Λύσεις αυτοματισμού για ισχυρή ασφάλεια στη γραμμή παραγωγής

Σε μια γραμμή παραγωγής υπάρχουν διαφορετικά είδη μηχανημάτων και το κάθε ένα από αυτά σχετίζεται με αντίστοιχους κινδύνους. Τα καλά νέα είναι ότι μπορούν να αντιμετωπιστούν αποτελεσματικά με τη βοήθεια αυτοματοποιημένων λύσεων.  Γράφει η Ελένη Αθανασάτου Μηχανολόγος-Μηχανικός

Η ασφάλεια στη γραμμή παραγωγής είναι ο βασικός στόχος κάθε μελέτης επικινδυνότητας. Η επένδυση που πραγματοποιείται για μια μελέτη επικινδυνότητας αφορά στο σχηματισμό αρμόδιων ομάδων, την κατανομή πόρων, τη δημιουργία τεχνικών φακέλων, καθώς και την υποβολή εκθέσεων σε κάποια ρυθμιστική αρχή και οφείλει να βελτιώνει την ασφάλεια για τον άνθρωπο, τα υλικά και τα μηχανήματα. Εάν η μελέτη επικινδυνότητας δεν οδηγεί σε ασφαλείς συνθήκες εργασίας στη γραμμή παραγωγής, τότε δεν έχει απολύτως κανένα νόημα. Ταυτόχρονα, οδηγεί σε αδυναμία συμμόρφωσης με τις οδηγίες των ρυθμιστικών αρχών.

Σε μια γραμμή παραγωγής υπάρχουν διαφορετικά είδη μηχανημάτων και το κάθε ένα από αυτά σχετίζεται με αντίστοιχους κινδύνους. Η σοβαρότητα και η πιθανότητα εμφάνισης των κινδύνων μεταβάλλονται ανάλογα με το μηχάνημα και τη διαδικασία. Για παράδειγμα, οι κίνδυνοι που σχετίζονται με ένα μηχάνημα που έχει περιστρεφόμενα μέρη, διαφέρουν από αυτούς που σχετίζονται με μηχανήματα που έχουν γραμμικά κινούμενα μέρη, όπως έμβολα, ιμάντες κ.λπ. Ωστόσο, υπάρχει ο γενικός κανόνας που λέει ότι κάθε μηχάνημα σχετίζεται με κάποιους κινδύνους, ανεξάρτητα από το σκοπό ή τη λειτουργία του.
Στο κείμενο που ακολουθεί, θα εξετάσουμε ορισμένους συνηθισμένους κινδύνους που εμφανίζονται σε μία γραμμή παραγωγής, καθώς και τις κατάλληλες λύσεις αυτοματισμού για την επιλύση αυτών.
Κίνδυνος 1: Λειτουργία μηχανήματος
Η λειτουργία ενός μηχανήματος μπορεί να αποτελεί θανάσιμο κίνδυνο, ακόμα και στην περίπτωση που αυτή η λειτουργία ή η σχετιζόμενη διαδικασία είναι μικρής κλίμακας. Όταν ένας άνθρωπος έρχεται σε επαφή με ένα μηχάνημα σε λειτουργία, διαφορετικά υποσυστήματα του μηχανήματος, όπως το ηλεκτρικό και το μηχανολογικό, είναι δυνατό να προκαλέσουν σοβαρές βλάβες στο ανθρώπινο σώμα. Ορισμένες λειτουργίες, όπως για παράδειγμα σε μηχανήματα εκτύπωσης ή συσκευασίας, απαιτούν από τον χειριστή να πραγματοποιεί ρυθμίσεις, ενώ το μηχάνημα είναι εν κινήσει.
Επιπλέον, στη διάρκεια της συντήρησης, οι ασφάλειες του μηχανήματος παρακάμπτονται, προκειμένου να γίνει ο έλεγχος των διάφορων εξαρτημάτων και να επιλυθούν τυχόν προβλήματα. Αυτό αυξάνει τον σημαντικά τον κίνδυνο του τραυματισμού για το προσωπικό της συντήρησης.

Λύσεις αυτοματισμού
Ο κίνδυνος που σχετίζεται με δραστηριότητες όπως αυτές που αναφέρθηκαν παραπάνω προλαμβάνεται καλύτερα όταν το προσωπικό ειδοποιείται κατάλληλα πριν από την εκκίνηση οποιασδήποτε διαδικασίας. Τυπικές μέθοδοι ειδοποίησης αποτελούν:
• Φάροι σήμανσης για οπτικό
σινιάλο: Φάροι σήμανσης τοποθετούνται πάνω στο μηχάνημα, σε εμφανή σημεία. Φέρουν φωτεινές ενδείξεις τριών χρωμάτων: πράσινο, κίτρινο και κόκκινο. Το πράσινο φως υποδεικνύει ότι το μηχάνημα είναι έτοιμο για λειτουργία, ενώ η αναλάμπουσα πράσινη ένδειξη υποδεικνύει ότι το μηχάνημα βρίσκεται σε λειτουργία.
• Ηχητικό σήμα: Τα ηχητικά σήματα αποτελούν πρόσθετα χαρακτηριστικά ασφαλείας με στόχο την προειδοποίηση των ατόμων, που βρίσκονται κοντά στο μηχάνημα πριν από την εκκίνησή του. Το μηχάνημα παράγει ένα ηχητικό σήμα όταν ο χειριστής το ενεργοποιεί, ενώ η λειτουργία ξεκινά με μια μικρή καθυστέρηση, αφότου ολοκληρωθεί η εκπομπή του ηχητικού σήματος. Με το χαρακτηριστικό αυτό ειδοποιείται ποτελεσματικά όποιος βρίσκεται στο χώρο του μηχανήματος.

Κίνδυνος 2: Λειτουργία επικίνδυνου μηχανήματος
Ορισμένα μηχανήματα είναι εξαιρετικά επικίνδυνα και όσο βρίσκονται σε λειτουργία, όλοι πρέπει να βρίσκονται σε απόσταση ασφαλείας από αυτά. Για παράδειγμα, σε αναδευτήρες υψηλών ταχυτήτων ή σε μηχανήματα που αναπτύσσουν υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις, ο χειριστής, αφού πραγματοποιήσει τις αναγκαίες ρυθμίσεις, στέκεται σε απόσταση ασφαλείας προτού ενεργοποιήσει το μηχάνημα. Διαφορετικά, η προσέγγιση του μηχανήματος ενώ αυτό βρίσκεται σε λειτουργία, εγκυμονεί θανάσιμο κίνδυνο.

Λύσεις αυτοματισμού
• Προφυλακτήρας αλληλασφάλισης ή τερματικός διακόπτης: Η τοποθέτηση μηχανικών προφυλακτήρων αποτρέπει την πρόσβαση και την είσοδο του προσωπικού κατά τη λειτουργία του μηχανήματος. Οι προφυλακτήρες είναι εξοπλισμένοι με τερματικό διακόπτη ή διακόπτη αλληλασφάλισης. Οι τερματικοί διακόπτες ή οι διακόπτες αλληλασφάλισης ανιχνεύουν συνεχώς τη θέση των προφυλακτήρων και διακόπτουν τη λειτουργία του μηχανήματος, όταν οι χειριστές παρεμβαίνουν σε αυτούς.
• Φωτεινό φράγμα ασφαλείας: Με ορισμένα μηχανήματα, οι χειριστές πρέπει να πλησιάζουν τα χέρια τους στο μηχάνημα στη διάρκεια ορισμένων λειτουργιών. Σε αυτό το πλαίσιο, το φωτεινό φράγμα ασφαλείας διακόπτει αυτόματα τη λειτουργία του μηχανήματος όταν ένα χέρι ή ένα αντικείμενο περάσει από τις δέσμες φωτός.
• Διακόπτες θερμοκρασίας: Οι διακόπτες θερμοκρασίας έχουν την εξής κρίσιμη δουλειά: Να παρακολουθούν τα επίπεδα της θερμότητας και δεν επιτρέπουν τη λειτουργία του μηχανήματος έως ότου η θερμοκρασία να πέσει κάτω από μια οριακή τιμή.

Κίνδυνος 3: Μη κανονικές συνθήκες λειτουργίας μηχανήματος
Δεν είναι σπάνιο ένα μηχάνημα να βρεθεί σε μη κανονική κατάσταση λειτουργίας, ακόμα και όταν επιτηρείται από έμπειρο και εκπαιδευμένο προσωπικό. Όποια κι αν είναι τα αίτια γι’ αυτό, οι χειριστές ενδέχεται να αντιμετωπίσουν δυσκολίες εάν επιχειρήσουν να ελέγξουν ή να σταματήσουν το μηχάνημα.

Λύσεις αυτοματισμού
• Κουμπί έκτακτης ανάγκης: Κουμπιά έκτακτης ανάγκης τοποθετούνται για να διακόπτουν επιτόπου τη λειτουργία ενός μηχανήματος, χωρίς να ολοκληρώνεται ο τρέχων κύκλος ή η τρέχουσα διαδικασία. Η εγκατάσταση των κουμπιών έκτακτης ανάγκης γίνεται στον κεντρικό πίνακα ελέγχου, στο πίσω μέρος ενός μηχανήματος καθώς και στα δύο άκρα του, ώστε οι χειριστές να έχουν πάντα εύκολη πρόσβαση σε αυτά σε συνθήκες έκτακτης ανάγκης. Ο χειριστής δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει τον κεντρικό διακόπτη του μηχανήματος σε συνθήκες έκτακτης ανάγκης, διότι αυτός είναι ρυθμισμένος για να σταματάει τη λειτουργία του μηχανήματος μετά την ολοκλήρωση του τρέχοντος κύκλου ή της τρέχουσας διαδικασίας.
• Φάροι σήμανσης: Ένας αισθητήρας κοντά στο μηχάνημα ανιχνεύει τη μη κανονική κατάσταση λειτουργίας και στη συνέχεια ενεργοποιεί τον φάρο σήμανσης, ο οποίος ανάβει με κίτρινη ή πορτοκαλί ένδειξη υποδεικνύοντας τη μη κανονική κατάσταση λειτουργίας.
• Ηχητικό σήμα: Αντίστοιχα, ο αισθητήρας μπορεί να ενεργοποιήσει ένα σύστημα ηχητικού συναγερμού ώστε να ειδοποιηθεί το προσωπικό για τη μη κανονική κατάσταση λειτουργίας, όπως μια υπερβολικά υψηλή πίεση ή θερμοκρασία.

Κίνδυνος 4: Απώλεια φάσης εισόδου
Στις μέρες μας τα μηχανήματα τροφοδοτούνται με τριφασικό ρεύμα. Η τριφασική ηλεκτρική παροχή αποτελείται από τρία καλώδια, το κάθε ένα εκ των οποίων τροφοδοτεί μια ξεχωριστή φάση του μηχανήματος. Τα διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα ενός μηχανήματος λειτουργούν είτε με μονοφασικό είτε με τριφασικό ρεύμα. Υπάρχουν αρκετοί λόγοι για τους οποίους είναι δυνατό να υπάρχει απώλεια μίας ή περισσότερων φάσεων. Για παράδειγμα, ενδέχεται να αποσυνδεθεί κάποιο καλώδιο ή να υπάρχουν προβλήματα στο ηλεκτρικό δίκτυο. Η απώλεια μίας ή περισσότερων φάσεων μπορεί να προκαλέσει βλάβη στα εσωτερικά κυκλώματα ή στην καλωδίωση ενός μηχανήματος. Για τα μονοφασικά εξαρτήματα, η απώλεια μίας ή περισσότερων φάσεων σταματάει τη λειτουργία της συσκευής.

Λύσεις αυτοματισμού
• Ανιχνευτής απώλειας φάσης εισόδου: Ανιχνευτές απώλειας φάσης τοποθετούνται στον ηλεκτρικό πίνακα του μηχανήματος για να εντοπίζουν τυχόν απώλεια φάσης εισόδου και να παρακολουθούν την ισχύ εισόδου. Σε περίπτωση απώλειας φάσης, ενεργοποιείται το αντίστοιχο ρελέ. Το ρελέ με τη σειρά του, ενεργοποιεί έναν συναγερμό και διακόπτει τη λειτουργία του μηχανήματος. Όταν αποκατασταθεί η φάση που είχε χαθεί, το ρελέ επαναφέρει την κατάσταση του συναγερμού και το μηχάνημα μπορεί πλέον να συνεχίσει να λειτουργεί κανονικά.

Κίνδυνος 5: Προβλήματα κινητήρα
Η λειτουργία των μηχανημάτων δεν είναι δυνατή χωρίς κινητήρες. Όταν ένας κινητήρας λειτουργεί σε βιομηχανικό περιβάλλον, υπόκειται σε καταπόνηση, φορτία και δυσλειτουργίες. Αυτό μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στη λειτουργία του, όπως βλάβες στην εσωτερική καλωδίωση, προβλήματα στον κεντρικό άξονα και πολλά άλλα.

Λύσεις αυτοματισμού
• Σύστημα μετάδοσης κίνησης μεταβλητής συχνότητας (VFD): Το VFD είναι το κύριο σύστημα μετάδοσης κίνησης του κινητήρα και η λειτουργία του κινητήρα δεν θεωρείται ολοκληρωμένη χωρίς αυτό. Το VFD δεν χρησιμοποιείται ως ειδική συσκευή ασφαλείας του κινητήρα, αλλά οι δυνατότητες που προσφέρει αξιοποιούνται για να ενισχύουν την ασφάλεια του κινητήρα. Το VFD μπορεί να εισέλθει σε κατάσταση συναγερμού, σταματώντας τη λειτουργία του κινητήρα μέχρις ότου επιλυθεί το πρόβλημα.
• Υπερένταση: Η κατάσταση υπερέντασης ρεύματος υποδεικνύει πρόβλημα με την εσωτερική δομή του κινητήρα, όπως τα τυλίγματα και ο ρότορας.
• Υπερφόρτωση: Η ασφάλεια έναντι υπερφόρτωσης διακόπτει τον κινητήρα όταν αρχίσει να απορροφά περισσότερο ρεύμα, πέραν της ονομαστικής έντασης. Αυτό επιτρέπει στο τεχνικό προσωπικό να ελέγξει το πρόβλημα, που μπορεί να ήταν καταστροφικό για τον κινητήρα. Η κατάσταση αυτή παρουσιάζεται όταν η μηχανολογική κατασκευή, που συνδέεται με τον κινητήρα μπλοκάρει και αντιστέκεται στη λειτουργία. Η μπλοκαρισμένη μηχανολογική κατασκευή υποχρεώνει τον κινητήρα να καταναλώνει περισσότερο ρεύμα από την ονομαστική του τιμή και έτσι φθείρει την εσωτερική του καλωδίωση, προκαλώντας αστοχία.

Εν κατακλείδι, οι μελέτες επικινδυνότητας αποτελούν σημαντικές δοκιμές που πρέπει να πραγματοποιούνται για κάθε γραμμή παραγωγής. Ο στόχος των μελετών αυτών καθώς και των αυτοματοποιημένων μέτρων αντιμετώπισης είναι η πρόληψη των θανάτων και των τραυματισμών, καθώς και των υλικών και οικονομικών ζημιών. Η τεχνολογία έχει οδηγήσει στη δημιουργία λύσεων αυτοματισμού που περιορίζουν τους κινδύνους για την ασφάλεια.
Οι φωτεινές ενδείξεις, τα ηχητικά σήματα, οι προφυλακτήρες και οι μηχανισμοί αλληλασφάλισης, τα κουμπιά έκτακτης ανάγκης, οι ανιχνευτές, απώλεια φάσης εισόδου και τα συστήματα μετάδοσης κίνησης μεταβλητής συχνότητας (VFD), αποτελούν λύσεις, οι οποίες εφαρμόζονται σε μια γραμμή παραγωγής και διευκολύνουν τον έλεγχο αυτών των κινδύνων για τη λειτουργία των μηχανημάτων.