9.1.1 Питание цепи управления
Когда используется питание от сети переменного тока, обязательным является использование трансформаторов для питания цепей управления. Эти трансформаторы должны быть с раздельными обмотками. Если применяют несколько трансформаторов, рекомендуется их соединять таким образом, чтобы напряжения во вторичных обмотках совпадали по фазе.
Когда цепи управления постоянного тока получают питание от сети переменного тока, имеющей соединение с цепью защиты (см. 8.2.1), они должны питаться через отдельную обмотку трансформатора цепи управления переменного тока или через другой трансформатор цепи управления.
Примечание - Этим требованиям в соответствии с МЭК 61558-2-17 отвечают коммутационные модули, монтируемые на трансформаторах с раздельными обмотками.
Если машины оснащены только одним пусковым устройством двигателя и/или максимум двумя приборами управления (например, устройство блокировки, станция управления "Старт-Стоп"), использование трансформаторов может быть необязательным.
9.1.2 Напряжения в цепях управления
Необходимо, чтобы номинальные значения напряжения согласовывались с правильной работой цепи управления. Номинальное напряжение не должно превышать 277 В, когда цепь питается от трансформатора.
9.1.3 Защита
Цепи управления должны быть защищены от токов короткого замыкания в соответствии с 7.2.4 и 7.2.10.
Примечание 1 - Информация относительно аспектов управления, связанных с безопасностью, приводится в ИСО 13849-1, ИСО 13849-2 и МЭК 62061.
Примечание 2 - Требования этого подраздела не относятся к конкретному оборудованию, исполняющему функции управления. Примеры требований по применению в конкретном оборудовании даны в разделе 10.
9.2.1 Функции пуска
Функции пуска должны действовать в результате возбуждения соответствующей цепи (см. 9.2.5.2).
9.2.2 Функции остановки
Имеются три категории функций остановки:
0 - остановка немедленным отключением подвода питания от исполнительных механизмов (т.е. неконтролируемая остановка, см. 3.56);
1 - контролируемая остановка (см. 3.11) с сохранением подвода питания к исполнительным механизмам до самой остановки машины, с последующим отключением подвода питания, после того как остановка осуществлена;
2 - контролируемая остановка с сохранением подвода питания к исполнительным механизмам.
9.2.3 Рабочие режимы
Каждая машина может иметь один или несколько рабочих режимов, которые определяются типом машины или ее применением. Если выбор (переключение) режима работы может привести к возникновению опасных ситуаций, такой режим должен быть исключен соответствующим устройством (например, переключателем, запираемым на ключ, кодом доступа). Выбор рабочего режима не должен приводить к срабатыванию машины. Для этого должно потребоваться отдельное действие оператора.
Соответствующие режиму средства защиты и/или меры безопасности должны быть эффективны в своем рабочем режиме.
Требуется обеспечивать индикацию выбранного режима, например, положением привода селектора, индикаторными лампами или на дисплее.
9.2.4 Приостановка действия средств защиты и/или мер безопасности
Если необходимо временно нейтрализовать действие средств защиты и/или мер безопасности, например для регулировки или обслуживания, следует обеспечивать безопасность:
- нейтрализацией управления в других режимах работы,
- другими соответствующими мерами [см. ИСО 12100-2 (пункт 4.11.9)], которые могут включать, например, одну или несколько из приведенных ниже:
приведением в движение устройствами управления при удержании (толчкового типа) или эквивалентного действия,
применением переносного пульта управления, оснащенного устройством аварийной остановки и, если необходимо, блокиратором работы с пульта. Если используется переносной пульт, управление движением может осуществляться только с этого пульта,
применением дистанционного (беспроводного) пульта управления, оснащенного устройством аварийной остановки в соответствии с 9.2.7.3 и, если требуется, блокиратором работы с пульта. Если используется дистанционный пульт, управление движением возможно осуществлять только с этого пульта,
ограничением скорости движения или мощности,
ограничением диапазона движения.
9.2.5 Работа
9.2.5.1 Общие положения
Для безопасной работы машины должны быть предусмотрены все необходимые защитные меры и блокировки безопасности (см. 9.3).
Должны быть приняты меры по ограничению движения машины в неуправляемом режиме после остановки любой категории (например, потери охлаждения, нарушения в электропитании, при замене батарей, потере сигналов дистанционного управления).
При наличии на машине нескольких пультов управления следует принять меры по исключению подачи с разных пультов команд, ведущих к возникновению опасных ситуаций.
9.2.5.2 Пуск
Рабочий пуск должен быть возможен только тогда, когда все меры безопасности предприняты, а также в наличии и исправности защитные устройства, за исключением условий, описанных в 9.2.4.
Для обеспечения безопасной и правильной последовательности пуска должны быть предусмотрены соответствующие блокировки.
Для некоторых машин (например, мобильных) с неопределенными режимами работы управление должно осуществляться руками при использовании устройства с удержанием при управлении и, при необходимости, блокиратора работы с пульта.
На машине, требующей применения нескольких пультов управления для приведения в действие, каждый пульт должен быть оборудован пусковым устройством с ручным управлением. Пусковые устройства должны соответствовать следующим требованиям:
- все условия, необходимые для управления машиной, должны быть соблюдены;
- все приборы управления пуском перед разрешающей командой управления должны быть в положении "разъединение" (остановка), тогда
- все приборы управления пуском должны активироваться похожим образом (действия при управлении должны совпадать, см. 3.6).
9.2.5.3 Остановка
Остановки категорий 0,1 и/или 2 должны осуществляться в зависимости от оценки возможного риска и функциональных нарушений в машине (см. 4.1).
Примечание - Устройства разъединения питания применяют при использовании остановки категории 0.
Функции остановки должны преобладать над функциями пуска (см. 9.2.5.2).
В случае необходимости, может быть предусмотрено объединение устройств защиты и блокировки. При их применении может оказаться необходимым соответствующая сигнализация для системы управления. Отмена функции остановки не должна создавать опасных ситуаций.
Если управление машиной осуществляется более чем с одного пульта управления, команды на останов машины должны исполняться при их активизации с любого из пультов, если это обосновано оценкой возможного риска для машины.
9.2.5.4 Аварийное управление (аварийная остановка, аварийное отключение).
9.2.5.4.1 Общие положения
Эта часть настоящего стандарта определяет требования к аварийной остановке и аварийному отключению как функциям аварийного управления, перечисленным в приложении Е, в том числе инициируемым однократным действием человека.
Применительно к функциям аварийной остановки (см. 10.7) или аварийного отключения (см. 10.8) их активация должна прекращать действие следующей команды и поддерживаться до момента отмены. Отмена должна осуществляться ручным воздействием в том месте, где ранее она была активирована. Отмена не должна вызывать самопуск машины, а должна только разрешать подачу команды на пуск.
Должен быть исключен пуск машины, пока все команды на аварийный останов не будут сняты, то же и для аварийного отключения питания, пока не сняты все команды на аварийное отключение.
Примечание - Аварийный стоп и аварийное отключение являются дополнительными мерами по отношению к первичным средствам по снижению риска опасностей, например захвата, попадания в ловушку, поражения электрическим током или ожога (ИСО 12100).
9.2.5.4.2 Аварийная остановка
Принципы проектирования оборудования для аварийного останова, включая функциональные аспекты, приведены в ИСО 13850.
Аварийный останов может быть реализован в одной из двух категорий: как в категории 0, так и в категории 1 (см. 9.2.2). Выбор категории зависит от результатов расчета рисков на машине.
В дополнение к требованиям 9.2.5.3 функции аварийной остановки должны удовлетворять следующим требованиям:
- должны отменяться все другие действия и функции во всех режимах;
- подвод питания к исполнительным механизмам, который может вызвать опасные(ую) ситуации(ю), должен быть отключен немедленно (останов категории 0), либо контролируемый останов опасных движений настолько быстрый, насколько это возможно, чтобы не создавать других опасных ситуаций (останов категории 1);
- возврат в первоначальное (исходное) состояние не должен вызывать самопуска.
9.2.5.4.3 Аварийное отключение
Вопросы функционирования в режиме аварийного отключения изложены в МЭК 60364-5-53 (пункт 536.4).
Аварийное отключение должно обеспечивать:
- защиту от прямого контакта (в кроссовых панелях, контактных кольцах, перемещаемых выдвижных блоках с электроаппаратурой в рабочих зонах), что может быть получено установкой в закрытую зону или за барьер (6.2.6);
- защиту, где это возможно, от других рисков и нарушений, производимых электричеством.
Аварийное отключение является окончательным в реализации отключения соответствующими электромеханическими устройствами приводов машины от внешней питающей сети в категории 0 ("стоп"). Когда на машине не может быть реализована категория останова 0, может быть необходимым применение других видов защиты, например от прямого прикосновения таким образом, чтобы в аварийном отключении не было необходимости.
9.2.5.5 Контроль действий управления
Любое движение или действие машины или ее частей, которое может явиться причиной возникновения опасной ситуации, должно производиться только при контроле положения, превышения скорости двигателя с помощью устройств контроля, например перебега, механической перегрузки или устройств контроля предотвращения столкновения рабочих органов.
Примечание - На управляемых вручную машинах операторы сами имеют возможность осуществлять такой контроль.
9.2.6 Различные функции управления
9.2.6.1 Управление, требующее удерживающего действия
Для выполнения команд такого свойства необходимо оказывать постоянное воздействие на приборы управления (толчковый режим).
Примечание 1 - Управление с удержанием может быть совмещено с управлением двумя руками (двуручным).
9.2.6.2 Управление двумя руками
В соответствии с ИСО 13851 [14] имеется три типа управления двумя руками, выбираемыми в зависимости от оценки рисков машин. Они должны включать в себя следующие характеристики:
управление типа I - требует:
- наличия двух приборов управления исполнительными механизмами для согласованного воздействия двумя руками;
- удерживающего воздействия в присутствии опасных ситуаций;
- прерывания работы, если один из органов управления отпущен, в присутствии опасной ситуации.
Устройства для управления типа 1 не предназначены для реализации управления опасными операциями.
Управление типа 2 - это управление типа 1, требующее освобождения обоих органов управления устройствами перед повторным пуском.
Управление типа 3 - управление типа 2, требующее согласованного действия приборов управления в следующих условиях:
- устройства управления должны приводиться в действие в ограниченный промежуток времени, не превышающий 0,5 с,
- если это предельное время превышено, оба устройства управления должны быть отпущены, для того чтобы появилась возможность нового пуска.
9.2.6.3 Управление разблокированием (деблокирование)
Управление разблокированием (см. 10.9) осуществляется через ручное управление функцией блокирования, если:
a) в одном положении разрешается работа машине при подаче на нее дополнительной команды на пуск,
b) в ином положении оно:
- должно вызывать функции останова движения,
- запрещать включение машины в работу.
Управление разблокированием должно быть организовано таким образом, чтобы минимизировать возможность его обхода, например требованием по отключению разблокирования перед пуском машины в работу. Должна быть исключена возможность отмены функции управления разблокированием без применения специальных команд.
9.2.6.4 Совмещенное управление пуском и остановкой
Кнопки и другие подобные устройства управления, которые в процессе своей работы поочередно включают или останавливают движение, следует использовать только для тех функций, которые не могут привести к опасным ситуациям.
9.2.7 Дистанционное беспроводное управление
9.2.7.1 Основные положения
В настоящем разделе рассматривают функциональные требования к системам, передающим команды управления между системой управления машиной и пультом оператора, например по радио или в инфракрасном диапазоне.
Примечание 1 - Некоторые из таких систем имеют комплексное решение и могут применять цифровую технику связи, которая использует специальные кабели (коаксиальные, оптические, парной скрутки).
Должно быть обеспечено легкое подключение или отключение операторского пульта к (от) питающей сети (см. 9.2.7.3).
Должны быть в наличии (ключ оператора, код) средства, если необходимо, для ограничения доступа к пульту оператора. Каждый пульт управления должен иметь четкую индикацию о том, какой(ми) машиной(ами) управляет данный пульт.
9.2.7.2 Ограничения в системе управления
Должны быть предприняты все меры, чтобы управление обеспечивало:
- воздействие только на определенную машину;
- выполнение только определенных функций.
Должны быть предприняты все меры, препятствующие обмену иными, чем установлено, сигналами между машиной и пультом управления.
Если это необходимо, то конструкцией машины должна быть предусмотрена возможность управления с пульта в одной или нескольких ограниченных зонах или местах.
9.2.7.3 Стоп
Пульты должны быть оснащены отдельными четко идентифицируемыми средствами реализации на машине функции "Стоп" или функции отключения всех движений, ведущих к созданию опасной ситуации. Органы управления этими функциями не должны иметь обозначений функций систем аварийной остановки, однако через функцию "Стоп" на машине может быть реализована функция "Аварийный стоп".
Машина с дистанционным пультом управления должна быть оборудована средствами автоматической остановки и предотвращения потенциально опасных операций в следующих случаях:
- если получен сигнал на остановку;
- если обнаружено нарушение в дистанционной системе управления;
- если команда (включающая в том числе и сообщение о нормальной работоспособности связи) не может быть определена в период предварительной задержки перед исполнением (приложение В), за исключением решения машиной задачи предпусковой подготовки вне зоны действия пульта, где опасные ситуации принципиально не могут наступить.
9.2.7.4 Использование более чем одного дистанционного пульта управления
На машине, управляемой более чем с одного дистанционного пульта, должны быть предприняты меры, для того чтобы в данное время имелась возможность управлять только с одного из пультов. Индикация о том, что пульт управления задействован в управлении машиной, должна быть обеспечена в определенной локальной зоне как предопределяющая опасные состояния на машине.
Исключение - Команда стоп должна реализоваться с любого из установленных на машине пультов, когда это потребуется в соответствии с оценкой рисков.
9.2.7.5 Дистанционные пульты управления с автономным питанием от батарей
Колебания напряжения питающих батарей не должно приводить к опасному состоянию. Если одно или более потенциально опасных движений управляются с пульта с автономным питанием, оператор должен иметь информацию об изменении напряжения сверх допустимых ограничений. В данных обстоятельствах дистанционный пульт должен иметь возможность функционировать так долго, чтобы оператор имел время на вывод машины из неблагоприятных условий.
9.3.1 Повторное запирание или возврат в исходное состояние взаимно блокированных защитных ограждений
Повторное запирание или возврат в исходное состояние взаимно блокированных защитных ограждений не должны быть причиной движения или работы машины, которые могли бы создать опасную ситуацию.
Примечание - Требования по взаимной блокировке ограждений с функциями пуска (управляемое ограждение) даны в ИСО 121000-2 (пункт 5.3.2.5).
9.3.2 Ограничение хода
Когда превышение ограничений по управлению (перебег, превышение скорости, давления) может создать опасную ситуацию, необходимо предусмотреть установку ограничивающих датчиков для реализации соответствующих функций управления.
9.3.3 Вспомогательные функции
Правильное управление вспомогательными функциями следует контролировать соответствующими устройствами (например, датчиками давления).
Если неработоспособное состояние двигателя или устройства для выполнения вспомогательных функций (например, смазки, охлаждения или удаления стружки) может привести к возникновению опасных ситуаций, повреждению машины или ухудшению производственного процесса, в этом случае необходимо предусмотреть установку устройства блокировки, чтобы уменьшить такую опасность.
9.3.4 Взаимные блокировки между различными операциями и противоположными движениями
Все контакторы, реле и другие устройства, которые управляют элементами машины и могут создать опасные условия при их одновременном срабатывании (например, одновременное управление двумя противоположными движениями), должны взаимно блокироваться, чтобы исключать неправильные операции.
Реверсивные контакторы (например, управляющие направлением вращения двигателя) должны взаимно блокироваться таким образом, чтобы при нормальной эксплуатации в момент переключения не могло произойти короткого замыкания.
Если для безопасности или для обеспечения непрерывности операций некоторые функции машины должны быть взаимосвязаны, необходимо достичь надлежащей координации взаимной блокировкой. Для группы машин, работающих вместе в согласованном порядке и оборудованных более чем одним устройством управления, в случае необходимости следует предусмотреть меры для координации работы аппаратуры управления.
В тех случаях, когда при подключенном питании привода из-за неисправности механического тормоза возникает опасное состояние неуправляемого торможения, взаимная блокировка должна отключать питание привода.
9.3.5 Торможение реверсированием тока (противовключение)
При использовании на двигателе торможения противовключением необходимо принимать действенные меры, исключающие изменение направления вращения в конце торможения, если реверсирование может создавать опасные условия, приводить к повреждению машины или нарушению производственного процесса. Для этих целей не допускается применение устройства, действие которого основано исключительно только на временных уставках.
Цепи управления должны быть устроены таким образом, чтобы вращение вала вручную или другим способом не создавало опасных ситуаций.
9.4.1 Общие требования
Если отказы или нарушения в работе электрооборудования могут создавать опасную ситуацию, наносить ущерб машине или повлиять на производственный процесс, необходимо принимать соответствующие меры, чтобы свести до минимума возможность возникновения таких отказов и нарушений. Требуемые меры и их объем как по отдельности, так и в сочетании, зависят от уровня опасности, связанного с их применением (см. 4.1).
Цепи управления должны соответствовать уровню безопасности, определяемому по результатам оценки рисков на машине. При этом следует руководствоваться требованиями МЭК 62061 и/или ИСО 13849-1, ИСО 13849-2.
Меры по снижению опасности включают в себя, но не ограничиваются нижеследующими:
- устройства защиты на машине (например, защитные ограждения с блокировкой, расцепляющие устройства);
- защитную взаимную блокировку электрической цепи;
- использование испытанных схем и компонентов (см. 9.4.2.1);
- частичное или полное резервирование (см. 9.4.2.2) или разнесение функций управления по разным типам цепей управления (электро, гидропневмо и др.) (см. 9.4.2.3);
- проведение функциональных испытаний (см. 9.4.2.4).
Если сохранение памяти зависит, например, от питающих батарей, должны быть предприняты меры по исключению попадания в опасную ситуацию при нарушении или замене батарей. Должны быть предприняты меры по исключению несанкционированного или случайного допуска к внесению изменений в память, например, использованием кодов допуска, ключей или инструмента.
9.4.2 Меры для снижения рисков в случае отказа
9.4.2.1 Использование испытанных схем и компонентов
Среди прочих эти меры включают в себя, например:
- подключение цепей управления к защитным заземляющим цепям в целях обеспечения работоспособности (см. 9.4.3.1 и рисунок 2);
- подключение приборов управления в соответствии с 9.4.3.1;
- остановку отключением энергии в соответствующей цепи (см. 9.2.2);
- отключение всех токоведущих проводников в цепях управления (см. 9.4.3.1);
- использование устройств с плюсовой функцией отключения (МЭК 60947-5-1);
- принятие конструктивных решений для уменьшения возможности отказа, вызывающего нежелательные действия.
9.4.2.2 Обеспечение частичного или полного резервирования
Путем частичного или полного резервирования возможно свести к минимуму вероятность того, что единичный отказ электрической цепи приведет к опасной ситуации. Резервирование может быть эффективным при нормальной работе (постоянное включение ON-Line) или выполняться специальными цепями, которые берут на себя функцию защиты только при нарушении нормальной работы (автономное резервирование).
Когда используют автономное резервирование, которое неактивизировано при нормальной работе, для обеспечения того, чтобы эти цепи управления были в эксплуатационной готовности в случае необходимости, следует принять соответствующие меры.
9.4.2.3 Применение разнесения
Применение принципа разнесения функций управления с различными принципами работы или с устройствами различных типов может уменьшить вероятность отказов, ведущих к увеличению опасности. Например:
- используя комбинацию замыкающих и размыкающих контактов управления для блокировки с ограждениями;
- используя в цепях управления компоненты различных типов;
- сочетая в конфигурациях резервирования электронное и электромеханическое оборудование.
Комбинируя электрические и неэлектрические системы (например, гидравлические, механические, пневматические), можно улучшить функции резервирования и обеспечить разнесение.
9.4.2.4 Функциональные испытания
Функциональные испытания могут быть проведены автоматически системой управления или вручную в ходе осмотра, а также в процессе пусковых испытаний или определенного периода работы, или же комбинируя вышеуказанные способы в зависимости от ситуации (см. 17.2 и 18.6).
9.4.3 Защита от ошибочных коммутационных операций из-за замыканий на землю, прерываний напряжения и потери проводимости
9.4.3.1 Замыкания на землю
Замыкания на землю любой цепи управления не должны вызывать никаких непреднамеренных пусков, создавать потенциально опасных движений или создавать препятствия остановке машины.
Отвечающие этим требованиям методы включают в себя, но не ограничиваются, следующим:
Метод а) Цепи управления, питающиеся от трансформаторов управления:
1) В случае заземления питания цепей управления одиночный проводник должен быть подключен к защитной заземляющей цепи в точке подвода питания. Все контакты, твердотельные и им подобные элементы, которые предназначены для управления электромагнитными и другими устройствами (например, реле, сигнальными лампами), следует располагать между одним размыкаемым проводником цепи управления и зажимом обмотки управления или управляемым элементом. Другой зажим обмотки или элемента (предпочтительно имеющий одинаковую маркировку) следует соединить непосредственно с проводником цепи управления, не содержащим размыкающих элементов (см. рисунок 3).
Рисунок 3 - Метод а)
Исключение - Контакты защитных устройств могут быть размещены между общим проводником и обмотками управления, если:
- цепи размыкаются автоматически при замыкании на землю или
- соединение достаточно короткое (например, в пределах оболочки), чтобы замыкание на землю было маловероятным.
2) Питающиеся от трансформатора цепи управления в соответствии с изображением на рисунке 3, которые не соединены с цепью защитного заземления, должны быть оснащены устройством контроля изоляции, которое должно размыкать и автоматически отключать эту цепь управления при наличии неисправности заземления (см. 7.2.4).
Метод b) Цепи управления подключены к трансформатору управления с выведенной средней точкой обмотки, соединенной с защитными заземляющими цепями согласно рисунку 4, оборудуются защитными устройствами, имеющими отключающие элементы во всех питающих цепи управления проводах.
Рисунок 4 - Метод б)
Примечание 1 - При замыкании на землю в цепях, питающихся по представленной на рисунке 4 схеме, на обмотках реле может оставаться до 50% напряжения питания. В результате удержания реле появляется вероятность невозможности останова машины.
Примечание 2 - Обмотки или устройства могут отключаться как с одной из сторон, так и с двух сторон.
Метод с) Цепи управления не питаются от трансформатора в том или другом вариантах:
1) цепь управления включена непосредственно между фазными проводами сети питания, из которых один заземлен,
2) цепь управления включена непосредственно между фазными проводами или фазным проводом и нейтральным проводом, который не заземлен либо заземлен через высокий импеданс (резистор, разрядник).
Для такой машины, в которой могут возникать аварийные ситуации или повреждения в случае непреднамеренного пуска или отказа при остановке, в функции "Пуск" и "Стоп" следует применять многополюсные управляющие выключатели, которые прерывают все токопроводящие проводники. Исключение - случаи, указанные в перечислении с), 2), когда следует применять устройство, обеспечивающее автоматическое отключение всех токопроводящих проводников при замыкании на землю.
9.4.3.2 Прерывания напряжения
Необходимо применять требования в соответствии с 7.5.
При использовании в системе управления запоминающего устройства должна быть обеспечена нормальная работа в случае нарушения питания (например, при использовании запоминающего устройства с сохранением информации при отключении питания), если стирание информации в памяти устройства может повлечь за собой создание опасной ситуации.
9.4.3.3 Нарушение непрерывности цепей
Если непрерывность в цепи управления зависит от состояния скользящего контакта и может повлиять на возникновение опасной ситуации, то следует предпринять соответствующие меры (например, дуплексирование таких контактов).