Під час проєктування електричних схем керування часто виникає потреба врахувати поняття "рівень безпеки". Це важливий аспект, особливо для промислового обладнання, де безпека персоналу та надійність роботи мають першочергове значення. Але як визначити, який рівень безпеки необхідний для конкретної схеми? Що впливає на цей показник, і як правильно спроєктувати систему, щоб вона відповідала строгим стандартам та вимогам сертифікації? Відповіді на ці запитання є ключовими для створення ефективних та безпечних рішень.

Oцінкa ризиків

Перш за все, перед проєктуванням машини необхідно провести оцінку ризиків, пов'язаних з її використанням. Варто оцінити всі аспекти та частини машини, визначивши, які небезпеки вона може створити, і врешті-решт встановити рівень небезпеки для всієї машини або її окремих частин. Відповідно до європейського стандарту безпеки машин EN954-1, рівні небезпеки поділяються на п'ять категорій: B, 1, 2, 3 та 4. Рівні небезпеки збільшуються послідовно, причому 4 є найвищим рівнем небезпеки. Класифікація та визначення рівнів небезпеки наведені на Рисунку 1:

• S - Ступінь травми:
  1 = незначні травми;
  2 = серйозна травма або смерть.

• F - Час і ступінь небезпеки:
  1 = від рідкісного до частого;
  2 = від частого до постійного.

• P - Можливість уникнення небезпеки:
  1 = можливо за певних умов;
  2 = неможливо.

Після завершення оцінки ризиків для машини (або її частини) та визначення рівня небезпеки необхідно вжити низку заходів для зниження ризику. Це може бути вдосконалення механічної конструкції, впровадження додаткових засобів захисту, використання схем керування безпекою тощо.

Проєктування схеми

Проєктування схеми керування безпекою також має відповідати встановленому рівню безпеки. Згідно з європейським стандартом безпеки машин EN954-1, відповідно до п’яти рівнів небезпеки, рівень безпеки схеми керування також поділяються на B, 1, 2, 3 та 4. Рівні безпеки підвищуються поступово, рівень 4 є найвищим рівнем безпеки.

Наприклад, якщо для машини (або її частини) визначено рівень небезпеки 4, то відповідний рівень безпеки схеми керування також має бути рівня 4.

Рівень безпеки B та 1

Клас B вимагає, щоб схеми керування, пов’язані з функціями безпеки, проєктувалися, вибиралися та монтувалися з використанням пристроїв комутації, які відповідають основним правилам безпеки та відповідним стандартам. Схема керування безпекою повинна витримувати інтенсивність експлуатації, вплив робочого середовища під час роботи та зовнішніх факторів. Рівень B є базовим, і всі інші рівні мають відповідати його вимогам.

У порівнянні з рівнем B, рівень 1 вимагає використання перевірених компонентів, тобто таких, які були широко та успішно застосовані в подібних випадках, або виготовлені відповідно до стандартів безпеки із застосуванням перевірених технологій.

Типовий приклад монтажу для класів B і 1 показаний на Рисунку 2:

На рівнях B і 1 стійкість системи керування безпекою до несправностей досягається головним чином завдяки використанню відповідних компонентів. Як показано на схемі, автомат захисту 11F3 і кнопка аварійної зупинки 11S3 підключені послідовно в основний контрольний контур. Якщо використано надійний автомат захисту і якісну кнопку аварійної зупинки, ризик у цій схемі є прийнятним.

Однак при виникненні будь-якої одиничної несправності в схемі керування безпекою, наприклад, якщо контакт кнопки аварійної зупинки завариться, це призведе до втрати функції безпеки. Таким чином, рівень безпеки такого контрольного контуру може бути лише B або 1.

У проєктуванні небезпечних машин класи B і 1 використовуються рідко. Зазвичай найбільш поширеними є рівні 2, 3 і 4, оскільки вони забезпечують вищу стійкість до відмов та більш надійний захист.

Ми можемо поділити просту схему керування на три частини: вхідну частину сигналу (наприклад, кнопка аварійної зупинки, кінцевий вимикач, світлова решітка), частину керування (наприклад, реле, PLC) та вихідну частину (наприклад, контактор змінного струму для керування двигуном).

Згідно з описом рівнів безпеки у стандарті EN 954-1, для досягнення рівня безпеки 2 і вище частина керування має використовувати безпечні компоненти, такі як реле безпеки, PLC безпеки тощо.

Розглянемо кнопку аварійної зупинки як приклад для аналізу застосування cхеми на цих трьох рівнях безпеки.

Рівень безпеки 2

Якщо використовується одноканальний вхідний сигнал для підключення до реле безпеки, рівень безпеки цієї схеми керування становить 2, як показано на Рисунку 3.

Рівень безпеки 3

Якщо використовується двоканальний вхідний сигнал, який підключається до реле безпеки, але не має можливості виявляти коротке замикання між двома вхідними контактами, рівень безпеки цього контрольного контуру відповідає рівню 3, як показано на Рисунку 4.

Рівень безпеки 4

Якщо використовується двоканальний вхідний сигнал, який підключається до реле безпеки і здатний одночасно виявляти коротке замикання між двома вхідними контактами, рівень безпеки цього контрольного контуру відповідає рівню 4, як показано на Рисунку 5.

Висновок

Правильна класифікація та проєктування схем безпеки є фундаментом для забезпечення надійності та безпечної експлуатації обладнання. Вибір відповідного рівня безпеки, заснований на ретельній оцінці ризиків, дозволяє мінімізувати небезпеку для персоналу та знизити ймовірність збоїв у роботі систем. Дотримання стандартів, таких як EN954-1, гарантує відповідність сучасним вимогам та сприяє підвищенню загальної ефективності виробництва.