Случай применения: почему проём выхода паллет защитить труднее всего
Представьте конец упаковочной линии. Поступают коробки, паллетайзер их штабелирует, и готовые паллеты выезжают из ячейки на приводном конвейере через проём в периметровом ограждении. Этот проём — настоящий конфликт обязанностей. Он должен быть достаточно открытым, чтобы паллета 1200 мм выезжала несколько раз в час, и достаточно закрытым, чтобы человек не мог войти к штабелирующему роботу через тот же проём. Это нельзя решить неподвижным забором — паллете нужно выезжать — и нельзя решить обычной световой завесой, потому что обычная завеса останавливала бы линию на каждой паллете. Это хрестоматийный случай для мьютинга: оптоэлектронной защиты, которая знает разницу между грузом, который она должна пропускать, и человеком, которого она должна останавливать.
Представительная ячейка здесь использует световую завесу DQC на выходе. DQC — это активное оптоэлектронное защитное устройство IEC 61496 Type 4 — высший класс испытаний/отказоустойчивости в этом стандарте для датчиков такого рода — поэтому это правильный распознающий элемент для опасности, где отказ защиты недопустим. Логика мьютинга и четыре датчика решают, когда этому распознаванию разрешено отступить, а реле безопасности DA31 превращает сработавшую завесу в реальную остановку паллетайзера.
Что именно такое мьютинг и чего требует IEC/TS 62046?
Мьютинг — это автоматическое, временное, контролируемое приостановление защитной функции, чтобы ожидаемый объект мог пройти. Это не переключатель обхода и не сервисное переопределение — это спроектированное, управляемое датчиками решение о том, что объект, пересекающий завесу прямо сейчас, — это разрешённая паллета, действительное лишь до тех пор, пока удерживается строгий рисунок. IEC/TS 62046 (техническая спецификация по применению защитного оборудования для обнаружения присутствия людей) описывает, как выглядит безопасная схема мьютинга. Ключевые требования, которые интегратор обязан выполнить:
- Автоматический — мьютинг инициируется датчиками и процессом, никогда оператором, нажимающим кнопку.
- Два или более независимых сигнала — мьютинг должен зависеть как минимум от двух независимых сигналов датчиков, чтобы ни один отдельный датчик (или одиночная неисправность) не мог заглушить завесу.
- Контролируемый таймаут — ограниченное максимальное время мьютинга, обычно 4 с; если паллета не прошла и не завершила условие, мьютинг сбрасывается и завеса снова защищает.
- Контролируемая лампа мьютинга — индикатор, показывающий, что завеса в режиме мьютинга, сам по себе контролируемый, так что отказавшая лампа — это неисправность.
- Распознавать груз, а не (только) паллету — геометрия должна привязываться к фактическому проходу груза, чтобы схему нельзя было обмануть, скажем, пустой паллетой или рукой на высоте паллеты.
Одно число, которое стоит запомнить: таймаут 4 с и значения геометрии мьютинга — это величины IEC/TS 62046, а не паспортные характеристики продукции DAIDISIKE. Они описывают, как построить функцию мьютинга; завеса DQC и реле DA31 — это аппаратные средства, из которых вы её строите. Не берите их с паспорта изделия — выводите их из реального времени прохода паллеты и вашей оценки рисков.
Почему четыре датчика, а не два на этом выходе?
Двухдатчиковый мьютинг подходит только для строго одностороннего выхода. С двумя датчиками вы можете установить направление — объект вошёл со стороны линии, а не со стороны оператора, — но окно, в котором вы можете отличить «паллету» от «человека», узко, и оно предполагает, что движение всегда идёт только в одну сторону. Как только выход становится двунаправленным или риск достаточно высок, чтобы захотеть включить геометрию груза в доказательство, двух датчиков недостаточно.
Четыре датчика — два внутри завесы, два снаружи — дают вам реальную последовательность для проверки. Легитимная паллета имеет известный размер и движется со скоростью конвейера, поэтому она пересекает четыре луча в предсказуемом порядке и с предсказуемыми временными интервалами. Логика мьютинга включается только тогда, когда этот порядок и эти интервалы соблюдены; в тот миг, когда последовательность нарушена — лучи прерваны в неверном порядке, или интервал слишком длинный или слишком короткий, — мьютинг отменяется, и завеса снова активна. Человек, подходящий к проёму, не воспроизводит четырёхдатчиковую сигнатуру паллеты, поэтому он не может случайно заглушить завесу. В этом весь смысл: последовательность и есть аутентификация. «Два или более независимых сигнала» из IEC/TS 62046 — это минимум; четыре датчика — практический способ сделать двунаправленный или более рискованный выход паллет надёжным.
Как помешать человеку заглушить завесу?
Защита от случайного или преднамеренного человеческого мьютинга — это геометрия плюс тайминг плюс контроль, всё из IEC/TS 62046:
- Ограничения расстояний. Техническая спецификация даёт представительные значения расстояний между датчиками — например d1 и d3 менее 200 мм и d2 более 250 мм — так что активная геометрия соответствует паллете, а не человеческому шагу.
- Правило 500 мм. Тело размером около 500 мм не должно иметь возможности заглушить завесу. Если ваша компоновка позволяет объекту шириной 500 мм создать условие мьютинга, компоновка небезопасна и должна быть изменена.
- Действительная временная последовательность. Датчики должны срабатывать в правильном порядке в пределах разрешённых временных интервалов; нарушение порядка или времени = нет мьютинга.
- Контролируемый таймаут 4 с. Мьютинг не может сохраняться за пределами ограниченного окна, так что застрявшая паллета или ошибочное считывание не могут оставить проём слепым на неопределённое время.
- Контролируемая лампа мьютинга. Состояние мьютинга видимо, и сам индикатор находится под наблюдением.
Сложите это вместе, и мьютинг перестаёт быть дырой в защите и становится узким, контролируемым, самоотменяющимся окном, которое может открыть только реальная паллета. Приведённые выше значения — это прикладные величины IEC/TS 62046 — подтвердите точные расстояния и тайминг для вашей паллеты и конвейера по действующей спецификации и вашей оценке рисков; не воспринимайте их как аппаратные характеристики DAIDISIKE.
Даёт ли PLe/Категорию 4 световая завеса — или вся цепь?
Вся цепь. У одной завесы нет уровня производительности. Это сбивает с толку многих покупателей: они видят «Type 4» на завесе и полагают, что у них есть PLe. Type 4 — это класс испытаний/отказоустойчивости распознающего устройства по IEC 61496 — он говорит вам, насколько завеса устойчива к собственным неисправностям. Уровень производительности (PLe) и Категория 4 по ISO 13849-1 принадлежат полной функции безопасности: обнаружить человека (завеса DQC), оценить сигнал и снять питание с опасности. Вы получаете PLe/Кат. 4, только если сторона оценки и выхода построена соответственно.
Эта сторона выхода — реле безопасности DA31. Оно обеспечивает архитектуру двухканальными, принудительно управляемыми контактами и внешним контролем устройств (EDM), так что приварившийся выходной контактор или неисправность одного канала обнаруживаются, и функция всё равно достигает безопасного состояния — именно эта отказоустойчивость плюс диагностический охват требуются для Категории 4. Повторное закрытие проёма или завершение мьютинга не должны сами по себе перезапускать паллетайзер; сброс реле и EDM требуют преднамеренного, контролируемого перезапуска. Оценивайте полную цепь — завесу, логику мьютинга, реле, контакторы — по ISO 13849-1 (или IEC 62061); PL — это свойство этой цепи, никогда не этикетки завесы.
Как задать безопасное расстояние? ISO 13855: S = K·T + C
Мьютинг решает, когда завеса может отступить; он никак не влияет на расстояние, которое нужно завесе, когда она активна. Это расстояние берётся из ISO 13855 и его формулы минимального расстояния:
- K — скорость приближения. 2000 мм/с для приближения руки/предплечья; вы можете использовать 1600 мм/с, когда полученное расстояние S составляет не менее 500 мм.
- T — полное время остановки. Время отклика завесы плюс время отклика DA31 плюс время остановки машины паллетайзера. Измеряйте реальную общую тормозную способность; не гадайте.
- C — расстояние проникновения. Член, зависящий от распознающей способности завесы (разрешения) — тоньше разрешение, меньше C.
Монтируйте завесу не менее чем на S от опасной зоны, чтобы рука не могла достичь опасной зоны до остановки движения. Если хотите рассчитать реальное число для вашей машины, воспользуйтесь нашим руководством по безопасному расстоянию ISO 13855. Когда завеса не в режиме мьютинга, она всё равно должна обеспечивать это полное расстояние — мьютинг никогда не уменьшает S.
Последовательность «мьютинг — работа», шаг за шагом
Собирая ячейку воедино, вот как защитная функция и функция мьютинга взаимодействуют в нормальном цикле паллеты:
- Завеса активна. Любое прерывание луча без действительного условия мьютинга → DA31 командует остановку паллетайзера.
- Готовая паллета достигает выхода и срабатывает на внешние/внутренние пары датчиков мьютинга в действительном порядке внутри временного окна.
- Мьютинг включается; загорается контролируемая лампа мьютинга; завеса отступает только для паллеты.
- Паллета проходит; датчики освобождаются в последовательности; мьютинг завершается, и завеса снова активна — всё внутри таймаута 4 с.
- Если последовательность когда-либо нарушена или истёк таймаут, мьютинг немедленно сбрасывается, и DA31 удерживает машину в безопасном состоянии до тех пор, пока преднамеренный сброс (с EDM) не разрешит перезапуск.
Где уместен лидар DLD — и где нет
Заказчики часто спрашивают, может ли лазерный сканер / лидар заменить завесу здесь. Будьте точны в этом. Лидар серии DLD от DAIDISIKE — это 2D времяпролётный датчик препятствий / зоны — созданный для навигации AGV/AMR, предотвращения столкновений и небезопасного (non-safety) периметрового обнаружения. Это не сертифицированный по типу функционально-безопасный сканер (он не является устройством IEC 61496-3 Type 3) и не готовая замена функции безопасности. В этой ячейке паллетирования защитную остановку обеспечивают световая завеса DQC Type 4 плюс реле DA31, и точка.
Что лидар DLD может добавить, так это ситуационную осведомлённость: зону предупреждения или замедления вокруг габаритов паллетайзера, сигнализирующую о том, что кто-то приближается к ячейке, ещё до того, как он достигнет защищаемого проёма. Это полезный небезопасный (non-safety) слой поверх — но никогда взамен — аттестованной завесы с мьютингом. Если ваш случай применения действительно требует аттестованного по безопасности зонального сканера (скажем, для обнаружения персонала AGV), то это другой, сертифицированный по Type 3 класс продукции; мы скажем вам об этом, а не станем перепродавать DLD. Смотрите страницу лидара DLD / зонального датчика для честной границы роли.
Перечень функций безопасности ячейки
| Элемент | Изделие / стандарт | Роль в функции |
|---|---|---|
| Распознавание (вход) | Световая завеса DQC — IEC 61496 Type 4 | Распознаёт человека в проёме выхода паллет; оптоэлектронное защитное устройство |
| Логика мьютинга | 4-датчиковый мьютинг по IEC/TS 62046 | Два внутри + два снаружи; действительная временная последовательность; контролируемый таймаут 4 с; контролируемая лампа; распознаёт груз |
| Оценка + выход (логика) | Реле безопасности DA31 — ISO 13849-1 | Двухканальные, принудительно управляемые контакты + EDM; обеспечивает PLe / Категорию 4 цепи; командует остановку |
| Расстояние | ISO 13855 — S = K·T + C | Задаёт, как далеко завеса монтируется от опасности паллетайзера |
| Опциональный слой осведомлённости | Лидар серии DLD (НЕ функция безопасности) | Только предупреждение зоны / замедление; не функция безопасности, не замена завесы |
Чек-лист выбора и пусконаладки
- Выбирайте четырёхдатчиковый мьютинг для любого двунаправленного или более рискованного выхода паллет; двухдатчиковый мьютинг оставьте для строго одностороннего выхода.
- Проверяйте геометрию по человеку, а не только по паллете — применяйте ограничения расстояний IEC/TS 62046 и правило 500 мм.
- Рассчитывайте таймаут мьютинга исходя из реального времени прохода паллеты с запасом; значение 4 с — это эталон IEC/TS 62046, а не цель для слепого копирования.
- Установите и контролируйте лампу мьютинга, чтобы состояние мьютинга было видимым и под наблюдением.
- Рассчитайте S по ISO 13855 с реальным полным временем остановки и подтвердите, что активная завеса его обеспечивает.
- Заведите остановку через DA31 с EDM и преднамеренным ручным сбросом; оцените всю цепь по ISO 13849-1 на PLe / Кат. 4.
- Сохраняйте честность по лидару — используйте DLD только как небезопасный (non-safety) слой осведомлённости, никогда как защитную остановку.
Результат (представительный)
В ячейке, построенной таким образом, проём выхода паллет выполняет обе задачи сразу: готовая паллета срабатывает на четырёхдатчиковую последовательность и выезжает на конвейере при работающей линии, тогда как любой, кто шагнёт в проём вне последовательности, прерывает завесу, и DA31 останавливает паллетайзер. Мьютинг автоматический, ограниченный контролируемым таймаутом, обозначенный контролируемой лампой и построенный так, чтобы исключить человеческий силуэт, — а защитная остановка несёт PLe / Категорию 4, потому что для этого была спроектирована вся цепь, а не одна завеса. В этом и состоит инженерия, стоящая за дружелюбной к производительности и по-настоящему безопасной ячейкой финала линии.
Это представительный инженерный случай применения, а не конкретный названный заказчик или проект; стандарты, изделия и подход к проектированию реальны, конкретная установка не заявляется.
