Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Zařízení pro zavážení pece Bobr 160.060 z hlediska bezpečnosti

Zařízení pro zavážení pece Bobr 160.060 z hlediska bezpečnosti

V lednovém čísle časopisu Automa byl uveřejněn článek Několik příkladů použití logického modulu Logo! v praxi. V článku je popsáno i řízení zařízení pro zavážení pece Bobr 160.060. Cílem tohoto příspěvku je ukázat, jak je u něj zajištěn soulad s českou technickou normou ČSN EN 60204-1 Bezpečnost strojních zařízení, Elektrické zařízení strojů, Část 1: Všeobecné požadavky.

Popis činnosti zavážecího vozu

Zavážecí vůz Bobr je určen k zavážení šachtové pece s hmotností vsázky přibližně tři tuny. Vůz se pohybuje pomocí vlastního pohonu po kolejové dráze o rozchodu 2 200 mm, přičemž energie je přiváděna kabelem upevněným na kabelovém bubnu (obr. 1). Vůz se ovládá v poloautomatickém režimu (ovládání dálkovým zařízením radiosignálem) nebo v ručním režimu (ovládání ručním ovládacím zařízením, které je kabelem připojeno přímo k rozváděči zavážecího vozu).

Rozlišují se tři základní polohy zavážecího vozu: plnicí, vyčkávací a zavážecí. V plnicí poloze je vůz jeřábovým drapákem plněn vsázkou. Poté vůz přejede před pec do vyčkávací polohy. Tato poloha je současně polohou pro vážení vozu. Po zvednutí víka pece přejede vůz z vyčkávací do zavážecí polohy výsypem nad pec. Spuštěním podávacího žlabu (vibračního třídiče) je vsázka dopravována do pece. Po vyprázdnění vozu se vůz vrací do plnicí polohy a víko pece se zavře. Po dobu pohybu zavážecího vozu je generován výstražný optický a akustický signál.

Ruční a poloautomatický režim

V ručním režimu je vůz řízen ovládacím zařízením, které umožňuje vybavovat tyto signály:

  • vůz vpřed (přejezd vozu z koncové polohy do plnicí, z plnicí do vyčkávací nebo z vyčkávací do zavážecí, nezávisle na stavu dveří pece),
  • vůz vzad (přejezd vozu ze zavážecí polohy do vyčkávací nebo z vyčkávací do plnicí),
  • zapnout vibrační třídič (v zavážecí poloze),
  • vypnout vibrační třídič (s aktivním brzděním pohonu třídiče),
  • plynulé řízení výstupní frekvence měniče pro spojité ovládání pohonu vibračního třídiče,
  • nouzové zastavení (hřibové tlačítko),
  • přepínač ruční/poloautomatický režim.

V poloautomatickém režimu se vybavují tyto signály:

  • vůz vpřed (do vyčkávací polohy z plnicí polohy po naplnění jeřábem),
  • vůz vzad (do plnicí polohy po vyprázdnění ze zavážecí polohy),
  • vypnout vibrační třídič,
  • nouzové zastavení.

Poloautomatický režim lze spustit, je-li vůz v zavážecí nebo plnicí poloze. Po spuštění poloautomatického režimu při splnění podmínky, že se zavážecí vůz nachází v plnicí poloze, je zavážecí vůz plněn jeřábem. Po naplnění a vizuální kontrole naplnění obsluha stiskne tlačítko vůz vpřed a zavážecí vůz přejede do vyčkávací polohy, kde je zvážen a čeká se na signál, že jsou otevřeny dveře pece. Po obdržení tohoto signálu (který se přenáší též bezdrátově) přejede vůz do zavážecí polohy a s určeným zpožděním je automaticky na stanovenou dobu zapnut vibrační třídič. Pro nedostatek komunikačních signálů nelze prostřednictvím řídicího systému zabránit uzavření dveří pece v době, kdy je zavážecí vůz v zavážecí poloze. Signálové omezení vyplynulo ze zadání provozovatele strojního zařízení. Po zastavení vibračního třídiče je obsluhou vizuálně zkontrolováno vyprázdnění zavážecího vozu a poté obsluha stiskne tlačítko vůz vzad, zavážecí vůz přejede zpět do plnicí polohy a cyklus se opakuje.

Jestliže se během činnosti vibračního třídiče vzpříčí materiál na roštu, je nutné vibrační třídič vypnout stisknutím tlačítka vypnout vibrační třídič, uvolnit vzpříčený materiál a v ručním režimu dokončit vyprázdnění zavážecí vozu. Během chodu vibračního třídiče a zejména při manuálním uvolňování vzpříčeného materiálu musí obsluha dodržovat bezpečný pracovní postup popsaný místním provozním bezpečnostním předpisem, který pro tuto činnost musí zpracovat provozovatel zařízení.

Ruční režim je nutné použít také v případě, že při vizuální kontrole obsluha zjistí, že vůz není zcela vyprázdněn. Do poloautomatického režimu je možné řízení opětovně přepnout, jestliže se zavážecí vůz nachází v plnicí nebo zavážecí poloze.

Je-li během funkce poloautomatického režimu přerušena rádiová komunikace, je po stanovené době poloautomatický režim zastaven a přerušovaně svítí kontrolky porucha.

Poloautomatický režim je možné kdykoliv nezávisle na činnosti a poloze zavážecího vozu zastavit stisknutím tlačítka vypnout, které je umístěno na boku rozváděče instalovaného na zadní části zavážecího vozu.

Soulad s požadavky ČSN EN 60204-1

Při návrhu elektrického projektu zavážecího vozu jsem vycházel z požadavků české technické normy ČSN EN 60204-1 Bezpečnost strojních zařízení, Elektrické zařízení strojů, Část 1: Všeobecné požadavky. Zde jsou v článku 9.2.5.4 stanoveny požadavky na funkce nouzového zastavení a nouzového vypnutí, které jsou vyvolány jednoduchým úkonem obsluhy. Norma říká, že funkce nouzového zastavení odpovídá zastavení buď kategorie 0, nebo kategorie 1 (viz článek 9.2.2 této normy). Kategorie nouzového zastavení musí být stanovena na základě odhadu rizika vyvolaného strojem. Je-li funkce nouzového zastavení kategorie 0, musí být zařízení nouzového zastavení provedeno výlučně pevným zapojením elektromechanických součástí. Dále nesmí jeho funkce záviset na elektronické logice (ať už realizované hardwarově, nebo softwarově) nebo na přenosu povelů prostřednictvím komunikační sítě nebo spojů.

Požadavky na řídicí systémy s bezdrátovým přenosem povelů a signálů

Článek 9.2.7 stanovuje funkční požadavky na řídicí systémy používající bezdrátový (rádiový, infračervený) přenos povelů a signálů mezi řídicím systémem stroje a stanovištěm (stanovišti) obsluhy. Z uvedeného článku bych zdůraznil toto:

  • musí být zajištěny prostředky pro snadné odpojení zdroje řídicího stanoviště obsluhy,

  • musí být zajištěny prostředky (např. klíčem uzamykatelný vypínač, přístupový kód) pro zabránění neoprávněného použití řídicího stanoviště obsluhy,

  • každé řídicí stanoviště obsluhy musí mít jednoznačnou indikaci, který stroj (které stroje) se má (mají) ovládat z daného stanoviště.

Dále musí mít řídicí stanoviště obsluhy k dispozici zvláštní a jasně označené prostředky pro vyvolání funkce zastavení stroje nebo všech pohybů, které mohou způsobit nebezpečný stav. Ovládací prvky pro vyvolání této funkce zastavení nesmějí být označeny jako nouzové vypnutí, ale jako zastavení stroje, přestože vyvolaná funkce zastavení stroje může být ve skutečnosti realizována nouzovým vypnutím.

Stroj s bezdrátovým řízením musí být vybaven prostředky pro automatické vyvolání zastavení stroje a pro zabránění vzniku možných nebezpečných funkcí v těchto případech:

  • při přijetí signálu k zastavení stroje,
  • při zjištění poruchy systému,
  • není-li ve stanovené době detekován platný signál (kromě případu, kdy stroj vykonává naprogramovanou úlohu mimo dosah bezdrátového řízení tam, kde se nemohou vyskytnout nebezpečné podmínky).

Rovněž nesmí být nebezpečný stav způsoben kolísáním napětí akumulátorové baterie. Jsou-li vykonávány jeden nebo několik potenciálně nebezpečných pohybů při řízení ze stanoviště obsluhy napájeného z akumulátorové baterie, musí být obsluze signalizována zřetelná výstraha, jestliže kolísání napětí baterie přesáhne předepsané meze. Za tohoto stavu musí řídicí stanoviště obsluhy zůstat funkční po dobu dostatečně dlouhou pro uvedení stroje do stavu, který není nebezpečný.

Realizace bezdrátového ovládání v praxi

Obrátil jsem se na firmy v České republice, které prodávají dálková ovládací zařízení, a požadoval jsem nabídku dálkového ovládacího zařízení splňujícího požadavky provozovatele zařízení a současně požadavky uvedené normy. Musím konstatovat, že takové dálkové ovládací zařízení mi žádná firma nenabídla. Nejblíže specifikovaným požadavkům bylo dálkové ovládací zařízeni Ergo V5 od firmy Hetronic, dodávané na český trh společností OS-KOM. Toto dálkové ovládací zařízení splňuje téměř všechny uvedené požadavky, pouze nelze využít tlačítko nouzového zastavení, protože jeho funkce by nebyla v souladu s normou ČSN EN 60204-1. Nabízí se otázka, jak tedy beze zbytku zaručit požadavky normy ČSN EN 60204-1? Nalézt řešení, nebylo jednoduché, ale nakonec lze vše realizovat tímto způsobem:

  1. Tlačítko nouzového zastavení je zapojeno do série s uzamykatelným vypínačem s klíčkem a také se spínačem se signalizací o připojení akumulátorové baterie. Tento signál je přenášen od vysílače k přijímači. Přestože je v přijímači pro aktivaci zastavení použito bezpečnostní relé K0, není možné tímto signálem vyvolat funkci nouzového zastavení stroje. Tento signál lze použít pouze pro softwarové zastavení činnosti zavážecího vozu, je-li stisknuto tlačítko zastavení, vyjmut uzamykatelný vypínač s klíčkem nebo vyjmuta akumulátorová baterie.

  2. Přerušení rádiového přenosu od dálkového ovládacího zařízení je signalizováno také výstupem K0 na přijímači. Dojde-li k přerušení rádiového přenosu během poloautomatického režimu, činnost zavážecího vozu je s časovou prodlevou softwarově zastavena.

  3. Pro to, aby byly splněny požadavky normy ČSN EN 60204-1, je jedno z ovládacích tlačítek dálkového ovládacího zařízení označeno stop, a je-li stisknuto, je vyvoláno nouzové vypnutí zavážecího vozu.

Závěr

Na příkladu realizace zařízení pro zavážení pece Bobr 160.060 jsem zjednodušeně vysvětlil pouze některé probl émy spojené s použitím bezdrátového ovládacího zařízení. Je nutné upozornit, že problematika je mnohem širší a složitější a vyžaduje důkladnou znalost příslušných norem a předpisů.

Ing. Martin Hlinovský,
katedra řídicí techniky, ČVUT FEL Praha
(hlinovsm@fel.cvut.cz)

Příspěvek lze ve formátu PDF stáhnout zde