Sigurnost je minimalna
Zašto su bežična zaustavljanja u nuždi karika koja nedostaje u robotskim operacijama
Kako se autonomni sustavi šire, mnogi proizvođači originalne opreme (OEM) i integratori i dalje se oslanjaju na fiksne, ožičene uređaje za zaustavljanje u nuždi koji nikada nisu bili dizajnirani za način na koji roboti danas rade, ali Cattronov portfelj bežične sigurnosti nudi alternativu za koju mnogi u industriji još ne znaju da postoji.
Ove godine među stručnjacima za industrijsku sigurnost kruži fotografija. Prikazuje sofisticirani robotski sustav koji istovaruje paletizirane kutije unutar transportnog kontejnera. Robot je brz, precizan i impresivan. Nadzire ga ljudski operater, rukom lebdeći iznad fiksnog gumba za zaustavljanje u nuždi postavljenog na stup, promatrajući. Samo promatrajući.
Slika u jednom kadru prikazuje središnji paradoks moderne industrijske automatizacije. Tvrtke ulažu velika sredstva u robotske sustave kako bi poboljšale učinkovitost i smanjile troškove rada, a zatim dodjeljuju osobu koja će stajati pokraj gumba, za svaki slučaj. Takav je raspored imao smisla kada su robotske radne ćelije bile ograničene na ograđena područja u automobilskim tvornicama. Znatno manje smisla ima kada se robot nalazi unutar prikolice, autonomno se kreće kroz skladište ili radi uz neobučeno osoblje u distribucijskom centru.
„Postoje ljudi koji nisu svjesni ove tehnologije“, rekao je Mark Densley, direktor prodaje – Industrijska automatizacija, Cattron. „Ne znaju da možete imati bežične sustave za zaustavljanje u nuždi s ovom razinom sigurnosne certifikacije.“ Na nedavnom sajmu u industriji, Densley je prepričao razgovor s inženjerom iz velikog proizvođača automobila koji jednostavno nije vjerovao da bežični sustavi za zaustavljanje u nuždi mogu postići iste sigurnosne ocjene kao njihovi žičani ekvivalenti.
„Mogu“, uvjeravao ga je Densley. „I sve više moraju.“
Problemi s pristupačnošću kod ožičenih evakuacijskih zaustavljanja
Temeljno ograničenje ožičenog zaustavljanja u nuždi jest to što zahtijeva da operater bude fizički blizu gumba kada nešto pođe po zlu. U tradicionalnoj robotskoj radnoj ćeliji to je značilo postavljanje zaustavljanja u nuždi na predvidljivim lokacijama oko ograđenog perimetra. Operater je znao gdje se nalaze gumbi jer je radni prostor robota bio fiksan i dobro definiran.
Taj se model raspada kako se robotske primjene šire u dinamičnija okruženja. Autonomno vođena vozila slobodno lutaju skladištima. Robotske ruke s dosegom od 6 metara kreću se brzinama koje približavanje fiksnom gumbu čine opasnim samo po sebi. Transportni sustavi protežu se preko objekata gdje najbliži E-stop može biti desetke metara udaljen od mjesta kvara. U svakom slučaju, ožičeni E-stop ostaje pouzdan na mjestu gdje je montiran, ali udaljenost između te točke i operatera kojem je potreban stvara jaz koji raste kako automatizacija postaje složenija.
„Pristupačnost je najveći izazov“, rekla je Rebecca Weber, voditeljica proizvoda za Cattronova industrijska rješenja. „Kako automatizacija postaje naprednija, rizik i izloženost operatera koji pokušava pristupiti lokalno postavljenom nužnom zaustavljanju eksponencijalno se povećavaju.“
Postoji i praktični problem s infrastrukturom. Ožičenje nužnih zaustavljanja u robotske sustave povećava troškove, složenost i potencijalne točke kvara. Jedan proizvođač elektronike trenutno implementira bežične nužne zaustavljanja Cattron na sustavu za ulazak posebno kako bi se uklonili troškovi provlačenja žica kroz instalaciju, uklanjajući i opasnosti od spoticanja i teret održavanja u jednoj odluci.
Dva bežična rješenja za zaustavljanje u nuždi, dvije sigurnosne razine
Cattron se bavi izazovom bežičnog zaustavljanja u nuždi s dva komplementarna proizvoda dizajnirana za različite profile rizika i funkcionalne zahtjeve.
Safe-E-Stop™ je SIL 3 certificirani sustav, koji je procijenio i certificirao TÜV Nord prema standardu IEC 61508. Sastoji se od osobnog sigurnosnog uređaja, otprilike veličine ručnog radija, koji se pričvršćuje na pojas ili prsluk operatera, i sigurnosnog uređaja stroja koji se serijski spaja s postojećim ožičenim krugom za zaustavljanje u nuždi. Sustav pruža tipično vrijeme odziva za zaustavljanje u nuždi od 320 milisekundi, radi na dometima većim od 100 metara i podržava do pet osobnih sigurnosnih uređaja istovremeno povezanih s jednim sigurnosnim uređajem stroja. Baterije traju više od 14 sati s jednim punjenjem, pokrivajući više smjena. Osobni uređaji dostupni su u pet boja radi lakšeg prepoznavanje među timovima i zonama.
Ocjena SIL 3 postaje posebno relevantna u okruženjima u kojima može biti prisutno neobučeno osoblje. Primjerice, u velikim skladišnim primjenama AGV-a, autonomna vozila dijele prostor s radnicima u skladištu koji možda imaju ograničeno poznavanje opreme. Viša razina sigurnosnog integriteta objašnjava taj povećani rizik izloženosti.
Safe-D-Stop™ ima PL-d ocjenu prema EN/ISO 13849 i posebno je dizajniran za primjenu u sigurnosti strojeva. Dijeli bežičnu praktičnost Safe-E-Stop-a, ali dodaje funkcionalnost koja ga razlikuje od čistog uređaja za zaustavljanje. Uz osvijetljenu PL-d sklopku za zaustavljanje, Safe-D-Stop uključuje dvije PL-d preklopne sklopke za preokretanje koje se mogu konfigurirati za pomoćne upravljačke funkcije. Njegov radni domet proteže se na 180 metara, a vijek trajanja baterije prelazi 65 sati korištenjem standardnih AA alkalnih baterija.
Te sklopke otvaraju kategoriju upotrebe koja nadilazi zaustavljanje u nuždi. U primjenama AGV-a i autonomnih viličara, kupci ih koriste za izvršavanje redoslijeda održavanja. Jedan operater autonomnog viličara programirao je puni raspon kretanja za zupce viličara jednim pritiskom na sklopku, omogućujući tehničaru za održavanje da ciklički pokreće cijeli mehanizam bez povratka na HMI ploču. Velika tvrtka za otpremu i logistiku koristi Safe-D-Stop isključivo kao privjesak za održavanje, omogućujući jednom tehničaru da pozicionira opremu za rješavanje problema sa stroja umjesto da zahtijeva drugu osobu na udaljenom zaslonu osjetljivom na dodir.
„To je oslobodilo jednu osobu posla održavanja“, rekao je Densley. „Bile su dvije osobe, jedna je pregledavala stroj, rješavala probleme, a druga je bila na HMI-ju prilično daleko, upravljajući njime kako bi postavila stroj u položaj za održavanje. Sada to jedna osoba može učiniti točno s mjesta gdje stoji.“
Razlika između dva proizvoda izravno se preslikava na procjenu rizika. PL-d je široko prihvaćen za većinu industrijskih primjena koje uključuju obučeno osoblje. SIL 3 je specificiran kada neobučene osobe mogu naići na opremu ili kada posljedice kvara zahtijevaju najvišu razinu integriteta. Cattronova vjerojatnost kvara za Safe-E-Stop certificirana je na 1140-11 140 godina.
Strojna strana jednadžbe za zaustavljanje u nuždi
Bežična veza između operatera i stroja korisna je samo onoliko koliko je koristan prijemnik koji pretvara naredbu za zaustavljanje u akciju. Cattronova XBMCU višenamjenska upravljačka jedinica stroja služi kao kontroler na strani stroja za Safe-D-Stop i značajno proširuje sliku integracije. XBMCU podržava PROFINET, Ethernet/IP, dvostruki CANbus i Modbus RS485, dajući sistemskim integratorima fleksibilnost protokola za implementaciju istog hardvera, bez obzira koristi li aplikacija protokole temeljene na Ethernetu uobičajene u tradicionalnoj industrijskoj automatizaciji ili CAN protokole koji prevladavaju u rudarskoj i poluautonomnoj građevinskoj opremi.
XBMCU također omogućuje komunikaciju između strojeva putem Cattronovog šifriranog RF protokola. U jednoj poluautonomnoj građevinskoj primjeni, dvije velike robotske ruke koje rade na suprotnim tračnicama koriste XBMCU za razmjenu podataka senzora u stvarnom vremenu. Ako jedna ruka otkrije neusklađenost ili odstupanje u vremenu, sustav odmah zaustavlja rad, štiteći opremu koja može predstavljati stotine tisuća dolara ili više. U ovom slučaju, sigurnosni sustav štiti ne samo ljudske operatere već i same strojeve.
Integracija s postojećim sigurnosnim krugovima je jednostavna. Cattronov prijemnik se spaja serijski s postojećim ožičenim krugom za zaustavljanje u nuždi, što se sigurnosnom sustavu prikazuje kao još jedna fizička točka zaustavljanja u petlji. Bežični uređaj jednostavno proširuje tu točku do mjesta gdje se nalazi operater.
Održavanje veze kroz smjene
Jedan praktični izazov u 24-satnom autonomnom radu je upravljanje bežičnim uređajima za zaustavljanje u nuždi tijekom smjena bez zaustavljanja proizvodnje. Cattron to rješava svojim patentiranim postupkom Link i D-Link, koji omogućuje operaterima sigurno povezivanje i odvajanje svojih osobnih uređaja za zaustavljanje u nuždi iz sigurnosnog kruga putem namjernog niza pritiska gumba. Bez ove mogućnosti, isključivanje bežičnog uređaja za zaustavljanje u nuždi, bilo zbog promjene smjene ili zamjene baterije, registriralo bi se kao prekid u krugu i zaustavilo cijeli sustav.
Konfiguracija i puštanje u rad obavljaju se putem CattronLinka , Cattronovog bežičnog alata za programiranje kompatibilnog s Bluetoothom 5 i novijim verzijama. Za implementacije XBMCU i CBMCU sustava, novi se sustavi mogu pustiti u rad putem onoga što je Weber opisao kao "mehanizam kopiranja i lijepljenja", replicirajući konfiguracije na više AGV-ova ili robotskih ćelija bez pokretanja ispočetka svaki put. Za instalacije Safe-E-Stop temeljene na relejima, obučeni tehničar može prijeći s raspakiranja na operativni rad za manje od pola dana. Cattron XBMCU sustavi s njihovim plug-and-play sučeljem s dva konektora mogu biti još brži.
Što tržište ne zna
Na pitanje koja je najvažnija stvar koju bi proizvođači originalne opreme robota i sistemski integratori trebali razumjeti o bežičnim zaustavljanjima u nuždi, i Weber i Densley dali su isti odgovor: da tehnologija postoji i da zadovoljava ili premašuje sigurnosne ocjene ožičenih sustava.
Taj jaz u svijesti predstavlja i tržišni izazov i priliku. Robotske radne ćelije proširile su se od automobilskog zavarivanja do rukovanja strojevima, paletiziranja, skladištenja, upravljanja transporterima, pa čak i autonomnog ranžiranja vozila, gdje jedan veliki proizvođač automobila koristi bežične E-stopove za praćenje električnih automobila koji sami silaze s montažne trake i autonomno parkiraju u dvorištu. Vodeći operater tematskog parka oslanja se na bežične E-stopove s ocjenom SIL 3 kao namjenski sigurnosni sloj za autonomne animatroničke likove koji komuniciraju s gostima, uključujući djecu, iz neposredne blizine.
Ovo nisu rubni slučajevi. To su pokazatelji u kojem smjeru ide automatizacija i gdje tradicionalni ožičeni sigurnosni sustavi sve više zakazuju. Kako je Weber rekao, bežični sustavi za zaustavljanje u nuždi predstavljaju „ključ za otključavanje sljedeće generacije sigurnog autonomnog upravljanja“.
Za operatera koji stoji pored robota s rukom iznad gumba, poruka je jednostavna: pričvrstite ga na pojas, odmaknite se i pustite stroj da radi svoj posao dok vi radite svoj.