Ontwerpen met veilige beweging

Ontwerpen met veilige beweging
SEW-Eurodrive is wereldwijd actief in de aandrijf- en besturingstechniek. De Duitse multinational houdt bruggen, achtbanen, lopende banden en
havenkranen in beweging. Voor dat doel ontwikkelt en maakt het bedrijf een grote variëteit aan producten,
als reductoren, servoaandrijvingen en -besturingen, IEC-motoren en industriële tandwielkasten.
Dat bij deze inrichtingen veiligheid om de hoek komt kijken, hoeft geen betoog.
Maar dat SEW-Eurodrive ook
de componenten levert die
helpen de veiligheid te garanderen, is wellicht minder bekend.
En dat die componenten op een
gebruiksvriendelijke manier
kunnen worden geselecteerd met
behulp van een Safety Configuration Library. De gratis tool,
die online beschikbaar is, helpt
engineers om te bepalen welke
componenten ze nodig hebben
om een veilige beweging tot
stand te brengen.
Veiligheid
Maar SEW wil niet alleen
componenten leveren, maar ook
adviseren over het gebruik van
componenten met het oog op
het behalen van het Performance
Level dat is vereist voor de
functie. Vervolgens neemt SEW
het systeem ook in bedrijf en test
20
SEW-Eurodrive is wereldwijd actief in de aandrijf- en besturingstechniek.
het of de functies volledig
werken. Daarom heeft SEW een
Functional Safety Management
Systeem opgezet om het thema
veiligheid kwalitatief goed te
organiseren. Bij alle levenscycli
van een product wordt er
volgens bepaalde normen
gewerkt die zijn vertaald in
procedures die betrekking
hebben op richtlijnen, concepten, ontwikkeling, planning,
realisatie, inbedrijfname,
valideren en uit bedrijf nemen.
De klant met een veiligheidsvraag krijgt altijd te maken met
een Safe Drive Expert. Deze
kent drie classificaties: 1, 2 en 3.
De Safe Drive Expert 3 mag
installaties in bedrijf stellen en
de functies valideren die de
componenten zouden moeten
vervullen. De Safe Drive Expert
op het mechanische vlak mag
ook remmen en encoders
monteren. De gecertificeerde
medewerkers inventariseren de
gewenste veiligheid tijdens de
beweging. Vervolgens passen ze
de configuratietool toe om de
juiste hardwarecomponenten te
selecteren die nodig zijn om een
bepaald niveau van veiligheid te
realiseren; ten slotte stellen ze
het systeem in bedrijf en
valideren ze de functies aan de
hand van het Functional Safety
Management Systeem.
Beweging
SEW komt in de praktijk veel
toepassingen van transportbanen
tegen die op verschillende
manieren producten voortbewegen. Mensen die in de buurt van
de transportbaan kunnen
komen, lopen bijvoorbeeld het
risico dat de last doorschiet of op
hen valt. Daarom moet eerst het
risico op letsel in kaart gebracht
worden met behulp van een
risico-inventarisatie en -evaluatie. Het gevaar wordt berekend
aan de hand van een gevarendiagram/risicograaf (ernst van het
letsel, de frequentie van
blootstelling en de waarschijnlijkheid dat het gevaar optreedt).
De uitkomst is het risico dat met
een besturingstechnische
oplossing kan worden beperkt.
Deze oplossing moet op een
zodanig niveau presteren dat er
voldoende zekerheid wordt
geboden dat het risico wordt
geëlimineerd.
Risico
Zo kan bijvoorbeeld zwaar letsel
(S2) optreden bij iemand die
zelden bij de transportbaan
komt (F1), maar deze kan dan
ook niet wegduiken (P2): we
komen dan uit op een performance level ‘required’ (PLr) d voor
de maatregelen die dit risico
moeten gaan verminderen,
volgens de norm EN ISO13849-1
die handelt over de betrouwbaarheid van een veiligheidssysteem. Je
zou eventueel afschermingen
kunnen plaatsen. Maar iedere keer
als mensen achter de afscherming
moeten zijn, wordt de workflow
gestopt en dat brengt kosten met
zich mee.
motor zit, monitort de snelheid
van de motor en zorgt ervoor dat
deze afschakelt als de snelheid te
hoog wordt. Op die manier
wordt een veilige lage snelheid
(SLS – red.) gerealiseerd. De
betreffende encoder zal zeer
betrouwbaar moeten zijn, want
hij mag absoluut niet slippen ten
opzichte van de as van de motor.
Een dergelijke FS-encoder is een
gewone encoder, die echter
volgens een speciale kwaliteitsprocedure is aangebouwd, door
mensen die er speciaal voor zijn
opgeleid. Door de deskundige
manier van monteren, met name
gericht op een optimale
uitlijning, wordt ervoor gezorgd
dat de detectie op basis van het
signaal van de encoder een
bepaalde betrouwbaarheid haalt.
Ook wordt voorkomen dat
bepaalde beschadigingen
ontstaan tijdens het gebruik
waardoor de encoder kan
uitvallen en een functie tot een
lager veiligheidsniveau zou
kunnen brengen. Het voorkomt
ook noodzaak tot montage van
twee encoders.”
Wie in de buurt van een transportbaan komt, kan bijvoorbeeld het risico lopen geraakt te
worden door een last die doorschiet of valt of bekneld te raken.
Daarom geven velen de voorkeur
aan een besturing die voldoet
aan PL d en die motoren regelt
op basis van Safely Limited
Speed (SLS). De besturing zorgt
ervoor dat de snelheid van het
product gegarandeerd veilig laag
blijft in de zone in het laatste
deel van de transportbaan waar
zich mensen kunnen bevinden.
Is de snelheid te hoog (door een
foutje in de besturing), dan
schakelt het systeem direct af en
komt de baan tot stilstand.
Een tweede risico zou kunnen
zijn dat iemand bekneld raakt
door het product. Dit risico kan
worden beperkt door een mat te
plaatsen. Stapt iemand op de
mat om in de buurt te komen
van de transportbaan met
product, dan stopt het systeem
direct via de functie Safe Torque
Off (STO). De motor wordt dan
direct koppelvrij gemaakt.
Safely Limited Speed
Bij SEW-Eurodrive in Rotterdam werken vele projectingeni-
eurs van wie slechts enkelen de
titel Safe Drive Engineer mogen
voeren. Een van hen is Otto
Waagmeester, binnen het
SEW-concern in Nederland ook
actief als trainer en vakdocent.
Op congressen en op themadagen treedt hij regelmatig op als
spreker of ‘Safety Doctor’, en
behandelt dan thema’s die te
maken hebben met veilig
bewegen. Aan hem de vraag wat
je nodig hebt om Safely Limited
Speed (SLS) op performance
level d te realiseren. Otto
Waagmeester: “SEW-Eurodrive
helpt hier met een configuratieprogramma, de Safety Configuration Library, waarmee
gemakkelijk bepaald kan worden
welke componenten nodig zijn.
In het geval van de transportbaan met het risico van een
doorschietende last en beknelling stelt de Safety Configuration Library een frequentieregelaar, een safety monitor en een
encoder voor. De safety monitor
bewaakt de encoder die op de
21
Als je zwaar letsel (S2) kan oplopen hoewel je zelden bij de transportbaan komt, en niet kan
wegduiken (P2) dan is het vereiste performance level PLr d.
Met Safely Limited Speed (SLS) blijft de snelheid van het product gegarandeerd veilig laag in de
risicozone; Safe Torque Off (STO) voorkomt beknelling door de motor direct koppelvrij te maken.
Architectuur
De MoviSafe een safety monitor
die de regelaar aanstuurt en de
bewegingen bewaakt, heeft een
architectuur die gericht is op het
realiseren van een hoog betrouwbaarheidsniveau. Hij bevat
twee microprocessors die parallel
aan elkaar hun taak verrichten.
Als de ene het niet doet dan
22
Safety Configuration Library stelt voor de transportbaan een frequentieregelaar, een safety
monitor en een encoder voor. De encoder wordt volgens een specifieke kwaliteitsprocedure
aangebouwd.
Bij een bovenloopkraan is het belangrijk dat de kraan zich alleen van een persoon in de laad- of
loszone af kan bewegen (Safe Direction) en hij of zij dankzij Safely Limited Speed tijdig kan
anticiperen.
zorgt de andere nog altijd voor
het uitvoeren van de veiligheidsfunctie (redundante uitvoering).
Op het moment dat het systeem
meldt dat er iets fout gaat,
schakelt hij af via de veilige
ingang van de regelaar die zorgt
voor het afschakelen met safe
torque off, ofwel het koppelloos
maken van de aandrijving. Deze
configuratie mag dus gebruikt
worden tot PL d, waar deze
functie aan moet voldoen.
Andere bewakingen
Behalve SLS zijn er andere
bewakingen. Safe Direction
(SDI) is een bewaking op het
lastwerktuig die signaleert of de
motor wel in de juiste richting
beweegt, want een andere
richting zou onveilig kunnen
zijn. Bij Safely Limited Position
wordt niet aan de snelheid, maar
aan de positie een bepaalde grens
gesteld. Het lastwerktuig mag
hier niet overheen, omdat het
dan in een zone komt waar het
gevarenrisico aanwezig zou
kunnen zijn. Hier moet de
snelheid van tevoren worden
afgebouwd om ervoor te zorgen
dat het werktuig voor de
gevarenzone stilstaat: hoe
dichter bij de verboden zone,
hoe lager de snelheid moet zijn.
Bovenloopkraan
Neem een bovenloopkraan die
heen en weer rijdt in een hal
waarin een laad- en loszone zijn
gesitueerd en waar zich mensen
kunnen bevinden. Dan is het
belangrijk dat de kraan zich
alleen van de persoon af beweegt
(Safe Direction). Met Safely
Limited Speed worden er
bovendien geen onverwacht
hoge snelheden gerealiseerd als
er mensen worden gedetecteerd
in de zone. Hiermee kan men
ervoor zorgen dat de risico’s te
overzien zijn en dat de mensen
kunnen anticiperen op een
langzaam bewegende last die
altijd van hen af beweegt.
Opnemers en lasersensors zorgen
voor de inputinformatie voor het
systeem. Aan de hand van deze
informatie wordt de lage
snelheid gerealiseerd en met
behulp van de safety monitor
bewaakt. Het is logisch dat het
vereiste PL-niveau slechts wordt
gehaald, als de hele keten van
sensor, processorunit en actor is
opgebouwd uit betrouwbare
componenten. Is ergens in de
keten een component niet goed
genoeg, dan is het hele performance level slecht. De gebruikte
componenten zijn dan ook
meestal niet goedkoop. De hoge
kosten worden verantwoord,
omdat een mensenleven
onbetaalbaar is en omdat bij
toepassing van deze technieken
de machine toch kan doorgaan
met productie als er mensen in
de laad- of loszone zijn.
Resultaat
Welke componenten zijn nodig
voor een bepaald niveau van
veiligheid? Waagmeester: “In de
online Safety Configuration
Library kan je bijvoorbeeld
kiezen voor de MoviDrive-applicatieregelaar en de noodzakelijke
veiligheidsfuncties. Een
geavanceerder niveau van
functies is Safely Limited Speed
en Safe Direction. Door
eenvoudig aan te klikken wat
gewenst is op het gebied van performance level, motortype, rem
en vele andere aspecten, ontstaat
een configuratie. Verkeerde
keuzes kunnen niet worden
gemaakt, want ‘onjuiste’ opties
staan niet in het lijstje. Het
resultaat is een systeem waar je
een motor moet uitrusten met
twee encoders, één voor de juiste
snelheid en één voor Safe
Direction. Voor Safe Direction
is één encoder niet genoeg. De
Safety Configuration Library is
een prima gids naar de juiste
keuze van componenten.”
www.sew-eurodrive.nl

Download Report