Bezpečnost robotické buňky začíná v řídicím systému

Co všechno tvoří robotickou buňku?

Průmyslový robot je pouze jednou částí robotické buňky. Výsledné pracoviště obvykle zahrnuje koncový efektor, přípravky, dopravníky, polohovadla, pneumatické nebo hydraulické prvky, kamerové systémy, ochranná zařízení, řídicí systém a návazné výrobní technologie.
Riziko proto nelze hodnotit pouze podle parametrů robotického ramene. Závažnost následků ovlivňuje nástroj, přenášený výrobek, rychlost pohybu, uspořádání pracoviště a způsob, jakým do prostoru vstupuje obsluha nebo údržba.
Jiná nebezpečí vzniknou u robota, který překládá lehké plastové díly, jiná při svařování, obrábění nebo manipulaci s plechovým výliskem. Samotný robot může splňovat požadavky svého výrobce, ale jeho integrací vznikají nové vazby a nová nebezpečí.
Při posouzení proto sledujeme celý celek: pracovní a zabezpečený prostor, dosah robotu, pád výrobku, energii nástroje, připojená zařízení i vstupy osob do buňky.

Kdo odpovídá za bezpečnost robotické buňky?

Odpovědnost závisí na skutečné roli výrobce robotu, integrátora, dodavatele linky a provozovatele. Prohlášení výrobce samotného robotu nepotvrzuje shodu celé robotické aplikace.
Integrátor spojuje robot s nástrojem, řídicím systémem, ochrannými zařízeními a další technologií. Tím vytváří konkrétní funkční celek s vlastním určeným použitím, provozními režimy a riziky. Musí proto posoudit výslednou aplikaci, definovat bezpečnostní funkce a doložit, že ochranná opatření odpovídají zjištěným nebezpečím.
Rozsah povinností neurčuje název smlouvy, ale skutečný podíl na návrhu, integraci, změně řízení a uvedení celku na trh nebo do provozu. U modernizace je nutné posoudit také zásah do původní bezpečnostní koncepce.

Jaké právní předpisy se vztahují na robotickou buňku?
Pro zařízení uváděná na trh nebo do provozu do 19. ledna 2027 se v Evropské unii uplatňuje směrnice 2006/42/ES a její národní provedení. Nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) 2023/1230 se začne obecně používat od 20. ledna 2027.
Normy ISO 10218-1 a ISO 10218-2 řeší bezpečnost průmyslových robotů a jejich integraci. U každé zakázky je nutné ověřit jejich převzetí do soustavy ČSN a stav
harmonizace.

Proč musí posouzení rizik vzniknout před programováním PLC?

Programátor může správně vytvořit bezpečnostní logiku pouze tehdy, když zná provozní situace a požadované reakce technologie. Zadání typu „po otevření dveří zastav robot“ pro návrh bezpečné buňky nestačí.
Nejprve musí být určeny meze zařízení, zdroje energie, přístupové cesty a zásahy osob při automatickém provozu, zakládání výrobků, seřízení, programování, odstraňování poruch, čištění a údržbě.
Otevření ochranných dveří může vyžadovat ochranné zastavení robotu, zastavení dopravníku, zajištění polohovadla a zablokování automatického restartu. U chapadla je nutné určit, co se má stát s drženým výrobkem. Okamžité odpojení vakua může způsobit jeho pád. Bezpečný stav proto nemusí vždy znamenat úplné odebrání energie.

Jakou úlohu má bezpečnostní PLC v robotické buňce?

Bezpečnostní PLC vyhodnocuje bezpečnostní vstupy a řídí předem definované reakce zařízení. Zpracovává signály z blokovacích spínačů, světelných závor, laserových skenerů, nouzových zastavení nebo bezpečnostních funkcí pohonů a robotického řídicího systému.
Jeho program určuje rozsah zastavení, podmínky odblokování dveří a resetu i reakci na ztrátu bezpečnostní komunikace.
Bezpečnostní PLC však samo neurčí potřebné funkce. Hmotnost výrobku, místa sevření, servisní postupy a výhled z místa resetu musí zohlednit posouzení rizik
a bezpečnostní koncepce.

Jaký je rozdíl mezi standardním PLC a bezpečnostním PLC?
Standardní PLC řídí výrobní proces, sekvenci pohybů, komunikaci s periferiemi, receptury a běžnou diagnostiku.
Bezpečnostní PLC je určeno pro realizaci bezpečnostních funkcí. Používá diagnostické mechanismy, kontrolované vstupy a výstupy a certifikované vývojové prostředí. Oba systémy mohou být oddělené nebo integrované do jedné platformy, vždy však musí být zřejmé, která část programu plní bezpečnostní funkci.

Jak se stanovuje požadovaná úroveň PLr nebo SIL?
Požadovaná úroveň PLr nebo SIL vychází z rizika spojeného s konkrétní bezpečnostní funkcí. Nelze ji určit podle typu PLC ani převzít automaticky z jiné robotické buňky.
Pro návrh se používá zejména ČSN EN ISO 13849-1 nebo ČSN EN IEC 62061. Stanovený PLr nebo SIL představuje požadavek. Následným výpočtem, návrhem architektury a validací se ověřuje, zda jej skutečné řešení dosahuje.

Jaké bezpečnostní funkce může robotická buňka potřebovat?

Konkrétní soubor funkcí závisí na aplikaci. Robotická buňka může vyžadovat ochranné zastavení, bezpečně omezenou rychlost, monitorování polohy, kontrolu klidového stavu, blokování ochranných dveří nebo bezpečné řízení chapadla.
Samostatnou funkcí může být zastavení dopravníku při vstupu do zóny, kontrolované odbrzdění osy nebo udržení výrobku ve stabilní poloze.
Nouzové zastavení slouží k odvrácení nebo omezení vznikající nebezpečné situace. Nenahrazuje ochranné kryty, blokování dveří ani další opatření určená pro běžné vstupy osob.

Musí se po otevření dveří zastavit celá robotická buňka?
Rozsah zastavení musí vycházet z uspořádání pracoviště a možnosti dosažení nebezpečí. U jednoduché buňky může otevření dveří zastavit celý technologický celek. U rozdělené linky lze pracovat s bezpečnostními zónami, pokud je zabráněno přístupu k částem, které zůstávají v pohybu.
Rozdělení na zóny musí zohlednit dosah robotu, přesah nástroje a výrobku, možné vymrštění materiálu, zastavovací dobu i obcházení ochranných zařízení.

Jak zabránit neočekávanému spuštění robotů?
Reset bezpečnostního obvodu nesmí sám spustit nebezpečný pohyb. Obnovení připravenosti, povolení provozu a vlastní start stroje mají být rozlišitelné kroky.
Pracovník provádějící reset musí vidět do nebezpečného prostoru. Po obnovení napájení nebo komunikace se robot, dopravník ani manipulátor nesmí automaticky rozběhnout pouze návratem vstupních signálů.

Jakou roli má HMI při bezpečném provozu robotické buňky?

Běžný HMI panel zpravidla nevykonává bezpečnostní funkci. Přesto významně ovlivňuje způsob, jakým obsluha reaguje na zastavení a poruchy.
Hlášení „Safety error“ neříká, zda jsou otevřené dveře, přerušená světelná závora nebo chybí komunikace se vzdáleným bezpečnostním modulem. HMI má proto zobrazit aktivní provozní režim, stav jednotlivých zón, důvod zastavení a nesplněné podmínky resetu.
Dobrá diagnostika zkracuje hledání závady, ale nesmí obcházet bezpečnostní logiku. Potvrzení hlášení na panelu nemůže nahradit fyzický reset umístěný na místě, ze kterého lze zkontrolovat nebezpečný prostor.

Jak se ověřuje bezpečnost robotické buňky před spuštěním?

Kontrola programu potvrzuje, že byla vytvořena požadovaná logika. Validace musí ověřit, zda celá bezpečnostní funkce funguje správně na skutečném zařízení.
Při zkouškách se kontroluje reakce robotu a návazné technologie při otevření dveří, přerušení světelné závory, vstupu do monitorované zóny, poruše snímače nebo ztrátě bezpečnostní komunikace. Součástí ověření jsou také podmínky resetu, obnovení napájení a změna provozního režimu.
Validace se nemůže omezit na informaci, že robot zastavil. Je nutné ověřit způsob zastavení, dobu doběhu, stav chapadla, reakci dopravníků, diagnostiku a možnost opětovného spuštění.

Je naprogramovaná bezpečnostní funkce automaticky bezpečná?
Použití certifikovaného PLC, skeneru nebo bezpečnostního pohonu samo o sobě správnost funkce neprokazuje. Chyba může vzniknout v zadání, zapojení, programu, nastavení komunikace i v reakci mechanické nebo pneumatické části stroje.
Typickým příkladem je světelná závora, kterou osoba přeruší až ve chvíli, kdy už nelze nebezpečný pohyb včas zastavit. Jindy robot zastaví správně, ale dopravník nebo polohovadlo pokračuje v pohybu. Validace proto sleduje celou cestu signálu od snímače přes logiku až po skutečnou reakci technologie.

Kdy zapojit specialistu na strojní bezpečnost?

Bezpečnostní koncepce má vznikat současně s návrhem dispozice, technologie a provozních režimů. V této fázi lze upravit pracovní prostor robotu, umístění dveří, způsob zakládání výrobků a členění bezpečnostních zón.
Pozdní posouzení může odhalit nevhodné umístění resetu a dveří, nezajištěný výrobek při ztrátě energie nebo nedostatek bezpečnostních vstupů a výstupů. Následují změny elektro projektu, programu, konstrukce a dokumentace.
V EK-INDUSTRY proto propojujeme posouzení rizik s návrhem bezpečnostních funkcí, programováním řídicího systému a realizací opatření. Na zařízení ověřujeme reakci robotu, ochranných prvků a návazné technologie jako jednoho funkčního celku.

Bezpečnostní koncepce musí odpovídat skutečnému provozu

Bezpečnost robotické buňky se rozhoduje ještě před vytvořením programu. Posouzení rizik určí nebezpečné situace, návrh bezpečnostních funkcí stanoví požadované reakce a řídicí systém je provede.
Výslednou funkci ovlivňuje mechanická konstrukce, elektrické zapojení, pneumatika, vakuová technika, program robotu, bezpečnostní PLC i způsob práce obsluhy. Pokud se některá část řeší odděleně, může mezi jednotlivými systémy vzniknout mezera, kterou samotná certifikovaná komponenta neodhalí.
V EK-INDUSTRY posuzujeme robotická pracoviště jako technologický a bezpečnostní celek. Navrhujeme bezpečnostní funkce, programujeme jejich vazby v řídicím systému a při uvádění zařízení do provozu ověřujeme, zda robot, ochranná zařízení i připojená technologie reagují podle navržené koncepce.

EK-INDUSTRY, s.r.o.
Tel.: +420 724 106 651
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.posouzenirizik.cz