Makine mühendisliğinde, konveyör/depolama ve ambalaj/dolum teknolojisindeki birçok otomasyon senaryosunda Muting önemli bir rol oynamaktadır. Ancak bir güvenlik fonksiyonunda istemli kesintiler yapılmasının kötü yanları da vardır, özellikle bu konuları düzenleyen normlar EN ISO 13855, IEC/EN 61496-1 ve IEC/TS 62046 (ön norm) günümüze çok yakın tarihlerde ortaya çıkmış ya da değişikliğe uğramıştır. Bu makale yeni normatif gereksinimleri, temel Muting çeşitlerini, kullanılabilecek alternatifleri açıklamakta ve karar noktasında somut yardımlar önermektedir.
“Güvenlik teknolojisi” terimi endüstriyel üretim sistemlerinde İngilizce olarak aşağıdaki şekilde ifade edilen güvenliğin birçok çeşidinin çatışma alanında bulunmaktadır:
- Safety, yani parça arızaları gibi içeriden kaynaklanan etkilere karşı güvenlik
- Security, yani manipülasyon gibi dışarıdan gelen etkilere karşı güvenlik
- Steadiness, yani üretimin durmasına karşı güvenlik, süreklilik
Bu üç özelliği bir çatı altında toplamak genellikle zordur. Çünkü bir özellik için olumlu olan önlemler, bir diğer özellik için üretkenliği azaltıcı nitelikte olabilirler. Güvenlik elemanları üreten bir firma kendisinin ürettiği ürünlerin “Safety” yönü için sorumlu hissederken, bir makine mühendisliği ya da sistem entegrasyon firması da ürünün güvenli bir şekilde bağlanması ve manipülasyona karşı güvenli montajı konusunda sorumluluk hisseder; tesis kurup işleten firmalar ise genellikle kesintisiz (üretim durmaksızın) çalışmayı ön plana alırlar.
Eğer bir koruma birimi bilinçli ya da bilinçsiz olarak kurcalanır ya da manipüle edilirse (Security), koruma fonksiyonunu da yerine getirememeye başlar (Safety). Şimdi şunu düşünelim: Bu üç özellikten optimum sonucu elde edebilmek için elimizde hangi imkanlar var? Bunun yanıtlarken optik olarak temassız etki eden koruma cihazlarını (Active Opto-electronic Protective Devices, AOPD) örnek olarak göstereceğiz.
Bir AOPD, tanımladığımız büyüklükte optik bir koruma alanı üretir. Bu alan kesintisiz olarak (güvenlik anlamında) denetlenir. Koruma alanına bir cismin ya da insan vücudunun bir kısmının girmesi halinde AOPD güvenli bir sinyal üretir. Bu sinyal çoğu zaman bir ya da daha fazla tehlikeli hareketi etkisiz hale getirir. Fakat birçok durumda malzemeler -işin doğası gereği- koruma alanının içinden geçirilerek getirilmek zorundadır, örneğin paketlenmiş bir paleti paketleme makinesinden dışarı taşımak gibi. Böyle durumlarda AOPD kısa süreli olarak -güvenlik anlamında- baypas edilmek zorundadır (taşıyıcı alana girip çıkarken ve dolayısıyla koruma alanı ihlal edilirken makine durma konumuna geçmesin diye). Bu (alışılageldik şekliyle temassız çalışan bir koruma sistemini) planlı olarak devreden çıkarma olayına Muting (susturma) denir.
Girişlerden hangilerinin güvenilir (taşınan malzemeler) olduğu, hangilerinin ise izinsiz kişiler olduğunun kararı genellikle ilgili yerlere yerleştirilmiş sensörler sayesinde verilir. Peki AOPD sistemlerini Muting ile kullanırken nelere dikkat edelim ki, bir Muting istasyonu hem işlevsel olarak güvenli ve basit yöntemlerle kurcalanamaz olsun, hem de yanlış alarm verip kapanmaların önlenmesine de imkan versin?
Muting’li olsun ya da olmasın, AOPD kullanılırken uyulacak kurallar aynıdır. Bu kurallar tercih edilirken ve düzenlenirken EN ISO 13855:2010 normatif taahhütleri esas alınmıştır. Örnek olarak IEC/TS 62046 (muhtemelen bu yıl IEC’nin normu olarak kabul edilecektir) Muting fonksiyonuna ve doğru elektriksel bağlantıların yapılmasına dair soruları ele almaktadır. AOPD ayrılmaz (bir bütün halinde çalışan) bir koruma sistemi olduğu için (sistemin koruma alanına bir kişi her zaman girip çıkabilir) koruma alanı ile tehlike noktası arasındaki mesafe önemli bir rol oynar. Bu “minimum mesafe” dediğimiz uzaklık (güvenlik mesafesi de denir) yeterli derecede büyük olmalıdır ki, bir kişi tehlike noktasına kadar gelip zarar görmeden önce, tehlikeye neden olabilecek hareket durdurulabilsin. Genel olarak minimum mesafe S aşağıdaki formülle hesaplanır:
S = K x T + C
Burada K yaklaşma hızını (üst uzuvlar: 2,0 mm/ms, adım hızı: 1,6 mm/ms), T koruma alanının ihlal edilmesinden tehlikeli hareketin durdurulmasına kadar geçen süreyi, C ise koruma sisteminin parametrelerine bağlı eklenecek mesefayi ifade eder.
Bu ek miktar da hem AOPD’nin tespit yeteneğine (tespit yeteneği ne kadar yüksekse, koruma alanına giren bir vücut kısmı o kadar kısa sürede kesin olarak belirlenebilir), hem de dikey olarak monte edilmiş bir AOPD’nin yüksekliğine bağlıdır (koruma alanının üst sınırı ne kadar yüksekte bulunuyorsa, koruma alanı üzerinden müdahale etmek de o kadar zorlaşır). Bu nedenle AOPD’nin koruma etkisinin sürekli olabilmesi için, sistemin doğru seçimi kadar doğru montajı da önemlidir.
2010’dan beri (EN ISO 13855’in ortaya çıktığı yıl) 2 ışınlı ışık bariyerlerinin kullanımı sadece “risk değerlendirmesi izin verdiği sürece” tavsiye edilmektedir. Bu karar genelde tasarımı yapan mühendis için kolay olmaz, özellikle de makineden makineye değişen C-Normlarının 2 ışınlı düzenlemeleri uzun yıllardır tavsiye ettiğini düşündüğümüzde.
Diğer yandan bir AOPD’nin müdahale edildiği zaman etkisiz kalacağına da dikkat etmemiz gerekir. Örneğin AOPD’nin yan tarafındaki bir güvenlik çitindeki açıklıklarda böyle bir durum olabilir. Bir kişi örneğin koluyla AOPD’nin yan tarafından yeteri kadar sarkıp tehlike alanına girecek kadar uzanabilirse, ciddi yaralanmalar ortaya çıkabilir. EN ISO 13857:2008 girilecek yerlerin şekline ve büyüklüğüne bağlı olarak tehlikeli bölgeye erişimi önlemek amacı ile belli bir derinlik öngörmektedir. Bu derinlik hesaba katılmalı ve minimum mesafenin hesaplanmasında bu derinliğe dikkat edilmelidir. Ayrıca -özellikle yarık şeklindeki boşluklarda- 20-30 mm gibi beklenmedik derecede küçük mesafelerde bile 850 mm’ye varan erişim derinlikleri ile hesap yapmamız gerekir.
Tabiki bir AOPD (amaç tehlikeli durumları tatmin edici ölçüde azaltabilmek ise) istenen PL / SIL güvenlik düzeyini karşılamalıdır. Ürün normu EN IEC 61496-1, 2013 yılından bu yana Tip, PL ve SIL arasındaki bağlantıyı belirlemektedir. Buna göre, Tip 2 bir cihaz PL c ve SIL 1 ile, Tip 3 bir cihaz PL d ve SIL 2 ile, Tip 4 bir cihaz ise PL e ve SIL 3 ile belirlenmiş olmalıdır. AOPD’nin doğru kullanımının yanısıra, gerekli güvenlik seviyesini -tüm güvenlik fonksiyonu boyunca, anahtarlama elemanına varana kadar- muhafaza etmek de gereklidir. Örneğin son noktadaki (örn. pnömatik) anahtarlama elemanları maliyet kaygılarından dolayı tek kanallı olarak uygulanırsa ya da EDM pozisyon bildirimi kullanılmazsa, erişilebilecek performans düzeyi PL, yüksek kalitede sensör ve kontrol teknolojisi kullanılmasına rağmen hızlı bir şekilde düşer.
Muting işlevi eklendiği zaman da güvenlik seviyesi düşmemek durumundadır. Bu amaçla uygun Muting sensörleri ve/veya sinyalleri ve değerlendirme prosedürleri kullanılmalıdır. Muting fonksiyonunun aktif hale gelmesi IEC/TS 62046’ya göre birbirinden bağımsız en az iki kontrol sinyaliyle gerçekleşir. Yalnızca bir sensörün direkt olarak verdiği sinyaller kullanılmak zorunda değildir; bu sinyaller aynı zamanda bir PLC tarafından da üretilebilir. Manipüle edilebilirlik (Security) konusunda genellikle PLC kontrol sinyalleri, basit sensör sinyallerine karşı üstündür. Amaçsal olarak Muting sinyallerinin değerlendirilmesinde iki yöntem öngörülmektedir:
- Seri kontrollü Muting (Resim 1)
- Zaman kontrollü Muting (Resim 2)
Seri kontrollü Muting sisteminde Muting sinyallerinin aktif ve deaktif olma sıraları değerlendirilirken, zaman kontrollü Muting’de ise Muting kontrolcüsü her iki Muting sinyalinin -makul küçüklükte bir zaman aralığında- aktif hale gelmesinin eşzamanlı olmasını denetler. Exit-Only uygulamalarda (bunlarda taşınacak malzeme yalnızca tehlikeli bir bölgeden dışarı taşınır) IEC/TS 62046 başlığı altında, (yer ve maliyet tasarrufu sağlayan) özel bir “Seri kontrollü 2-Sensörlü-Muting sistemi” standardı belirlenmiştir. Buna göre, AOPD’nin koruma alanı fonksiyonunun susturulması, yalnızca belirli şartların sağlanması durumunda gerçekleşmektedir.
IEC/TS 62046’nın ek D kısmında, 4 saniyeden küçük bir eş zamanlılık beklentisi olan paletli taşıma sistemlerine dair örnekler verilmektedir. Diğer uygulamalar için ise 4 saniyeden daha küçük bir değer daha uygun olabilir. En çok kullanılan, doğrudan Muting kontrolüne bağlı sensörler aslında işlevsel olarak güvenli parçalar değillerdir; fakat hem kendileriyle hem de Muting kontrolüne bağlanmalarıyla ilgili belli minimum gereksinimler bulunmaktadır. Örneğin bir Muting sensörünün sinyal, besleme ya da topraklama bağlantılarında oluşabilecek herhangi bir hata durumunda çıktı olarak hiçbir Muting sinyali verilmemelidir. Aynı şekilde Muting kontrol devresinde oluşabilecek bir tek dahili hata, Muting’in aktif hale geçmesine sebep olmamalıdır.
Genelde zaman kontrollü Muting sistemlerinde gördüğümüz “Muting sensörlerinin çapraz şekilde konumlandırılması” kesinlikle tek şart ya da mecburiyet değildir. Örneğin tarama sensörleri bu iş için daha uygun olabilir (Bu sensörler, tehlike bölgesinden çıkmakta olan taşınan malzemeyi belirler). Tehlike bölgesinden çıkış yapılan konumlandırmalarda, mevcut iki optik Muting sensöründen yalnızca birini koruma alanından dışarı baktırmak ve böylece (sensör sinyallerinde filtre süreleri kullanarak ya da kısa bir Muting uzatma süresi kullanarak) dışarıdan manipülasyon olasılığını önlemek mantıklı olabilir.
Fakat tarama sensörleri bazı durumlarda (belli malzemelere bağlı olarak) daha düşük alıgalama oranlarına neden olabilirler ve dolayısıyla dışarıdan bir müdahale ihtiyacını tetikleyebilirler. Algılanması zor nesneleri (farklı büyüklük ve pozisyonlarda) güvenli bir şekilde değerlendirebilmek için, örneğin Leuze electronic RK46C Varos gibi “optik ışın yayan” sensörler uygundur. Bu sensörler güvenilir işleyişleri sayesinde dışarıdan müdahale/manipülasyon ihtiyacını azaltabilir.
Uygulama açısından ise şunlara daima dikkat edilmelidir:
- Taşınan malzemenin yanında (Muting esnasında kişilerin içeri girişini mümkün hale getirecek) güvenliksiz büyük boşlukların oluşmaması.
- Taşınan malzemenin güvenlik sisteminden geçmesi esnasında (vurma, ezme ya da kesme noktalarından ileri gelen) tehlikelerin ortaya çıkmaması.
- Muting işlevinin bir kişi tarafından yanlışlıkla tetiklenmesinin ya da basit yöntemlerle çalıştırılabilmesinin (tehlike bölgesine girebilmek için) önüne geçilmesi.
Gerçek hayattaki birçok gerçek Muting uygulamasında Muting sensörlerinin dizilişi (yer yetersizliği ya da sensörlerin bulunamaması gibi sebeplerden dolayı) kişileri malzemelerden ayırt etmek için yeterli değildir. AOPD’nin, bölgeyi çevreleyen koruma çitlerinin direğine montajı nedeniyle taşınan malzeme ile koruma sistemi arasında büyük boşluklar oluşabilir. Bunlar da Muting esnasında buraya izinsiz girişleri mümkün hale getirebilir.
Optik sensörlerin kullanımında (bunlar çalışma prensibi gereği kişiler tarafından çok kolay şekilde manipüle edilebilen parçalardır) gerekli Muting şartının tek bir kişi tarafından sağlanabilmesine ihtimal vermeyen bir konumlandırmaya dikkat edilmelidir. Güvenlik açısından Muting sensörüne göre daha uygun diyebileceğimiz sistemler ise, kişiler tarafından kolay yollarla tetiklenemeyen, yani endüktif sensörler, yere döşenmiş endüksiyon halkası, kod okuyuculardan oluşan ya da RFID temelli sistemlerdir.
Genel olarak IEC/TS 62046’ya göre taşıma sisteminin (örn. paletler ya da tel kafes konteynerler gibi) değil de, taşınacak malzemenin Muting sensörleri ile tespit edilmesi esastır. Pratikte ise bunun söylenmesi yapılmasından daha kolaydır. Bu Security sorununa çözüm getirmek için “Mute Enable” gibi ek bir serbest bırakma sinyali yardımcı olabilir. Kontrol programının, izin verilen bir cismin ne zaman koruma alanına gireceğini bilmesi yeterlidir. Muting sensörlerinin dizilişinin seçimi ve ölçümünde ise hem Safety hem Security yönleri gözetilmek durumundadır; çünkü bunlar uygun olarak seçilmezse koruma sistemi etkisiz hale gelebilir.
Sürekli olarak tartışılan bir konu da Muting sinyal lambasıdır. Bu lambaya normlara uyum amacıyla ihtiyaç var mıdır, yok mudur? IEC/TS 62046’nin son düzenlemesine göre, daha önceden konulan “izlenen bir sinyal lambası” şartı kaldırılmıştır. Fakat haklı olarak sinyal ışığının kullanımı (izlensin ya da izlenmesin) kritik öneme sahiptir. Eğer bu lamba Muting durumunun gösterilmesinde kullanılırsa, normlara göre tehlike bölgesine giriş durumlarında da kullanılabilmesi imkanı da doğacaktır. Dolayısıyla gelecek yürürlükte olan normda , bir sinyal lambasının yalnızca uyarı sinyali olarak değil, aynı zamanda dışarıdan manipülasyona davet anlamına gelebileceği (çünkü koruma sisteminin o anda devrede olmadığını açıkça belli etmektedir) düşünülmüştür. Bu nedenle kullanımı ve izlenmesi artık “mecburi” değil, tersine “tavsiye edilmemekte”dir.
Yine çok tartışılan bir konu da IEC/TS 62046 tarafından bir önlem olarak normlara uyum için istenen Muting zaman sınırlamasıdır. Bu sürenin mümkün olduğunca kısa olması gerekmektedir (kontrol edilemeyen hataların etkilerini ve öngörülebilir hatalı uygulamaları azaltmak gibi sebeplerden dolayı). Bu kısıtlamanın, koruma sistemi aracılığıyla çalışma sürelerinin çok uzun olduğu durumlarda kapatılması (çok benimsenerek kullanılan bir özelliktir) kesinlikle tavsiye edilmemektedir; çünkü bu güvenlikle ilgili gerekli bir önlemdir ve bazı uygulamalarda Common Cause Failures dediğimiz hataları ortaya çıkarır. Ayrıca böyle durumlarda belli tehlike bölgelerinde riskleri azaltmak için AOPD kullanımının ve Muting’in doğru önlemler olup olmadığı da sınanmalıdır. Bundan dolayı entegre Muting’e sahip modern AOPD sistemleri artık Muting zaman sınırlamasının tamamen kapatılmasına izin vermemektedir. Onun yerine çeşitli değerler seçilebilmektedir.
Leuze electronic’in ürettiği çeşitli hazır Muting setleri, bir sipariş numarası altında, birbirine senkronize edilmiş bir bileşenler paketi sunmaktadır. Bu setler mühendisin o durum için en uygun seti seçmesine olanak sağlamaktadır. Örneğin MLD-UDC setlerinde MLD 500 serisinden bir ışık bariyeri, sağlam bir UDC cihaz kolonuna çok basit bir şekilde yüksekliği ve yönü uyarlanabilecek şekilde önceden monte edilmiş şekilde gelmektedir. Cihaz kolonu istenen zemin montajı için gereken bütün malzemeleri bulundurmaktadır. Kolonun ayaklarındaki özel yaylı bileşenler mekanik birleşme noktalarının kendiliğinden oturmasını sağlamaktadır. Tüm setler erişim güvenliği amacıyla kişilerin tanınmasına uygundur ve IEC/EN 61496’e göre Tip 4’e, EN ISO 13849-1’e göre PL e’ye ve IEC 61508 ile IEC/EN 62061’e göre SIL 3’e uyumludurlar.
Son olarak bazı makinelerde kullanılan C-Normlarında (tarihsel ve benzer sebeplerden ötürü) EN ISO 13855:2010 standardına uymayan bazı şartlar bulunduğuna dikkat çekmek isteriz. Burada genel olarak uyumlu Avrupa normları kullanılmaktadır: Bir makine türü için bir C-Normu varsa, bunun şartlarının B1-Norm EN ISO 13855 normlarına göre (bunlar tarihsel olarak en yeni teknolojiyi yansıtsa bile) önceliği bulunmaktadır.
Endüstriyel Kullanımdan Örnekler
