Безопасность оборудования

ДВУРУЧНЫЕ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ.
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ И ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

ISO 13851:2002
Safety of machinery - Two-hand control devices - Functional aspects and design principles
(IDT)

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН «Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ) Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4.

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 29 от 24 июня 2006 г.).

За принятие проголосовали:

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 13851-2002 «Безопасность оборудования. Двуручные устройства управления. Функциональные аспекты и принципы конструирования» (ISO 13851:2002 «Safety of machinery - Two-hand control devices - Functional aspects and design principles»).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных (региональных) стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении В.

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 июня 2007 г. № 148-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 13851-2006 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2008 г.

(Поправка. ИУС 11-2007)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальные стандарты». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст изменений - в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»

Содержание

Введение

Цель подготовки настоящего стандарта, содержащего идентичный текст международного стандарта ИСО 13851-2002, предоставить разработчикам стандартов типа С, конструкторам, изготовителям и другим заинтересованным сторонам четкую основу по функциональным аспектам и принципам конструирования двуручных устройств управления, обеспечивающих безопасность оборудования.

Определение термина «двуручное устройство управления», приведенное в 3.1 настоящего стандарта, имеет преимущество над определением по 3.23.4 ИСО/ТО 12100-1. В некоторых установках применяют сопутствующие устройства управления (см. 3.23.2 ИСО/ТО 12100-1) и (или) устройства управления с автоматическим возвратом в исходное состояние (см. 3.23.3 ИСО/ТО 12100-1), определения которых могут совпадать с определением двуручного устройства управления по настоящему стандарту. Кроме того, некоторые специальные устройства управления, такие как подвесные пульты управления для автоматов со сложными функциями и устройства управления для кранов, требуют использования двух рук, и их определения также могут совпадать с определением двуручного устройства управления по настоящему стандарту.

Выбор двуручных устройств управления в качестве предохранительных устройств зависит от оценки риска, проводимой в соответствии с ИСО/ТО 12100-1 и ИСО 14121 [1].

ИСО 13851-2002 разработан на основе европейского стандарта ЕН 574-96 и соответствует требованиям «Директивы по машиностроению ЕЭС» и соответствующим правилам «Европейской ассоциации свободной торговли» (ЕАСТ).

Настоящий стандарт - один из комплекса стандартов «Безопасность оборудования» и относится к стандартам типа В.

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения - 2008-01-01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования безопасности для двуручных устройств управления, и зависимость выходного сигнала от входных сигналов, требования и руководства по конструированию и выбору на основе оценки риска двуручных устройств управления, включая их оценку, предотвращение возможности обхода их защитных действий, избежание неисправностей, а также требования и руководства для двуручных устройств управления, содержащих программируемые электронные системы (см. раздел 7).

Настоящий стандарт определяет основные характеристики двуручных устройств управления для обеспечения безопасности и описывает комбинации функциональных характеристик устройств трех типов.

Настоящий стандарт распространяется на любые двуручные устройства управления независимо от вида используемой энергии, включая:

- двуручные устройства управления, которые являются или не являются неотъемлемой составной частью машины;

- двуручные устройства управления, которые состоят из одного или нескольких отдельных блоков.

Настоящий стандарт не распространяется на устройства, предназначенные для применения в качестве сопутствующих устройств управления, устройств управления с автоматическим возвратом в исходное состояние или специальных устройств управления.

Настоящий стандарт не устанавливает типы машин, с которыми должны применяться двуручные устройства управления, и типы применяемых двуручных устройств управления, а также расстояния между этими устройствами и опасной зоной (см. 9.8).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ИСО/ТО 12100-1-1992 Безопасность оборудования. Основные понятия, общие принципы конструирования. Часть 1. Основные термины, методика

ИСО/ТО 12100-2-1992 Безопасность оборудования. Основные понятия, общие принципы конструирования. Часть 2. Технические правила и технические требования

ИСО 13855-2002 Безопасность оборудования. Расположение защитных устройств с учетом скоростей приближения частей тела человека

ЕН 1070-98 Безопасность оборудования. Термины и определения

ИСО 14121-99 Безопасность оборудования. Принципы оценки риска

МЭК 60204-1-97 Безопасность оборудования. Электрооборудование машин. Часть 1. Общие требования

ИСО 13849-1-99 Безопасность оборудования. Элементы системы управления, связанные с безопасностью. Часть 1. Общие принципы конструирования

ЕН 894-3-92 Безопасность оборудования. Эргономические требования при конструировании индикаторов исполнительных механизмов управления. Часть 3. Исполнительные механизмы управления

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ИСО/ТО 12100-1, ИСО/ТО 12100-2 и ЕН 1070, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 двуручное устройство управления (two-hand control device): Устройство, которое требует одновременного использования обеих рук для приведения машины в действие и управления ею в случае возникновения опасного состояния, обеспечивая меры защиты только для оператора, воздействующего на это устройство (см. рисунок 1).

3.2 входной сигнал (input signal): Внешний сигнал, передаваемый исполнительному устройству управления рукой оператора (см. рисунок 1).

1 - входной сигнал; 2 - двуручное устройство управления; 3 - исполнительное устройство управления; 4 - преобразователь сигналов; 5 - устройство для обработки сигналов; 6 - выходной сигнал; 7 - логический блок

Рисунок 1 - Схема двуручного устройства управления

3.3 исполнительное устройство управления (control actuating device): Составная часть двуручного устройства управления, принимающая входной сигнал от руки оператора и передающая его преобразователю сигналов (см. рисунок 1).

3.4 одновременное приведение в действие (simultaneous actuation): Непрерывное действие обоих исполнительных устройств управления в течение одинакового интервала времени независимо от запаздывания по времени между началом первого входного сигнала и началом второго входного сигнала (см. рисунок 2).

Примечание - В английском языке слова «concurrent» и «simultaneous» часто используют как синонимы (см. 9.2.5.7 МЭК 60204-1 [2]).

1 - первая рука оператора; 2 - вторая рука оператора; 3 - начало первого входного сигнала; 4 - начало второго входного сигнала; 5 - окончание входных сигналов; 6 - запаздывание по времени не определено, одновременное приведение в действие; 7- интервал времени при одновременном приведении в действие

Рисунок 2 - Входные сигналы в случае одновременного приведения в действие

3.5 синхронное приведение в действие (synchronous actnation): Частный случай одновременного приведения в действие, когда запаздывание по времени между началом первого входного сигнала и началом второго входного сигнала не более 0,5 с (рисунок 3).

1 - первая рука; 2 - вторая рука; 3 - начало первого входного сигнала; 4 - начало второго входного сигнала; 5 - окончание входных сигналов; 6 - запаздывание по времени (t≤0,5c), синхронное приведение в действие; 7- интервал времени при синхронном приведении в действие

Рисунок 3 - Входные сигналы в случае синхронного приведения в действие

3.6 преобразователь сигнала (signal converter): Составная часть двуручного устройства управления, принимающая входной сигнал от исполнительного устройства управления и передающая и (или) преобразующая этот сигнал в форму, приемлемую для устройства обработки сигнала (см. рисунок 1).

3.7 устройство обработки сигнала (signal processor): Составная часть двуручного устройства управления, генерирующая выходной сигнал в результате обработки двух входных сигналов (см. рису-нок1).

3.8 выходной сигнал (output signal): Сигнал, генерируемый двуручным устройством управления, который обеспечивает управление машиной и основан на одной паре входных сигналов (см. рисунок 1).

3.9 время срабатывания (response time): Интервал времени между отключением исполнительного устройства управления и окончанием выходного сигнала (см. также 9.8).

3.10 подвижные двуручные устройства управления (mobile two-hand control device): Устройство, которое может перемещаться и применяться более чем в одной определенной позиции по отношению к опасной зоне машины, управляемой этим устройством.

4 Типы двуручных устройств управления и их выбор

В таблице 1 представлены три типа двуручных устройств управления и установлены функциональные характеристики, а также минимальные меры безопасности для каждого типа.

Таблица 1 - Типы двуручных устройств управления и минимальные требования безопасности

Двуручные устройства управления должны соответствовать требованиям ИСО/ТО 12100-1, ИСО/ТО 12100-2 и МЭК 60204-1.

При выборе типа и конструкции двуручного устройства управления следует учитывать:

- наличие опасности(ей);

- оценку риска;

- опыт в использовании оборудования;

- другие факторы, которые должны быть установлены для каждого применения [например, предотвращение случайного приведения в действие и возможности обхода двуручного устройства управления (см. раздел 8) или другие условия (см. раздел 3 ИСО/ТО 12100-2)].

Примечание - Указания по оценке риска приведены в ИСО/ТО 12100-1 и ИСО 14121.

5 Характеристики функций безопасности

Двуручные устройства управления должны обеспечивать в соответствии с таблицей 1 характеристики функций безопасности, приведенные в 5.1 - 5.7.

5.1 Использование обеих рук (одновременное приведение в действие)

Двуручное устройство управления должно быть сконструировано таким образом, чтобы для приведения его в действие оператор был вынужден использовать обе руки в один и тот же интервал времени, при этом каждая рука должна находиться на каждом исполнительном устройстве. Одновременное приведение в действие не зависит от любого запаздывания по времени между началом каждого из двух входных сигналов (см. рисунок 2).

5.2 Связь между входными сигналами и выходным сигналом

Входные сигналы, подаваемые на каждый из двух исполнительных устройств управления, должны совместно вырабатывать и поддерживать выходной сигнал от двуручного устройства управления до тех пор, пока подаются оба входных сигнала. Форма выходного сигнала (например, количество каналов, импульс, конфигурация и т.д.) может изменяться в зависимости от конструктивных требований в каждом случае. При этом цепь управления машиной должна всегда распознавать и идентифицировать его как единственный выходной сигнал.

5.3 Окончание выходного сигнала

Отключение одного или обоих исполнительных устройств управления означает окончание выходного сигнала.

5.4 Предотвращение случайного приведения в действие

Вероятность случайного приведения в действие исполнительных устройств управления должна быть минимальной (см. разделы 8 и 9).

5.5 Предотвращение возможности обхода

Конструкция двуручного устройства управления должна предусматривать меры защиты для предотвращения возможности его обхода (см. разделы 8 и 9).

5.6 Повторное начало выходного сигнала

Повторное получение выходного сигнала возможно только после отключения обоих исполнительных устройств управления.

5.7 Синхронное приведение в действие

5.7.1 Выходной сигнал может быть получен только в случае, когда оба исполнительные устройства управления приведены в действие с временем запаздывания t ≤ 0,5 с (см. рисунок 3).

5.7.2 Механические двуручные устройства управления вырабатывают выходной сигнал только при условии соблюдения требований пространственного перемещения обоих исполнительных устройств управления.

5.7.3 В случае несинхронного приведения в действие исполнительных устройств управления выходной сигнал не вырабатывается. Следует отключить оба исполнительных устройства и повторно подать оба входных сигнала.

Примечание - В случае использования двух или более двуручных устройств управления одной машиной синхронное приведение в действие требуется только в пределах каждого устройства и не требуется между устройствами.

6 Требования к категориям управления

6.1 Выбор категорий

Требования к составным частям двуручного устройства управления при возникновении неисправности должны соответствовать выбранной категории управления (см. таблицу 2 ИСО 13849-1).

Категория управления двуручных устройств управления не должна быть ниже, чем категория соответствующего элемента системы управления машиной, связанного с безопасностью (см. ИСО 13849-1).

В приложении Б описана зависимость между типами двуручных устройств управления и категориями согласно ИСО 13849-1.

6.2 Применение категории 1

Успешно испытанные компоненты безопасности и принципы безопасности согласно категории 1 по ИСО 13849-1 следует использовать в двуручных устройствах управления типа I и типа III А.

Примечание - Для достижения более высокой надежности и эксплуатационной готовности рекомендуется использовать успешно испытанные компоненты безопасности и принципы безопасности во всех типах двуручных устройств управления.

6.3 Применение категории 3

6.3.1 Двуручные устройства управления типов III и III В должны соответствовать требованиям категории 3 (см. ИСО 13849-1) и пунктов 6.3.2 - 6.3.4, если оценка риска указывает на требование безопасности вследствие одиночной неисправности.

6.3.2 Одиночная неисправность в двуручных устройствах управления не должна приводить к потере функции(ий) безопасности.

6.3 3 При возникновении одиночной неисправности двуручное устройство управления не должно превращаться в устройство управления одной рукой.

6.3.4 Выходной сигнал не должен вырабатываться как следствие одиночной неисправности.

Примечание - Указанные требования не означают, что все неисправности будут обнаружены. Накопление необнаруженных неисправностей может привести к потере функции безопасности и появлению непреднамеренного выходного сигнала от двуручного устройства управления.

6.4 Применение категории 4

6.4.1 Двуручное устройство управления типа III С должно соответствовать требованиям категории 4 (ИСО 13849-1) и пунктов 6.3, 6.4.3 и 6.4.4, если оценка риска указывает на требование автоматического контроля.

6.4.2 Одиночная неисправность должна быть обнаружена во время или до следующего запроса функцией безопасности.

6.4.3 После возникновения одиночной неисправности повторное получение выходного сигнала не должно быть возможным.

6.4.4. Выходной сигнал, вырабатываемый во время возникновения одиночной неисправности, может сохраняться, но будет отключен, когда один или оба выходных сигнала закончены. Если одиночная неисправность не может быть обнаружена, то накопление неисправностей не должно приводить к потере функции(й) безопасности.

7 Применение программируемых электронных систем

Если программируемые электронные системы (ПЭС) применяют для обеспечения функциональных характеристик двуручных устройств управления, то требования безопасности программного и технического обеспечения ПЭС должны быть обеспечены в соответствии с оценкой риска.

Для программного и технического обеспечения ПЭС должны быть разработаны меры безопасности по их защите, чтобы не допустить нарушения предназначенных функциональных характеристик.

Выходной сигнал двуручных устройств управления типов III В и III С не должен вырабатываться и передаваться только с помощью одноканальной ПЭС в системе управления машиной.

Примечание - В международной (региональной) стандартизации ведутся работы в области ПЭС [1] - [3].

8 Предотвращение случайного приведения в действие и возможности обхода двуручного устройства управления

8.1 Общие положения

Исполнительные устройства двуручного устройства управления должны быть сконструированы и расположены таким образом, чтобы защитное действие двуручного устройства не могло быть легко обойдено и вероятность случайного приведения в действие была минимальной в соответствии с оценкой риска для конкретного применения.

Должна быть рассмотрена возможность применения только одной руки, сочетания применения одной руки и(или) других частей тела и(или) применения простых вспомогательных средств, позволяющих обойти защитное действие, таким образом, чтобы исключить возможность доступа в опасную зону во время возникновения опасной ситуации. Аналогичным образом должно быть рассмотрено случайное приведение в действие, например одеждой оператора.

В качестве простых вспомогательных средств могут быть использованы, например, перемычки, шнуры или клеящие ленты. Выбор различных направлений приведения в действие, кожухов, форм и т.д. должен минимизировать возможность обхода защитного действия двуручного устройства управления.

Возможность приведения в действие двуручного устройства управления двумя операторами, две руки которых могут быть не заняты, должна предотвращаться за счет использования синхронного приведения в действие.

Примечание - Полная защита двуручного устройства управления от возможности его обхода невозможна.

В 8.2 - 8.6 приведены некоторые отдельные способы, дающие возможность обхода защитного действия двуручного устройства управления, а также некоторые меры предосторожности для предотвращения этой возможности. Рассмотренные методы обхода зависят от конструкции двуручного устройства управления, условий работы, метода крепления и установки, а также от установленных требований относительно безопасного расстояния.

В 8.7 приведены некоторые способы предотвращения случайного приведения в действие.

Для обеспечения выполнения требований настоящего стандарта указанные меры предосторожности могут быть применены по отдельности и или в сочетании. Методики проверки, применяемые для большинства общих типов конструкции, изложены в 10.5. Для других конструкций двуручного устройства управления эти методики могут быть применимы или нет. В этих случаях должны быть проведены анализ опасности и оценка риска возможного применения и(или) неправильного применения данной конструкции и приняты соответствующие меры для приведения в соответствие с настоящим стандартом.

8.2 Предотвращение возможности обхода защитного действия с помощью одной руки

Должны быть предусмотрены меры для предотвращения возможности обхода с помощью одной руки. Примерами соответствующих мер являются:

- расположение исполнительных устройств управления друг от друга на расстоянии не менее 260 мм (внутренний размер);

- установка одного или нескольких экранов или площадки с возвышением между исполнительными устройствами управления, сконструированными так, чтобы эти устройства располагались на расстоянии не менее 260 мм вокруг экранов.

8.3 Предотвращение возможности обхода защитного действия с помощью кисти и локтя той же руки

Должны быть предусмотрены меры для предотвращения возможности обхода с помощью кисти и локтя той же руки. Примерами соответствующих мер являются:

- расположение исполнительных устройств управления друг от друга на расстоянии не менее 550 мм (внутренний размер). Исходя из эргономических требований это расстояние должно быть не более 600 мм;

- установка одного или нескольких экранов или площадки с возвышением между исполнительными устройствами управления, сконструированными так, чтобы исключить одновременное прикосновение локтем и кончиками пальцев той же руки этих устройств;

- установка кожухов, сконструированных так, чтобы исполнительные устройства управления не могли быть приведены в действие локтем;

- применение исполнительных устройств управления различных типов и (или) направлений действия.

8.4 Предотвращение возможности обхода защитного действия с помощью предплечья(ий) или локтя(ей)

Должны быть предусмотрены меры для предотвращения возможности обхода с помощью предплечьями) и(или) локтя(ей), если расстояние от рук до опасной зоны при использовании предплечья(ий) и(или) локтя(ей) меньше, чем установленное безопасное расстояние.

Соответствующей мерой может быть использование кожухов и(или) защитных втулок, сконструированных так, чтобы исполнительные устройства управления не могли быть приведены в действие предплечьями и(или) локтем(ями).

8.5 Предотвращение возможности обхода защитного действия с помощью одной руки и
любой другой части тела (например коленом, бедром)

Должны быть предусмотрены меры для предотвращения возможности обхода с помощью одной руки и любой другой части тела. Примерами соответствующих мер являются:

- установка исполнительных устройств управления на горизонтальной или почти горизонтальной поверхности, расположенной на расстоянии не менее 1100 мм от пола или уровня доступа. Такое расположение позволит предотвратить приведение в действие исполнительного устройства управления с помощью бедра;

- установка защитных втулок вокруг исполнительных устройств управления в случае крепления их на вертикальной или почти вертикальной поверхности;

- установка кожухов и (или) экранов, сконструированных так, чтобы исполнительные устройства управления не могли быть приведены в действие одной рукой и любой другой частью тела.

8.6 Предотвращение возможности обхода защитного действия, связанной с блокировкой одного исполнительного устройства управления

Должны быть предусмотрены меры для предотвращения возможности обхода путем блокировки одного исполнительного устройства управления. Этот способ обхода может превратить двуручное устройство управления в устройство управления одной рукой и вызвать постоянный входной сигнал, вырабатываемый блокированным исполнительным устройством. В результате допускается возможность получения выходного сигнала с двуручного устройства управления, используя только одну руку.

Примерами соответствующих мер являются:

- включение характеристик повторного получения выходного сигнала при управлении одной рукой в конструкцию двуручного устройства управления для предотвращения возможности повторного начала выходного сигнала при управлении одной рукой (см. 5.6);

- включение характеристик синхронного управления в конструкцию двуручного устройства управления для предотвращения возможности первого начала при управлении одной рукой (см. 5.7).

Примечание - В случае выбора двуручного устройства управления типа I необходимо проводить тщательную оценку риска, чтобы определить, можно ли пренебречь характеристиками синхронного управления и повторного получения выходного сигнала.

8.7 Случайное приведение в действие

Вероятность случайного приведения в действие двуручного устройства управления должна быть минимальной.

Предохранительные меры, приведенные в 8.2 - 8.6, должны способствовать минимизации случайного приведения в действие. Другими соответствующими мерами являются:

- преднамеренное приведение в действие с учетом требуемых усилия и перемещения для механических исполнительных устройств управления;

- требование по уровню чувствительности, допускающему только преднамеренное приведение в действие для немеханических исполнительных устройств управления (например, фотоэлектрические и емкостные устройства).

9 Общие требования

9.1 Эргономические требования

В случае предотвращения возможности обхода защитного действия или случайного приведения в действие (например, из-за размера отверстия (окна) или необходимости ношения перчаток при определенных операциях) возможно противоречие между действующими эргономическими принципами (см. ЕН 894-3) и конструкцией двуручного устройства управления.

Для достижения безопасности (оборудования) необходимы определенные средства и меры, обеспечивающие баланс между:

- необходимостью следовать действующим эргономическим принципам;

- необходимостью обеспечить меры для предотвращения возможности обхода защитного действия и предотвращения случайного приведения в действие.

Установленный баланс должен обеспечить адекватную безопасность при определенном риске.

9.2 Рабочие условия и влияние окружающей среды

Элементы двуручных устройств управления должны быть выбраны, установлены и смонтированы таким образом, чтобы они выдерживали ожидаемые рабочие нагрузки и удовлетворяли требованиям соответствующих стандартов, рассматривающих такие нагрузки (например, в отношении частоты включения, коммутационной способности), а также стандартов, устанавливающих требования к внешним воздействующим факторам (например, вибрации, удару, температуре, посторонним предметам, влажности, смазке, электромагнитному полю).

9.3 Ограждения

9.3.1 Ограждения и их крепление должны быть сконструированы так, чтобы они могли выдерживать ожидаемые рабочие нагрузки и влияние окружающей среды.

9.3.2 Углы, ребра должны быть закругленными или скошенными, чтобы исключить возможность получения оператором травмы.