Готовимся к внедрению сетевых систем аварийной безопасности

Вы многое слышали о промышленных сетях аварийной безопасности. Теперь пора заняться ими на практике.

«Прошло то время, когда системы аварийной безопасности с прямым подключением считались единственным вариантом», – утверждает Дэвид Аренс, специалист по безопасности производства компании Bosch Rexroth, член Американской ассоциации инженеров промышленных систем безопасности.

«Система считается безопасной при одном условии: если в ней произойдет сбой, он не должен принести вред персоналу или оборудованию предприятия», – отмечает Брайан Олтон, менеджер по маркетингу сетевых технологий компании Rockwell Automation.

«Суть сетевого подхода к аварийной безопасности состоит в объединении всех входов, выходов и приводов в одну инфраструктуру, в одну сеть, которая управляется одним контроллером. Преимущество этого подхода в том, что все приводные системы могут быть подключены к одной локальной сети. Если оператор нажмет кнопку «Стоп», программное обеспечение отправит приводам сигнал о перемещении осей в безопасное положение, затем подаст сигнал «оси на месте» и позволит оператору, скажем, открыть дверцу», – объясняет Гельмут Кирнштотер, менеджер по продукции компании B&R Industrial Automation.

Келли Шакенман, менеджер по маркетингу систем аварийной безопасности компании Rockwell Automation добавляет: «У системы безопасности есть три составные части: 1) датчики безопасности или каналы ввода, реагирующие на появление человека в потенциально опасной зоне; 2) приводы, управляющие подачей энергии к потенциально опасным компонентам оборудования и 3) контроллер безопасности на базе реле или ПЛК, определяющий реакцию системы в различных ситуациях».

Сетевые системы аварийной безопасности уже довольно широко распространены. Журнал Control Engineering приводил в предыдущих номерах веские причины отказа от систем с прямым подключением и перехода на сети безопасности. Тем не менее, чтобы достичь требуемого уровня безопасности, система должна быть качественно внедрена.

Сразу возникает вопрос, смогут ли специалисты по классическим системам с прямым подключением осуществить переход на сети безопасности. Можно ли просто купить новую систему? Можно ли просто открыть коробку с надписью «сетевая система аварийной безопасности» и установить содержимое как обычный телевизор?

Как ни странно, ответ «нет».

«Необходимо понимать, как должна работать система безопасности в целом. Без этого использование отдельных компонентов не имеет смысла, – утверждает Олтон, – поэтому квалификация инженеров очень важна».

 

Минимизация рисков

«К сожалению, – объясняет Аренс, – полностью избавиться от рисков вряд ли возможно. Риски можно существенно сократить, но исключить полностью нельзя».

«По закону работодатель обязан обеспечить безопасность рабочих мест, -объясняет Роберт Дор, инженер-консультант компании Siemens Energy and Automation, – однако в законах не уточняется как именно. Для этого существуют специальные стандарты».

Вероятно, наиболее важным стандартом аварийной безопасности на производстве является IEC 61508, который устанавливает нормы для электрических, электронных и программно-электронных систем безопасности, применяемых, например, в тяжелых автоматизированных станках.

Стандарт контролируется Международной электротехнической комиссией, в которой представлены комитеты разных стран, например Американский национальный институт стандартов (ANSI). Стандарт IEC 61508 определяет два важных момента: во-первых, допустимые уровни безопасности для различных типов используемого оборудования, во-вторых, уровень полноты безопасности (safety integrity level, SIL) системы, который характеризует систему в целом.

Уровень SIL рассчитывается с учетом того, что компоненты системы безопасности находятся в рабочем состоянии. Но если компонент установлен, это еще не значит, что он в случае необходимости выполнит свои функции. Например, система блокировки, которая часто срабатывает при обслуживании установки, с большой вероятностью может быть отключена персоналом. То есть с определенной вероятностью система блокировки не сработает в критической ситуации, что по идее должно отражаться на уровне SIL.

«Для оценки уровня безопасности рабочего места необходимо сначала определить соответствующие характеристики всего используемого оборудования», – отмечает Аренс. Существенные факторы воздействия на оборудование и связанную с ним систему управления в стандартных условиях работы должны указываться поставщиком или производителем. «В первую очередь следует обратить внимание на оператора, – советует Дор из Siemens, – что может с ним случиться? Затем нужно подумать, что может случиться с кем-то еще. Очевидно, этим «кем-то» может оказаться специалист по обслуживанию или просто прошедший мимо сотрудник. То есть, при оценке рисков необходимо учитывать любую опасность. Система безопасности должна снизить риски до допустимого уровня».

«Затем составляется документация по технике безопасности, — рассказывает Шакенман, – в которой указываются способы минимизации опасности, связанной с оборудованием и действиями оператора. Далее разрабатывается соответствующая документации система. В конце проводится тестирование на соответствие системы заявленной документации по технике безопасности».

«Это циклический процесс, который необходимо повторять после любых изменений, – отмечает Аренс, — более того, нужно проводить периодическую проверку на соответствие системы аварийной безопасности существующим рискам». Составленная документация фактически становится руководством по безопасной эксплуатации оборудования.

 

Обучение

«При сбое система должна быть безопасной и предсказуемой. Чтобы обеспечить это, требуется глубокое понимание и правильная оценка рисков, а также умение применять соответствующие технологии безопасности», — считает Олтон.

«На самом деле существует три уровня обучения, – объясняет Аренс, – обучение общим правилам техники безопасности, которое можно пройти в центрах Управления охраны труда (США). Еще существует Ассоциация производителей средств аварийной безопасности (Safety Equipment Distributors Association, SEDA), которая проводит курсы для менеджеров по системам безопасности». Эти курсы подходят для системных интеграторов, разрабатывающих оборудование с высоким уровнем безопасности на продажу. В таблице дополнительные курсы, рекомендованные Аренсом.

Третий уровень обучения связан с конкретным оборудованием. «Производитель знает свое оборудование лучше всех», – отмечает Аренс.

Производители различных компонентов, например приводов, ПЛК и сетевого оборудования часто предлагают учебные курсы по безопасной эксплуатации своей продукции. Например, компания, в которой работает Аренс, Bosch Rexroth, проводит однодневные, двухдневные и четырехдневные курсы по применению своих систем аварийной безопасности на производственном оборудовании. «Один важный момент: проводящая курсы организация должна быть сертифицирована, — предупреждает Аренс, — за сертификацию отвечает Международная ассоциация дополнительного образования и обучения.

Специалисты по производственным системам безопасности компании Siemens «могут провести обучение на месте для OEM-производителей, использующих нашу продукцию, — отмечает Дор,- у нас также есть отдел обучения, который проводит курсы и предоставляет учебные материалы пользователям нашей продукции».

«Честно говоря, сеть безопасности – довольно прозрачная часть системы, — считает Шакенман, — она работает как обычная сеть. Она просто является надежным средством передачи данных для системы безопасности. Более сложная задача – определение рисков и способов их минимизации, а затем и написание хорошего программного кода».

«В конце, — резюмирует Шакенман, — как и в случае любой системы с прямым подключением, необходимо провести тестирование в условиях эксплуатации, чтобы непосредственно убедиться в безопасности системы».

Одно из преимуществ сетевых систем аварийной безопасности – сокращение количества проводных соединений.

Одно из преимуществ сетевых систем аварийной безопасности – сокращение количества проводных соединений.

 

Сетевые системы улучшают безопасность и производительность

В условиях сильной конкуренции в автомобильной промышленности возможность сокращения расходов, увеличения производительности и при этом обеспечения безопасности производства жизненно необходима любой компаниям. Компания International Automation – один из примеров. Компания специализируется на модернизации штамповочных прессов на предприятиях автомобильной промышленности. Типичный конвейер длиной 40-50 метров включает пять-семь штамповочных прессов для металлических деталей. Компания занималась поиском высококачественной системы управления прессами, которая позволила бы снизить расходы, увеличить производительность и при этом удовлетворяла бы строгим нормам безопасности.

Кроме высоких показателей качества и производительности, International Automation хотела обеспечить гибкость и простоту интеграции системы на предприятии. Нужна была система, установка которой минимально повлияла бы на производственный процесс. Столь же важно было соблюдение всех промышленных стандартов безопасности, а также увеличение эффективности и снижение расходов.

Сначала компания рассматривала возможность модернизации имеющейся системы на базе реле. Однако требовались не только значительные расходы на саму модернизацию. Нужно было на несколько дней полностью отключить производственную линию. После проработки нескольких вариантов, компания выбрала контроллер GuardLogix компании Rockwell Automation. Этот контроллер безопасности сочетает в себе гибкость, высокую производительность и функциональность, соответствующую уровню SIL 3.

Система программируется при помощи простой в использовании среды разработки, совместимой со всеми контроллерами Allen-Bradley серии Logix. Программное обеспечение автоматически управляет памятью для данных системы безопасности, поэтому нет необходимости заниматься ручным разделением памяти.

Более того, новая система управления предоставляет доступ к производственным данным через промышленные компьютеры. Таким образом, сотрудники предприятия получают доступ к производственным отчетам и могут вносить изменения в систему.

Все средства безопасности объединены в сеть при помощи подсистемы ввода-вывода DeviceNet Safety I/O, которая управляет и контролирует контуры, выявляя неисправности каналов ввода-вывода и проводных соединений. В качестве основы для сети была выбрана архитектура ControlNet.

Полностью реализованное решение компании International Automation дало незамедлительные результаты, которые превзошли все ожидания. Наиболее внушительной оказалась экономия на этапе внедрения, превысившая миллион долларов у первого заказчика. Эта сумма сравнима с ожидаемой экономией за предстоящий год эксплуатации, но сейчас International Automation предлагает такую экономию на начальном этапе.

Более того, компании удалось существенно сократить время программирования. Как правило, программирование стандартной системы занимает от двух до трех недель, а International Automation удалось создать программное обеспечение для новой системы всего за шесть часов.

Вместо реле в системе применяются сертифицированные блоки эмуляции входных каналов реле безопасности.

Подробную информацию можно получить на сайте www.ab.com

 

Оптоволокно обеспечивает безопасность в тоннеле под Альпами

Тоннель Готард в Швейцарских Альпах считается наиболее сложным участком на пути из северной в южную Европу и одним из самых длинных тоннелей в мире (17 км). Чтобы обеспечить высокий уровень безопасности движения, системный интегратор Weiss-Electronic установил оптоволоконные модемы для передачи данных между 272 светофорами и 68 информационными экранами. Аварийная система состоит из трех магистралей: от северного въезда до середины тоннеля, от южного въезда до середины и самая длинная от северного въезда до южного.

«Техническая сложность этого проекта связана с длиной тоннеля, которая составляет 17 км, — отмечает Джорг Гелз, менеджер по проектам компании Weiss-Electronic, — к тому же тоннель однопроходный. Чтобы тоннель удовлетворял требованиям безопасности, нам приходится регулировать движение. На одно направление в час должно приходиться не более 150 грузовиков, и не более 1000 транспортных единиц (грузовик соответствует трем единицам, автобус – двум, легковой автомобиль — одной). В случае пожара тоннель должен закрыться в течение 10 секунд. То есть все светофоры и все информационные панели должны подавать правильные сигналы строго в нужное время».

Упрощенная последовательность оценки рисков

Упрощенная последовательность оценки рисков

Система управления дорожным движением распределяет машины по полосам перед въездом, который может быть закрыт, если проезд через тоннель невозможен. Система контролирует количество транспортных средств внутри тоннеля и не допускает нарушения норм безопасности. Также при помощи так называемого «контроля падения» грузовики пропускаются только по одному, чтобы избежать затруднений движения. Эта возможность особенно важна для предотвращения распространения пламени при пожаре. При возникновении опасной ситуации, например при пожаре, сильном повышении уровня CO или остановке машины система автоматически срабатывает и выполняет необходимые действия.

Все данные передаются по сети, построенной по топологии избыточных колец. Станции расположены через каждые 3 км. Таким образом, система будет работать даже в случае повреждения кабеля или сбоя оборудования. Все светофоры и информационные панели подключены к системе управления при помощи оптоволоконных модемов LD-64 RS-485 компании Westermo. На каждой из 68 станций установлено два модема, один для обычной магистрали, а другой для аварийной магистрали, по которой передается сигнал тревоги в случае неисправности оптоволоконного соединения.

Еще есть 10 серверных узлов, в каждом из которых установлены два дублирующих друг друга сервера. Один из них активен, другой пассивен. При возникновении нештатной ситуации активный сервер становится пассивным, а пассивный – активным. Главный сервер тоже дублируется.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.