Световые завесы (ESPE) — тип 2 против типа 4, и формула безопасного расстояния

Гид по блокировке ограждений и запирающим выключателям рассматривает ограждение подвижной преграды (дверь, крышка). Эта статья рассматривает другой тип ограждения, вообще не использующий физическую преграду: световую завесу, форму электрочувствительного защитного оборудования (ESPE, Electro-Sensitive Protective Equipment) согласно IEC 61496, которая контролирует опасную зону оптической завесой инфракрасных лучей.

Тип 2 против типа 4

Среди прочего, IEC 61496 различает два широко используемых типа световых завес, отличающихся максимально достижимым уровнем надёжности и подходом к самотестированию:

Какой тип требуется, определяется не свободным выбором, а оценкой риска машины (согласно ISO 12100) и вытекающим из неё требуемым уровнем производительности или SIL — так же, как описано в гиде по ISO 13849-1. Световая завеса типа 2 не должна применяться там, где оценка риска требует более высокого уровня (PLd/PLe или SIL3).

Формула безопасного расстояния (ISO 13855)

Световая завеса должна быть установлена на достаточном расстоянии от опасности, чтобы машина полностью остановилась прежде, чем часть тела, движущаяся через световую завесу, сможет достичь опасности. ISO 13855 даёт для этого формулу:

$$S = K \times T + C$$

• S — минимально требуемое безопасное расстояние (мм).
• K — константа скорости приближения (мм/с): 2000 мм/с для максимально быстрого движения руки/кисти, либо 1600 мм/с, когда рассчитанное расстояние уже ≥ 500 мм и более реалистично приближение всем телом, чем быстрое движение руки.
• T — общее время реакции: время остановки машины плюс собственное время реакции световой завесы.
• C — дополнительное расстояние, зависящее от разрешающей способности световой завесы (наименьший объект, который завеса ещё обнаруживает). Для обнаружения руки обычно используется C = 8 × (d − 14), где d — разрешение в мм.

Чем грубее разрешение световой завесы (то есть чем больше d), тем больше должно быть дополнительное расстояние C — завеса, обнаруживающая только крупные объекты, должна устанавливаться дальше от опасности, чем более тонкая завеса, уже обнаруживающая палец.

Практическая значимость

При оценке или установке световой завесы следует проверить, соответствует ли выбранный тип (2 или 4) требуемому уровню производительности/SIL из оценки риска, и составляет ли фактическое расстояние монтажа до опасности не менее рассчитанного S по формуле ISO 13855 — включая реальное (измеренное, а не предполагаемое) время остановки машины в T.

Частые ошибки

1. Применение световой завесы типа 2 там, где оценка риска требует PLd/PLe или SIL3 — этот тип не достигает такого уровня.
2. Оценка вместо измерения времени остановки машины при определении T — слишком оптимистичное предполагаемое время остановки приводит к слишком малому и небезопасному безопасному расстоянию.
3. Использование неверного значения K — использование 2000 мм/с для приближения всем телом (вместо 1600 мм/с при уже рассчитанном расстоянии ≥ 500 мм) обычно приводит к излишне большому, но не небезопасному отклонению, тогда как обратная ошибка (использование 1600 мм/с там, где применимо 2000 мм/с) подрывает запас безопасности.
4. Игнорирование разрешающей способности световой завесы в C — более низкое разрешение (более грубое обнаружение) требует большего дополнительного расстояния, что при игнорировании приводит к слишком малому безопасному расстоянию.

Связанные материалы

• Блокировка ограждений и запирающие выключатели (ISO 14119)
• ISO 13849-1 — уровни производительности
• Двуручное управление (ISO 13851)
• Категории аварийной остановки (IEC 60204-1)