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Der wahre Wert der funktionalen Sicherheit in Lebensmittelverarbeitungslinien

Sensata

Von Jean-Marc Hubsch, Sensata Technologies

Der Betrieb von Lebensmittelverarbeitungsanlagen kann gefährlich sein. Manchmal ist es die Geschwindigkeit von Maschinen, die das größte Risiko darstellt, oder die Temperatur, bei der sie arbeiten. In anderen Beispielen ist das Risiko vielleicht sogar noch offensichtlicher: Zum Beispiel weisen Schneid- und Schneidemaschinen auf eine potenzielle Gefahr für jeden hin, der in der Nähe der Fabrik läuft.

Die Entwicklung von Maschinen, die an sich „sicher“ sind, ist die Aufgabe von Konstrukteuren, die sich an die Regeln der „funktionalen Sicherheit“ halten. Dabei werden Systeme (und Prozesse) geschaffen, die das Risiko einer Körperverletzung oder anderer Schäden für das Wohlbefinden einer Person minimieren. Bei der „funktionalen Sicherheit“ geht es nicht nur darum, die Herkunft des Risikos zu ermitteln, sondern auch um zu steuern, wie es kontrolliert werden kann, üblicherweise durch die Integration von Schutz- oder Korrekturvorrichtungen, um das Auftreten einer Gefahr zu verhindern oder die Auswirkungen eines gefährlichen Ereignisses zu reduzieren.

Sicherheitsbewertungen

Bei der Funktionalen Sicherheit geht es vor allem um "aktive" und nicht um "passive" Systeme. Eine der wichtigsten Herausforderungen für Ingenieure ist nicht nur die "Design-In" -Sicherheit, sondern auch, dass das System eine allgemeine Sicherheitsbewertung erhält. Eine der schnellsten und effektivsten Methoden, um diese Einstufung zu erreichen - und eine weltweit anerkannte - besteht darin, Komponenten und Geräte zu verwenden, die ihrerseits von einer der anerkannten Zertifizierungsstellen (z TÜV Rheinland). Der Konstrukteur muss nur die relevanten Daten in die SISTEMA-Software (kostenlos im Internet verfügbar) einspeisen, um ein endgültiges Sicherheitsniveau zu berechnen und aufzuzeichnen.

Standardprodukte, die nicht einzeln für die Sicherheit geeignet sind, können natürlich verwendet werden, können jedoch die Konstrukteure auf eine niedrigere Sicherheitsstufe für das gesamte System beschränken oder eine gründliche und unabhängige Analyse des Systems erfordern, die wiederum die Geschwindigkeit verlangsamen könnte Das System kann endlich auf den Markt gebracht werden. Die Verwendung zertifizierter Produkte macht es Ingenieuren einfacher, eine Sicherheitsbewertung für ein System insgesamt zu berechnen und genau zu fordern sowie wichtige Daten, wie beispielsweise eine mittlere Zeit bis zum Versagen, bereitzustellen. Es reduziert auch die Arbeit (und die Kosten), die der OEM beim Design von Functional Safety als Maschinenupgrade benötigt.

Die Herausforderung, vor der Designer stehen, ist nicht darauf beschränkt, was an dem Punkt passiert, an dem eine neue Maschine oder ein neues System konzipiert wird, sondern auch, wie die Funktionale Sicherheit einer Maschine „im Feld“ aufgerüstet werden kann. Zu diesem Zweck sind Encoder der Schlüssel. Encoder übersetzen Dreh- oder Linearbewegungen in ein digitales Signal und spielen eine entscheidende Rolle bei der Überwachung und Steuerung von Bewegungsparametern wie Geschwindigkeit, Geschwindigkeit, Richtung, Entfernung oder Position. Derzeit werden neue Encoder mit analogen Sin-Cos-Ausgängen und digitalen Transistor-Transistor-Logik-Signalen (TTL) und High-Threshold-Logik-Ausgängen (HTL) entwickelt, die mit den meisten auf dem Markt befindlichen Sensoren kompatibel sind, was den Konstrukteuren eine größere Auswahl und Flexibilität bietet, insbesondere wenn es geht um die Sanierung bestehender Systeme.

Produkte wie Encoder und Sicherheitsmodule, die für funktionale Sicherheit zertifiziert sind, können problemlos zur Nachrüstung vorhandener Geräte verwendet werden, um eine modulare Sicherheitslösung zu ermöglichen, die das Sicherheitsniveau des Systems auf SIL3 / PLe erhöht.

Ingenieure können ältere Komponenten einfach gegen neue austauschen und verbessern damit sofort das Gesamtniveau der funktionalen Sicherheit eines Systems. Diese neueren Komponenten sind oft komplexer und ein einzelnes Gerät kann manchmal zur Durchführung von Aufgaben verwendet werden, für die zuvor mehrere Geräte erforderlich waren, um das gleiche Sicherheitsniveau zu erreichen.

In dem Beispiel einer Hochgeschwindigkeits-Schneid- / Schneidelinie kann eine Reihe von Steuerungstechnologien erforderlich sein, einschließlich Kameras, Schalter, Näherungssensoren usw. Durch die Verwendung von Encodern mit einer Wahrscheinlichkeit des Ausfalls pro Stunde (PFH) am oberen Ende von SIL 2 Zusätzliche Komponenten eines niedrigeren SIL, aber auf der Spitze von SIL 2, können hinzugefügt werden, ohne die Gesamt-SIL-Einstufung des Systems zu beeinträchtigen. Der Gesamt-PFH-Wert jeder Komponente gibt der Maschine die Bewertung der funktionalen Sicherheit.

Wirkungsgrade optimieren

Während der Hauptzweck der funktionalen Sicherheit, wie der Name schon sagt, der Schutz der Menschen ist, geht es auch darum, sicherzustellen, dass die Systeme eine optimale Leistung erzielen. Eine der zeitaufwändigsten Aufgaben in der Lebensmittelproduktion ist das Anhalten und Reinigen einer Maschine, bevor auf eine andere Produktlinie umgestellt wird. Dies kann einen ganzen Tag dauern. Maschinen müssen gestoppt werden, um die Mitarbeiter vor den Gefahren von beweglichen Teilen und anderen Risiken zu schützen. Mit den neuen Steuerungslösungen für funktionale Sicherheit von Sensata ist es jedoch möglich, das Gerät während des Reinigungszyklus langsam, aber sicher zu betreiben.

Encoder der Sensata-Produktreihe Functional Safety umfassen den Sicherheits-Encoder der Serie DSM5X zur Erfassung von Drehzahl und Position. Sie ermöglichen, dass die Ausrüstung kontrolliert und sicher kontinuierlich und langsam läuft, damit die Arbeiter die Ausrüstung während der Bewegung kontinuierlich reinigen können, um sicherzustellen, dass sie auf alle Teile der Ausrüstung einfach und effizient zugreifen können.

Die aus rostfreiem Edelstahl gefertigten und robusten Konstruktionen erfüllen die IP69K-Richtlinien für den ultimativen Schutz gegen das Eindringen von Hochtemperaturdampf und Hochdruckwasser. Dies ist in Waschszenarien unerlässlich.

Wenn solche Systeme bereits in Betrieb sind, wurde die Umrüstzeit auf bis zu zwei Stunden reduziert. Die verbesserte Produktionsverfügbarkeit und -verfügbarkeit der Ausrüstung wird die Kosten für ein Upgrade auf ein funktionales Sicherheitssystem mehr als decken. Dank des intelligenten Designs für funktionale Sicherheit können auch laufende Wartungs- und Reparaturarbeiten abgeschlossen werden, ohne dass eine gesamte Linie stillgelegt werden muss.

Natürlich bringt jede Änderung eines bestehenden Konstruktions- und Konstruktionsprozesses zusätzliche Kosten mit sich. Mit der neuen Generation von Sensoren, Encodern und Controllern verfügen die Ingenieure über die Bausteine, um ein relativ sicheres System mit relativ geringem Aufwand und vergleichsweise geringem Aufwand zu schaffen. Bestehende Systeme können auch leicht aufgerüstet werden, um dort, wo sie erforderlich ist, ein höheres Maß an Sicherheit zu erreichen, ohne ein System von Grund auf neu entwerfen zu müssen.

www.sensata.com

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