Питання: Як спроектувати схему «двостороннього безпечного контролю» із використанням подвійних пневматичних клапанів для захисту оператора?

Відповідь: Щоб спроектувати ефективний двосторонній безпечний контроль пневматична цепь інженери повинні використовувати два окремих 3/2-ходових нормально закритих ручних кнопкових клапани, підключених до спеціального пневматичного блоку безпеки з двома ручними керуваннями, який виступає як самоконтрольований логічний елемент ТАК. Згідно з міжнародними стандартами безпеки, такими як EN 574 та ISO 13851, схема повинна вимагати, щоб оператор натиснув обидва кнопкові клапани одночасно в жорстко встановленому часовому ліміті 0,5 секунди. Якщо натиснута лише одна кнопка або якщо кнопки натискаються послідовно з надто великим інтервалом, блок безпеки повинен заблокувати пілотний пневматичний сигнал і безпечно випустити будь-який утримуваний тиск. Це запобігає обходу системи безпеки оператором шляхом фіксації або приклеювання однієї з кнопок стрічкою, забезпечуючи таким чином, що обидві руки оператора зайняті й знаходяться в безпечній відстані від небезпечних зон стискання, наприклад, у пневматичних пресах, високосилових штампах або важких затискних пристроях під час робочого циклу під високим тиском.

Вступ: Філософія захисту оператора в пневматичних системах

У сучасному промисловому виробництві безпека оператора є головною інженерною метою. Пневматичні виконавчі механізми здатні створювати величезні зусилля та швидкі рухи, що становить серйозну небезпеку стиснення або ампутації, якщо руки оператора потрапляють у робочу зону машини. Системи безпечного керування двома руками є стандартним інженерним заходом, призначеним для ліквідації цього ризику.

Змушуючи оператора використовувати обидві руки для запуску та підтримки циклу роботи машини, система фізично гарантує, що руки оператора не можуть перебувати в небезпечній зоні під час заглиблення, зажимання або різання машини. Як провідний виробник важкого промислового пневматичного обладнання, компанія AIRWORK надає проектувальникам автоматизованих систем та інтеграторам систем надійні клапани, блоки безпеки та схеми підключення, необхідні для реалізації міцних, відповідних нормам та економічно ефективних систем безпечного керування двома руками.

Міжнародні стандарти безпеки та відповідність

При проектуванні системи керування двома руками інженери повинні дотримуватися визнаних міжнародних стандартів, зокрема ISO 13851 (який замінив EN 574). Ці стандарти класифікують системи керування двома руками на різні типи залежно від їхнього рівня цілісності безпеки:

• Тип I: Вимагає двох ручних приводів, але не забезпечує одночасного натискання або контролю проти обходу. Не підходить для машин з високим ступенем ризику.
• Тип II: Вимагає відпускання обох ручних приводів перед початком нового циклу, але не забезпечує одночасного натискання.
• Тип III: Найвищий рівень безпеки. Цей тип вимагає одночасного натискання. Обидва кнопки мають бути натиснуті в межах часового вікна 500 мілісекунд (0,5 секунди). Якщо ця умова не виконана, система не активується. Системи типу III поділяються на підтипи III A, III B та III C залежно від рівня резервування та можливостей контролю пневматичних елементів керування.

Для найбільш небезпечних пневматичних застосувань, таких як преси або станції затискання, безпечне коло типу III є галузевим стандартом. Ручне проектування такої системи за допомогою стандартних логічних клапанів надзвичайно складне й схильне до відмов, тому інтегровані блоки безпеки є переважним рішенням.

Основні компоненти двоклапанного кола безпеки

Щоб створити відповідне та надійне коло керування безпекою з використанням двох рук, потрібні такі основні компоненти AIRWORK:

• Два трьохходових двопозиційних клапани з кнопковим керуванням: ці клапани мають керуватися вручну, повертатися під дією пружини та бути нормально закритими (NC). Вони повинні бути фізично розділені й мати захисні кожухи, щоб запобігти випадковому спрацьовуванню однією рукою, ліктем або важким предметом.
• Один блок безпеки з двома ручними керуваннями AIRWORK: це «мозок» схеми безпеки. Має два вхідних пілотних порти та один вихідний сигналізаційний порт. Внутрішньо містить спеціальний ковзний поршень і діафрагму, призначені для контролю зростання тиску на обох вхідних каналах. Вихідний пневматичний пілотний сигнал подається лише за умови, що обидва входи під тиском протягом 0,5 секунди один після одного.
• Один п’ятипортовий двопозиційний направляючий клапан з подвійним пілотним керуванням Контрольний клапан : Цей клапан керує основним двостороннім циліндром. Для перемикання в положення робочого ходу йому потрібен пілотний сигнал від блока безпеки.
• Один двосторонній пневматичний циліндр: виконавчий елемент, що забезпечує виконання роботи з високою силою, оснащений відповідними регуляторами швидкості та датчиками контролю ходу.
• Аварійне відключення та клапани випуску: необхідні для зниження тиску в системі у разі відключення живлення або аварійної ситуації.

Поетапне проектування схеми та логіка роботи

Розуміння точної механічної логіки двохкнопкового керувального кола є життєво важливим для інтеграції системи. Система працює в чотирьох окремих фазах:

• Фаза 1: Стан спокою. У початковому положенні обидва кнопкові перемикачі відпущені. Подача вхідного повітря блокується на клапанах кнопкових перемикачів. Блок безпечного керування двома руками не має тиску на своїх вхідних портах, а його вихідний порт вентилюється в атмосферу. Основний керувальний клапан 5/2-шляховий залишається у початковому положенні, утримуючи шток циліндра повністю втягнутим.
• Етап 2: Синхронне включення. Оператор натискає обидва кнопкові перемикачі протягом 0,5 секунди. Стиснене повітря надходить від кнопок у два вхідних порти блоку безпечного керування AIRWORK. Оскільки тиск надходить майже одночасно, внутрішній золотник зміщується, перекриваючи вихідний канал і з’єднуючи вхідний повітряний шлях із вихідним портом. Цей вихідний пілотний сигнал надходить до пілотного порту основного керувального клапана 5/2-ходового типу, що призводить до зміщення золотника та висування пневмоциліндра для виконання операції затискання або пресування.
• Етап 3: Затриманий або неспрацьований тиск. Якщо оператор намагається обійти систему безпеки, зафіксувавши стрічкою або прив’язавши одну кнопку, а потім натискає другу кнопку пізніше, блок безпеки виявить розбіжність у часі. Коли перша кнопка утримується, тиск надходить у один вхідний порт, що призводить до зміщення внутрішнього запобіжного крана в заблоковане положення випуску. Коли натискається друга кнопка, повітря, що надходить у другий вхідний порт, одразу ж випускається через випускний канал блока. Пілотний сигнал не формується, і циліндр залишається безпечним у втягнутому положенні. Щоб скинути блок, обидві кнопки мають бути повністю відпущені.
• Етап 4: Відпускання та повернення. Після завершення робочого циклу оператор відпускає обидві кнопки. Подача повітря до блока безпеки припиняється й випускається назад через випускний канал нормально закритої (NC) кнопки. Вихідний сигнал блока безпеки одразу ж зникає, що дозволяє основному напрямному клапану 5/2-ходового типу повернутися в початкове положення, яке безпечно втягує циліндр.

Найкращі практики механічного проектування для інтеграторів систем

Щоб забезпечити неможливість фізичного обходу контуру безпеки, інтегратори систем повинні дотримуватися таких правил механічного проектування:

• Фізична відстань: Згідно з нормами безпеки, дві ручні кнопки мають бути встановлені на відстані не менше 260 міліметрів одна від одної (від центру до центру). Це запобігає натисканню обох кнопок однією рукою або однією рукою й ліктем тієї самої руки.
• Захисні кожухи: Кожну кнопку слід помістити в захисний кожух або корпус. Це запобігає випадковому натисканню кнопки падаючим інструментом, випадковим проходженням працівника або тим, що оператор опирається тілом на пульт керування.
• Розрахунок безпечної відстані: Пульт керування має бути розташований на розрахунковій безпечній відстані від зони небезпеки. Ця відстань визначається часом зупинки пневмоциліндра. Оператор не повинен мати змоги відпустити кнопки й потрапити рукою всередину машини до того, як циліндр припинить своє небезпечне рух.
• Трубопровід важкого типу: використовуйте жорстку або надійно захищену трубку між кнопками та блоком безпеки, щоб запобігти стисканню або згинанню, які можуть імітувати постійний пілотний сигнал.

Уніфікація на пневматичних системах безпеки AIRWORK

Завдяки закупівлі двох пневматичних клапанів і інтегрованих блоків безпеки для роботи двома руками від AIRWORK, виробники обладнання-оригіналів та промислові дистриб’ютори можуть гарантувати високонадійну роботу. Клапани безпеки AIRWORK розроблені зі спіралей з низьким коефіцієнтом тертя та міцними повертаючими пружинами, щоб забезпечити мільйони безперебійних циклів безпеки навіть у складних умовах виробництва.

Для отримання повних файлів CAD, технічних паспортів та індивідуальних схем колекторів відвідайте сайт jzpnu.com або зв’яжіться з нашою групою інженерних застосувань, щоб обговорити ваші конкретні вимоги до машинної безпеки вже сьогодні.