Устройства управления и устройства, используемые для отключения и переключения, всегда должны обсуждаться в отношении технические системы, термин, используемый в этой статье для обозначения машин, установок и оборудования. Каждая техническая система выполняет определенную и поставленную практическую задачу. Если эта практическая задача должна быть выполнимой или даже возможной в безопасных условиях, необходимы соответствующие устройства управления безопасностью и переключатели. Такие устройства используются для того, чтобы инициировать управление, прерывать или замедлять ток и/или импульсы электрической, гидравлической, пневматической, а также потенциальной энергии.

Изоляция и энергосбережение

Изолирующие устройства используются для изоляции энергии путем отключения питающей линии между источником энергии и технической системой. Изолирующее устройство должно, как правило, обеспечивать однозначно определяемое фактическое отключение подачи энергии. Отключение энергоснабжения также всегда должно сочетаться с уменьшением запаса энергии во всех частях технической системы. Если техническая система питается от нескольких источников энергии, все эти питающие линии должны быть надежно изолированы. Лица, обученные обращению с соответствующим видом энергии и работающие на энергетическом конце технической системы, используют изолирующие устройства, чтобы защитить себя от опасностей, связанных с энергией. Из соображений безопасности эти лица всегда проверяют, чтобы в технической системе не осталось потенциально опасной энергии, например, констатируя отсутствие электрического потенциала в случае электрической энергии. Безопасное обращение с некоторыми изолирующими устройствами возможно только для обученных специалистов; в таких случаях изолирующее устройство должно быть сделано недоступным для посторонних лиц. (См. рис. 1.)

Рисунок 1. Принцип действия электрических и пневматических изолирующих устройств

Главный переключатель

Устройство главного выключателя отключает техническую систему от энергоснабжения. В отличие от изолирующего устройства, с ним может безопасно эксплуатироваться даже «неэнергетический специалист». Устройство главного выключателя предназначено для отключения неиспользуемых в данный момент технических систем, например, в случае воспрепятствования их работе посторонними третьими лицами. Он также используется для отключения в таких целях, как техническое обслуживание, устранение неисправностей, очистка, сброс и переналадка, при условии, что такая работа может выполняться без энергии в системе. Естественно, когда устройство главного выключателя также обладает характеристиками разъединяющего устройства, оно также может взять на себя и/или разделить его функцию. (См. рис. 2.)

Рис. 2. Пример изображения электрических и пневматических устройств главного выключателя.

Устройство защитного отключения

Устройство защитного отключения не отключает всю техническую систему от источника энергии; скорее, он удаляет энергию из частей системы, критически важных для конкретной операционной подсистемы. Кратковременные вмешательства могут быть назначены для операционных подсистем, например, для настройки или сброса/переоснащения системы, для устранения неисправностей, для регулярной очистки, а также для основных и определенных движений и последовательностей функций, необходимых в течение курса. настройки, сброса/переоснащения или пробных запусков. Сложное производственное оборудование и установки нельзя просто отключить с помощью главного выключателя в этих случаях, так как вся техническая система не может снова запуститься с того места, где она остановилась после устранения неисправности. Кроме того, в более обширных технических системах устройство главного выключателя редко находится в том месте, где должно быть выполнено вмешательство. Таким образом, устройство защитного отключения должно соответствовать ряду требований, таких как:

• Он надежно прерывает поток энергии и таким образом, что опасные движения или процессы не вызываются ошибочно введенными или ошибочно сгенерированными управляющими сигналами.
• Он устанавливается именно там, где должны быть сделаны перерывы в опасных зонах операционных подсистем технической системы. При необходимости установка может быть в нескольких местах (например, на разных этажах, в разных помещениях или в разных точках доступа к машинам или оборудованию).
• Его устройство управления имеет четко обозначенное положение «выключено», которое регистрируется только один раз после надежного отключения потока энергии.
• Когда его устройство управления находится в положении «выключено», его устройство управления может быть защищено от повторного включения без разрешения (a), если рассматриваемые опасные зоны не могут надежно контролироваться из зоны управления и (b) если лица, находящиеся в опасной зоне, не могут сами видеть устройства управления быстро и постоянно, или (c) если блокировка/маркировка требуется в соответствии с правилами или организационными процедурами.
• Следует отключать только один функциональный блок расширенной технической системы, если другие функциональные блоки способны продолжать работать самостоятельно без опасности для вмешавшегося человека.

Если устройство главного выключателя, используемое в данной технической системе, способно выполнить все требования, предъявляемые к устройству защитного отключения, оно также может взять на себя эту функцию. Но это, конечно, будет надежным средством только в очень простых технических системах. (См. рис. 3.)

Рисунок 3. Иллюстрация элементарных принципов устройства защитного отключения

Механизмы управления для операционных подсистем

Механизмы управления обеспечивают безопасное выполнение и управление движениями и функциональными последовательностями, необходимыми для операционных подсистем технической системы. Для наладки (при выполнении тестовых запусков) могут потребоваться устройства управления рабочими подсистемами; для регулирования (при устранении неполадок в работе системы или при устранении засоров); или учебных целях (демонстрация операций). В таких случаях нормальная работа системы не может быть просто перезапущена, так как вмешивающееся лицо будет подвергаться опасности из-за движений и процессов, запускаемых ошибочно введенными или ошибочно сгенерированными управляющими сигналами. Аппаратура управления оперативными подсистемами должна соответствовать следующим требованиям:

• Он должен обеспечивать безопасное выполнение движений и процессов, необходимых для операционных подсистем технической системы. Например, определенные движения будут выполняться с пониженной скоростью, постепенно или с меньшими уровнями мощности (в зависимости от того, что уместно), а процессы немедленно прерываются, как правило, если за пультом больше не следят.
• Его пульты управления должны располагаться в местах, где их работа не представляет опасности для оператора, и откуда полностью видны контролируемые процессы.
• Если в одном месте имеется несколько панелей управления, управляющих различными процессами, то они должны быть четко обозначены и расположены в четкой и понятной форме.
• Механизм управления рабочими подсистемами должен вступать в действие только после надежного отключения нормальной работы; то есть должно быть гарантировано, что никакая управляющая команда не может эффективно выдаваться при нормальной работе и блокировать механизм управления.
• Несанкционированное использование механизма управления для операционных подсистем должно быть предотвращено, например, путем требования использования специального ключа или кода для разблокировки рассматриваемой функции. (См. рис. 4.)

Рис. 4. Исполнительные устройства в механизмах управления подвижными и стационарными рабочими подсистемами

Аварийный выключатель

Аварийные выключатели необходимы там, где нормальная работа технических систем может привести к опасностям, которые не могут быть предотвращены ни соответствующей конструкцией системы, ни принятием соответствующих мер предосторожности. В операционных подсистемах аварийный выключатель часто является частью механизма управления оперативной подсистемой. При срабатывании в случае опасности аварийный выключатель реализует процессы, максимально быстро возвращающие техническую систему в безопасное рабочее состояние. Что касается приоритетов безопасности, то защита людей имеет первостепенное значение; предотвращение повреждения материала является второстепенным, если только последний не может также представлять опасность для людей. Аварийный выключатель должен соответствовать следующим требованиям:

• Он должен как можно быстрее привести в безопасное рабочее состояние технической системы.
• Его панель управления должна быть легко узнаваема, размещена и сконструирована таким образом, чтобы лица, находящиеся в опасности, могли без труда управлять ею, а также могли быть доступны другие лица, принимающие участие в аварийной ситуации.
• Аварийные процессы, которые он запускает, не должны приводить к новым опасностям; например, они не должны освобождать зажимные устройства или отсоединять магнитные держатели или блокировать устройства безопасности.
• После запуска процесса аварийного выключения техническая система не должна иметь возможности автоматического перезапуска путем сброса панели управления аварийным выключателем. Скорее, должен требоваться сознательный ввод новой команды управления функцией. (См. рис. 5.)

Рисунок 5. Иллюстрация принципов работы панелей управления в аварийных выключателях

Устройство управления переключателем функций

Устройства управления переключателями функций служат для включения технической системы в нормальный режим работы, а также для инициирования, осуществления и прерывания движений и процессов, предназначенных для нормального режима работы. Устройство управления переключателем функций используется исключительно в процессе нормальной работы технической системы, т. е. при беспрепятственном выполнении всех назначенных функций. Он используется соответственно лицами, управляющими технической системой. Устройства управления переключателями функций должны соответствовать следующим требованиям:

• Их панели управления должны быть доступны и просты в использовании без опасности.
• Их пульты управления должны быть четко и рационально расположены; например, ручки управления должны работать «рационально» в отношении контролируемых движений вверх и вниз, вправо и влево. («Рациональные» движения управления и соответствующие эффекты могут быть предметом местных вариаций и иногда определяются условиями.)
• Их панели управления должны иметь четкую и понятную маркировку с понятными символами.
• Процессы, требующие полного внимания пользователя для их безопасного выполнения, не должны запускаться ни управляющими сигналами, сгенерированными по ошибке, ни непреднамеренным срабатыванием управляющих ими управляющих устройств. Обработка сигналов контрольной панели должна быть достаточно надежной, а непроизвольное срабатывание должно предотвращаться соответствующей конструкцией контрольного устройства. (См. рис. 6).

Рисунок 6. Схематическое изображение панели управления операциями

Контрольные переключатели

Контрольные выключатели предотвращают запуск технической системы до тех пор, пока не выполняются контролируемые условия безопасности, и прерывают работу, как только условие безопасности больше не выполняется. Они используются, например, для контроля дверей в защитных отсеках, для проверки правильного положения защитных ограждений или для обеспечения того, чтобы ограничения скорости или пути не были превышены. Соответственно контрольные выключатели должны удовлетворять следующим требованиям безопасности и надежности:

• Коммутационное устройство, используемое для целей контроля, должно подавать защитный сигнал особенно надежно; например, механический контрольный переключатель может быть спроектирован так, чтобы прерывать поток сигнала автоматически и с особой надежностью.
• Коммутационный инструмент, используемый для целей контроля, должен работать особенно надежно, когда условие безопасности не выполняется (например, когда толкатель контрольного выключателя с автоматическим прерыванием механически и автоматически принудительно приводится в положение прерывания).
• Контрольный выключатель не должен быть отключен неправильно, по крайней мере, непреднамеренно и без приложения усилий; это условие может быть выполнено, например, механическим, автоматически управляемым выключателем с автоматическим прерыванием, когда выключатель и рабочий орган надежно закреплены. (См. рис. 7).

Рис. 7. Схема выключателя с принудительным механическим срабатыванием и принудительным отключением

Цепи управления безопасностью

Некоторые из описанных выше предохранительных коммутационных устройств не выполняют функцию безопасности напрямую, а скорее посылают сигнал, который затем передается и обрабатывается схемой управления безопасностью и, наконец, достигает тех частей технической системы, которые выполняют реальную функцию безопасности. Устройство защитного отключения, например, часто косвенно вызывает отключение энергии в критических точках, тогда как главный выключатель обычно напрямую отключает подачу тока в техническую систему.

Поскольку цепи управления безопасностью должны надежно передавать сигналы безопасности, необходимо учитывать следующие принципы:

• Безопасность должна быть гарантирована даже при отсутствии или недостатке внешней энергии, например, при отключениях или утечках.
• Защитные сигналы работают более надежно за счет прерывания потока сигналов; например, предохранительные выключатели с размыкающим контактом или разомкнутым релейным контактом.
• Защитная функция усилителей, трансформаторов и т.п. может выполняться более надежно без внешней энергии; такие механизмы включают, например, электромагнитные переключающие устройства или вентиляционные отверстия, которые закрыты в состоянии покоя.
• Недопустимо, чтобы ошибочно выполненные соединения и утечки в цепи управления безопасностью приводили к ложным пускам или препятствовали остановке; особенно в случаях короткого замыкания между вводом и выводом кабелепровода, утечки на землю или заземления.
• Внешние воздействия, воздействующие на систему в мере, не превышающей ожиданий пользователя, не должны нарушать функцию безопасности схемы управления безопасностью.

Компоненты, используемые в цепях управления безопасностью, должны выполнять функцию безопасности особенно надежно. Функции компонентов, не отвечающих этому требованию, должны быть реализованы путем организации как можно более диверсифицированного резервирования и должны находиться под наблюдением.

Назад