Taşıma ve montaj sistemleri genellikle yetkisiz erişime karşı korunması gereken tehlikeli bölgeler içerir. Ancak taşınan malzeme tehlike bölgesine aynı zamanda girip çıkabilmelidir. Bu tür sistemler otomobil endüstrisi ve paketleme endüstrisinin yanı sıra intralojistikte de karşımıza çıkabilir. Uygulamada ise bu gereklilikler, kanallıklar ve yön değiştirme istasyonlarına takılan optoelektronik koruma cihazları kullanılarak karşılanmaktadır. Bu koruma cihazları, taşınan malzemenin koruma alanındaki yaklaşımını algılayacak ve ardından geçici olarak koruma alanını köprüleyecek şekilde tasarlanmalıdır. Böylece taşınan malzemenin kusursuz bir şekilde taşınması garanti altına alınmış olur. Koruma alanı sadece taşınan malzeme yaklaşırken köprülenebilir, yani insanların erişimi engellenmelidir.
Şu ana kadar taşınan malzemenin tespit edilmesi için ve dolayısıyla taşınan malzeme ve insanlar arasında ayrım yapmak için ilave sensörler gerekiyordu. Bunlara ‘susturma sensörleri’ de denilmektedir. “Akıllı Proses Geçişi”nin (SPG) temel prensibi ilave sensörlere ihtiyaç duyulmadanyukarıda bahsedilen gereklilikleri karşılamaktadır.
Şekil 1:MLC SPG 530 emniyet ışık perdeleri
Şekil 2:Akıllı Proses Geçişi (SPG) ile işlem kontrollü erişim koruması.
Şekil 3:SPG, –30 °C’ye kadar dondurucu soğuklarda bile malzeme kilitleriyle
çok kompakt bir sistem düzenine olanak sağlar.
Çalışma prensibi
Akıllı Proses Geçişinin (SPG) temel prensibi Leuze electronic’in MLC 500 serisinin tip 4 emniyet ışık perdelerine dayanmaktadır. Bu, MLC 530 SPG modelinde uygulanmaktadır. SPG için temel olarak iki kontrol sinyali gerekir (şekil 3): İlk sinyal (CS = Kontrol Sinyali) sistem kontrolünden (PLC) gelir. İkinci sinyal ise (PFI = Koruyucu Alan Kesildi) koruma alanının taşınan malzemeyle kesilmesinden sonra emniyetli ışık perdesinin kendisi tarafından üretilir. Taşınan malzemenin geçişini sağlayacak olan emniyet ışık perdesinin koruma alanını köprülemek amacıyla, Akıllı Proses Geçişi sayesinde koruyucu alana girmeden hemen önce proses kontrolünden (PLC) emniyet ışık perdesine ilk anahtarlama sinyali (CS) gönderilir. Taşınan malzeme, koruma alanının 200 mm’den fazla uzağında olmayacak şekilde ayarlanmalıdır. Bu, insanların kaymasını önlemek için gereklidir. Bu nedenle SPG, gerekli PLC kontrol sinyallerinin emniyet ışık perdesinde doğru zaman penceresinde olmasını sağlamak amacıyla taşınan malzemelerin konum bilgisini gerektirir. Taşınan malzemeler koruma alanına girerken emniyet ışık perdesinin kendisi ikinci sinyali (PFI) üretir. Bu da koruma alanı köprülemesini başlatır. Köprüleme işlemi, ya sabit bir süre sonra (t) yani taşınan malzeme koruyucu alandan tekrar çıktıktan sonra ya da anahtarlama sinyali CS aktif olarak sıfırlandıktan sonra sona erer.
Şekil 4:Çalışma prensibine genel bakış.
Detaylı sinyal tepkisi
Sistem kontrolü (PLC) anahtarlama sinyalini (CS) emniyet ışık perdesine gönderdikten hemen sonra taşınan malzeme 4 saniye içinde koruma alanına girmelidir (t1, şekil 4). Giriş sırasında ışık perdesi ikinci sinyali üretir (PFI) ve böylece, koruma alanı köprüleme işlemi (geçiş) başlamış olur. Temel konfigürasyonda, malzeme en fazla 10 dakika içinde geçmelidir, aksi takdirde emniyet ışık perdesinin alıcısı kilitleme durumuna geçecektir. Gerekirse bir vardiya değişikliği sırasında veya bir hafta sonu boyunca geçiş sırasını engellemeden duruşlara izin vermek amacıyla zaman aşımının 100 saate kadar uzatılması konfigüre edilebilir.
Taşınan malzeme koruma alanından çıktığında, emniyet ışık perdesi, taşınan malzeme koruma alanından çıktığı anda ürettiği sinyali (PFI) sıfırlar. Seçilen çalışma moduna bağlı olarak, koruma alanı bir veya iki saniye sonra emniyet ışık perdesi tarafından yeniden etkinleştirilir ya da geçiş kontrollü olarak sonlandırılır. Erişim koruması artık tekrar aktif olmuştur.
Şekil 5:Taşınan malzeme koruma alanından geçerken standart sinyalin ilerlemesi.
Uygulamaya göre optimize edilmiş çalışma modları
SPG, çeşitli uygulama alanlarına uyum sağlamak için üç farklı modda çalışır. Bunlar MLC 530 SPG güvenlik ışık perdesinde uygulanır (tablo 1).
Tablo 1:Çalışma modlarına genel bakış.
“Standart” çalışma modu, esas olarak intralojistik uygulamalarında kullanılır. 1 saniyelik entegre filtreleme süresi; ışık perdesinin ışın demetlerinin, 1 saniyeye kadar olan kısa bir zaman diliminde engellenmemiş bir görüşe sahip olmasını ifade eder;
örneğin, ışın demetleri taşınan malzeme ile kesilmeyebilir. Bu da, Geçitleme/Geçiş süreci sona ermeden bir paletin yüklenmesinden kaynaklanabilecek taşınan malzeme arasında boşlukların oluşabileceği anlamına gelir. Taşınan malzeme koruma alanından çıktıktan hemen sonra otomatik geçiş son aşamadayken koruyucu işlev 1 saniye sonra tekrar etkinleştirilir. Ayrıca taşınan malzeme koruma alanından çıkarken insanların girişini engellemek için, taşıma malzemesi ve koruma alanı arasındaki boşluğun 200 milimetreden fazla olmadığından emin olunmalıdır. Taşınan malzeme, 1 saniyelik tekrar aktivasyon süresi içinde koruma alanından 200 milimetre uzaklaşırsa, geçitleme “Kontrollü sonlandırma” işleviyle erkenden bitirilebilir. Bu geçitleme işlemi CS sinyalinin sıfırlanmasıyla gerçekleştirilir. Geçitleme 0,1 saniye içinde sonlandırılır ve ardından koruma işlevi yeniden etkinleştirilir. Gerekli performans seviyesine dayalı olarak “standart” çalışma modu standart bir PLC ya da güvenlikli bir PLC ile işleyebilir. Zaman aşımı 100 saate kadar uzatılabilir.
Şekil 6:“Kontrollü sonlandırma” işleviyle olan sinyal tepkisi.
Şekil 7:İntralojistikte “standart” çalışma modunun kullanımı.
Örneğin otomotiv sektöründe olduğu gibi düşük konveyör hızları için “Şartlı durdurma” ve “kısmi geçitleme” çalışma modları optimize edilmiştir. Düşük hızlarda konveyör süreci çok hızlı bir şekilde durabilir. SPG süreci , koruma alanının anahtarlama sinyali (CS) tarafından etkinleştirildikten sonra en fazla 4 saniyede kesintiye uğramasını gerektirdiği için, bu çalışma modları ek olarak “Şartlı durdurma/yeniden başlatma” işlevine sahiptir. Bu çalışma modu, başlatılmış bir SPG dizisinin 4 saniyede kesilmesini (şartlı durdurma) mümkün kılar ve daha sonra yeniden başlatır. Böylece konveyör işlemi, planlanmayan bir durma olduğunda bile kesintisiz olarak gerçekleşmeye devam eder.
Bu çalışma modlarında PLC, değişebilen sinyal kenarlarına sahip iki anahtarlama sinyali kullanır. PLC anahtarlama sinyali (CS) ve zamanlayıcı, sinyali (TH) tutar (şekil 7) ve geçiş sırasını başlatır, ayrıca şartlı durdurmayı ve yeniden başlatmayı kontrol eder. TH sinyali, 0.5 saniye içinde CS ile değişmelidir. Bu çalışma modları bir emniyet PLC’si gerektirir. Zaman aşımı 100 saate kadar uzatılabilir.
Şekil 8:Taşınan malzeme koruma alanından geçerken sinyalin ilerlemesi
Sıra bakımından “kısmi geçitleme” çalışma modu “şartlı durdurma” modu ile benzerdir. Ancak kısmi geçitlemede en üstteki dört ışın demeti geçitlemenin dışında tutulur. Bu demetlerin kesilmesi her zaman OSSD’lerin çalışmasının durmasına neden olur. Böylece, örneğin, ışık perdesi aynı zamanda sarkaç kapaklarının kapanma evresini de izleyebilir (şekil 7) ve taşıma malzemesinin yetkisiz bir şekilde taşındığını tespit edebilir.
Şekil 9:Otomotiv endüstrisinde “şartlı durdurma” ve “kısmi geçitleme” çalışma modlarının kullanımı.
Emniyetli bir çözüm için gereklilikler
Bir SPG uygulamasının bir sisteme entegre edilmesi, güvenlik teknolojisiyle bakımından bir sistem çözümü olarak düşünülür. Bu durum, emniyet ışık perdesi, sistem kontrolü ve eğer gerekliyse mekanik öğeler arasındaki etkileşimden kaynaklanır. Burada sistem üreticisinin güvenlik tasarımında deneyime ihtiyacı vardır, çünkü üretici geçiş sırasını PLC’ye programlar ve güvenlik sistem çözümünü oluşturur. Bu nedenle üretici tüm sistemin uygulanması için sorumluluk taşır. Bu sebeple SPG kurulumunda, ilgili talimatlarda belirtilen güvenlikle ilgili gereksinimlerin göz önünde bulundurulması önemlidir. Bunlar ilgili kullanım talimatlarında açıklanmıştır. Sistem kontrolü (PLC) için taşınan malzemenin mevcut konum bilgisi önemli bir gerekliliktir. PLC, gerekli kontrol sinyallerinin doğru zamanda güvenlik ışık perdesine iletilebilmesi için taşınan malzemenin koruyucu alana ne zaman ulaştığını ve koruyucu alandan ne zaman çıktığını bilmelidir. Bu, PLC kontrol sinyali geldikten sonra 4 saniye içerisinde koruma alanı kesilmek zorunda olduğu için gereklidir. Ayrıca geçiş sırasının başında (giriş) ve sonunda (çıkış) taşıma malzemesi ve ışık perdesi arasında maksimum 200 mm’lik bir mesafenin olması için de gereklidir. Anahtarlama sinyallerinin kontrollü olarak üretilmesi için bunların direkt olarak insanlar tarafından başlatılamayacağını yani kolayca idare edilemeyeceğini unutmayın. Bilgi edinme için özel gereklilikler yoktur. Örneğin bilinen süreçlerden ya da ilave sinyal kaynaklarından bilgi edinebilirsiniz.
Özellikle çıkış uygulamalarında konumla ilgili bilgiler genellikle kolayca toplanabilir. Örnekler arasında, kesit konveyörler üzerindeki çıkış istasyonları, işleme merkezlerinin çıkışının yanı sıra aktif konveyörler kullanılırken mevcut olan çıkışlar yer alır. Çözümün ulaşılabilir performans seviyesi, seçilen çalışma modu ve izin verilen kontrolün birleşmesiyle, PL d ya da PL e elde edilir. (tablo 1’e bakınız).
Senkronizasyon ışınları ve koruma alanı uzunluğu
Emniyet ışık perdesinin vericisi ve alıcısı geçerli bir koruma alanı sinyali alabilmek için senkronize halde kalmalıdır. Güvenlik ışık perdesinin en üstteki ve en alttaki ışın demeti senkronizasyon için kullanılır, yani bu ışınlar senkronizasyon ışını gibi hareket eder. Bu ışınlar, koruma alanının (geçitleme) 60 saniyeden daha uzun bir süre aktif olarak köprülenmesi olayı sırasında eş zamanlı olarak kesilemeyebilir, böylece geçiş/geçitleme işlevi güvenlik açısından işlevsel kalır. Bunun, tipik intralojistik uygulamaları üzerinde ne gibi etkileri vardır? Bu kullanım alanında geçiş işlevi yalnızca birkaç saniye aktif olur. Bu süre taşınan malzemenin ışık perdesinden geçmesi için gerekli olan süredir. Bu süre izin verilen 60 saniyelik süreden çok daha kısa olduğu için senkronizasyon ışınlarının, koruma alanı uzunluğunun boyutlandırılması için herhangi bir özel gereksinime ihtiyacı yoktur. Özellikle taşınan malzemenin yüksekliği tasarımı etkilemez. Yani taşınan malzeme üstteki koruma alanının dışına çıkabilir. Eğer taşınan malzeme ışık perdesinden geçerken 60 saniyeden fazla bir süre gerektirecekse veya izin verilen maksimum 10 dakikalık ya da 100 saatlik zaman aşımı değerleri aşılacaksa, en az bir senkronizasyon ışınının mevcut olması sağlanmalıdır. Bu iki şekilde gerçekleştirilebilir (Şekil 10):
Şekil 10:Geçiş süresinin 60 saniyeden düşük olduğu durumlarda ışık perdesi düzeni.
En üstteki ışın senkronizasyon ışını gibi hareket eder. Işık perdesinin yüksekliği, senkronizasyon ışını her zaman taşınan malzemenin en yüksek noktasında olacak şekilde ayarlanmıştır (Şekil 11, sağda). En alttaki ışın senkronizasyon ışını gibi hareket eder. Koruma alanı, senkronizasyon ışını konveyör hattının altında olacak şekilde ayarlanır. Böylece güvenlik ışık perdesinin ışınları konveyör hattıyla kısmi olarak kesilir. Bu alan “1 ışın toleranslı sabit ışın boşluğu” işleviyle gizlenebilir. (Şekil 11, solda)
Şekil 11:Geçiş süresinin 60 saniyeden fazla olduğu durumlarda ışık perdesinin düzenlenmesi gerekir.
Boş paletlerin hatasız bir şekilde belirlenmesi
Boş bir paletin istemeden gerçekleşen geçişini hatasız bir şekilde belirlemek için ışık perdesinin, paletlerin geçtiği alandaki yüksek çözünürlükle uyumlu bir çözünürlüğe sahip olması gerekir (14 milimetre). Bunun üzerinde kalan alanda ise daha düşük bir çözünürlük kabul edilebilir (örneğin 90 milimetre). Bu çözünürlük, erişim korumasının güvenlik mesafesi hesaplamasıyla bulunur. Bu kullanım türü için en iyi çözüm karışık çözünürlüğe sahip güvenlik ışık perdesidir (Şekil 12). Bu durumda, ışık perdesinin kurulumu iki farklı alandan oluşur, böylece çözünürlük her bir alanın gereksinimlerine göre uyarlanabilir. Bu, her iki alan için 14 milimetre çözünürlüğe sahip güvenlik ışık perdesi kullanıldığında ortaya çıkabilecek gereksiz maliyetleri önler.
Şekil 12:Paletlerin karışık çözünürlüğe sahip ışık perdesiyle hatasız şekilde belirlenmesi
Standartlar ve teknik özellikler
MLC 530 SPG ışık perdesinin teknik özellikleri güvenlikle ilgili uluslararası standartlara göre tasarlanmıştır.
Sensör bilgileri şunlardır: tip 4 (IEC/EN 61496), performans seviyesi PL e/ kategori 4 (EN ISO 13849-1) ve SIL 3 (IEC 61508). Sensörler ve çözümün entegrasyonu hakkındaki ilgili belgeler bağımsız olarak onaylanmıştır. Sistemi kullanmak için göz önünde bulundurulması gereken tüm bilgiler kullanım talimatlarında açıklanmıştır.
Akıllı Proses Geçişinin Avantajları
- Son derece kompakt ve ışık perdesinin önünde/arkasında susturma sensörleri için yer açmaya gerek olmadığı için yerden tasarruf sağlayan sistem tasarımı
- Emniyet cihazının olağanüstü güvenilirliği ve kullanılabilirliğinin yanı sıra düşük kurulum ve servis maliyetleri (susturma sensörlerinin kurulumu/ayarlanması/hizalanması gerekmez).
- İşletme personeli tarafından kurcalama riskinin indirgenmiş olması.
- Yükler arasında büyük mesafeler olan boşluklar ve paletler olan parçalar bile güvenilir bir şekilde taşınır.
