คำถาม: จะออกแบบวงจรการควบคุมความปลอดภัยแบบใช้มือทั้งสองข้างโดยใช้วาล์วแบบปneumatic คู่เพื่อการป้องกันผู้ปฏิบัติงานได้อย่างไร

คำตอบ: เพื่อออกแบบการควบคุมความปลอดภัยแบบใช้มือทั้งสองข้างที่มีประสิทธิภาพ วงจรลม วิศวกรต้องใช้วาล์วแบบปุ่มกดด้วยมือแบบปกติปิด (normally closed) แบบ 3/2 ทาง จำนวนสองตัวที่เชื่อมต่อกับบล็อกควบคุมความปลอดภัยแบบสองมือสำหรับระบบลมเฉพาะทาง ซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ตรรกะแบบ AND ที่ตรวจสอบตนเองได้ ตามมาตรฐานความปลอดภัยสากล เช่น มาตรฐาน EN 574 และ ISO 13851 วงจรนี้จะต้องกำหนดให้ผู้ปฏิบัติงานกดปุ่มวาล์วทั้งสองตัวพร้อมกันภายในช่วงเวลาที่เข้มงวดไม่เกิน 0.5 วินาที หากมีการกดปุ่มเพียงปุ่มเดียว หรือกดปุ่มทั้งสองปุ่มตามลำดับโดยมีช่วงเวลาระหว่างกันมากเกินไป บล็อกควบคุมความปลอดภัยจะต้องปิดสัญญาณอากาศควบคุม (pilot air signal) และระบายแรงดันที่ค้างอยู่ออกอย่างปลอดภัย สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้ผู้ปฏิบัติงานหลีกเลี่ยงระบบความปลอดภัยด้วยวิธีการผูกหรือติดเทปปุ่มหนึ่งปุ่มไว้ จึงมั่นใจได้ว่ามือทั้งสองข้างของผู้ปฏิบัติงานจะถูกใช้งานอยู่อย่างปลอดภัยและห่างจากจุดที่อาจเกิดอันตรายจากการหนีบ เช่น บริเวณเครื่องอัดลม เครื่องตอกแรงสูง หรืออุปกรณ์ยึดจับแบบหนักหนา ในระหว่างรอบการทำงานที่มีแรงดันสูง

บทนำ: ปรัชญาการคุ้มครองผู้ปฏิบัติงานในระบบที่ใช้พลังงานลม

ในการผลิตอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานถือเป็นวัตถุประสงค์หลักด้านวิศวกรรม แอคทูเอเตอร์แบบใช้ลมสามารถสร้างแรงขนาดใหญ่และเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงรุนแรงต่อการบีบรัดหรือตัดขาดหากมือของผู้ปฏิบัติงานเข้าไปอยู่ในพื้นที่ทำงานของเครื่องจักร ระบบควบคุมความปลอดภัยแบบใช้มือทั้งสองข้างเป็นมาตรการควบคุมทางวิศวกรรมมาตรฐานที่ใช้เพื่อกำจัดความเสี่ยงนี้

ด้วยการบังคับให้ผู้ปฏิบัติงานใช้มือทั้งสองข้างในการสั่งงานและรักษาระบบวงจรของเครื่องจักร ระบบดังกล่าวจึงรับประกันโดยทางกายภาพว่ามือของผู้ปฏิบัติงานจะไม่อยู่ภายในโซนอันตรายขณะที่เครื่องจักรเคลื่อนลง (plunges) หนีบ (clamps) หรือตัด (cuts) ในฐานะผู้ผลิตชิ้นส่วนลมอุตสาหกรรมแบบหนักอันดับต้นๆ บริษัท AIRWORK จึงมอบวาล์ว บล็อกความปลอดภัย และแผนผังวงจรที่เชื่อถือได้ให้กับนักออกแบบระบบอัตโนมัติและผู้รวมระบบ เพื่อใช้ในการดำเนินการควบคุมความปลอดภัยแบบใช้มือทั้งสองข้างที่มีความแข็งแกร่ง สอดคล้องตามมาตรฐาน และคุ้มค่า

มาตรฐานความปลอดภัยสากลและการปฏิบัติตามข้อกำหนด

เมื่อออกแบบระบบควบคุมด้วยมือทั้งสองข้าง วิศวกรจะต้องปฏิบัติตามมาตรฐานสากลที่ยอมรับกันโดยทั่วไป โดยเฉพาะมาตรฐาน ISO 13851 (ซึ่งแทนที่มาตรฐาน EN 574) มาตรฐานเหล่านี้จัดหมวดหมู่ระบบควบคุมด้วยมือทั้งสองข้างออกเป็นประเภทต่าง ๆ ตามระดับความสมบูรณ์ของความปลอดภัย

• ประเภทที่ 1: ต้องใช้อุปกรณ์ควบคุมด้วยมือสองชิ้น แต่ไม่กำหนดให้ต้องกดพร้อมกันหรือมีการตรวจสอบเพื่อป้องกันการหลีกเลี่ยงมาตรการความปลอดภัย จึงไม่เหมาะสมสำหรับเครื่องจักรที่มีความเสี่ยงสูง
• ประเภทที่ 2: ต้องปล่อยอุปกรณ์ควบคุมด้วยมือทั้งสองชิ้นก่อนเริ่มรอบการทำงานใหม่ แต่ไม่กำหนดให้ต้องกดพร้อมกัน
• ประเภทที่ 3: มีระดับความปลอดภัยสูงสุด ประเภทนี้ต้องการการกดพร้อมกันทั้งสองปุ่ม โดยต้องกดทั้งสองปุ่มภายในช่วงเวลา 500 มิลลิวินาที (0.5 วินาที) หากไม่เป็นไปตามเงื่อนไขนี้ ระบบจะไม่ทำงาน ระบบประเภทที่ 3 ยังแบ่งย่อยออกเป็นประเภทที่ 3A, 3B และ 3C ขึ้นอยู่กับความสามารถในการสำรองข้อมูลและการตรวจสอบขององค์ประกอบควบคุมแบบลม

สำหรับการใช้งานแบบปิดผนึกที่มีความเสี่ยงสูงที่สุด เช่น เครื่องอัดหรือสถานีจับยึด วงจรความปลอดภัยแบบไทป์ III คือมาตรฐานอุตสาหกรรมที่บังคับใช้ การออกแบบระบบนี้ด้วยตนเองโดยใช้วาล์วตรรกะแบบมาตรฐานนั้นซับซ้อนอย่างยิ่งและมีแนวโน้มเกิดความล้มเหลวสูง จึงทำให้บล็อกความปลอดภัยแบบรวมเป็นทางเลือกที่นิยมมากที่สุด

ส่วนประกอบสำคัญของวงจรความปลอดภัยแบบวาล์วคู่

เพื่อสร้างวงจรควบคุมความปลอดภัยแบบสองมือที่สอดคล้องตามข้อกำหนดและเชื่อถือได้ ท่านจะต้องใช้ส่วนประกอบหลักของ AIRWORK ดังต่อไปนี้

• วาล์วปุ่มกดแบบ 3/2 ทาง จำนวนสองตัว: วาล์วเหล่านี้ต้องใช้งานด้วยมือ มีสปริงคืนกลับ และอยู่ในสถานะปกติปิด (NC) ทั้งสองตัวต้องแยกจากกันทางกายภาพและมีฝาครอบเพื่อป้องกันไม่ให้ถูกกระตุ้นโดยไม่ตั้งใจด้วยแขนข้างเดียว ศอก หรือวัตถุหนัก
• บล็อกควบคุมความปลอดภัยแบบสองมือ AIRWORK รุ่นหนึ่งชิ้น: นี่คือสมองของวงจรความปลอดภัย ประกอบด้วยพอร์ตสัญญาณนำเข้าสองพอร์ตและพอร์ตสัญญาณส่งออกหนึ่งพอร์ต ภายในมีชุดลูกสูบเลื่อนและไดอะแฟรมพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบการเพิ่มขึ้นของแรงดันที่พอร์ตนำเข้าทั้งสองพอร์ต โดยจะส่งสัญญาณนำเข้าแบบปิด-เปิด (pneumatic pilot signal) ออกมาเท่านั้น เมื่อทั้งสองพอร์ตมีแรงดันภายในช่วงเวลาไม่เกิน 0.5 วินาที
• วาล์วควบคุมทิศทางแบบ 5/2 ทาง แบบใช้สัญญาณนำเข้าสองทาง วาล์วควบคุม วาล์วนี้ควบคุมกระบอกสูบแบบสองทิศทางหลัก ซึ่งจำเป็นต้องได้รับสัญญาณนำเข้าจากบล็อกความปลอดภัยเพื่อเปลี่ยนไปสู่ตำแหน่งจังหวะการทำงาน
• กระบอกสูบลมแบบสองทิศทางหนึ่งตัว: เป็นตัวขับเคลื่อนที่ทำหน้าที่สร้างแรงสูง พร้อมติดตั้งตัวควบคุมความเร็วและเซ็นเซอร์ตรวจสอบระยะการเคลื่อนที่ที่เหมาะสม
• วาล์วหยุดฉุกเฉินและวาล์วระบายแรงดัน: มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการลดแรงดันในระบบเมื่อเกิดภาวะไฟฟ้าดับหรือเหตุฉุกเฉิน

การออกแบบวงจรและตรรกะการดำเนินงานแบบทีละขั้นตอน

การเข้าใจหลักการทำงานเชิงกลที่แม่นยำของวงจรควบคุมสองมือเป็นสิ่งสำคัญยิ่งต่อการผสานรวมระบบ ระบบทำงานผ่านสี่ขั้นตอนที่แตกต่างกัน

• ขั้นตอนที่ 1: สภาวะพัก ขณะอยู่ในตำแหน่งพัก ปุ่มกดทั้งสองปุ่มจะถูกปล่อยออก อากาศเข้าจะถูกปิดกั้นที่วาล์วปุ่มกด บล็อกควบคุมความปลอดภัยแบบสองมือไม่มีแรงดันที่พอร์ตขาเข้า และพอร์ตขาออกจะปล่อยอากาศออกสู่ที่ระบาย วาล์วควบคุมหลักแบบ 5/2 ทางจะคงอยู่ในตำแหน่งเริ่มต้น ทำให้ก้านกระบอกสูบหดกลับเต็มที่
• ขั้นตอนที่ 2: การกระทำพร้อมกัน ผู้ปฏิบัติงานกดปุ่มกดทั้งสองปุ่มภายในเวลา 0.5 วินาที อากาศอัดจะไหลจากปุ่มกดเข้าสู่พอร์ตนำเข้าทั้งสองพอร์ตของบล็อกควบคุมความปลอดภัย AIRWORK เนื่องจากแรงดันมาถึงเกือบพร้อมกัน สปูลภายในจึงเลื่อนตัวเพื่อปิดทางระบายอากาศและเชื่อมต่อเส้นทางอากาศนำเข้ากับพอร์ตส่งออก สัญญาณไอดีลเอาต์พุตสัญญาณนี้จะเดินทางไปยังพอร์ตไอดีลของวาล์วควบคุมหลักแบบ 5/2 ทาง ทำให้สปูลเลื่อนตัวและขับให้กระบอกสูบลมขยายตัวเพื่อดำเนินการยึดหรือกด
• ขั้นตอนที่ 3: การกดปุ่มล่าช้าหรือล้มเหลว ถ้าผู้ปฏิบัติงานพยายามหลีกเลี่ยงระบบความปลอดภัยโดยการใช้เทปกาวยึดหรือกดค้างปุ่มหนึ่งไว้ จากนั้นจึงกดปุ่มที่สองในภายหลัง ระบบล็อกความปลอดภัยจะตรวจจับความไม่สอดคล้องกันของช่วงเวลาที่กดปุ่ม เมื่อกดค้างปุ่มแรกไว้ แรงดันอากาศจะเข้าสู่พอร์ตอินพุตหนึ่ง ส่งผลให้สปูลความปลอดภัยภายในเคลื่อนไปอยู่ในตำแหน่งล็อกที่ปล่อยอากาศออก เมื่อกดปุ่มที่สอง แรงดันอากาศที่เข้าสู่พอร์ตอินพุตที่สองจะถูกปล่อยออกทันทีผ่านทางช่องระบายอากาศของตัวล็อกความปลอดภัย ไม่มีสัญญาณควบคุม (pilot signal) ถูกส่งออก และกระบอกสูบจะคงอยู่ในตำแหน่งหดกลับอย่างปลอดภัย ในการรีเซ็ตตัวล็อกความปลอดภัย ผู้ปฏิบัติงานต้องปล่อยปุ่มทั้งสองปุ่มอย่างสมบูรณ์
• ขั้นตอนที่ 4: การปล่อยและกลับสู่ตำแหน่งเดิม หลังจากวงจรการทำงานเสร็จสิ้น ผู้ปฏิบัติงานจะปล่อยปุ่มกดทั้งสองปุ่ม แรงดันอากาศที่ป้อนเข้าสู่ตัวล็อกความปลอดภัยจะถูกตัดและระบายกลับผ่านช่องระบายอากาศของปุ่มกดแบบ normally closed (NC) สัญญาณเอาต์พุตของตัวล็อกความปลอดภัยจะลดลงทันที ทำให้วาล์วควบคุมทิศทางหลักแบบ 5/2 ทางกลับสู่ตำแหน่งเริ่มต้นตามปกติ ซึ่งจะทำให้กระบอกสูบหดกลับอย่างปลอดภัย

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการออกแบบเชิงกลสำหรับผู้รวมระบบ

เพื่อให้มั่นใจว้วงจรความปลอดภัยไม่สามารถถูกข้ามได้โดยทางกายภาพ ผู้รวมระบบควรปฏิบัติตามกฎการออกแบบเชิงกลเหล่านี้:

• ระยะห่างทางกายภาพ: ตามข้อบังคับด้านความปลอดภัย ปุ่มกดด้วยมือทั้งสองปุ่มจะต้องติดตั้งให้อยู่ห่างกันอย่างน้อย 260 มิลลิเมตร (วัดจากจุดศูนย์กลางถึงจุดศูนย์กลาง) ซึ่งจะป้องกันไม่ให้ผู้ปฏิบัติงานกดปุ่มทั้งสองปุ่มพร้อมกันด้วยมือข้างเดียว หรือใช้มือข้างเดียวกับข้อศอกข้างเดียวกัน
• ฝาครอบป้องกัน: ปุ่มแต่ละปุ่มจะต้องมีฝาครอบป้องกันหรือเคสหุ้มล้อมอยู่ เพื่อป้องกันการเปิดใช้งานโดยไม่ตั้งใจจากเครื่องมือที่ตกหล่น บุคลากรที่เดินผ่าน หรือผู้ปฏิบัติงานเผลอพิงลำตัวเข้ากับแผงควบคุม
• การคำนวณระยะห่างที่ปลอดภัย: สถานีควบคุมจะต้องติดตั้งอยู่ที่ระยะห่างที่ปลอดภัยซึ่งคำนวณไว้แล้วจากโซนอันตราย ระยะห่างนี้กำหนดโดยเวลาในการหยุดของกระบอกสูบลม ผู้ปฏิบัติงานจะไม่สามารถปล่อยปุ่มกดและเอื้อมเข้าไปในเครื่องจักรได้ก่อนที่กระบอกสูบจะหยุดการเคลื่อนไหวที่เป็นอันตรายทั้งหมด
• ท่อแบบหนักพิเศษ: ใช้ท่อบนพื้นผิวแข็งหรือท่อที่มีการป้องกันอย่างดีระหว่างปุ่มกดกับบล็อกควบคุมความปลอดภัย เพื่อป้องกันไม่ให้ท่อบีบหรือหักงอ ซึ่งอาจทำให้เกิดสัญญาณไกด์แบบต่อเนื่องโดยไม่ได้ตั้งใจ

การใช้ระบบลมเพื่อความปลอดภัยของ AIRWORK เป็นมาตรฐานเดียวกัน

ด้วยการจัดหาวาล์วลมแบบคู่และบล็อกความปลอดภัยแบบสองมือแบบบูรณาการจาก AIRWORK ผู้ผลิตเครื่องจักร OEM และผู้จัดจำหน่ายอุตสาหกรรมสามารถรับประกันการดำเนินงานที่มีความน่าเชื่อถือสูงได้ วาล์วความปลอดภัยของ AIRWORK ถูกออกแบบด้วยสปูลที่มีแรงเสียดทานต่ำและสปริงคืนกลับที่แข็งแรง เพื่อให้มั่นใจว่าจะสามารถทำงานด้านความปลอดภัยได้อย่างไม่มีปัญหาเป็นจำนวนหลายล้านรอบ แม้ในสภาพแวดล้อมการผลิตที่รุนแรง

สำหรับไฟล์ CAD ฉบับเต็ม แผ่นข้อมูลทางเทคนิค และรูปแบบแผงควบคุมแบบกำหนดเอง โปรดเข้าชมเว็บไซต์ jzpnu.com หรือติดต่อกลุ่มแอปพลิเคชันวิศวกรรมของเราเพื่อหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของเครื่องจักรเฉพาะของท่านในวันนี้