Systemy pneumatyczne integrują już w sobie szereg funkcji bezpieczeństwa i podzespołów, które chronią operatorów i urządzenia, zapobiegają przestojom, zwiększają niezawodność i wydłużają okres eksploatacji. Wraz z pojawieniem się Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT) technologia pneumatyczna zyskuje większą funkcjonalność z nowymi możliwościami śledzenia i pomiaru, zapewniając jeszcze lepszy wgląd w pracę maszyn i wydajność podzespołów i podsystemów. Dzięki tej dodatkowej funkcjonalności dostępne są większe możliwości monitorowania charakterystyki bezpieczeństwa maszyn oraz ochrony ludzi i urządzeń przed szkodami.

Niniejszy artykuł obejmuje kontekst pneumatyki w zakresie zapewnienia bezpieczeństwa maszyn w środowisku produkcyjnym i ma na celu zbadanie, w jaki sposób funkcje IIoT wraz z odpowiednią technologią pneumatyki mogą zapewnić poprawę bezpieczeństwa i działania maszyn.

Pneumatyka i bezpieczeństwo

Producenci maszyn i użytkownicy końcowi zawsze korzystali z urządzeń pneumatycznych, aby zapewnić efektywny kosztowo i wydajny ruch oraz załączanie szerokiej gamy systemów. Ponadto pneumatyka dostarcza producentom OEM i użytkownikom końcowym niezawodną, lekką i sprawdzoną technologię, która poprawia bezpieczeństwo ich urządzeń. Pneumatyka może być wykorzystywana do wdrażania wielu ważnych funkcji bezpieczeństwa, takich jak zapewnienie ograniczonej prędkości, zmniejszenie ciśnienia i siły, bezpieczne uwalnianie energii oraz zapewnienie bezpiecznego kierunku ruchu lub blokowanie ruchu.

Konstruktorzy maszyn w każdym regionie świata starają się wykorzystywać różnorodne alternatywne technologie w celu zwiększenia bezpieczeństwa maszyn — a ruch wykorzystujący pneumatykę jest jednym z wielu trendów. Natomiast globalizacja rynku maszyn oznacza, że maszyny muszą być zgodne z różnorodnymi przepisami dotyczącymi bezpieczeństwa. Na przykład w Unii Europejskiej maszyna przy oddawaniu maszyny do eksploatacji należy zachować zgodność z wymaganiami dyrektywy maszynowej (2006/42/WE). Najlepszym sposobem na spełnienie wymogów prawnych jest zachowanie zgodności z wieloma dostępnymi normami globalnymi.

Dominującą normą regulacyjną, która wpływa na technologię pneumatyczną w automatyce maszyn jest ISO 13849. Określa ona wymagania dotyczące bezpieczeństwa i zawiera wytyczne w zakresie zasad projektowania i integracji części systemów sterowania związanych z bezpieczeństwem.

Regulacje te mają na celu zmniejszenie ryzyka obrażeń ciała i zapobieganie uszkodzeniom urządzeń. Jednak, jeśli chodzi o bezpieczeństwo, firmy ponoszą również duże koszty. Amerykańskie Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom (CDC) oraz Krajowa Rada Bezpieczeństwa (NSC) szacują, że bezpośrednie koszty śmiertelnych obrażeń wynoszą co najmniej milion dolarów, a koszty pośrednie, związane na przykład z zakłóceniami w miejscu pracy, utratą wydajności, zmianą pracowników, szkoleniem, zwiększonymi składkami ubezpieczeniowymi i opłatami prawnymi, wynoszą od 2 do 17 razy więcej.

Dlatego też niezależnie od tego czy maszyny są produkowane w Europie i dostarczane do Stanów Zjednoczonych, czy na odwrót, muszą one być zgodne z normami w zakresie bezpieczeństwa. Systemy pneumatyczne w zakresie bezpieczeństwa pomagają konstruktorom maszyn spełnić wymagania przepisów.

Monitorowanie IIoT typowego układu pneumatycznego.

Nowy czynnik: IIoT

Pojawienie się IIoT i powiązanych z nim trendów, takich jak Przemysł 4.0, stwarza dodatkowe możliwości dla pneumatyki zwiększając jej udział w zapewnieniu bezpieczeństwa.

IIoT polega na gromadzeniu danych, otwierając nowe możliwości śledzenia, pomiaru i reagowania, a tym samym gromadzenia danych, co pozwala uzyskać wyniki oparte na informacjach. Ten dodatkowy potencjał gromadzenia informacji oferuje nowe możliwości zwiększenia bezpieczeństwa funkcjonalnego w produkcji. Jedną z zalet rewolucji IIoT jest bardziej przewidywalny stan produkcji, co prowadzi nie tylko do jej optymalizacji, ale także do udoskonalenia algorytmów bezpieczeństwa.

Na rynku dostępne są urządzenia pneumatyczne z funkcjami bram brzegowych wbudowanymi w platformę elektroniczną, a ponadto wielu producentów opracowuje bramy Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT), które analizują rozmaite sygnały z czujników i używają ich do generowania informacji o konkretnych procesach.

Jednym z kluczowych rozwiązań związanych z pojawieniem się IIoT i Przemysłu 4.0 jest coraz szersze stosowanie czujników w systemach automatyki, w tym w podzespołach pneumatycznych. Technologie czujników stały się inteligentniejsze, a czujniki mniejsze, lżejsze i łatwiejsze do zintegrowania z wieloma podzespołami pneumatycznymi, umożliwiając pomiar temperatury, ciśnienia, natężenia przepływu, czasu trwania cyklu, szybkości reakcji zaworu itp. Nawet najprostsze urządzenia mogą na pewnym etapie dostarczać istotnych informacji. W rezultacie użytkownicy końcowi będą mieli znacznie większy zakres wiedzy na temat wydajności podzespołów pneumatycznych w ich maszynach i urządzeniach.