制御装置および分離およびスイッチングに使用される装置は、常に次の点に関連して議論する必要があります。 技術システム、この記事では、機械、設備、および機器を含む用語として使用されています。 すべての技術システムは、特定の割り当てられた実際のタスクを実行します。 この実用的なタスクが安全な条件下で実行可能または可能である場合は、適切な安全制御およびスイッチング デバイスが必要です。 このような装置は、制御を開始し、電流および/または電気、油圧、空気圧、およびポテンシャルエネルギーのインパルスを遮断または遅延させるために使用されます。
隔離とエネルギー削減
絶縁装置は、エネルギー源と技術システムの間の供給ラインを切断することによってエネルギーを絶縁するために使用されます。 絶縁装置は、通常、エネルギー供給の明確に決定可能な実際の切断をもたらす必要があります。 エネルギー供給の切断は、技術システムのすべての部分に蓄えられたエネルギーの削減と常に組み合わせる必要があります。 技術システムに複数のエネルギー源が供給されている場合、これらすべての供給ラインは確実に分離できなければなりません。 関連する種類のエネルギーを取り扱う訓練を受け、技術システムのエネルギー端で働く人員は、絶縁装置を使用してエネルギーの危険から身を守ります。 安全上の理由から、これらの担当者は、潜在的に危険なエネルギーが技術システムに残っていないことを常にチェックします。たとえば、電気エネルギーの場合、電位が存在しないことを確認します。 特定の絶縁装置を危険なく取り扱うことができるのは、訓練を受けた専門家のみです。 そのような場合、隔離装置は許可されていない人がアクセスできないようにする必要があります。 (図 1 を参照してください。)
図 1. 電気および空気圧絶縁装置の原理
マスタースイッチ
マスタースイッチ装置は、技術システムをエネルギー供給から切り離します。 隔離装置とは異なり、「非エネルギー専門家」でも危険なく操作できます。 マスター スイッチ デバイスは、たとえば、承認されていない第三者によって操作が妨害された場合に、その時点で使用されていない技術システムを切断するために使用されます。 また、メンテナンス、誤動作の修理、クリーニング、リセット、および再取り付けなどの目的で切断を行うためにも使用されます。 当然のことながら、マスタースイッチデバイスが絶縁デバイスの特性も備えている場合、その機能を引き受けたり共有したりすることもできます。 (図 2 参照)
図 2. 電気および空気圧マスター スイッチ デバイスのサンプル図
安全切断装置
安全切断装置は、技術システム全体をエネルギー源から切断するわけではありません。 むしろ、特定の運用サブシステムにとって重要なシステムの部分からエネルギーを取り除きます。 短期間の介入は、運用サブシステムに対して指定できます。たとえば、システムのセットアップまたはリセット/再取り付け、誤動作の修理、定期的な清掃、コース中に必要な必須および指定された動きと機能シーケンスなどです。セットアップ、リセット/再取り付け、または試運転の。 このような場合、複雑な生産設備やプラントはマスタースイッチ装置で単純に停止することはできません。故障が修復された後、中断したところから技術システム全体を再開することができないからです。 さらに、より大規模な技術システムでは、介入が必要な場所にマスター スイッチ デバイスが配置されることはめったにありません。 したがって、安全切断装置は、次のような多くの要件を満たす必要があります。
- エネルギーの流れを確実に遮断し、誤って入力された、または誤って生成された制御信号によって危険な動きやプロセスが引き起こされないようにします。
- 技術システムの運用サブシステムの危険な領域で中断を行う必要がある場所に正確にインストールされます。 必要に応じて、複数の場所に設置できます (たとえば、さまざまなフロア、さまざまな部屋、機械や機器のさまざまなアクセス ポイントなど)。
- その制御装置には明確にマークされた「オフ」位置があり、エネルギーの流れが確実に遮断された後に一度だけ登録されます。
- 「オフ」位置になると、その制御装置は、(a) 問題の危険領域が制御領域から確実に監視できない場合、および (b) 危険領域にいる人自身がその危険領域を見ることができない場合に、許可なく再起動されることを防ぐことができます。または (c) 規制または組織の手順によってロックアウト/タグアウトが必要な場合。
- 拡張された技術システムの XNUMX つの機能ユニットのみを切断する必要があります。ただし、他の機能ユニットが介入者に危険を及ぼすことなく独自に動作し続けることができる場合です。
特定の技術システムで使用されるマスタースイッチデバイスが安全切断デバイスのすべての要件を満たすことができる場合、この機能も引き受けることができます。 しかし、もちろん、それは非常に単純な技術システムでのみ信頼できる手段になります。 (図 3 参照)
図 3. 安全切断装置の基本原理の図
運用サブシステムの制御装置
制御装置は、技術システムの運用サブシステムに必要な動作と機能シーケンスを実装し、安全に制御できるようにします。 運用サブシステムの制御装置は、セットアップのために必要になる場合があります (テスト実行が実行される場合)。 調整用（システムの動作の誤動作を修復する必要がある場合、または閉塞を解消する必要がある場合）; またはトレーニング目的（操作のデモンストレーション）。 このような場合、介入者は、誤って入力された、または誤って生成された制御信号によって引き起こされる動きやプロセスによって危険にさらされるため、システムの通常の動作を簡単に再開することはできません。 運用サブシステムの制御装置は、次の要件に準拠する必要があります。
- 技術システムの運用サブシステムに必要な動作とプロセスを安全に実行できるようにする必要があります。 たとえば、特定の動きは速度を落として実行され、徐々にまたは電力のレベルを下げて (適切なものに応じて) 実行され、コントロール パネルが使用されなくなった場合、原則としてプロセスが即座に中断されます。
- その制御パネルは、その操作がオペレーターを危険にさらさず、制御されるプロセスが完全に見える場所に配置する必要があります。
- さまざまなプロセスを制御する複数のコントロール パネルが XNUMX つの場所にある場合、これらは明確にマークされ、明確でわかりやすい方法で配置されている必要があります。
- 運用サブシステムの制御装置は、通常の運用が確実に解除された場合にのみ有効になる必要があります。 つまり、制御コマンドが通常の操作から効果的に発行されず、制御装置をオーバーライドできないことが保証されなければなりません。
- 操作サブシステムの制御装置の不正使用は、たとえば、問題の機能を解放するために特別なキーまたはコードの使用を要求することによって防止できる必要があります。 (図 4 を参照してください。)
図 4. 可動および固定の運用サブシステムの制御装置の作動装置
緊急スイッチ
技術システムの通常の動作が、適切なシステム設計でも適切な安全対策の講じても防ぐことができない危険をもたらす可能性がある場合、緊急スイッチが必要です。 運用サブシステムでは、緊急スイッチは運用サブシステムの制御装置の一部であることがよくあります。 危険な場合に操作されると、緊急スイッチは、技術システムをできるだけ早く安全な動作状態に戻すプロセスを実行します。 安全上の優先事項に関しては、人の保護が第一の関心事です。 後者が人を危険にさらす可能性がある場合を除き、材料への損傷の防止は二次的なものです。 緊急スイッチは、次の要件を満たす必要があります。
- 技術システムの安全な動作状態をできるだけ早くもたらす必要があります。
- そのコントロール パネルは、危険にさらされている人が問題なく操作でき、緊急事態に対応する他の人が到達できるように、簡単に認識して配置および設計する必要があります。
- それが引き起こす緊急プロセスは、新たな危険をもたらしてはなりません。 たとえば、クランプ装置を解放したり、磁気保持器具を取り外したり、安全装置をブロックしたりしてはなりません。
- 緊急スイッチ プロセスがトリガーされた後、技術システムは、緊急スイッチ コントロール パネルのリセットによって自動的に再起動できてはなりません。 むしろ、新しい機能制御コマンドを意識的に入力する必要があります。 (図 5 を参照してください。)
機能スイッチ制御装置
機能スイッチ制御装置は、通常の操作のために技術システムのスイッチを入れ、通常の操作のために指定された動きとプロセスを開始、実行、および中断するために使用されます。 機能スイッチ制御装置は、技術システムの通常の動作の過程でのみ使用されます。つまり、割り当てられたすべての機能が妨げられずに実行されます。 これは、技術システムを実行する担当者によって適宜使用されます。 機能スイッチ制御装置は、次の要件を満たす必要があります。
- コントロール パネルはアクセスしやすく、危険なく簡単に使用できる必要があります。
- コントロール パネルは、明確かつ合理的に配置する必要があります。 たとえば、コントロール ノブは、上下左右の制御された動きに関して「合理的に」動作する必要があります。 (「合理的な」制御の動きとそれに対応する効果は、局所的な変動の影響を受ける可能性があり、規定によって定義されることもあります。)
- それらのコントロールパネルには、わかりやすいシンボルを使用して、明確かつわかりやすいラベルを付ける必要があります。
- 安全な実行のためにユーザーの完全な注意を必要とするプロセスは、エラーで生成された制御信号によって、またはそれらを管理する制御デバイスの不注意な操作によってトリガーされないようにする必要があります。 制御盤の信号処理は適切に信頼できるものでなければならず、制御装置の適切な設計によって不随意操作を防止する必要があります。 (図 6 を参照)。
監視スイッチ
監視スイッチは、監視対象の安全条件が満たされていない限り、技術システムの起動を防ぎ、安全条件が満たされなくなるとすぐに操作を中断します。 たとえば、保護コンパートメントのドアを監視したり、安全ガードの正しい位置を確認したり、速度やパスの制限を超えていないことを確認したりするために使用されます。 したがって、監視スイッチは、次の安全性と信頼性の要件を満たす必要があります。
- 監視目的で使用される開閉装置は、特に信頼性の高い方法で保護信号を発信する必要があります。 たとえば、機械的な監視スイッチは、特定の信頼性で信号の流れを自動的に遮断するように設計されている場合があります。
- モニタリング目的で使用されるスイッチング ツールは、安全条件が満たされていない場合 (たとえば、自動遮断機能付きモニタリング スイッチのプランジャが機械的かつ自動的に遮断位置に押された場合) に、特に信頼性の高い方法で操作する必要があります。
- 監視スイッチは、少なくとも意図的ではなく、何らかの努力なしに、不適切にオフにできてはなりません。 この条件は、たとえば、スイッチと操作要素がしっかりと取り付けられている場合に、自動遮断機能を備えた機械式の自動制御スイッチによって満たすことができます。 (図 7 を参照)。
図 7. ポジティブな機械的動作とポジティブな切断を備えたスイッチの図
安全制御回路
上記の安全スイッチング装置のいくつかは、安全機能を直接実行するのではなく、安全制御回路によって送信および処理され、最終的に実際の安全機能を実行する技術システムの部分に到達する信号を発信することによって実行されます。 たとえば、安全切断装置は、重要なポイントでエネルギーを間接的に切断することがよくありますが、メイン スイッチは通常、技術システムへの電流の供給を直接切断します。
安全制御回路は安全信号を確実に送信する必要があるため、次の原則を考慮する必要があります。
- 断線時や漏電時など、外部エネルギーが不足または不足している場合でも、安全性を確保する必要があります。
- 保護信号は、信号の流れを遮断することでより確実に機能します。 たとえば、オープナー接点またはオープンリレー接点を備えた安全スイッチです。
- アンプ、変圧器などの保護機能は、外部エネルギーなしでより確実に達成できます。 そのようなメカニズムには、例えば、静止時に閉じられる電磁スイッチング装置またはベントが含まれる。
- 安全制御回路でのエラーや漏れによる接続は、誤った始動や停止の妨げにつながることがあってはなりません。 特に、インコンジットとアウトコンジットの間の短絡、漏電、または接地の場合。
- ユーザーの期待を超えない範囲でシステムに影響を与える外部の影響が、安全制御回路の安全機能に干渉してはなりません。
安全制御回路で使用されるコンポーネントは、特に信頼性の高い方法で安全機能を実行する必要があります。 この要件を満たさないコンポーネントの機能は、可能な限り多様な冗長性を確保して実装し、監視下に置く必要があります。