Používání zabudovaných konstrukčních bezpečnostních opatření pro ovládací systémy ke snížení rizika - 1. díl

Typické příčiny nebezpečného chování stroje jsou:

• nevhodná konstrukce nebo modifikace (nahodilé nebo záměrné) logiky ovládacího systému,
• dočasné nebo trvalé selhání nebo porucha jedné nebo několika součástí ovládacího systému,
• kolísání nebo porucha dodávky energie do ovládacího systému, a
• špatná volba, konstrukce a umístění ovládacích zařízení.

Typické příklady nebezpečného chování stroje jsou

• neúmyslné/neočekávané spuštění (viz ISO 14118 u nás nezavedena, obdobná je ale ČSN EN 1037+A1),
• neovládaná změna rychlosti,
• nemožnost zastavení pohybujících se částí,
• vypadnutí nebo vymrštění pohybujících se částí stroje nebo obrobku upnutého ve stroji, a
• činnost stroje vyplývající z neúčinnosti (vyřazení nebo poruchy) ochranných zařízení.

Aby se zamezilo nebezpečnému chování stroje a dosáhlo se bezpečných funkcí, musí konstrukce ovládacích systémů vyhovovat zásadám a metodám uvedeným v tomto článku. Tyto zásady a metody musí být aplikovány buď samostatně nebo v kombinaci, v závislosti na příslušných okolnostech (viz ČSN EN ISO 13849-1, ČSN EN 60204-1 ed. 2 a ČSN EN 62061).
Ovládací systémy musí být navrženy tak, aby umožnily obsluze bezpečnou a snadnou interakci se strojem. To vyžaduje jedno nebo několik následujících řešení:

• systematickou analýzu podmínek spuštění a zastavení;
• opatření pro specifické provozní režimy (např. spuštění po normálním zastavení, opětné spuštění po přerušení cyklu nebo po nouzovém zastavení, odstranění obrobků, které jsou ve stroji, činnost části stroje v případě poruchy prvku stroje);
• jasné sdělení (zobrazení) závad;
• opatření k zamezení náhodného generování povelů neočekávaného spuštění (např. ochranou spouštěcího zařízení), které mohou způsobit nebezpečné chování stroje;
• udržení povelů zastavení (např. blokováním) k zamezení opětného spuštění, které by mohlo vést k nebezpečnému chování stroje.

Montážní celek strojů může být rozdělen do několika zón pro nouzové zastavení, pro zastavení v důsledku působení ochranných zařízení a/nebo pro odpojení a uvolnění energie. Různé zóny musí být jasně definovány a musí být zřejmé, které části stroje patří do té které zóny. Rovněž musí být zřejmé, která ovládací zařízení (např. zařízení nouzového zastavení, zařízení pro odpojení přívodu energie) a/nebo která ochranná zařízení patří k příslušné zóně. Rozhraní mezi zónami musí být navržena tak, aby žádná funkce v jedné zóně nevytvářela nebezpečí v jiné zóně, která byla zastavena pro nějaký zásah.
Ovládací systémy musí být konstruovány tak, aby byly omezeny pohyby částí strojního zařízení, samotného stroje, nebo obrobků a/nebo břemen držených strojním zařízením, na rozsah navržených bezpečných parametrů (např. rozsah, rychlost, zrychlení, zpomalení, nosnost). Musí být přihlédnuto k dynamickým účinkům (např. kývání břemen, atd.). Například:

• rychlost pojíždění mobilních strojních zařízení ovládaných pěším řidičem, kromě strojních zařízení ovládaných dálkově, musí být přizpůsobena rychlosti chůze;
• rozsah, rychlost, zrychlení a zpomalení pohybů výtahových kabin a zařízení pro zdvihání osob, musí být omezeny na bezpečné hodnoty, s přihlédnutím k celkové době reakce obsluhy a stroje;
• rozsah pohybů částí strojního zařízení pro zdvihání břemen musí být udržen ve stanovených mezích.

Pokud strojní zařízení obsahuje různé prvky, které mohou být ovládány nezávisle, musí být ovládací systém navržen tak, aby bylo zamezeno rizikům, která jsou způsobena nedostatečnou koordinací (například systém zamezující kolizi).

Spuštění vnitřního zdroje energie/sepnutí vnější dodávky energie

Spuštění vnitřního zdroje energie nebo sepnutí vnější dodávky energie nesmí vést k nebezpečné situaci. Například:
•    spuštění vnitřního spalovacího motoru nesmí vést k pohybu mobilního stroje;
•    připojení k hlavnímu elektrickému přívodu nesmí vést ke spuštění pracovních částí stroje.

Spuštění/zastavení mechanismu

Základní činnost pro spuštění nebo zrychlení pohybu mechanismu má být vykonávána přivedením nebo zvýšením napětí nebo tlaku média nebo - pokud jde o binární logické prvky - přechodem ze stavu 0 do stavu 1 (jestliže stav 1 představuje stav s nejvyšší energií).
Základní činnost pro zastavení nebo zpomalení má být vykonávána odstraněním nebo snížením napětí nebo tlaku média, nebo - pokud jde o binární logické prvky - přechodem ze stavu 1 do stavu 0 (jestliže stav 1 představuje stav s nejvyšší energií).
V určitých případech (např. u vysokonapěťových spínacích přístrojů) nemůže být tento princip použit. V takových případech mají být použita jiná opatření tak, aby se dosáhlo pro zastavení nebo zpomalení stejně spolehlivé úrovně.
Pokud není tato zásada dodržena, aby obsluha mohla trvale ovládat zpomalení, musí být stroj vybaven prostředky pro zpomalení a zastavení v případě poruchy hlavního brzdicího systému.

Opětné spuštění po přerušení energie

Jestliže může být vyvoláno nebezpečí, musí se zamezit spontánnímu opětnému spuštění stroje po obnovení dodávky energie po jejím přerušení (např. použitím samodržného relé, stykače nebo ventilu).

Přerušení dodávky energie

Strojní zařízení musí být konstruováno tak, aby bylo zamezeno nebezpečným situacím, které vyplývají z přerušení nebo nadměrného kolísání dodávky energie. Musí být splněny alespoň následující požadavky:

• musí zůstat zachována funkce zastavení strojního zařízení;
• všechna zařízení, u nichž je pro bezpečnost požadována trvalá činnost, musí pracovat účinným způsobem, aby byla zachována bezpečnost (např. jištění, upínací zařízení, chladicí nebo vyhřívací zařízení, apod.);
• části strojního zařízení nebo obrobků a/nebo břemena držená strojním zařízením, která jsou v důsledku potenciální energie náchylná k pohybu, musí být zajištěna po dobu, která je nezbytná k jejich bezpečnému spuštění (směrem dolů).

Používání automatického monitorování

Pokud je snížena schopnost součásti nebo prvku vykonávat jeho funkci nebo pokud se změní podmínky procesu takovým způsobem, že jsou vytvářena nebezpečí, je k zajištění toho, aby neselhala bezpečnostní funkce nebo funkce vykonávaná ochranným opatřením, určeno automatické monitorování.
Automatické monitorování buď zjišťuje závadu okamžitě nebo provádí periodické kontroly tak, že je závada zjištěna dříve, než je požadována nejbližší bezpečnostní funkce. V obou případech může být ochranné opatření iniciováno okamžitě nebo zpožděně, až když se specifická událost vyskytne.
Ochranná opatření mohou být například

• zastavení nebezpečného procesu,
• zamezení opětnému spuštění tohoto procesu po prvním zastavení, které následovalo po poruše, nebo
• spuštění poplachu.