|
Страница 7 из 22
9 Функции и цепи управления
9.1 Цепи управления
9.1.1 Питание цепи
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 соединены с цепью защиты (8.2.1), они должны питаться через отдельную обмотку трансформатора цепи управления переменного тока или через другой трансформатор цепи управления.
В случае, когда машины оснащены только одним пусковым устройством двигателя и максимум двумя приборами управления (например, устройство блокировки, кнопка аварийной остановки), использование трансформаторов может быть необязательным.
9.1.2 Напряжения цепи
Необходимо, чтобы оперативные 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 обеспечиваться защитой от сверхтоков в соответствии с 7.2.4 и 7.2.10.
9.1.4 Подключение приборов управления
В цепях управления, одна полярность которых соединена (или предназначена для соединения) с цепью защиты (7.2.4), один зажим (имеющий предпочтительно всегда одну и ту же маркировку) катушки каждого электромагнитного прибора управления или зажим других электрических приборов должен быть соединен непосредственно с этой полярностью цепи управления. Все переключающие элементы (например, контакты) приборов управления, которые приводят в действие катушку или устройство, должны располагаться между другим зажимом катушки или устройства и другой полярностью цепи управления (то есть той, которая не соединена с цепью защиты).
Допускаются следующие исключения:
- контакты устройств защиты (например, перегрузочное реле) могут быть включены между полярностью, связанной с цепью защиты, и катушками при условии, что провода между такими контактами и катушками приборов управления, на которые действуют контакты реле, находятся в одном кожухе, а соединение будет достаточно коротким и такого типа, который исключит замыкание на землю, и
- соблюдены требования 9.4.3.1.
9.2 Функции управления
9.2.1 Функции пуска
Функции пуска должны действовать в результате возбуждения соответствующей цепи (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, 3.56);
1 — контролируемая остановка (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.
Примечание — При учете экстренности режимов управления (9.2.5.4), возможного дополнительного риска отключение подвода питания может осуществляться при помощи либо электромеханических, либо электронных устройств.
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.
Средства защиты должны быть эффективны во всех рабочих режимах (9.2.4 для временного устранения защитных устройств при особых условиях).
9.2.4 Временное устранение защитных устройств
В случае, когда необходимо временно нейтрализовать одно или несколько средств защиты, следует предусмотреть устройство выбора режима или средство запирания (например, блокировку), чтобы воспрепятствовать автоматическому пуску в соответствующем режиме. Кроме того, следует предусмотреть одну или несколько указанных ниже мер:
- приведение в движение устройствами управления строго направленного или эквивалентного действия;
- переносной пульт управления (например, подвесной), включающий устройство аварийной остановки. Когда используют переносной пульт, управление движением может осуществляться только с этого пульта;
- ограничение скорости движения или мощности и
- ограничение диапазона движения.
9.2.5 Работа
9.2.5.1 Общие положения
Для безопасной работы машины должны быть предусмотрены все необходимые блокировки (9.3). Должны быть приняты меры по ограничению движения машины в неуправляемом режиме после остановки любой категории (из-за нарушения в электропитании, при замене батарей, потере сигналов дистанционного управления).
9.2.5.2 Пуск
Рабочий пуск должен быть возможен только при наличии и исправности защитных устройств, за исключением случаев, описанных в 9.2.4.
Для обеспечения безопасной и правильной последовательности запуска должны быть предусмотрены соответствующие блокировки.
Машина, требующая использования нескольких пультов управления для приведения в действие, должна удовлетворять следующим требованиям:
- каждый пульт должен быть оборудован отдельным пусковым устройством с ручным управлением;
- все условия, необходимые для управления машиной, должны быть соблюдены;
- все приборы управления пуском должны быть в положении «разъединение» (остановка) перед разрешающей командой управления и
- все приборы управления пуском должны приводится в движение похожим образом (управление должно совпадать) (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 (4.1). Остановки категорий 0 и 1 должны действовать независимо от режима работы (9.2.3), при этом остановка категории 0 должна обладать приоритетом. Функции остановки должны преобладать над функциями пуска (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. Повторное включение функции остановки не должно создавать опасных ситуаций.
9.2.5.4 Аварийное управление (аварийная остановка, аварийное отключение)
9.2.5.4.1 Общие положения
Настоящий стандарт определяет требования к аварийной остановке и аварийному отключению как к функциям аварийного управления, перечисленным в приложении D, в том числе к инициируемым однократным действием человека. Применительно к прочим функциям остановки, обеспечивающим безопасность, см. 11.3.4.
9.2.5.4.2 Аварийная остановка
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 настолько быстро, насколько это возможно, чтобы не создавать других опасных ситуаций (например, при наличии механических средств остановки не требуется внешнего подвода питания, или при торможении обратным током в случае остановки категории 1);
- возврат в первоначальное (исходное) состояние не должен вызывать самозапуска.
Аварийная остановка должна реализовываться в категории или 0, или 1 (9.2.2). Выбор вида категории аварийной остановки должен определяться суммарной оценкой рисков машины.
Для реализации категории 0 («стоп») для аварийной остановки должны применяться только электромеханические компоненты в цепях управления, выполненных проводами. Кроме того, управление не должно зависеть от логики передачи электронных сигналов (матобеспечения и т. п.) или передачи команд через коммутационные сети или линии.
Когда рекомендуется категория 1 («стоп») для аварийной остановки, окончательный останов движения с отключением энергии должен быть реализован с помощью электромеханических компонентов.
9.2.5.4.3 Аварийное отключение
Вопросы функционирования в режиме аварийного отключения изложены в ГОСТ 30331.7/ГОСТ Р 50571.7.
Аварийное отключение должно обеспечивать:
- защиту от прямого контакта (в кроссовых панелях, комплектных стойках, 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 машины от внешней питающей сети категории 0 («стоп»). Когда машина не может соответствовать категории 0, может быть необходимым установление другой защиты, например от прямого контакта, таким образом, чтобы в аварийном отключении не было необходимости.
9.2.5.5 Контроль действий управления
Любое движение или действие машины или ее детали, которое может явиться причиной возникновения опасной ситуации, должно быть произведено при контроле положения или результата этого движения или действия.
На управляемых вручную машинах операторы сами имеют возможность осуществлять такой контроль. В случаях, когда контроль неосуществим, требуется применение таких средств, которые исключат возможный «перебег», ограничат превышение частоты вращения и механические перегрузки.
9.2.5.6 Управление, требующее удерживающего действия
Для выполнения команд такого свойства необходимо оказывать постоянное воздействие на приборы управления.
9.2.5.7 Управление двумя руками
Имеется три типа управления двумя руками, в зависимости от оценки рисков машин. Они должны включать следующие характеристики. Управление типа 1 требует:
- наличия двух приборов управления исполнительными механизмами для согласованного воздействия двумя руками;
- удерживающего воздействия в присутствии опасных ситуаций;
- прерывание работы, если один из органов управления отпущен, в присутствии опасной ситуации.
Управление типа 2 — это управление типа 1, требующее освобождения обоих органов управления исполнительными механизмами перед повторным запуском.
Управление типа 3 — это управление типа 2, требующее согласованного действия приборов управления в следующих условиях:
- устройства управления исполнительными механизмами должны приводиться в действие в ограниченный промежуток времени, не превышающий 0,5 с (приложение В), и
- если это предельное время превышено, оба устройства управления должны быть отпущены перед тем, как появится возможность нового запуска.
9.2.5.8 Устройства разблокировки
Устройства разблокировки при ручном управлении исполняются в сочетании с управлением пуском, что при непрерывном их удержании позволяет выполнять машине ее функции.
Когда устройство разблокировки является частью системы управления, оно должно допускать движение, когда находится только в одном из положений. В ином положении оно должно останавливать движение.
Устройство должно:
- быть реализованным в управлении остановками категории 0 или 1 (9.2.2);
- иметь конструкцию, отвечающую принципам эргономики;
- в двухпозиционном исполнении:
позиция 1 — реализовывать функцию разблокировки для выключения (исполнительный механизм в нерабочем состоянии);
позиция 2 — реализовывать функцию разблокировки (исполнительный механизм в рабочем состоянии);
- в трехпозиционном исполнении:
позиция 1 — реализовывать функцию выключения для выключателя (исполнительный механизм в нерабочем состоянии);
позиция 2 — реализовывать функцию разблокировки (исполнительный механизм в рабочем состоянии в среднем положении);
позиция 3 — реализовывать функцию выключения (исполнительный механизм в рабочем состоянии, пройдя среднее положение).
При возврате из позиции 3 в позицию 2 функция разблокировки не должна осуществляться.
9.2.6 Совмещенное управление пуском и остановкой
Кнопки и другие подобные устройства управления, которые в процессе своей работы поочередно включают движение или останавливают его, должны использоваться только для тех функций, которые не могут привести к опасным ситуациям.
9.2.7 Дистанционное управление
9.2.7.1 Основные положения
В этом подразделе рассматривают функциональные требования к системам, передающим команды управления между системой управления машиной и пультом оператора по радио или в инфракрасном диапазоне.
Примечание — 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.
Должны иметься (ключ оператора, код) средства, если необходимо, для ограничения доступа к пульту оператора (каждый пульт управления должен иметь четкую индикацию о том, какой машиной 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, конструкция машины должна позволять управлять с пульта только в одном или более 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 переносным дистанционным пультом управления должна быть оборудована средствами автоматического торможения и ограничения возможных нарушений в управлении в следующих случаях:
- когда получен сигнал на остановку;
- когда обнаружено нарушение в системе;
- если команда не была принята в период предварительной задержки перед исполнением, когда машина решает задачи предпусковой подготовки, а опасные условия в зоне действия пульта уже могут наступить (приложение В).
Примечание — Сигнал команды включает в себя подтверждение, что коммуникации в порядке.
9.2.7.4 Последовательный цифровой порт
В машине, где управление безопасно взаимосвязанными функциями основано на последовательной передаче, точность передачи должна вытекать из использования метода определения ошибки при ее троекратном повторении в любой команде.
Примечание — Метод определения ошибки — в соответствии с рекомендациями МЭК 60870-5-1 [24].
9.2.7.5 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.
Примечание — Команда «стоп» должна реализоваться с любого из установленных на машине пультов, когда это потребует возникшая опасность.
9.2.7.6 Дистанционные пульты управления с автономным питанием от батарей
Колебания напряжения питающих батарей не должны приводить к опасному состоянию.
Если одно или более потенциально опасных движений управляются с пульта с автономным питанием, оператор должен иметь информацию об изменении напряжения сверхдопустимых ограничений.
В данных обстоятельствах дистанционный пульт управления должен функционировать дольше, чем установленный на машине в благоприятных рабочих условиях.
9.3 Защита взаимной блокировкой
9.3.1 Реактивация взаимно блокированных защитных устройств
Повторная активация взаимно блокированных защитных устройств не должна быть причиной движения или работы машины, которые могли бы создать опасную ситуацию.
9.3.2 Ограничение хода
Когда избыточный ход (перебег) может создать опасную ситуацию, необходимо предусмотреть установку ограничивающих позиционных датчиков или концевых выключателей для реализации соответствующих функций управления.
9.3.3 Вспомогательные функции
Правильная работа вспомогательных функций должна контролироваться соответствующими устройствами (например, датчиками давления).
Если несрабатывание двигателя или устройства для вспомогательной функции (например, смазка, охлаждение или удаление стружки) может привести к возникновению опасных ситуаций, повреждению машины или ухудшению производственного процесса, в этом случае необходимо предусмотреть установку устройства взаимной 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 исключить неправильные операции.
Реверсивные контакторы (контролирующие управление 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 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 Противотоковое торможение
При использовании на двигателе противотокового торможения необходимо принять действенные меры, чтобы исключить изменение направления вращения в конце торможения, когда это реверсирование может создать опасные условия, привести к повреждению машины или нарушению производственного процесса. Для этих целей не допускается применение устройства, действие которого основано только на временных уставках.
Цепи управления должны быть устроены таким образом, чтобы вращение вала вручную или другим способом не создавало опасных ситуаций.
9.4 Функции управления в случае отказа
9.4.1 Общие требования
Если отказы или нарушения в работе электрооборудования могут создать опасную ситуацию, нанести ущерб машине или повлиять на производственный процесс, необходимо принять соответствующие меры, чтобы свести к минимуму 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 (4.1).
Средства снижения опасности включают, но не ограничиваются нижеследующими:
- устройства защиты на машине (например, защитное устройство с взаимной блокировкой, чувствительные приборы);
- защитная взаимная блокировка электрической цепи;
- использование испытанных схем и компонентов (9.4.2.1);
- частичное или полное резервирование (9.4.2.2) или разнесение (9.4.2.3);
- проведение функциональных испытаний (9.4.2.4) и,
как правило, учитываются только единичные отказы. Если степени опасности более высокие, следует убедиться, что никакой единичный отказ не может создать опасной ситуации.
9.4.2 Меры для снижения опасности в случае отказа
9.4.2.1 Использование испытанных схем и компонентов
Среди прочих, эти меры включают:
- достижение эквипотенциальности (равность потенциалов) цепей управления в рабочих целях (9.4.3.1);
- подключение приборов управления (втягивающие катушки) в цепях управления в соответствии с 9.1.4;
- остановка отключением энергии в соответствующей цепи (9.2.2);
- отключение всех токоведущих проводников (9.4.3.1);
- использование устройств с плюсовой функцией отключения (ГОСТ 30011.5);
- принятие конструктивных решений для уменьшения возможности отказа, вызывающего нежелательные действия.
9.4.2.2 Резервирование
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 (линейное резервирование) или выполняться специальными цепями, которые берут на себя функцию защиты только при нарушении нормальной работы (внелинейное резервирование).
Когда используется внелинейное резервирование, которое не проводит ток 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 цепей управления с различными принципами работы или с устройствами различных типов может уменьшить вероятность отказов, ведущих к увеличению опасности.
Например:
- сочетая замыкающие и размыкающие контакты взаимной блокировкой;
- используя в цепях управления компоненты различных типов;
- сочетая в конфигурациях резервирования электронные и электромеханические цепи;
- комбинируя электрические и неэлектрические системы (например, гидравлические, механические, пневматические), можно улучшить функции резервирования и обеспечить разнесение.
9.4.2.4 Функциональные испытания
Эти 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 случая (18.2 и 19.6).
9.4.3 Защита от ошибочных коммутационных операций из-за нарушений цепей заземления и прерываний напряжения
9.4.3.1 Нарушения в заземлении
Неправильности в заземлении любой цепи управления не должны вызывать никаких непреднамеренных пусков, не создавать потенциально опасных движений или создавать препятствия остановке машины.
Чтобы удовлетворить этому требованию, подключение к цепи защиты должно соответствовать 8.2, а соединение приборов должно соответствовать 9.1.4. Питающиеся от трансформатора цепи управления, которые не соединены с цепью защиты, должны оснащаться устройством контроля изоляции, который должен либо сигнализировать о неисправности заземления, либо размыкать и автоматически отключать эту цепь управления при наличии неисправности заземления.
Когда цепь управления включена непосредственно между фазными проводами сети питания и нейтральным проводом, который не заземлен, либо заземлен через высокий импеданс (резистор, разрядник), для функций «ПУСК» или «СТОП» такого станка, которые могут вызвать аварийные ситуации или повреждение станка в случае непреднамеренного пуска или отказа при остановке, должны применяться многополюсные управляющие выключатели, которые прерывают все токопроводящие проводники.
9.4.3.2 Прерывания напряжения
Необходимо применять требования 7.5.
При использовании 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 цепи зависит от состояния скользящего контакта, то следует применять дуплексирование.
|
