السؤال: كيف نُصمِّم دائرة «تحكم أمني ثنائي اليدين» باستخدام صمامين هوائيين مزدوجين لحماية المشغل؟

الإجابة: لتصميم دائرة تحكم أمني ثنائي اليدين فعّالة دائرة الهواء المضغوط يجب على المهندسين استخدام صمامين منفصلين من النوع ٣/٢ طريق، مغلقين عادةً، ومشغلين يدويًا بواسطة زر ضغط، متصلين بكتلة تحكم أمان هوائية متخصصة ذات يدين، تعمل كجهاز منطقي ذاتي المراقبة (AND). ووفقًا لمعايير السلامة الدولية مثل EN 574 وISO 13851، يجب أن يتطلب الدائرة من العامل الضغط على زري الضغط معًا في غضون حد زمني صارم قدره ٠٫٥ ثانية. وإذا تم الضغط على زر واحد فقط، أو إذا تم الضغط عليهما تسلسليًّا مع تأخير كبير جدًّا، فيجب على كتلة التحكم في السلامة حظر إشارة الهواء التوجيهي وتفريغ أي ضغط محبوس بأمان. ويمنع هذا العاملَ من تحييد نظام الأمان عن طريق تثبيت أحد الزرين أو لصقه بشريط لاصق، مما يضمن أن تكون يدا العامل مشغولتين بأمان بعيدًا عن نقاط الالتصاق الخطرة، مثل تلك الموجودة في المكابس الهوائية، أو آلات الختم عالية القوة، أو التجهيزات المشدودة الثقيلة أثناء دورة العمل ذات الضغط العالي.

مقدمة: فلسفة حماية العامل في الأنظمة الهوائية

في التصنيع الصناعي الحديث، يُعتبر سلامة العامل هدفًا هندسيًّا رئيسيًّا. ويمكن لمُحرِّكات الهواء المضغوط أن تولِّد قوى هائلة وحركات سريعة، ما يشكِّل خطرًا جسيمًا على العامل في حال إدخال يديه إلى منطقة عمل الآلة، مثل السحق أو البتر. وتُعد أنظمة التحكُّم الأمني ذات اليدين المزدوجتين الضابطة الهندسية القياسية المستخدمة للقضاء على هذا الخطر.

وبإجبار العامل على استخدام يديه معًا لتشغيل دورة الآلة والحفاظ عليها، يضمن النظام ماديًّا عدم وجود يدي العامل داخل المنطقة الخطرة أثناء غمر الآلة أو تثبيتها أو قطعها. وبصفتها شركة رائدة في تصنيع المكونات الصناعية الهوائية الثقيلة، توفر شركة AIRWORK للمصمِّمين المتخصصين في الأتمتة ومُجمِّعي الأنظمة الصمامات الموثوقة، ووحدات الأمان، وتصاميم الدوائر اللازمة لتنفيذ أنظمة تحكُّم أمنية ذات يدين مزدوجتين قوية ومُطابِقة للمعايير وفعَّالة من حيث التكلفة.

المعايير الدولية للأمان والامتثال

عند تصميم نظام تحكُّم بيديْن، يجب على المهندسين الامتثال للمعايير الدولية المعترف بها، وبخاصة المعيار ISO 13851 (الذي حلَّ محل المعيار EN 574). وتصنِّف هذه المعايير أنظمة التحكُّم البيديْن إلى أنواع مختلفة وفقًا لمستوى سلامتها المتكامل:

• النوع الأول: يتطلب وجود مُفعِّلين يدويين، لكنه لا يفرض التشغيل المتزامن أو الرقابة المضادة للتحايل. ولا يُوصى باستخدامه في الآلات عالية الخطورة.
• النوع الثاني: يتطلب إفلات كلا المُفعِّلين اليدويين قبل إمكانية بدء دورة تشغيل جديدة، لكنه لا يفرض التشغيل المتزامن.
• النوع الثالث: وهو أعلى مستوى أمان. ويقتضي هذا النوع التشغيل المتزامن، بحيث يجب الضغط على الزرَّين معًا خلال فترة زمنية قصوى قدرها ٥٠٠ ملي ثانية (٠٫٥ ثانية). وإذا لم تتحقَّق هذه الشروط، لن يتم تفعيل النظام. وتُقسَّم أنظمة النوع الثالث أكثر من ذلك إلى الأنواع III A وIII B وIII C، وذلك حسب درجة التكرارية وقدرات العناصر التحكمية الهوائية في مجال الرقابة.

لأغلب التطبيقات الهوائية الخطرة، مثل المكابس أو محطات التثبيت، يُعتبر الدائرة الأمنية من النوع الثالث المعيار الصناعي الإلزامي. وتصميم مثل هذه الدائرة يدويًّا باستخدام صمامات المنطق القياسية أمرٌ معقَّدٌ للغاية ويعرّضها لاحتمال الفشل، ولذلك تُفضَّل وحدات الأمان المدمجة كحلٍّ مُفضَّل.

المكونات الأساسية لدائرة الأمان ذات الصمامين

لبناء دائرة تحكُّم أمنية ثنائية اليدين مُطابِقة للمواصفات وموثوقة، ستحتاج إلى المكونات الأساسية التالية من شركة AIRWORK:

• صمامان ثلاثي المسارات/ثنائي الاتجاه يعملان بالضغط اليدوي: يجب أن يكون هذان الصمامان مُشغَّلين يدويًّا، ويعودان تلقائيًّا بواسطة نابض، ومغلقين عاديًّا (NC). كما يجب فصلهما جسديًّا وتغطيتهما لمنع التشغيل العرضي بواسطة ذراع واحدة أو مرفق أو جسم ثقيل.
• كتلة التحكم في السلامة ذات اليدين من AIRWORK: تُعَدُّ هذه الوحدة مركز الدائرة الأمنية. وتتميز بمنفذَي إدخال للسائقين وواحدٍ لإخراج الإشارة. وتحتوي داخليًّا على مكبس انزلاقي متخصص وتركيب غشاء مصمَّم لمراقبة ارتفاع الضغط في كلا المنفذين. وستُخرِج إشارة هوائية تحكمية فقط إذا تم ضغط المنفذين معًا خلال ٠٫٥ ثانية.
• صمام توجيه ثنائي المدخل والمخرج من النوع ٥/٢ صمام التحكم : يتحكم هذا الصمام في الأسطوانة ثنائية التأثير الرئيسية. ويحتاج إلى إشارة تحكمية من وحدة السلامة لكي ينتقل إلى وضع الحركة التشغيلية.
• أسطوانة هوائية ثنائية التأثير: العنصر الفاعل الذي يؤدي العمل عالي القوة، ومزوَّدة بمنظمات سرعة مناسبة وأجهزة استشعار لمراقبة طول السكتة.
• صمامات الإيقاف الطارئ والتفريغ: ضرورية لتفريغ الضغط من النظام في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو الظروف الطارئة.

تصميم الدائرة خطوة بخطوة والمنطق التشغيلي

إن فهم المنطق الميكانيكي الدقيق لدائرة التحكم باليدَين أمرٌ بالغ الأهمية لدمج النظام. ويعمل النظام عبر أربع مراحل مميَّزة:

• المرحلة ١: الحالة الراكدة. وفي وضع السكون، تكون زرَّا الضغط مُحرَّرين. ويتم حجب توريد الهواء الداخل عند صمامَي زرَّي الضغط. ولا يوجد ضغط على منفذي الإدخال في وحدة التحكم الأمني باليدَين، بينما يُفرَّغ منفذ الإخراج إلى العادم. ويظل الصمام الرئيسي ذا الطريقتين الخمسية في وضعه الافتراضي، مما يحافظ على انسحاب جذع الأسطوانة بالكامل.
• المرحلة 2: التفعيل المتزامن. يضغط المشغل على كلا الزرين في غضون ٠٫٥ ثانية. ويتدفّق الهواء المضغوط من الزرين إلى المنفذين الداخليين لوحدة التحكم الأمنية AIRWORK. وبما أن الضغوط تصل بشكل شبه متزامن، فإن السدادة الداخلية تنزلق لسد منفذ العادم وتربط مسار الهواء الداخل بالمنفذ الخارجي. ويُرسل هذا الإشارة الخارجية التوجيهية إلى المنفذ التوجيهي للصمام الرئيسي ذي الخمسة منافذ وطريقين، ما يؤدي إلى انزياح السدادة وتمديد الأسطوانة الهوائية لأداء عملية التثبيت أو الضغط.
• المرحلة الثالثة: الضغط المُؤجَّل أو المُعطَّل. إذا حاول المشغل تجاوز نظام السلامة عن طريق تثبيت زرٍّ واحد باستخدام شريط لاصق أو ربطه، ثم ضغط على الزر الثاني لاحقًا، فإن وحدة السلامة ستكتشف التناقض في التوقيت. وعند الاحتفاظ بالزر الأول مضغوطًا، يدخل الهواء المضغوط منفذ الإدخال الأول، ما يؤدي إلى تحريك الصمام الأمني الداخلي إلى وضع الإغلاق مع تصريف الهواء. وعند ضغط الزر الثاني، يُطرَد الهواء الداخل من منفذ الإدخال الثاني فورًا عبر منفذ التصريف الخاص بوحدة السلامة. ولا يُرسَل أي إشارة تحكم، وبقي الأسطوانة في وضع الانسحاب الآمن. ولإعادة تعيين وحدة السلامة، يجب تحرير الزرين تمامًا.
• المرحلة الرابعة: التحرير والعودة. وبمجرد اكتمال دورة العمل، يُحرِّر المشغل كلا الزرين اللذين يتم الضغط عليهما. ويُقطَع تدفق الهواء المُدخل إلى وحدة السلامة ويُصرَف عائدًا عبر منفذ التصريف المغلق عاديًّا للزر المضغوط. وتتراجع إشارة الخرج الخاصة بوحدة السلامة فورًا، ما يسمح للصمام الاتجاهي الرئيسي ذي الخمسة منافذ وطريقين بالعودة إلى وضعه الافتراضي، مما يؤدي إلى سحب الأسطوانة بأمان.

أفضل الممارسات في التصميم الميكانيكي لمُدمِّجي الأنظمة

لضمان عدم إمكانية تجاوز دائرة السلامة جسديًا، يجب على مُدمِّجي الأنظمة اتباع قواعد التصميم الميكانيكي التالية:

• المسافة الفيزيائية: وفقًا لأنظمة السلامة، يجب تركيب الزرَّين اليدويَّين على بعد لا يقل عن ٢٦٠ ملليمترًا بين مركزيهما. ويهدف ذلك إلى منع العامل من الضغط على كلا الزرَّين باستخدام يد واحدة، أو باستخدام يد واحدة ومرفق نفس الذراع.
• الغطاءات الحامية: يجب أن يكون كل زر محصورًا داخل غطاء حامي أو هيكل واقٍ. ويهدف ذلك إلى منع التفعيل العرضي بواسطة أداة ساقطة، أو عامل يمرّ بجانب لوحة التحكم، أو العامل الذي يتكئ بجسمه على لوحة التحكم.
• حساب المسافة الآمنة: يجب وضع محطة التحكم على مسافة آمنة محسوبة من منطقة الخطر. وتُحدَّد هذه المسافة وفقًا لزمن توقف الأسطوانة الهوائية. ولا يجوز للعامل أن يُفلت الزرَّين ويصل بيده إلى داخل الجهاز قبل أن تتوقف الأسطوانة تمامًا عن حركتها الخطرة.
• الأنابيب الثقيلة: استخدم أنابيب صلبة أو محمية بشكل عالي بين أزرار الدفع وكتلة التحكم في السلامة لمنع العصر أو الانثناء، مما قد يُحدث إشارة تحكم تشبه الإشارة المستمرة.

توحيد استخدام أنظمة ال neumatic الآمنة من AIRWORK

وباستخدام صمامي الهواء المزدوجين ووحدات السلامة المتكاملة ذات اليدين من AIRWORK، يمكن لمصنّعي المعدات الأصلية (OEM) والموزعين الصناعيين ضمان عمليات عالية الموثوقية. وقد تم تصميم صمامات السلامة من AIRWORK باستخدام مكابس منخفضة الاحتكاك ونوابض عودة قوية لضمان ملايين دورات السلامة الخالية من الأعطال، حتى في البيئات التصنيعية القاسية.

للحصول على ملفات CAD الكاملة، وورقات البيانات الفنية، وتخطيطات المجمعات المخصصة، يُرجى زيارة الموقع jzpnu.com أو الاتصال بمجموعة تطبيقات الهندسة لدينا لمناقشة متطلبات السلامة الخاصة بآلاتك اليوم.