Dołącz do czytelników
Brak wyników

Jak dobrze zaprojektować system sterowania odpowiedzialny za bezpieczeństwo?

Artykuł | 18 grudnia 2020 | NR 3
0 84

Systemy sterowania odpowiedzialne za bezpieczeństwo odgrywają bardzo ważną rolę w procesie kształtowania bezpieczeństwa maszyn. W zależności od poziomu zaawansowania maszyny i jej konstrukcji, oraz sposobu obsługi, układ sterowania może mieć mniej albo bardziej znaczący wpływ na bezpieczeństwo ludzi z obsługi.

 

Zaawansowane technologie i procesy przemysłowe zmuszają producentów maszyn do projektowania skomplikowanych systemów sterowania. Tylko takie zaawansowane systemy sterowania są w stanie obsłużyć technologię. Jeżeli proces produkcyjny związany jest z dużymi energiami niszczącymi, maszyny muszą posiadać odpowiednio zaprojektowany system odpowiedzialny za bezpieczeństwo – jako część systemu sterowania maszyny. Zapisy prawne bardzo ogólnie definiują układy sterowania odpowiedzialne za bezpieczeństwo. W obszarze eksploatacyjnym, czyli dotyczącym wszystkich użytkowników maszyn, posługujemy się dyrektywą narzędziową 2009/104/WE, która została wdrożona przez rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 30 października 2002 r.
w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy w zakresie użytkowania maszyn przez pracowników podczas pracy. W rozporządzeniu tym, w rozdziale 3, znajdziemy tylko jeden paragraf, który mówi o układach sterowania:

„§ 11. Układy sterowania maszyn powinny zapewniać bezpieczeństwo i być dobierane z uwzględnianiem możliwych uszkodzeń, defektów oraz ograniczeń, jakie można przewidzieć w planowanych warunkach użytkowania maszyny”.

Zapis jest bardzo ogólny i pozostawia projektantom układów sterowania otwartą drogę w kwestiach technicznych, co zmusza do posiłkowania się literaturą w zakresie projektowania bezpiecznych systemów sterowania, w tym normami opisującymi te zagadnienia. Dużą rolę w osiągnięciu celu odgrywa doświadczenie osób projektujących układy sterowania.

 

Ocena ryzyka – baza podstawowych informacji dla projektanta

Projektując systemy sterowania związane z bezpieczeństwem, musimy zacząć od oceny ryzyka. W wielu obszarach zarządzania bezpieczeństwem w zakładach przemysłowych ocena ryzyka jest głównym filarem, na którym opiera się poziom bezpieczeństwa, jest tak również w procesie projektowania systemów sterowania odpowiedzialnych za bezpieczeństwo. Prawo nie nakazuje stosowania konkretnej metody oceny ryzyka – o wyborze decyduje projektant. Wybór ten jednak ma kluczowe znaczenie już na etapie projektowania funkcji bezpieczeństwa naszego systemu. Wytyczne z oceny ryzyka wskazują na konkretne cechy urządzeń ochronnych i jeśli nie są poprawne, przeniosą ten błąd na funkcje. Za tym najczęściej stoi obniżona niezawodność danej funkcji bezpieczeństwa, co bezpośrednio wpływa na duże ryzyko po procesie redukcji. Nie osiągamy wymaganej redukcji ryzyka do poziomu resztkowego (akceptowalnego). Podstawowymi zadaniami na początku procesu są: określenie ograniczeń dotyczących maszyny, identyfikacja zagrożeń oraz szacowanie i ewaluacja ryzyka.

 

Wymagania stawiane systemom sterowania odpowiedzialnym za bezpieczeństwo

W obszarze nowych maszyn ogólne wymagania przy projektowaniu systemów sterowania opisane są w rozporządzeniu w sprawie zasadniczych wymagań dla maszyn (rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 października 2008 r. w sprawie zasadniczych wymagań dla maszyn, rozdział 2. Zasadnicze wymagania w zakresie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia dotyczące projektowania oraz wytwarzania maszyn). Zgodnie z zapisanymi wymaganiami systemy sterowania powinny być zaprojektowane tak, aby:

  • Zapewniały bezpieczeństwo oraz zapobiegały powstawaniu sytuacji zagrożenia.
  • Defekty sprzętu komputerowego i oprogramowania systemu sterowania nie prowadziły do powstania sytuacji niebezpiecznych.
  • Były odporne na obciążenia wynikające z zamierzonego zastosowania i wpływy czynników zewnętrznych.
  • Błędy układów logicznych nie doprowadzały do powstania sytuacji niebezpiecznych.
  • Możliwe do przewidzenia błędy ludzkie w trakcie pracy nie prowadziły do powstawania sytuacji niebezpiecznych.

Poza tym w rozporządzeniu zwrócono szczególna uwagę na to, aby:

  • Maszyna nie mogła uruchomić się nieoczekiwanie.
  • Parametry maszyny nie mogły zmieniać się w sposób niekontrolowany, jeśli taka zmiana może prowadzić do sytuacji niebezpiecznych.
  • Po wydaniu polecenia zatrzymania, części ruchome maszyny zatrzymały się.
  • Żadna ruchoma część maszyny ani element zamocowany w maszynie nie mogły odpaść lub zostać wyrzucone.
  • Automatyczne lub ręczne zatrzymywanie części ruchomych nie mogło zostać zakłócone.
  • Urządzenia ochronne zapewniały skuteczną ochronę lub wysyłały polecenie zatrzymania.
  • Elementy systemu sterowania związane z bezpieczeństwem działały w sposób spójny w całym zespole maszyn.

W obszarze eksploatacji maszyn wymagania podane są w rozporządzeniu Ministra Gospodarki z dnia 30 października 2002 r. w sprawie minimalnych wymagań dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy w zakresie użytkowania maszyn przez pracowników podczas pracy. Wymagania te opisane są bardzo ogólnie, co często prowadzi do niezrozumienia i bagatelizowania systemu sterowania podczas weryfikowania zgodności maszyn z wymaganiami minimalnymi. Zgodnie z wymaganiami minimalnymi systemy sterowania maszyn powinny zapewniać bezpieczeństwo i być dobierane z uwzględnieniem możliwych uszkodzeń, defektów oraz ograniczeń, jakie można przewidzieć w planowanych warunkach użytkowania maszyn.

Powyższe zapisy z cytowanych rozporządzeń w sposób bardzo ogólny opisują wymagania, jakie stawiane są systemom sterowania, w tym systemom odpowiedzialnym za bezpieczeństwo. Rozwinięcie tych wytycznych możemy znaleźć w polskich normach. Korzystając z opisanych w techniczny sposób w normach zagadnień związanych z niezawodnością systemów sterowania i sposobem określania tego poziomu niezawodności, możemy w ściśle techniczny sposób opisać system sterownia i określić, czy został poprawnie zaprojektowany w odniesieniu do wymagań stawianych w procesie oceny ryzyka.

 

Rys. 1. Fazy życia systemu sterowania

 

Rys. 2. Graf ryzyka wg PN EN ISO 13849-1

 

Rys.3. Aspekty skojarzone przy wyznaczaniu poziomu PL dla funkcji bezpieczeństwa

 

Fazy życia systemów sterowania

Tak jak każda z maszyn również system sterowania ma swoje...

Dalsza część jest dostępna dla użytkowników z wykupionym planem

Przypisy