İnsan ve makinanın birlikte çalıştığı her ortamda, makinanın daima tehlikeli bir eylemi ortaya çıkartma olasılığı bulunmaktadır. Emniyet, acil durum durdurma cihazının çalışması, bir emniyet kapısının açılması veya ışık perdesinin kesintiye uğraması gibi ikili olaylar ile nitelendirilir. Günümüzde bile, çoğu işletme ve makina için emniyet kavramı, bütün işletme olmasa bile; korunan alana erişilip erişilemediği, tüm sürücülerin elektriğinin kesilip kesilemediği gibi unsurlar dahilinde tasarlanmaktadır. Artan otomasyon ve işletmelerin, makinaların ve süreçlerin birbiriyle bütünleşik hale gelmesi ile bilhassa emniyet teknolojisinin işlevsel gereksinimleri bir yükseliş seyri içerisindedir.
Verimliliğin sürekli olarak artmasıyla, tüm üretim sürecini kesintiye uğratmaksızın, işletme içinde tanımlanan tespit alanları içerisinde çalışabilmek mümkün hale gelmelidir. Sonuç olarak, makinelerin kapatılması genellikle, verimlilik kaybı, karmaşık devreye alma prosedürlerine bağlı uzayan duruş zamanları veya makinenin çalışma ve bakım kavramında sınırlama gibi dezavantajlarla birlikte anılmaktadır.
Emniyet diğer unsurlardan ayrı olarak değerlendirilmemelidir
İmalat sanayi, ilerleyen otomasyon düzeyi ve bütünleşen işletme ve süreçlerle nitelendirilmektedir. Bu nedenle, emniyet konusunun haricen ve yalnızca, bir işletme içerisindeki bağımsız alan veya bileşenlerle ilgiliymiş gibi görülmesi mümkün değildir. Emniyet, işletmenin genel işleyişi ve genel maliyet analizi kapsamında önemli bir bileşen halini almıştır. Duruş ve denetim süreleri, makinanın genel yaşam döngüsü değerlendirmesinde önemi gitgide artan bir rol oynamaktadır.
Tüm bu gereksinimler dolayısıyla dinamik emniyete; başka bir deyişle, değişen korunma gereksinimlerine göre emniyet fonksiyonlarını daha fazla esneklik sağlayarak ayarlama becerisine giderek daha fazla ihtiyaç duyulmaktadır.
Bu durum, emniyete bakışı değiştirmekte ve emniyet; daha az bir ürün ve daha çok cihazlar arası bir fonksiyon olarak görülmektedir.
Standartlar ve direktifler çerçeveyi sağlar
İlgili yasalar ve standartlar, emniyete ilişkin çözümlere yönelik çerçeveyi sağlar.
Avrupa Birliği sınırları içerisinde, Makina Direktifi; işletme ve makinanın işlevsel fonksiyonunda baz alınması gereken değerlendirme unsurudur.
Aşağıda, Makina Direktifi kapsamında hayati önem arz eden standartlara yer verilmiştir: EN 62061 (Makina emniyeti – Elektrikli ve elektronik programlanabilir kontrol sistemlerinin işlevsel emniyeti) ve EN ISO 13849-1 (Makina emniyeti – Kontrol sistemlerinin emniyete ilişkin parçaları). Selefi olan EN 954-1 standardıyla kıyaslandığında, güncel standart emniyetin uygulanması bakımından daha uygulanabilir bir yönlendirme sağlamaktadır ve bu yönüyle, dinamik emniyet açısından önemli bir ön koşuldur.
EN 954-1’de tanımlanmamış olan “Emniyet kapısı açıkken çalıştırma”, buna verilebilecek örneklerden bir tanesidir.
Bundan önce, çalıştırma modu seçme düğmesinin çoğunlukla herhangi bir emniyet fonksiyonuna sahip olmayan, ayrı bir anahtarlı düğme olarak uygulanması gerekiyordu. Günümüzde ise, C standartları 2006/42/EC Makina Direktifi, EN ISO 12100-2 (“Makina emniyeti–Genel tasarım ilkeleri–risk değerlendirme ve risk azaltma”) ve EN 60204-1 (“Makina emniyeti-Makina elektrikli ekipmanı–Kısım 1: Genel gereksinimler”) uyarınca emniyetli çalışma modu seçim fonksiyonu için ilgili şartnameleri sağlamaktadır. Burada yer alan tanımlar, “Emniyet kapısı açık olduğunda, hızın emniyetli biçimde düşürülmesi” gibi ek biçimlerin belirlenmesini sağlamaktadır. “Set-up” modunda, gereksiz duruşları ve yeniden devreye alma sürelerini önlemek için, hız emniyetli biçimde izlenebilmektedir.
Emniyete ilişkin gereksinimler için değerlendirme ölçütü
Yasal açıdan izin verileni ve teknik açıdan makul olanı tam anlamıyla kavramak, verimli makina kullanımı için mümkün olan en yüksek potansiyeli sunacak emniyetini teknolojisini tasarlamak için bir ön koşuldur. Yeni EN 13849-1 ve IEC 62061 standartları, sensör teknolojisinden kontrol sistemine ve aktüatör teknolojisine kadar emniyete ilişkin çözümlerin kendi bağımsız nitelik değerleri ile değerlendirilmesi gerektiğini ve tüm süreç zinciri dahilinde matematiksel olarak değerlendirilmesi gerektiğini öne sürmektedir.
Bu bazen, emniyet teknolojisinin uygun biçimde tepki vermesini gerektiren çok katmanlı durumları veya karmaşık hesaplama sonuçlarını gerektirir. Sonuç itibariyle, günümüzün otomasyon görevleri klasik yordamlarla çözülemeyecek hale gelmektedir.
Vizyon sahibi sensörler
Çoğu emniyet sensörü, kesin bir biçimde ikilik bir modele göre çalışır: Emniyet kapısı açıldığında, sensör bunu algılar ve emniyetli makine kontrol sistemine bir kapatma sinyali gönderir. Dinamik emniyet kavramları açısından, sensörler olayları belirgin bir biçimde derecelendirilmiş bir yöntem içerisinde değerlendirebilmelidir. Örneğin, bir kişinin tehlikeli eylemin olası hareket yarıçapı içerisine olup olmadığını veya artan emniyet gereksinimlerine sahip bir alana (algılama alanı) ulaşıp ulaşmadığını ayırt edebilmelidir. Bu alanları dinamik olarak ayarlayabilmek ve makine veya robotun harekelerini takip edebilmek mümkün olmalıdır.
Alan görüntülemeye yönelik kamera tabanlı SafetyEye emniyet kamerası sistemi veya abkant presler için kamera tabanlı PSENvip mobil koruma sistemi gibi yeni kamera tabanlı işlemler, korunan alanları ve algılama alanlarını 3D olarak izleyebilmektedir. Bu sensör sistemleri emniyetli iletişim kanalları üzerinden değerlendirme özelliği ile etkileşim sağlayarak, optimum işletme verimliliğini garanti ederler.
“Abkant pres” makinasını çevreleyen tüm emniyet fonksiyonlarının kapsamlı genel değerlendirmesi sayesinde, operatörün veya aletin akımdan korunma gereksinimi veya bu konum bilgilerine göre bunları ayarlamaya özel sensörün korunan alanlarını ayarlamak gibi amaçlar için de kullanılabilmektedir. Bu fonksiyon, ağ üzerinden “dinamik kapatma” sağlayarak, daha yüksek makina verimliliği sunmaktadır.
Modern elektronik sensör sistemleri çok daha güçlüdür ve ikilik anahtar sinyaline oranla, belirgin bir biçimde daha fazla bilgi sağlarlar. Bilginin niceliği ve niteliği, emniyet fonksiyonlarının dinamik olarak tasarlanabilmesi bakımından bir ön koşuldur. Örneğin, SafetyEye’da alan bilgileri hali hazırda emniyetli, 3 boyutlu alanlar halinde kullanılabilmektedir. Ancak bu alan, uygulama içerisinde standartlaştırılmış ikilik arabirim sinyallerine indirgenmektedir. Gelecekte, bu alan bilgisinin doğrudan emniyetli güç iletim teknolojisinden değerlendirilmesi mümkün olacaktır. Bu sayede, güç iletim ağı ilgili hareket yolu ile bu çok boyutlu alan bilgisine tepki vererek, eskisi gibi olmasını öngörebilecektir.
Standart ve emniyet için kontrol sistemi
Şu anda, fonksiyonları yazılım üzerinden yapılandırılabilen programlanabilir emniyet sistemleri kullanılmaktadır. Bunlar, sabit fonksiyon aralığına sahip emniyet rölelerine kıyasla daha fazla esneklik sağlamaktadır. Programların açık ve anlaşılabilir olmasını sürdürebilmek amacıyla, kullanılabilecek derleyicilerin sayısı gibi, çoğu sistemin komut kümesi sınırlıdır. Şimdiye dek bu sistemler işletme ve makinaların yalnızca basit emniyet görevlerini üstlenmesi koşuluyla, bu hiçbir sorun göstermemiştir.
Ancak; emniyet teknolojisi giderek artan bir biçimde gelen süreç zincirinde bağımsız öğelerle daha karmaşık ilişkileri gerekli kılmaktadır. Programlanabilir emniyet sistemleri hız ayarları gibi ölçülen daha karmaşık değerleri emniyetli bir biçimde kaydedebilmeli, işleyebilmeli ve çıktılarını oluşturabilmelidir. Bu yalnızca, kullanılan sensör/aktüatör arabirimine etki etmekle kalmayıp, aynı zamanda, işleme mantığı fonksiyonlarına ilişkin yeni talepleri de gündeme getirmektedir.
Emniyet kontrol teknolojisi, otomasyon dünyasını temelden değiştirmiştir. Günümüzde, bu; makinanın yalnızca emniyetli değil, aynı zamanda ulaşılabilirlik ve yüksek verimliliği sağlaması bakımından önemli bir ön koşuldur. Programlanabilir mantık denetleyicileri ve programlanabilir emniyet sistemleri başarılı bir biçimde geliştirilmiş olabilir ancak; günümüzün pazar eğilimi standart ve emniyet alanlarını tek bir kontrol çözümünde bir araya getirmeyi hedeflemektedir. Pilz PSS 4000 otomasyon sistemi, standart ve emniyete ilişkin görevleri eşit önlem ile kapsayan ve kullanıcı tarafından kullanımı kolay otomasyon çözümleri oluşturmanıza imkan verir. STL (Yapılandırılmış Metin Dili) Program Derleyicisi, en son sistem gelişmelerinden bir tanesidir. IEC 61131-3 Derleyicileri ailesinin bir üyesi olan PAS STL ile Pilz, emniyete ilişkin ve standart fonksiyonların aynı standartlaştırılmış tabanda tutarlı bir biçimde ve tam olarak programlanabilmesini sağlamaktadır. STL Editor ile, SIL3’e kadar olan emniyet görevlerinin çözümlenmesi ilk kez mümkün hale gelmiştir.
Aktüatör teknolojisi: Gücü koruyarak emniyette olmak
Tehlikeli hareketleri önlemek amacıyla, emniyet teknolojisinin aktüatör teknolojisiyle uyuşması gerektiği açıktır. Şimdiye dek, emniyetli bir hareket denetleyicisi; emniyetli hareket izleme, motorun enerji hattından emniyetli biçimde izole edilmesi ve emniyete ilişkin olmayan hareket oluşumunun bir birleşimini içermekteydi. Teknik ve ekonomik nedenlerden ötürü, elektronik sürücü bileşenleri (servo kuvvetlendirici ve frekans konvertörü) otomasyon içerisinde emniyete ilişkin olmayan bileşenler olarak kalmıştır. Bugüne dek, ek emniyet bileşenleri, sürücünün gücünün kesilmesi, arıza durumunda emniyeti sağlama ve bağlı motorun hareketinin emniyetli şekilde izlenmesini sağlayarak emniyet üstesinden gelmeyi başarmıştır. Artık, bu ek emniyet bileşenlerinin sürücüye entegre edilmesi mümkündür. Örneğin, PCMprimo DriveP hareket kontrol sistemi, PCMprotego S emniyet kartı kullanılarak genişletilebilmektedir. Sonuç ise sürücü, kontrol sistemi ve emniyet açısından tam çözüm.
Örneğin, emniyetli, dinamik bir uygulama aşağıdaki gibi görünebilmelidir: Emniyet kapısı açıldığında, motor tanımlanan bir kademe ile emniyetli bir biçimde frenlenerek, etkin denetim altında durağanlığını korur. İlgili yetkilendirme mevcut ve kurulum modu için emniyetli işletim modu etkinleştirilmişse, motor emniyetli şekilde düşürülmüş bir hızda düşük modda çalışmaya devam eder. Bu işletim modu sona erdiğinde ve kapı kapandığında, her makina operatörü için emniyet fonksiyonu yeniden oluşturulur. Başka bir deyişle; statik algılama alanı izlemesi ihlal edilmişse, üretim düşük turda ve emniyetli biçimde izlenen hareketlerle devam edebilir.
Koordineli, dinamik emniyet kavramları, emniyetli hız düşürmeden çok eksenli sistemlerin emniyetli bir biçimde koordinasyonuna ve yük ve torkla bağıntılı sürücülerin emniyete ilişkin denetimine kadar esnek sistem tepkileri sağlar. Bu öğeler arasındaki yüksek performanslı emniyetli ara bağlantı, bir alan aşıldığında, emniyetli konum kontrolü ve emniyetli tork sınırlaması ile güç iletim akslarının uyarı sinyallerine karşılık vererek, hızı emniyetli biçimde azaltmasını garanti eder.
Avantaj sağlayan bütünsel yaklaşım
Standart, ürün ve uygulama bilgileri bir araya getirildiğinde, sonuç olarak, fonksiyonların bağımsız alt fonksiyonların birbiriyle etkileşim içerisinde olacak şekilde koordine edildiği emniyetli otomasyona yönelik sistem çözümleri ortaya çıkmaktadır. PSS4000 otomasyon sistemi, emniyet ve kontrol fonksiyonu arasındaki sınırların giderek nasıl geçirgen hale geldiğine ilişkin verilebilecek örneklerden bir tanesidir. Kullanıcıların belirgin bir ayrım talep etmeleri son derece ender bir durum olmasına rağmen, kullanıcılar geribildirimin bulunmaması ve sorumluluk alanları arasındaki açık ayrışmaya değer vermektedirler.
Artan bir biçimde, emniyet genel işletme ve makina fonksiyonunun ayrılmaz bir parçasıdır ve bu yüzden, başlangıçtan itibaren ele alınması gerekir. Emniyetli kontrol için, teknoloji demek; kontrol fonksiyonunu gerçekten emniyetli hale getirmek demektir.
Peki bunun, emniyet teknolojisinin gelişimi üzerindeki etkileri nelerdir? Açıkçası, sistemler söz konusu olduğunda, konu üzerinde daha fazla düşünülmesi gerekir. Alt fonksiyonlar optimum etkiyi sağlamak amacıyla birbirine bağlanacaksa, alt fonksiyonların sadece geriye dönük biçimde eklenmesi yeterli değildir. Sonuç olarak asıl zorluk, fonksiyonları sistemin geneline entegre etmektedir.
Kaynak: makinatek
