Въпрос: Как се проектира верига за „двустранен безопасен контрол“, използваща двойни пневматични клапани за защита на оператора?

Отговор: За проектиране на ефективна верига за двустранен безопасен контрол пневматична кръга инженерите трябва да използват два отделни 3/2-пътни нормално затворени ръчно управлявани бутонни клапани, свързани към специализиран пневматичен двуручно безопасностен контролен блок, който действа като самоконтролиращ логически елемент от тип AND. Според международните стандарти за безопасност като EN 574 и ISO 13851 веригата трябва да изисква операторът да натисне едновременно и двата бутонни клапана в строго определен времеви интервал от 0,5 секунди. Ако е натиснат само един от бутоните или ако те са натиснати последователно с прекалено голямо забавяне, безопасностният контролен блок трябва да блокира пилотния въздушен сигнал и безопасно да изпусне всеки заседнал под налягане въздух. Това предотвратява обхождането на системата за безопасност чрез фиксиране или залепване на един от бутоните, което гарантира, че и двете ръце на оператора са заети и безопасно отдалечени от опасни точки на притискане, например в пневматични преси, високосилови печатни машини или тежки стегнателни фиксатори по време на работния цикъл при високо налягане.

Въведение: Философията на защита на оператора в пневматиката

В съвременното индустриално производство безопасното работене на операторите е основна инженерна цел. Пневматичните задвижващи устройства са способни да генерират огромни сили и бързи движения, което представлява сериозен риск от смазване или ампутация, ако ръцете на оператора влязат в работната зона на машината. Системите за безопасност с двуручно управление са стандартният инженерен метод, използван за елиминиране на този риск.

Като принуждава оператора да използва и двете си ръце за стартиране и поддържане на цикъла на машината, системата физически гарантира, че ръцете на оператора не могат да се намират в зоната на опасност по време на плунжерно движение, стягане или рязане на машината. Като водещ производител на тежки промишлени пневматични компоненти, AIRWORK предоставя на проектираните на автоматизация и системните интегратори надеждни клапани, блокове за безопасност и схеми на вериги, необходими за внедряване на устойчиви, съответстващи на нормативите и икономически ефективни системи за безопасност с двуручно управление.

Международни стандарти за безопасност и съответствие

При проектирането на система за управление с две ръце инженерите трябва да спазват признати международни стандарти, предимно ISO 13851 (който заменя EN 574). Тези стандарти класифицират системите за управление с две ръце в различни типове в зависимост от нивото им на безопасност:

• Тип I: Изисква два ръчни задействащи елемента, но не налага едновременно задействане или мониторинг срещу заобикаляне. Не е подходящ за високорискови машини.
• Тип II: Изисква освобождаването на двата ръчни задействащи елемента, преди да може да бъде започнат нов цикъл, но не налага едновременно задействане.
• Тип III: Най-високо ниво на безопасност. Този тип изисква едновременно задействане. Двете бутони трябва да бъдат натиснати в рамките на 500 милисекунди (0,5 секунди). Ако това условие не бъде изпълнено, системата няма да се задейства. Системите от тип III са подразделени допълнително на тип III A, III B и III C, в зависимост от излишността и възможностите за мониторинг на пневматичните управляващи елементи.

За най-опасните пневматични приложения, като преси или стойки за стягане, сигурността от тип III е индустриален стандарт и задължителна изисквана мярка. Ръчното проектиране на такава система с помощта на стандартни логически клапани е изключително сложно и подложено на неуспех, поради което интегрираните блокове за безопасност са предпочитаното решение.

Основни компоненти на двуклатърна клапанна верига за безопасност

За изграждане на съответстваща и надеждна верига за контрол на безопасността с две ръце ще са необходими следните основни компоненти AIRWORK:

• Две 3/2-пътни клапани с натисков бутон: Тези клапани трябва да се управляват ръчно, да имат пружинно връщане и нормално затворено (NC) положение. Те трябва да са физически разделени и защитени с капаци, за да се предотврати случайно задействане от едната ръка, лакът или тежък предмет.
• Един AIRWORK двуручен блок за безопасност: Това е „мозъкът“ на веригата за безопасност. Той има два входни пилотни порта и един изходен сигнален порт. Вътрешно съдържа специализиран плъзгащ се бутален и диафрагмен сборен блок, предназначен да следи нарастването на налягането в двата входа. Изходен пневматичен пилотен сигнал се генерира само ако и двата входа са под налягане в рамките на 0,5 секунди един след друг.
• Един 5/2-пътен двупилотен разпределителен клапан КОНТРОЛЕН КЛАПАН : Този клапан управлява основния двойно действащ цилиндър. За преминаване в положението за работен ход той изисква пилотен сигнал от блока за безопасност.
• Един двойно действащ пневматичен цилиндър: Извършващият високосиловата работа актьор, оборудван с подходящи регулатори на скоростта и сензори за мониторинг на хода.
• Аварийни спирачки и изпускателни клапани: Незаменими за декомпресиране на системата при прекъсване на захранването или аварийни ситуации.

Стъпка по стъпка проектиране на веригата и операционна логика

Разбирането на точната механична логика на веригата за управление с две ръце е от жизнено значение за интеграцията на системата. Системата функционира в четири отделни фази:

• Фаза 1: Състояние на покой. В спокойно положение и двете бутони са освободени. Подаването на въздух към входа е блокирано в клапаните на бутоните. Блокът за безопасност при управление с две ръце няма налягане в своите входни портове, а изходният му порт е свързан с изпускателния канал. Основният 5/2-пътен клапан остава в начално положение, като задържа буталния шток на цилиндъра напълно вдърпан.
• Фаза 2: Едновременно задействане. Операторът натиска и двете бутони за натискане в рамките на 0,5 секунди. Сгъстен въздух постъпва от бутоните към двата входни порта на безопасната контролна блокчка AIRWORK. Тъй като налягането постъпва почти едновременно, вътрешният клапан се премества, за да запуши изпускателния канал и да свърже входния въздушен път с изходния порт. Този изходен управляващ сигнал се предава към управляващия порт на основния 5/2-пътен контролен клапан, което води до преместване на клапана и изтегляне на пневматичния цилиндър, за да се извърши операцията по фиксиране или пресоване.
• Фаза 3: Забавен или неуспешен натиск. Ако операторът се опита да заобиколи системата за безопасност, като залепи или закрепи едно от бутоните с лепенка или друго средство, а след това натисне втория бутон по-късно, блокът за безопасност ще засече времевата несъответствие. Когато първият бутон се задържи натиснат, налягането постъпва в един входен отвор и премества вътрешния спойл за безопасност в заключено положение за изпускане. Когато се натисне вторият бутон, въздухът, постъпващ във втория входен отвор, незабавно се изпуска през изпускателния отвор на блока. Няма изходен пилотен сигнал и цилиндърът остава безопасно прибран. За да се нулира блокът, и двата бутона трябва да бъдат напълно освободени.
• Фаза 4: Освобождаване и връщане. След завършване на работния цикъл операторът освобождава и двата бутона за натиск. Подаването на въздух към блока за безопасност се прекъсва и въздухът се изпуска обратно през изпускателния отвор на нормално затворения (NC) бутон. Изходният сигнал на блока за безопасност незабавно спада, което позволява главният 5/2-пътен разпределителен клапан да се върне в изходното си положение и безопасно да прибере цилиндъра.

Най-добрите практики за механично проектиране за системни интегратори

За да се гарантира, че безопасната верига не може да бъде заобиколена физически, системните интегратори трябва да спазват следните правила за механично проектиране:

• Физическо разстояние: Според правилата за безопасност двете ръчни бутони трябва да бъдат монтирани на минимум 260 мм един от друг (по центровете). Това предотвратява операторът да натисне и двата бутона едновременно с едната си ръка или с едната ръка и лакътя на същата ръка.
• Защитни капаци: Всеки бутон трябва да бъде поставен в защитен капак или корпус. Това предотвратява случайно задействане от падащ инструмент, минаващ работник или от оператора, който опира тялото си в контролната панел.
• Изчисляване на безопасното разстояние: Контролната станция трябва да бъде разположена на изчислено безопасното разстояние от зоната на опасност. Това разстояние се определя от времето за спиране на пневматичния цилиндър. Операторът не бива да може да пусне бутоните и да достигне до машината, преди цилиндърът да е спрял опасното си движение.
• Тежкоделни тръби: Използвайте твърди или високо защитени тръби между бутоните за натискане и блока за безопасност, за да се предотврати притискането или огъването им, което може да имитира непрекъснат сигнал от пилотното устройство.

Стандартизиране върху пневматичните системи за безопасност AIRWORK

Чрез използване на двойни пневматични клапани и интегрирани блокове за безопасност с две ръце от AIRWORK производителите на машини ОЕМ и индустриалните дистрибутори могат да гарантират висока надеждност на операциите. Безопасностните клапани AIRWORK са проектирани с нискофрикционни плунжери и здрави връщащи пружини, за да осигурят милиони безпроблемни цикли на безопасност дори в сурови производствени среди.

За пълни CAD файлове, технически данни и персонализирани схеми на колектори посетете jzpnu.com или се свържете с нашата група за инженерни приложения, за да обсъдите вашите конкретни изисквания за безопасност на машините още днес.