Dæmpning er genopfundet – Den intelligente portvagt
Processen med at dæmpe ”Den intelligente portvagt” (her kaldet SPG - Smart Process Gating), så den fuldstændig er fri for sensorer, der afgiver signaler, er baseret på LKC sikkerhedslysgitteret fra Leuze electronic, og det er integreret i MLC 530 SPG modellen.
Håndterings- og monteringssystemer omfatter ofte farezoner, der skal beskyttes mod uautoriseret adgang. Der skal imidlertid være mulighed for at transportere materialer ind og ud på samme tid af farezonen. Sådanne systemer kan man finde i intralogistik, bilindustrien og pakningsindustrien. Disse krav imødegås i praksis ved at bruge optoelektroniske beskyttelsesenheder, der er installeret ved kanaliserings- og omledningsområder. Beskyttelsesenhederne skal designes, så de opdager ankomst af materialer til det beskyttede område, så enhederne derved midlertidigt afskærmer beskyttelsesområdet. På denne måde garanteres fri passage af materialerne. Det beskyttede område skal kun afskærmes mens det transporterede materiale nærmer sig – adgang for personer skal forhindres.
Indtil nu har det været nødvendigt at bruge yderligare sensorer til detektering af materialer – og derfor også til at skelne mellem materialer og personer. Disse sensorer er også blevet betegnet som 'dæmpesensorer'. "Smart Process Gating-princippet" (SPG) - imødekommer de ovennævnte krav uden brug af yderligare sensorer.
Fig. 2: Proceskontrolleret adgangskontrol med Intelligent Portvagt.
Fig. 3: SPG muliggør et meget kompakt system med materiale sluser.
Driftsprincippet
Princippet i SPG er baseret på type 4 sikkerhedslysgitre fra MLC 500 serien fra Leuze electronic. Det er implementeret i MLC 500 SPG modellen. I det grundlæggende princip bruger SPG princippet to kontrolsignaler (fig. 3):
Det første signal (CS=Control Signal) kommer fra systemkontrolleren (en plc). Tidspunktet for generering af CS skiftesignalet skal sættes således, at materialet er indenfor 200 mm fra det beskyttede område. Det er nødvendigt for at forebygge, at personer skulle kunne smutte igennem.
Det andet signal (PFI= Protective Field Interruption) genereres af selve sikkerhedslysgitteret, når materialet afbryder det beskyttede område. Derved startes beskyttelsen af det beskyttede område også. Beskyttelsen slutter enten efter et bestemt tidsrum (t) - efter at materialet igen er væk fra det beskyttede område - eller ved aktivt af lave et reset af skiftesignalet CS.
Fig. 4: Oversigt over driftsprincippet.
Detaljer i signalsvaret
Når systemkontrollen (en plc) har sendt et skiftesignal (CS) til sikkerhedslysgitteret, skal materialet ind i det beskyttede område indenfor 4 sekunder (tl, fig. 4). Ved indgangen genererer sikkerhedslysgitteret nr. 2 signal (PFI), og starter derved oprettelsen af det beskyttende område. Med basisindstilling skal materialet passere igennem indenfor ti minutter, ellers går modtagedelen af sikkerhedslysgitteret i låse-mode. Alternativt kan en time-out udvidelse på op til 100 timer aktiveres for at tillade stop under et holdskifte eller at det over en weekend blokerer afspærringssekvensen. Når materialet forsvinder ud af det beskyttede område, resetter sikkerhedslysgitteret det signal, som det genererede (PFI), så snart materialet forlader det beskyttede område. Afhængig af den valgte driftmåde kan beskyttelsesområdet enten automatisk kobles til efter et eller to sekunder (t2) af sikkerhedslysgitteret, eller beskyttelsen ophæves af kontrolleren. Derefter er beskyttelsen af adgang igen aktiv.
Fig. 5: Typisk signalforløb mens materiale passerer det beskyttede område.
Optimerede driftformer for applikationer
SPG princippet arbejder med tre driftsformer for at tilpasse sig til forskellige applikationsområder. De er implementerede i MLC 530 SPG sikkerhedslysgitteret. (tabel 1).
Tabel 1: Oversigt over driftsformer.
Det må også sikres, at afstanden mellem det transporterede materiale og det beskyttede område ikke er mere end 200 mm, når materialet forlader det beskyttede område for at forhindre personer i at gå ind i området. Hvis materialet bevæger sig mere end 200 mm fra det beskyttede område indenfor reaktiveringstien på et sekund, kan portvagten afbrydes for tidligt ved at bruge ”End by control” (Kontrolleret slut) funktionen. Det gøres ved at resette CS signalet. Portvagten afbrydes indenfor 0,1 sekund, og derefter reaktiveres beskyttelsesfunktionen (fig. 4). Afhængig af den ønskede handling kan ”standard” driftsmåden foretages med en standard plc eller med en sikkerheds plc. Der er understøttelse for time-out udvidelsen på 100 timer.
Fig. 6: Signal svar ved ”Kontrolleret slut” funktion
Under disse driftsformer bruges to kontaktsignaler med antivalente signalfordele af plc'en. Plc kontaktsignalet (CS) og timer stop signalet (TH - figur 7) sætter portvagtsekvensen i gang og kontrollerer samtidig den kvalificerede stop og start. TH signalet må skifte til 'S indenfor 0,5 sekund. Denne driftsform kræver en sikkerheds plc. Der er understøttelse for time-out udvidelsen på 100 timer.
Fig. 7: Signalgangen mens transporteret matieriale går gennem det beskyttede område
Fig. 8 Eksempel på anvendelse af driftsformerne "kvalificerede stop" og "partial gating"i bilindustrien.
Krav til en sikker løsning
Det er derfor vigtigt at overveje de nødvendige, sikkerhedsrelaterede krav i en SPG installation. Disse er beskrevet i de tilsvarende driftsinstruktioner. Et vigtigt krav er, at systemkontrollen (plc'en) skal kunne være opmærksom på materialets aktuelle position. Plc'en skal bruge information om hvornår det beskyttede område nås og forlades af materialet for at kunne sende de nødvendige kontaktsignaler til sikkerhedslysgitteret på det rette tidspunkt. Det er nødvendigt, da det beskyttede område skal afbrydes indenfor fire sekunder efter indgang af plc kontaktsignalet.
Dertil kommer, at det er nødvendigt at opretholde maksimum afstand mellem materiale og lysgitter på 200 mm i begyndelsen af portvagt sekvensen (indgang) og slutningen af portvagten (udgang). Til at generere kontaktsignalerne bør det bemærkes, at disse ikke kan udløses direkte af personer, d.v.s. de er ikke nemme at manipulere. Der er ingen særlige krav til opnåelse af informationstyperne. Informationen kan eksempelvis fås fra kendte processer eller ekstra signalkilder. Især i udgangsapplikationer kan viden om positionen ofte nemt udledes. Eksempler omfatter udgangsstationer med transportbånd på tværs, udgang fra procescentre samt udgang ved brug af aktive transportbånd.
Synkroniseringsstråler og længde af beskyttelsesområde
I typiske intralogistik applikationer er afskærmningen kun aktiv i nogle få sekunder, nemlig den tid, der skal bruges for at materialet kan passere gennem lysgitteret. Da denne varighed er afgørende lavere end de tilladte 60 sekunder, er der ingen særlige krav til synkroniseringsstrålerne med hensyn til dimensioneringen af længden af det beskyttede område.
Fig. 9: Indretning af lysgitter til portvagt tider op til 60 sekunder
Hvis det transporterede materiale skal bruge mere end 60 sekunder for at komme igennem lysgitteret, eller hvis den højst tilladte timeout værdi af 10 minutter eller 100 timer skal overskrides, må det sikres, at i det mindste en synkroniseringsstråle er tilgængelig til enhver tid. Dette kan opnås på to måder:
Den øverste stråle virker som synkroniseringsstråle. Lysgitterets højde vælges, så synkroniseringsstrålen altid er over det højeste punkt af det transporterede materiale (Fig. 10 til højre). Den laveste stråle virker som synkroniseringsstråle. Det beskyttede område arrangeres, så synkroniseringsstrålen f.eks. er under transportbåndets niveau. Dette område kan skjules med ”Fast afblænding af stråle med 1 stråles tolerance” funktionen (fig. 10, til venstre).
Fig. 10: Indretning af lysgitter hvis der kræves portvagt tider > 60 sekunder
Standarder og specifikationer
Specifikationerne for MLC 530 SPG sikkerhedslysgitteret er designet i overensstemmelse med sikkerhedsrelevante, internationale standarder. Sensorens data er type 4 (IEC/EN 61496), performance level PL e/ kategori 4 (EN ISO 13849-1) og SIL 3 (IEC 61508). Sensorerne og den tilsvarende dokumentation vedrørende integrering af løsningen er uafhængigt certificeret. Alle aspekter, der skal bruges for at anvende systemet, er beskrevet i driftsinstruktionerne.
Fordele ved den intelligente portvagt
- Ekstrem kompakt og pladsbesparende design af systemet, da der ikke er brug for at gøre plads til dæmpende sensorer foran/bagved lysgitteret
- Glimrende pålidelighed og tilgængelighed for sikkerhedsenheden, samt lave installations- og serviceomkostninger (ingen opsætning/justering/genjustering af dæmpesensorer)
- Reduceret risiko for at driftspersonale 'piller' ved systemet
- Selv dele med åbninger og paller, der lastes med afstande imellem, kan transporteres driftsikkert.
