Как поддерживать работу оборудования во время перебоев в подаче энергии

По мере того как оборудование упаковочных линий становится все более высокотехнологичным, оно все больше усложняется. Из—за того, что операторам часто приходится взаимодействовать с таким сложным оборудованием, возрастает вероятность возникновения проблем, связанных с безопасностью. Например, производственные линии для упаковки продукции могут запланированно останавливаться для ручной загрузки 10–30 раз за смену, каждый раз требуя определенных действий от оператора, что ставит под угрозу его жизнь и здоровье и может приводить к нарушению тех или иных правил техники безопасности.

Защититься от рисков, связанных со сложностью оборудования, непросто. Когда оборудование модернизируют, чтобы повысить его безопасность, оно может стать еще сложнее, а требования к его использованию — жестче. Применяемые меры обеспечения безопасности часто включают трудоемкие процедуры остановки работы оборудования, отключение подаваемой на него энергии (воздуха, электропитания), решение возникающих при этом проблем и перезапуск процессов, что приводит к потерям производственного времени. Недовольные этими сбоями операторы могут попытаться, подвергая себя ненужному риску, обойти меры безопасности так, чтобы технологическая или производственная линия продолжала работать, пусть и в опасном режиме, но соответствуя ожиданиям, касающимся ее пропускной способности.

Последствия таких действий могут быть весьма печальными. Неправильное функционирование оборудования линии может привести к его повреждению, непредвиденным расходам, снижению производительности из—за аварийных остановов, а в крайних случаях — к травмам и даже гибели людей. Недавнее исследование Управления по охране труда США (Occupational Safety and Health Administration) показало, что на обрабатывающую промышленность в Штатах приходится 26% всех зарегистрированных пребываний в стационаре по производственным причинам и 57% всех зарегистрированных случаев ампутаций. Это самый высокий процент среди всех отраслей.

Очевидно, что защита людей и производственных активов (машин, оборудования и пр.) остается важной задачей и для конечных пользователей, и для производителей оригинального оборудования (Original Equipment Manufacturer, OEM). Сложность этого вопроса состоит в том, что они должны учитывать, казалось бы, бесконечное количество переменных, так или иначе связанных со сложностью оборудования, особенностями взаимодействия с ним операторов, общей культурой производства и индивидуальным отношением к безопасным операциям на рабочем месте.

Несмотря на все эти проблемы, повышение безопасности при упаковке продукции не только необходимо, но и вполне реализуемо. Внедрив правильные технологии, OEM-производители и конечные пользователи могут создать более безопасную производственную среду и снизить риски для операторов без ущерба для производительности. В частности, зонированная безопасность и решения для бесперебойного управления энергией улучшают управление оборудованием во время остановок и перебоев в подаче, например, воздуха для питания пневматических приводов. Обеспечение машин улучшенными системами функциональной безопасности помогает минимизировать влияние этих событий на производственные операции и способствует более предсказуемому поведению оборудования, что повышает безопасность операторов.

Зонирование

Все обозначенные проблемы взаимодействия операторов с машинами особенно актуальны для цехов упаковки с пневматическим управлением машинами. Как правило, для обеспечения безопасности операторов подобных машин требовалось использовать дискретные цепи безопасности с резервными клапанами сброса, предназначенными для блокировки / отключения оборудования. При необходимости подача воздуха перекрывается, воздух сбрасывается, машина отключается.

Этот подход не только тратит впустую энергию из—за многократного сброса всего сжатого воздуха в машине, но и вынуждает операторов подолгу ждать перезапуска всей системы. Кроме того, значительно усложняется конструкция самой машины, поскольку требуются сложные структуры управления, место для их размещения и использование довольно дорогих дополнительных устройств и комплектующих. Без этих управляющих структур внезапное повторное введение воздуха в пневматическую систему может вызвать непреднамеренное движение механизмов, увеличив риск травматизма персонала и повреждения оборудования или заставив оборудование незапланированно подать продукты, что приведет к разливу, потере продукта или его повреждению. Чтобы избегать таких ситуаций и поддерживать ожидаемую производительность, операторы могут оставлять некоторое оборудование запитанным в то время, когда оно не должно быть активным, и тем самым подвергать себя и оборудование опасности.

Технология зонирования безопасности предлагает лучший подход к обеспечению безопасности машин при взаимодействии с ними вручную и отвечает требованиям Директивы о безопасности машин и оборудования и стандарта ISO 13849-1 ”Safety of machinery — Safety-related parts of control systems — Part 1: General principles for design” (рис. 1).

Рис. 1. Технология зонирования безопасности предлагает лучший подход к обеспечению безопасности машин при взаимодействии с ними вручную.

Все изображение предоставлено компанией Emerson

Технология зонированной безопасности с помощью единой системы коллектора упрощает проектирование резервной пневматической цепи безопасности, которую можно настроить для отключения подачи воздуха и питания только на ту группу клапанов, которые контролируют конкретное движение машины в непосредственной близости от оператора, в то время как остальная часть машины останется запитанной. Это обеспечивает безопасность оператора и позволяет части оборудования продолжать работу, даже если эти цепи безопасности включены. Несколько независимых контуров безопасности и стандартные функции клапана можно легко и экономично разместить в одном блоке пневмоклапана. Это снижает сложность и количество компонентов системы безопасности примерно на 35%, обеспечивая при этом несколько независимых функций безопасности, таких как остановка движения, возврат в исходное положение, выпуск отработанного воздуха, разжимание, удержание в зажатом состоянии и т. д.

Для собственников предприятий и операторов оборудования зонированные предохранительные коллекторы упрощают операции и снижают затраты, оптимизируя безопасность машин и повышая их производительность.

Интеллектуальное отключение и перезапуск оборудования

Сбои в подаче электроэнергии представляют собой еще одну серьезную проблему, вызывающую беспокойство, когда речь идет об обеспечении безопасности персонала и активов упаковочного предприятия. Если операторы полагаются на автоматизированные упаковочные системы с электронным управлением, перебои в подаче электроэнергии могут происходить практически без предупреждения, а внезапная остановка машины в результате этих сбоев может быть опасной, требующей много времени и затрат. Эти остановки могут не только подвергнуть операторов упаковочной линии опасности, но и привести к повреждению оборудования, порче продукции, скоплению материалов и невыполнению заказов.

Сбои, связанные с электроэнергией, могут быть вызваны широким спектром проблем с питанием, включая провалы и скачки напряжения, отключения, перебои в подаче электроэнергии и переходные процессы с низкими и высокими частотами. Никакие производственные предприятия, цеха и линии не защищены полностью от этих проблем. Проблема усугубляется стареющими электрическими системами завода, которые обеспечивают питание современного оборудования с электронными системами управления, на что они изначально не были рассчитаны, притом что такие системы управления не только очень сложны, но и весьма чувствительны к сбоям и перебоям в электропитании. Проще говоря, поврежденные из—за сбоя питания системы управления могут погрузить линию в состояние хаоса, заставляя машины действовать непредсказуемо: компоненты врезаются друг в друга, продукты ломаются, а операторы попадают под перекрестный огонь.

Для предотвращения этого хаоса — и угроз безопасности и производительности — требуется наладить обслуживание критически важного электронного оборудования предприятия во время сбоя. Средства для достижения этой цели — источники бесперебойного питания (ИБП), которые дают возможность машинам поддерживать их собственные источники питания, программируемые логические контроллеры (ПЛК) и устройства связи в рабочем состоянии во время неожиданного отключения электроэнергии (рис. 2).

Рис. 2. ИБП помогают защитить электронное оборудование во время перебоев в подаче электроэнергии

Упаковочные линии, оснащенные ИБП, могут работать надежно и непрерывно, помогая операторам оставаться в безопасности.

Правильный путь к решению проблем безопасности

Обеспечение безопасности оборудования и операторов на сложных производственных линиях будет и дальше оставаться растущей проблемой, особенно в связи с тем, что производственные операции стремятся поддерживать стандарты производства и соответствовать ожиданиям клиентов. Эти ожидания вместе с последующим давлением на операторов, отвечающих за работу упаковочной линии, никуда не денутся. Тем не менее производственные компании должны обеспечивать безопасность и здоровье своих сотрудников, которые занимаются установкой, эксплуатацией, настройкой и обслуживанием такого потенциально опасного производственного оборудования. Приведенные в статье примеры — это просто правильный подход и технологии, которые предлагают более эффективный контроль и управление машинами и оборудованием при соблюдении высоких требований по его безопасности.