De veiligheid van machines begint bij het ontwerp
Lees hoe machinebouwers apparatuur kunnen ontwerpen met programmeerbare veiligheid om de onderhoudsprocedures van de eindgebruiker te stroomlijnen.
Door Kelly Schachenman, Marketing Manager, Safety Business, Rockwell Automation
Nieuwe veiligheidstechnologieën, zoals veiligheids-PLC’s (programmeerbare logische controllers), stellen fabrikanten in staat hun strategieën voor toegang tot de machines te stroomlijnen en de productiviteit van hun machines te verhogen door de werking van veiligheidssystemen af te stemmen op de taak die moet worden uitgevoerd. Dit stelt de operator in staat sneller een diagnose te stellen, klein onderhoud aan de machine uit te voeren en de machine weer in productie te brengen. Hierdoor kan de uptime van de machine aanzienlijk worden verbeterd.
In veel hedendaagse veiligheidssystemen worden veiligheids-PLC’s gebruikt voor het stroomlijnen van de serviceprocedures. Net als standaardcontrollers en netwerken zijn veiligheids-PLC’s apparaten waarvan de werking kan worden geprogrammeerd in overeenstemming met de taak die de operator probeert uit te voeren.
 |
Er kunnen verschillende technieken worden gebruikt om de serviceprocedures te stroomlijnen en toegang tot de machine toe te staan voor minder ingrijpende onderhoudswerkzaamheden toe te staan. Voorbeelden hiervan zijn:
• Verbeterde diagnostische funcionaliteit: Veiligheids-PLC’s zijn solid-state systemen waarin moderne netwerken zijn opgenomen. Diagnostische gegevens, zoals storingen van een I/O-kanaal bij een E-Stop-string, kunnen ten behoeve van de operator worden weergegeven op een standaard interfacepaneel voor de operator van de machine. Dit stelt de operator en het ondersteuningspersoneel van de installatie in staat de oorzaak van eventuele problemen met het veiligheidssysteem snel te bepalen.
• Exclusieve besturing: Veiligheids-PLC’s kunnen zodanig worden ontworpen dat het risico tijdens onderhoudswerkzaamheden aan de machine zo laag mogelijk wordt gehouden door het systeem exclusieve controle te geven over de jogfunctie.
In de jogmodus kan de veiligheids-PLC regelen welke veiligheidsluiken voor de onderhoudstaak kunnen worden geopend, waardoor de blootstelling aan bewegende apparatuur van buiten het gezichtsveld van de operator wordt beperkt, en de installatie weer op een gecontroleerde en bewaakte wijze in beweging gezet wordt wanneer de corresponderende jogbesturing weer is toegestaan.
Het veiligheidssysteem kan ook de jogsnelheid in het oog houden en erop toezien dat de robot een veilige werkingssnelheid bewaart. Bij het instellen van de veiligheids-PLC kan de stroomtoevoer tot robots verbroken worden, maar de stroomtoevoer naar andere hulpstukken ingeschakeld laten, hetgeen het voor de operator mogelijk maakt de zone te betreden zonder gebruik te hoeven maken van lockout/tagout (LOTO) (afhankelijk van de risico-evaluatie). Bij het plaatsen van onderdelen kan de veiligheids-PLC de operator beperkte toegang tot de cel bieden zonder dat de productie wordt stilgelegd, zolang de operator binnen de bewaakte zone blijft.
• Bewaakte voedingsbesturing: Voor het uitvoeren van hun taken hebben operators van een robotlasinstallatie diverse bedrijfsmodi nodig. Met behulp van een veiligheids-PLC kan het systeem het systeem in een leermodus worden geschakeld waarin de stroomtoevoer tot de robot(s) wordt gehandhaafd zolang de operator een activeringspendel blijft vasthouden. Daarnaast kan de veiligheids-PLC helpen gevaarlijke beweging te vermijden door de gevaarlijke energie die niet noodzakelijk is voor de uit te voeren onderhoudswerkzaamheden uit te schakelen.
• Snelheidsbewaking: Met de functionaliteit voor snelheidsbewaking kunnen fabrikanten de snelheid van hun toepassingen verminderen en bewaken zodat de operator op een veilige manier onderhoudswerkzaamheden kan uitvoeren zonder dat de machine volledig hoeft te worden stilgelegd.
• Veiligheidsschakelaar torsie: De veiligheidsschakelaar schakelt de output van de servoaandrijving uit, zodat de servomotor de torsie die noodzakelijk is voor het bewegen van de indextafel niet meer kan genereren, maar het besturingsvermogen intact blijft en een snelle herstart mogelijk is. Bij dit systeem kan de operator de onderhoud uitvoeren terwijl de stroomtoevoer naar de servo ingeschakeld blijft, waardoor het systeem sneller weer kan worden opgestart en minder slijtage optreedt aan de motor en de aandrijving.
• Zonebesturing: Een machine of proces is zodanig ontworpen dat een onderdeel, of ‘zone’, ervan kan worden uitgeschakeld zodat de operator toegang heeft tot het gevaarlijke gedeelte van de installatie om onderhoud te plegen aan de machine, terwijl andere zones van de machine of het proces in werking kunnen blijven. Dit verhoogt de productivieit van de machine door operators toegang tot de machine te bieden voor routinewerkzaamheden zonder de productie volledig stil te leggen.
Er kunnen verschillende technieken worden gebruikt om de onderhoudsprocedures te stroomlijnen en toegang tot de machine voor minder ingrijpende onderhoudswerkzaamheden toe te staan. |
In al deze gevallen wordt de uptime van de machine verbeterd door de operator te helpen diagnose te stellen, onderhoud uit te voeren en de machinestel weer in werking te stellen. Anders gezegd, de productiviteit wordt verhoogd door de gemiddelde tijd tot herstel (mean time to restore, MTTR) te verkorten. In financiële termen levert een verkorting van de MTTR van 15 minuten per shift op een machine die per shift $10.000 omzet genereert een productiviteitsverhoging op van $150.000 of meer per jaar (uitgaande van twee shifts van acht uur per dag en 250 werkdagen per jaar).
Risico-evaluatie vervult een sleutelrol
De sleutel tot het stroomlijnen van onderhoudsprocedures is het uitvoeren van een risico-evaluatie voor de machine. Risico-evaluatie biedt fabrikanten een proces om:
1. specifieke gevaren van een machine te onderkennen.
2. het risico dat deze gevaren vormen voor de mensen die rond de machine werken te kwantificeren.
3. diverse methoden voor risicobeperking die het risico tot een aanvaardbaar niveau kunnen verlagen te evalueren.
Tijdens het risico-evaluatieproces moet worden gekeken naar alle taken waarbij sprake is van omgang met de machine, met inbegrip van de taken die worden uitgevoerd door het operationeel personeel, onderhoudspersoneel, kwaliteitscontroleurs, schoonmaakpersoneel en anderen. Daarnaast maakt het risico-evaluatieproces deel uit van de specificatie van het veiligheidscircuit dat is vereist voor de aanvankelijke risicobeoordeling die door het risico-evaluatieteam wordt vastgesteld.
Er zijn verschillende risico-evalutienormen beschikbaar voor fabrikanten en eindgebruikers die een risico-evaluatieprogramma willen opzetten. ANSI B11.TR3, RIA 15.06 en ISO 14121 zijn enkele van de normen die regelmatig worden gehanteerd.
Volgende stappen
Het ontwerp van het systeem voor het stroomlijnen van onderhoudsprocedures kan het meest effectief worden uitgevoerd als het plaatsvindt tijdens het ontwerpproces van de machine zelf, op het moment dat de elementaire werking van de machine en alle mechanische, elektrische en andere elementen van de apparatuur worden bepaald. Overweeg het bijwerken van de machinespecificaties om de machinebouwers te vragen al tijdens het ontwikkelen van offertes voorapparatuur rekening te houden met de stroomlijning van onderhoudsprocedures.
Bij toepassingen waarvoor al apparatuur is geïnstalleerd of waarvoor apparatuur momenteel wordt geïnstalleerd, kunnen het risico-evaluatieproces en de resulterende risicobeperkingsvereisten worden uitgevoerd om een werkomgeving te creëren met een lager risico en met veiligheidssystemen die zijn ontworpen om de productiviteit zo hoog mogelijk te houden.
De beginselen die een rol spelen bij het ontwerpen van machines om klein onderhoud op flexibele wijze te kunnen uitvoeren zijn opgenomen in een groot aantal veiligheidstoepassingen. Het is nu de hoogste tijd voor fabrikanten en OEM’s om te onderzoeken hoe hun ontwerp- en veiligheidsmethoden zodanig kunnen worden aangepast dat de veiligheid van medewerkers wordt verbeterd en de productiviteit van apparatuur wordt verhoogd.
Meer informatie: OEM-oplossingen van Rockwell Automation www.rockwellautomation.com/go/tjoem, veiligheids-PLC’s van Allen-Bradley www.rockwellautomation.com/go/tjsafetyplc
Voor meer informatie kunt u ons een e-mail sturen via: info_at@ra.rockwell.com ref: Safety & Design
Print deze pagina
Wereldwijd Contacteer ons Sitemap Belangrijke info