację urządzeń produkcyjnych. Jest to po prostu właściwe postępowanie, a technologie oferujące lepszą kontrolę nad przerwami w pracy maszyn to umożliwiają.
Mike Johnson jest wiceprezesem ds. marketingu w firmie Emerson Automation Solutions.
Enrico De Carolis jest wiceprezesem ds. technologii globalnej w Emerson ASCO Numatics.
