Bezpečnost strojů je velmi důležitá a zákony a nařízení v Evropské unii vyžadují, aby stroje splňovaly základní požadavky na bezpečnost a ochranu zdraví. To znamená, že všechny nové stroje musí při dodávkách v rámci EU splňovat stejné právní požadavky. Za splnění těchto požadavků odpovídají výrobci nebo dovozci strojů.
Za harmonizací národních požadavků stojí směrnice o strojních zařízeních 2006/42/ES (která 29. 12. 2009 nahradila starou směrnici 98/37/ES). Jejím cílem je zajistit, aby strojní zařízení bylo bezpečné a bylo navrženo a konstruováno tak, aby mohlo být používáno, konfigurováno a udržováno ve všech fázích své životnosti tak, aby způsobovalo minimální riziko pro lidi a životní prostředí.
Podle těchto požadavků musí výrobci provádět a dokumentovat posouzení rizik a zohledňovat jeho výsledky při konstrukci strojů. Případná rizika musí být snížena na přijatelnou úroveň prostřednictvím změn v konstrukci nebo použitím vhodných technik bezpečné ochrany. Po uplatnění všech opatření ke snížení rizik musí být zdokumentována všechna zbývající rizika. Jedním ze způsobů, jak provést proces snižování rizik a zajistit shodu s požadavky, je použití vhodných harmonizovaných norem podle směrnice o strojních zařízeních.
Pokud jsou stroje navrženy a implementovány v souladu s příslušnými harmonizovanými normami, předpokládá se, že strojní zařízení splňuje základní požadavky na ochranu zdraví a bezpečnost a obecně nevyžaduje certifikaci třetí stranou. Výrobci mohou sami prohlásit shodu se směrnicí prostřednictvím dokumentace a připojit ke stroji označení CE jako známku shody se stanovenými požadavky.
Harmonizované normy rovněž poskytují vodítko pro určení rozsahu použití stroje a jeho provozních omezení, potenciálních nebezpečí a také prostředků pro posouzení a vyhodnocení zjištěných rizik. Normy pomohou při rozhodování, zda je nutné snížit rizika, a nastíní strategický přístup ke snížení rizik na přijatelnou úroveň.
Nejúčinnějším způsobem, jak snížit nebo odstranit rizika, je navrhnout jejich odstranění. Pokud však snížení rizik návrhem není možné nebo proveditelné, může být řešením zajištění statickými kryty nebo funkční bezpečností. Jako bonus lze funkční bezpečnost často použít k dosažení vyšší produktivity stroje, doby provozuschopnosti a méně nárazového chování bezpečnostního systému a zároveň splnění zákonných požadavků. Stroje lze rychle a bezpečně zastavit, nebo ještě lépe, provozovat při snížené rychlosti ve specifických časech, aby se snížilo riziko.
V průmyslových odvětvích, kde lidé pracují v těsné blízkosti strojů, lze využít funkční bezpečnostní technologie k zajištění jejich bezpečnosti při zachování chodu procesů. Pokud jsou bezpečnostní systémy navrženy v pracovních procesech, je bezpečnost součástí procesu, lidé jsou v bezpečí a je zachována vysoká produktivita.
Aktualizované normy pro nové technologii
Vzhledem k vývoji technologií byly v oblasti norem aktualizovány požadavky na zavedení řídicích systémů souvisejících s bezpečností. Dříve bylo poměrně snadné navrhovat bezpečnostní systémy podle již neplatné normy ČSN EN 954-1 Bezpečnost strojních zařízení - Bezpečnostní části řídicích systémů - Část 1: Všeobecné zásady pro konstrukci, která poskytovala jednoduchá pravidla pro navrhování k dosažení určité úrovně bezpečnosti (bezpečnostní kategorie). Tato norma byla založena na přístupu příčina-následek a kladla důraz na použití osvědčených součástí a metod.
Norma ČSN EN 954-1 byla poměrně jednoduchá určená především pro mechanické a elektromechanické systémy. Deterministický přístup orientovaný na návrh podle ČSN EN 954-1 byl nahrazen koncepty, jako je pravděpodobnost poruchy a myšlení o chybách. Jejich cílem je tedy pokrýt celý život stroje od prvních konceptů až po vyřazení z provozu.
Moderními harmonizovanými normami podle směrnice o strojních zařízeních jsou ČSN EN 62061 Bezpečnost strojních zařízení - Funkční bezpečnost elektrických, elektronických a programovatelných elektronických řídicích systémů souvisejících s bezpečností pro elektronické řídicí systémy a norma ČSN EN ISO 13849-1 Bezpečnost strojních zařízení - Bezpečnostní části ovládacích systémů - Část 1: Obecné zásady pro konstrukci pro různé typy systémů souvisejících s bezpečností (včetně např. hydrauliky a pneumatiky).
Podpora rozhoduje
Implementace systému bezpečnosti strojů od začátku do konce podle nových norem může být komplikovaným úkolem. Kterou normu je třeba použít? Jaké kroky je třeba podniknout? Jak by se měly provádět potřebné výpočty a ověřovat návrhy? A tak dále. V důsledku toho vzkvétá obchod s poradenskými službami v oblasti bezpečnosti. Dodavatelé součástí navíc musí zákazníkům poskytovat podporu, aby jim pomohli projít procesem návrhu bezpečnosti. Předpokládá se, že společnosti, které kromě komponent poskytují podporu a znalosti v oblasti bezpečnostního projektování, budou mít stále lepší pozici pro získání zakázek. Taková podpora se dost možná stane standardním požadavkem při prodeji bezpečnostních výrobků, přičemž dodavatelé bezpečnostních komponent budou muset spolu se svými bezpečnostními výrobky nabízet i bezpečnostní konzultace.
Vývoj funkčních bezpečnostních řešení v pohonech na střídavý proud Vývoj elektronických řídicích systémů ovlivnil i bezpečnostní technologie používané u pohonů na střídavý proud. Tradičně se v automatizačních systémech zahrnujících pohony obvykle používala elektromechanická bezpečnostní relé. Tato relé monitorují různá bezpečnostní vstupní zařízení, jako jsou koncové spínače a tlačítka nouzového zastavení, a ovládají stykače, které při překročení daných parametrů bezpečně odpojí napájení systému pohonu.
V moderních bezpečnostních systémech pro střídavé pohony se stále častěji používá elektronika. Tento trend je tak silný, že v roce 2008 byla harmonizována nová norma pro funkční bezpečnostní požadavky na systémy pohonů, která je od roku 2018 již ve své druhé edici ČSN EN 61800-5-2 ed. 2 Systémy elektrických výkonových pohonů s nastavitelnou rychlostí - Část 5-2: Bezpečnostní požadavky - Funkční. Tato norma stanovuje požadavky na konstrukční zásady pohonných systémů souvisejících s bezpečností a rovněž definuje řadu normalizovaných bezpečnostních funkcí pohonů. Tyto definice pomáhají při harmonizaci marketingové terminologie používané pro uvádění bezpečnostních funkcí na trh.
Stykače pro bezpečné zastavení pohybu motoru v nouzových situacích nebo v situacích předběžného spuštění lze nyní eliminovat díky nové funkci integrované do výkonové části pohonu. Funkce bezpečného vypnutí točivého momentu (STO) jednoduše deaktivuje modulaci výstupu pohonu a bezpečně eliminuje schopnost pohonu přimět motor vytvářet točivý moment.
Procesy se mohou stát produktivnějšími, pokud se STO používá k bezpečnému zastavení motoru bez odpojení napájení nebo stejnosměrného obvodu pohonu. Pohon lze rychle znovu spustit, aniž by bylo nutné dobíjet stejnosměrné obvody nebo znovu nastavovat parametry řízení.
Pokud je zapotřebí další funkce, je možné výhody STO doplnit kombinací této funkce s pokročilejšími monitorovacími funkcemi. Externí nabídky zahrnují například časová relé nebo tzv. konfigurovatelné bezpečnostní systémy. Ty jsou obvykle mezistupněm mezi PLC a polovodičovými bezpečnostními relé. Konfigurovatelné bezpečnostní systémy lze dnes použít k realizaci mnoha standardních bezpečnostních funkcí pro pohony podle normy ČSN EN 61800-5-2 ed. 2. Mezi typické funkce patří různé funkce bezpečného zastavení (kategorie zastavení 0, 1, 2 podle normy ČSN EN 60204-1 ed. 3), bezpečně omezená rychlost (SLS), bezpečný směr (SDI), bezpečné provozní zastavení (SOS), bezpečná regulace brzd (SBC) a tak dále.
Takové konfigurovatelné systémy se stávají proveditelnými alternativami, pokud je v jednom systému implementováno několik bezpečnostních funkcí. Pro jednotlivé bezpečnostní funkce zůstávají schůdnějším přístupem specializované jednoúčelové komponenty, jako jsou relé s časovým zpožděním nebo dvouruční ovládací relé.
Externí bezpečnostní komponenty jsou obvykle zapojeny a konfigurovány tak, aby fungovaly společně s pohonem. Vývoj aplikace obvykle vyžaduje zapojení a konfiguraci obou zařízení jednotlivě tak, aby mohla pracovat společně. To může potenciálně znamenat značné úsilí při návrhu, instalaci a uvedení systému do provozu. Proto je třeba, aby dodavatel pohonu poskytl jasné pokyny, které tuto konfiguraci podpoří.
Pokud se používá bezpečná komunikace, má systém často dvě samostatné sběrnice, jednu pro bezpečnostní komunikaci s bezpečnostním zařízením a běžnou sběrnici s pohonem pro účely řízení. Na druhou stranu konfigurovatelné bezpečnostní systémy, často s množstvím dalších vstupů a výstupů, mohou poskytovat další řídicí funkce pro jiné obecné systémy stroje mimo vlastní bezpečnostní oblast.
Překročíme-li použití externích komponent, dalším logickým krokem v oblasti bezpečnosti založené na pohonech je integrace bezpečnostních funkcí do pohonu. To přináší řadu výhod: snižuje se počet kabelů, uvolňují se vstupy a výstupy pohonu, šetří se místo a konfiguraci lze provádět prostřednictvím jediného připojení s jednou sadou nástrojů. Protože integrované bezpečnostní funkce jsou specifické pro pohon, proces uvedení do provozu se v podstatě týká nastavení hodnot parametrů a možností chování. Vlastní programování základních funkcí již není nutné, což je zlepšení oproti externím systémům, které vyžadují blokové programování funkční logiky. Kromě toho lze jediné připojení sběrnice použít jak pro běžnou, tak pro bezpečnostní komunikaci. Celkovou bezpečnostní funkčnost lze optimalizovat, když bezpečnostní a řídicí části pohonu sdílejí stavové informace prostřednictvím sběrnicového spojení. A samozřejmě systém vypadá mnohem čistěji bez všech samostatných jednotek a veškeré kabeláže.
Stykače pro bezpečné zastavení pohybu motoru v nouzových situacích lze nyní eliminovat díky nové funkci integrované do výkonové části pohonu.
Vývoj bezpečnosti integrované do pohonu je pro výrobce pohonů náročný proces. Náklady na instalaci pokročilého integrovaného bezpečnostního systému jsou však obvykle nižší než v případě, že je stejné funkce dosaženo pomocí externích bezpečnostních komponentů, zejména pokud je implementováno několik bezpečnostních funkcí.
Je potřeba vidět dál a rozumět problematice
Funkční bezpečnostní prvky mohou pomoci zvýšit výkon a použitelnost strojů a zároveň splnit bezpečnostní předpisy. Je však také třeba věnovat čas skutečnému pochopení možností, které bezpečnostní funkce nabízejí, a jejich důsledků a zajistit, aby odpovídaly skutečným potřebám aplikace.
Mnoho výrobců strojů v současné době rozpracovává plány a specifikace svých budoucích strojů. Protože však nabídka moderních bezpečnostních funkcí není vždy plně pochopena, existuje riziko, že kupující šáhnou vedle a budou vybrány výrobky, které ve skutečnosti neodpovídají jejich potřebám. Budou vybrány např. výrobky, které nabízejí nejvíce bezpečnostních prvků nebo nejvyšší bezpečnostní hodnocení, pro případ, že by to bylo potřeba. Proto je důležité, aby kupující předem jasně pochopili a definovali své bezpečnostní potřeby a vybral výrobky, které tyto potřeby splňují.
I když se nástroje, techniky a předpisy vyvíjejí, hlavním účelem bezpečnosti je stále ochrana lidí a životního prostředí.
