Jon Eirik Standal Darre Petter ReguleringsteknikksystemerAutomatiserings-Skaraas2ogsikkerhetvg2vg3BOKMÅLElektroogdatateknologi
Jon Eirik Standal Darre og Petter BokmålAutomatiseringssystemerReguleringsteknikksystemerAutomatiserings-Skaraas2ogsikkerhetvg2ogvg3
Innhold Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet .................................................. 7 Innledning SikkerhetsbryterFarligeMaskinsikkerhetTilleggsutstyrHåndholdteSikkerhetArbeidKjemikalierHMS-planHvaSikkerhetsbarrierer....................................................................................7......................................................................8kosterenulykke?...............................................................10..................................................................................10oggasser................................................................11ihøyden.........................................................................15ielektriskeanlegg.....................................................17måleinstrumenter...................................................20.............................................................................22........................................................................23hendelser.......................................................................25medinterlock.................................................27 Kapittel Mekanisk14arbeid .................................................................... 31 Innledning ..................................................................................31 Materialer og galvanisk korrosjon .............................................32 Maskinskruer og muttere...........................................................35 Tegning, målsetting og merking ................................................38 Bearbeiding og produksjon av mekaniske deler .......................40 Montering InstrumentrørleggingDokumentasjonDemontering..................................................................................48ogvedlikehold.....................................................50formekaniskoppkobling.................................51.................................................................53 Kapittel 15 Pådragsorganer ..................................................................... 89 Innledning VentiltyperArbeidsforholdElektriskReguleringsventilen..................................................................................89ireguleringssløyfen...................................90strømningskretsogvannkretsløp................................91...........................................................................92..................................................................................92 2
Kapittel Hydrauliske16 anlegg .............................................................. 133 Innledning SystembeskrivelserUtstyr-Dokumentasjon,SikkerhetHydraulikkvæske................................................................................133somenergibærer.........................................134.................................................................................134forskrifterogstandarder...............................135ogkomponentforståelse..............................................135avhydrauliskeanlegg..............................149 Kapittel Reguleringsteknikk17 ............................................................. 157 Innledning ................................................................................157 Begreper og definisjoner .........................................................168 Regulatoren ReguleringsprinsipperRegulatorinnstilling.............................................................................174ogregulatorjustering................................190.............................................................200 Kapittel Systemer,18standarder og protokoller ................................. 211 Innledning FjernstyrteStøttesystemerSikkerhetssystemerVisualiseringSystemarkitekturKommunikasjonsprotokollerSeriellDatabussKontrollsystemerReguleringssystemerStyringssystemer................................................................................211.....................................................................212...............................................................212.....................................................................214ogbusskablermedkonnektor................................224kommunikasjonsstandard............................................226....................................................232.....................................................................263ogakustikk.........................................................268.................................................................273........................................................................275ogautonomesystemer..........................................276 Kapittel 19 Utstyr og prosesser ............................................................. 279 Innledning Prosess-UtstyrStandarder................................................................................279...............................................................................280ogkomponenter...........................................................283oganleggsbeskrivelse..............................................2953
Kapittel Metoder20for gass- og væskeanalyse ................................. 305 Innledning GassanalysatorerHjelpeutstyrGassanalyseMålingMålingLedningsevneRengjøringMålefeilKombinerteMålingVæskeanalyseMålingLuftfuktighet................................................................................305............................................................................306avluftfuktighet.............................................................308..........................................................................309avpH...........................................................................311pH-elektroder.......................................................315ogvedlikehold............................................................316ogkalibrering........................................................317..........................................................................318avoksygeninnholdivann............................................322avslaminnholdivann..................................................326............................................................................326ogmontasje........................................................328.....................................................................331 Kapittel Robotisering21 og programmering ....................................... 341 Innledning SikkerhetProgrammeringRoboterCNC-styrte................................................................................341maskiner...............................................................342....................................................................................363avroboter......................................................374.................................................................................377 Kapittel Vedlikehold22 og tilstandskontroll ......................................... 379 Innledning ................................................................................379 Teknologi og konkurransekraft ................................................380 Overvåking av prosesskomponenter .......................................383 Måling av vibrasjon..................................................................385 Deteksjon av lagerskader ........................................................391 Overvåking av HMS-relatert utstyr ..........................................392 Overvåking av energiforbruk og utslipp ..................................394 Stikkord ................................................................................ 398 Foto og andre illustrasjoner ............................................... 404 4
2: Reguleringsteknikk og sikkerhet. Boken utgis i både trykt og digital utgave. Vi har valgt å endre litt på den opprinnelige tittelen på læreverket, og vi har omstrukturert og nyskrevet enkelte kapitler. Sammen med Automatiseringssystemer 1: Styringsteknikk og måleteknikk er boken ment som et oppslagsverk for elever på vg2 og vg3 samt lærlinger i faget. Boken kan også brukes som et oppslagsverk av studenter på teknisk fagskole og av fagarbeidere og teknikere som ønsker å friske opp kunnskapen sin.
Vi retter en stor takk til fagkonsulentene Agnar Sæland, Svein Jarle Antun, Svein Ole Opdahl, Finn Aakre Haugen, Jonas Kjærnli, Jarle Birkeli, Linda Tegner, Jon-Olav Hjelmtveit, Erik Christensen, Øystein Moe og Cecilie Refsnes Milenkovic for viktig støtte i arbeidet. Vi ønsker også å takke Bjørnar Larsen, som har lagt grunnlaget for boken med sitt læreverk. Det var en stor ære for oss å overta ansvaret for å tilpasse og videreutvikle læreverket etter nye læreplaner. Takk også til Fagbokforlaget, som har spilt en stor rolle for at boken fremstår slik den gjør i dag. En stor takk går også til familiene våre som har støttet oss gjennom en tidkrevende skriveprosess.
Lærevillighet, interesse og engasjement for automatiseringsfaget sammen med en god dose pågangsmot er viktige stikkord for elever som tar dette faget. Den teoretiske kunnskapen, sammen med praktiske ferdigheter og riktige holdninger, danner grunnlaget for den helhetlige kompetansen som skal til for å lykkes!
Bergen / Langangen, juni 2022 Jon Eirik Standal Darre Petter Skaraas
5
i faget automatiseringsteknikk som Bjørnar Larsen har skrevet. Læreverket skulle revideres i forbindelse med at det ble utviklet nye læreplaner til Kunnskapsløftet 2020. Med stor respekt for det arbeidet Bjørnar har lagt ned i å utvikle læringsressurser for automatiseringsfaget, takket vi naturligvis ja til oppdraget. Vi har begge hatt Bjørnar som lærer i automatisering på videregående skole og har førstehåndskjennskap til den solide kunnskapen han har tilført faget. Læreverket består av to trykte bøker og en digital læringsressurs. Denne boken har fått tittelen Automatiseringssystemer
HøstenForord2019blevispurtomåreviderelærebøkene
Boken er et resultat av et godt samarbeid, ikke bare mellom oss forfattere, men også med fagkonsulenter, kollegaer fra leverandørindustrien og andre som har støttet oss under arbeidet. Boken ble i sin helhet skrevet under covid-19-pandemien uten mulighet for å møtes fysisk. Hele arbeidsprosessen har dermed foregått digitalt.
Automatikeresikkerhetmaskin-jobberoftepåfabrikker
og
Kapittel Person-13
det alltid viktig å tenke gjennom hva som kan gå galt. Slike vurderinger er ofte satt i system, og det må utstedes arbeidsordrer og tillatelser før du får lov til å starte opp arbeidet.Nårvi snakker om sikkerhet i automatiseringsbransjen, mener vi at risikoen for skader på personer, miljø og produksjonsutstyr skal være under kontroll. Det betyr at vi alltid må ha oversikt over risikofaktorene, slik at faren for ulykker er så lav
7
og i miljøer der det kan være fare for at de skader seg. Måleutstyr kan være koblet inn mot prosessanlegg med høyt trykk og høye temperaturer, og arbeid der må derfor utføres forsiktig. Det samme gjelder når du arbeider på spenningssatte anlegg, maskiner, mekaniske prosesskomponenter og roboter. Sikkerhet skal alltid komme FørInnledningførst.arbeidetstarterer
ForSikkerhetsbarriererpå.åjobbesåsikkertsommulig er det viktig at vi iverksetter tiltak som kan forhindre farlige situasjoner. Disse tiltakene kaller vi sikkerhetsbarrierer. Jo flere og mer innarbeidede barrierer vi har, desto bedre sikkerhet oppnår vi. Om du hopper ut av et fly med en fallskjerm på ryggen, er det ikke gitt at du lander mykt på bakken. Du ville aldri hoppet ut av flyet uten sikkerhetsbarrierer som for eksempel
som mulig. Dette innebærer ikke at all mulig risiko er fjernet, men at målsettingen vår er null skader. Vi kan nemlig aldri nå 100 prosent sikkerhet. Derfor må alle på arbeidsplassen ha sikkerhet i bakhodet til enhver tid. Det gjelder for alt arbeid som utføres eller planlegges. Myndighetene krever at bedriften kartlegger og dokumenterer farer som kan oppstå under arbeid. Det er derfor utarbeidet en forskrift som alle virksomheter må forholde seg til.
→ Handling: Hva gjør vi dersom det oppstår en nødssituasjon?
Den heter internkontrollforskriften, og i § 5 nummer 6 står det at «virksomheten skal kartlegge farer og problemer og på denne bakgrunn vurdere risiko, samt utarbeide tilhørende planer og tiltak for å redusere risikoforholdene», og at dette «må dokumenteres skriftlig». Sikkerhet på tre nivåer Vi arbeider med sikkerhet på tre ulike nivåer:
→ Etterarbeid: Hva gjør vi etter en uventet og kritisk hendelse? Det er viktig at alle virksomheter har en plan for alle tre nivåene, og at det jobbes systematisk med sikkerhet. Dette skal vi nå se nærmere
→ vurdering av vær og lokale forhold Slik må du også tenke på arbeidsplassen. Et av de viktigste elementene ved sikkerhetsbarrierene er å foreta en analyse av
→ Forebyggende arbeid: Hvordan sikrer vi oss mot uønskede situasjoner?
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 8
→ grundig opplæring → analyse av risiko → planlegging → riktig utstyr
jobben? Dato: Signatur:……………………….........……………………………… jobbanalyseSikkerTeknisktilstand Arbeidsledelse PlanleggingKommunikasjonDegarbeidsrutinerog selv Opplæring kompetanseog hendelseUønsket Figur 13.1 Ulike typer sikkerhetsFigurbarrierer.13.2 Sikker-jobb-analyseskjema. Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 9
risikoen ved å utføre en handling. I industrien er dette kjent som sikker-jobb-analyse (SJA). Dette skal vi se nærmere på nedenfor. Figur 13.1 viser en illustrasjon av ulike sikkerhetsbarrierer.
Nr.SpørdegselvBekreftmedX 1
4
7
10Harget?du
8
5
2
6
Hullene viser svakheter i barrierene. Hull i alle barrierene gir sannsynlighet for at en ulykke kan inntreffe. Sikker-jobb-analyse (SJA) Sikker-jobb-analyse er en kartlegging av risiko som du skal gjennomføre før du starter et arbeid. Figur 13.2 viser et eksempel på et SJA-skjema. Sikker-jobb-analyse(SJA) Har du arbeidstillatelse? Er du på riktig sted i anlegget? Har du foretatt gasstest? Har du tatt med gassmåler? Har du brannslukningsutstyr? Har du gitt alle berørte parter nødvendige meldinger? Har du inspisert området? Har du alt nødvendig verneutstyr? Er alt verktøy godkjent for dette arbeidsoppdraalt nødvendig sikringsutstyr for denne
3
9
Sykdommer og skader som kan knyttes til arbeid, rammer enkeltmenn esker og bedrifter hardt. Det verst tenkelige er at noen dør i en arbeidsulykke. Ifølge Statistisk Sentralbyrå dør cirka 30 personer i arbeidsulykker i Norge hvert år. En rapport fra SINTEF konkluderer med at s amfunnskostnaden for sykdom og skader i forbindelse med jobb er omtrent 30 milliarder kroner per år. De aller fleste sykdommene og skadene kunne vært unngått dersom man hadde iverksatt tiltak som bare koster en brøkdel av dette. Arbeid med helse, miljø og sikkerhet (HMS) lønner seg derfor for alle parter: de ansattes sikkerhet og helse, bedriftene selv og samfunnsøkonomien. Tap og skader som skyldes dårlig HMS-arbeid, kan for eksempel være
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person-
10
→ miljømessige ødeleggelser
→ tapte markedsandeler som fører til tap av kunder
koster en ulykke?
→ tapte arbeidsinntekter for • den skadede • andre ansatte
SomHMS-plannevntoverer alle virksomheter pålagt å ha planer for sikkerhetsarbeidet sitt. Virksomheter med personell som utfører installasjons- og vedlikeholdsarbeid, typisk der automatikere jobber, har normalt en detaljert helse-, miljø- og sikkerhetsplan (HMS-plan). Figur 13.3 viser et eksempel på et skjema og maskinsikkerhet
→ materielle ødeleggelser, som • skader på produksjonsutstyr • skader på bygninger
• kunden → produksjonstap for bedriften
SJA-skjemaet er en sjekkliste som skal fylles ut og signeres før du starter arbeidet. Noen virksomheter deler sikker-jobb-analysen i to nivåer. For eksempel kan SJA1 være en personlig sikkerjobb-analyse, noe alle skal gjøre før arbeidet starter, mens SJA2 kan være en utvidet sikker-jobb-analyse med et formelt møte der alle involverte personer deltar og gjør en helhetlig risikovurHvadering.
med punkter som bør inngå i en HMS-plan for arbeidsplassen. I kolonnen til høyre er det satt av plass slik at personellet kan notere hva som er gjort med hvert punkt i planen.
hovedpunktene 1 arrangere vernerunder 2 kartlegge farer 3 opprette og registrere tiltak om helse, miljø og sikkerhet 4 registrere helse-, miljø- og sikkerhetsavvik for å lære hvordan man kan hindre at dette gjentar seg 5 registrere sykefravær 6 utarbeide arbeidsinstrukser 7 lage et opplæringsprogram 8 lage stoffkartotek over farlige stoffer som brukes i bedriften 9 ha regelmessige renholds-, ordens- og vedlikeHMS-planenholdsrutinerbrukes
Figur 13.3 En helse-, miljø- og sikkerhetsplan.
Pkt.HMS-verktøyKommentartil
som et verktøy for systematisk og jevnlig å gjennomgå viktige elementer i den daglige driften av virksomheten. Dette skaper engasjement og bevissthet om HMS og vil være med på å bygge positive holdninger til helse-, miljø- og Kjemikaliersikkerhetsarbeidet.og gasser Kjemikalier er en fellesbetegnelse på stoffer som brukes i industrien og på laboratorier. Kjemikaliene kan være basert på grunnstoffer eller kjemiske forbindelser. De kan forekomme i både væske- og gassform. Farlige kjemikalier er stoffer eller forbindelser som kan medføre helse-, miljø-, brann- eller eksplosjonsfare.Figur 13.4 viser hvordan farlige kjemikalier skal merkes. Alle virksomheter skal ha et kartotek med en oversikt over de farlige kjemikaliene som de bruker. Informasjon i form av et sikkerhetsdatablad for hver kjemikalietype skal også være lett tilgjengelig på arbeidsplassen. Databladene skal inneholde informasjon om farlige egenskaper og anbefalte vernetiltak ved bruk av kjemikaliene.
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 11
Figur 13.4
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 12
IrriterendeEksplosivMiljøskadelighelsefare
OksiderendeMeget brannfarligEtsende Gasser under trykk Akutt helsefareKronisk
Klassifisering av kjemikalier Måten kjemikaliene klassifiseres, merkes og oppbevares på, er regulert av forskrift om klassifisering, merking og emballering av stoffer og stoffblandinger (CLP-forskriften). Forskriften er laget for å sikre at bruken av kjemikalier ikke utgjør en fare for mennesker og miljø. Med giftige kjemikalier mener vi kjemiske stoffer som endrer egenskapene til cellene i kroppen på en slik måte at cellenes funksjon forandres eller ødelegges. Graden av giftighet bestemmes av hvor stor dose av kjemikalien som gir en sannsynlighet for 50 prosent dødelighet. Løsemidler Løsemidler er kjemikalier i væskeform som vi bruker for å løse opp faste stoffer og tynne ut væsker. Løsemidler brukes blant annet til rensing, avfetting, malerarbeider, lakkering, rengjøring, fortynning og liming. Eksempler på løsemidler er vann, etanol, rødsprit, white-spirit, aceton, trikloretylen, benzen og bensin.
Merking av farlige kjemikalier.
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 13
Figur 13.5 Kjemikalier, som for eksempel lynol, kan gi tørr hud og eksem.
Løsemidler, med unntak av vann, kan være farlige dersom de brukes på feil måte. Derfor er det viktig å håndtere løsemidlene riktig. Statistikken viser at hver tiende arbeidstaker er i kontakt med løsemidler. Skader på kroppen forårsaket av løsemidler lar seg ofte ikke helbrede. Løsemidler tas opp i kroppen De fleste løsemiddelskadene oppstår fordi vi puster inn luft som er forurenset av løsemiddeldamp. Noen løsemidler trenger også inn i kroppen gjennom hudens celler og videre inn i blodomløpet. Gjennom blodet kan løsemidlene samle seg i fettvev og skade viktige organer, som for eksempel hjernen. Løsemidlene kan også forårsake synlig skade på hud og slimhinner.Nårvipuster inn luft som er forurenset med løsemidler, går løsemidlene gjennom lungeblærene og inn blodet. Løsemidlene transporteres sammen med blodet til viktige organer og fettvev, hvor de lagres i lengre tid. Mengden av løsemidler som tas opp i blodet, avhenger først og fremst av hvor lett løsemidlene absorberes i blodet. Dette varierer fra løsemiddel til løsemiddel. Noen løsemidler kan også tas opp i kroppen gjennom huden, som for eksempel løsemidlene lynol og xylen. Kroppen tar opp mer løsemidler hvis det er rift og sår i huden. Løsemidler kan tørke ut huden og gi tørr, sprukken hud og eksem.
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 14
Forgiftningtåreflom.
med klorholdige løsemidler kan skade hjertet og i verste fall være dødelig. Løsemiddelet benzen kan skade benmargen der blodet dannes. Som konsekvens kan man utvikle blodkreft og andre blodsykdommer. Andre løsemidler kan skade nyrene og forårsake langvarige nyrebetennelser eller nyresvikt. Enkelte løsemidler kan også gi alvorlige skader på leveren og lungene. Løsemidler kan bli i kroppen i lang tid og gi skader lenge etter at den ytre løsemiddelpåvirkningen er fjernet.
Enkelte organer tar lettere opp løsemidler enn andre. Fettvev tar til seg mye løsemidler, og det kan ta lang tid før de forsvinner. Rester av løsemidler er funnet i fettvev opptil to uker etter at de ble tatt opp.
Figur 13.6 Løsemiddeldamp kan gi røde øyne.
Løsemidler skader kroppen Løsemidler kan ødelegge hjernen og nervesystemet. Man kan få symptomer som tretthet, hodepine, svimmelhet, beruselse eller kvalme. Hvis man utsettes for løsemidler over lengre tid, kan disse symptomene bli varige. Konsentrasjonsevnen og hukommelsen kan svekkes. Man kan også bli varig rammet av sløvhet, tretthet og depresjon. Hvis påvirkningen fra løsemidler er for kraftig, kan man besvime og i verste fall dø. Løsemiddeldamp irriterer slimhinnene i øynene. Resultatet kan bli irriterte, røde øyne. Dampen fra løsemidlene kan også skade det ytterste laget av hornhinnen og gi sterke smerter og
Figur 13.7 Bruk korrekt verneutstyr når du håndterer løsemidler.
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 15
Som du forstår, er det viktig å ta strenge forholdsregler når du bruker løsemidler. Følg derfor alltid rutiner for bruk og oppbevaring av kjemikalier, og bruk alltid riktig verneutstyr.
Arbeid i høyden
En automatiker vil ofte være nødt til å klatre i stiger og stillaser for å komme til ventiler og måleutstyr. Fall fra høyden er en av de viktigste årsakene til skader og dødsfall på arbeidsplasser.
Figur 13.8 God sikring er viktig når du skal utføre arbeid i høyden.
Derfor er det krav til å gjøre tiltak for arbeid kun én meter over bakken. Ved høyder over to meter skal det være rekkverk, eller du skal bruke personlig fallsikringsutstyr. Bedriften du jobber i, skal gi deg opplæring og stille egnet verneutstyr til rådighet ved arbeid i høyden. Enten du bruker stige, stillas eller personløfter (lift), er det viktig å sette seg inn i regler og rutiner for montering og bruk av dette utstyret. Sikring av verktøy i høyden Verktøy eller materiell som faller fra høyden, utgjør en stor risiko fordi fallende verktøy kan treffe personer eller utstyr. Du skal derfor sikre alt verktøy når du arbeider i høyden. Bruk av verktøy i høyden skal også risikovurderes. Line og koblingsstykker skal benyttes mellom verktøy og belte. Verktøyveske med innvendige hemper skal benyttes når flere verktøy skal brukes. Det skal ikke benyttes stropper rundt håndledd på grunn av faren for personskade. Du bør også Figur 13.9 Verktøy skal sikres godt når du arbeider i høyden. Verktøybelte Verktøy sikringswiremed
ogSikringswirekroker Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 16
Det er derfor svært viktig å kartlegge farer og vurdere risiko når du skal utføre slike Konsekvenseneoppdrag.kanvære store selv ved fall fra små høyder.
vurdere om det bør brukes fallnett for å beskytte mot fallende gjenstander. Verktøy som benyttes i høyden, skal registreres for å sikre at verktøy ikke blir gjenglemt på arbeidsstedet.
Verktøy og verneutstyr ved arbeid under spenning Forskrift om sikkerhet ved arbeid i og drift av elektriske anlegg skal ivareta sikkerheten ved arbeid på eller nær elektriske anlegg.
Figur 13.10 viser eksempler på utstyr som gjør dette mulig. Når vi arbeider med elektriske installasjoner som ikke er spenningssatte, og heller ikke kan bli spenningssatte når arbeidet pågår, bruker vi vanlig godkjent verktøy. Når vi derimot skal arbeide på anlegg under spenning (forkortet AUS), i nærheten av spenningssatte anlegg eller på anlegg som kan bli spenningssatte, stilles det ekstra strenge krav til verktøyet og verneutstyret som skal brukes. Alt verneutstyr må ha påstemplet
Sikkerhet i elektriske anlegg
Figur 13.10 Eksempler på verneutstyr.
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 17
Automatikere jobber ofte i grenselandet mellom mekanikk, elektronikk og elektro. Det er derfor viktig at du også har kunnskap om sikkerhet ved arbeid på elektriske anlegg. Dette delkapittelet tar for seg viktige deler av forskriften om sikkerhet ved arbeid i og drift av elektriske anlegg (FSE-forskriften). Det er også viktig å sette seg inn i de gjeldende reglene og omfanget av arbeid på elektriske anlegg på den enkelte arbeidsplassen.
Arbeidstøy
Figur 13.12 Arbeidshansker. Figur 13.13 Hjelm som gir beskyttelse mot elektrisk støt.
trekantmerket og CE-logo. Trekantmerket, også kalt AUS-symbolet, betyr at utstyret er beregnet for arbeid under spenning. CE-merket er produsentenes måte å informere tilsynsmyndighetene om at de grunnleggende sikkerhetskravene er oppfylt.
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 18
Hansker med skader må byttes omgående. Hjelm Figur 13.13 viser et eksempel på en hjelm som er konstruert for å gi beskyttelse mot elektriske støt. Det er krav til hvordan hjelmer som beskytter mot elektrisitet, skal merkes. Merkingen
Arbeidstøy kan ta fyr dersom bekledningen er tilsmusset med oljeprodukter eller lignende. Ved brann i arbeidstøyet må du aldri bruke CO2-apparater for å slukke. Dette kan forverre skadene fordi CO2 fordamper ved cirka –70 °C. Slike lave temperaturer kan gi alvorlige frostskader. Det er best å bruke et brannteppe. Med brannteppe fjerner du tilgangen på oksygen, og dermed kveles brannen. Vann, pulver og skum kan vurderes.
Figur 13.11 CE-logo og trekantmerket, også kalt AUS-symbolet.
Hansker Hansker skal være merket med AUS-symbol, normnummer og produksjonsår. Produksjonsår skal være med fordi gummi har begrenset levetid. Hanskene skal også være merket med fabrikant, størrelse og klasse. Hanskene bør være personlige og merket med navn, slik at hver ansatt har ansvaret for å holde hanskene sine rene og kontrollere at de ikke har skader. Før bruk skal du alltid kontrollere at hanskene dine ikke har skader.
Figur 13.14 Verktøy
Håndverktøy Standarden NEK-EN 60900 om håndverktøy gjelder AUS-verktøy for bruk på lavspenningsanlegg. Verktøyet blir vanligvis levert i egen koffert med alle nødvendige sertifikater og opplysninger. verktøy Bruksisolert verktøy kan brukes i koblingsskap. Med denne typen verktøy er det bare metallisk kontakt med skruene for festene til elektriske ledere. som kan brukes
på Figurlavspenningsanlegg.13.15Verktøytilbruk i koblingsskap. Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 19
forteller om den prøvespenningen som hjelmen skal tåle, for eksempel om den er sertifisert for 1000 VAC og 1500 VDC. Visiret på hjelmen beskytter mot lysbuer.
Bruksisolert
Skadestatistikker viser at feil bruk av måleinstrumenter og feil tolking av måleresultater fra elektriske anlegg ofte fører til ulykker og skader. Derfor er det viktig å bruke måleinstrumenter riktig og tolke måleverdiene riktig. Et eksempel på hvor viktig korrekte målinger er, kan vi oppleve når stadig flere komponenter kobles til i strømnettet; for eksempel frekvensomformere, laserskrivere, kopimaskiner og lysstoffrør. Denne typen belastninger kan føre til at sinuskurven blir forvrengt eller inneholder overlagrede spenninger, se Enfigur 13.17.forvrengt sinuskurve fører til målefeil dersom du måler med et vanlig multimeter. For å få riktig måleverdi må du måle med et måleinstrument som måler sann RMS. RMS står for Root Mean Square og kan oversettes til «sann effektivverdi». Disse instrumentene måler riktig effektivverdi selv om spenningens sinuskurve er forvrengt, det er overlagrede transienter eller det er overlagrede overharmoniske spenninger. I figur 13.18 vises et instrument som måler «sann RMS».
Figur 13.16 Verktøy som er fullisolert. Figur 13.17 En forvrengt sinuskurve kan føre til målefeil.
Fullisolert verktøy Denne typen verktøy er 100 prosent belagt med isolerende Håndholdtemateriale.
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 20
måleinstrumenter
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 21
Instrumentkategoriennettsystemer/inntakbestemmerhvor i anlegget du kan bruke instrumentet. Det er strengere krav til instrumenter som skal brukes i områdekategori IV, der man måler på nettet/inntaket, enn i områdekategori III fordi kortslutningsstrømmen kan bli høyere i kategori IV-områder. Figur 13.20 viser de forskjellige områdekategoriene.
→ kat. II: enfaseanlegg
Spenningsmåling på ulineære nett Alle spenningsgrenser som er merket på måleinstrumenter, refererer til spenning mellom fase og jord. Dersom du skal måle «sann spenning» på et nett som har tilkoblet utstyr som forvrenger sinuskurven, må du altså benytte et instrument med såkalt sann RMS. I figur 13.19 ser du at et instrument med sann RMS vil måle riktig spenning uansett hvor forvrengt sinuskurven er. Dette gjelder også dersom vi har varierende frekvens. Instrumentkategorier Instrumentet du skal bruke når du måler, må være godkjent for bruk i den områdekategorien du skal arbeide. Vi har fire områdekategorier: → kat. I: elektroniske apparater
→ kat. III: 3-fase distribusjon/nettsystem
→ kat. IV: 3-fase
Figur 13.18 Et instrument som måler sann RMS. Figur 13.19 Et instrument med sann RMS måler riktig spenning selv om sinuskurven er forvrengt.
Figur 13.20 (over) Områdekategoriene I til IV. Figur 13.21 Instrument for måling av sann RMS. Instrumentet kan brukes i kategori IV. Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet
Figur 13.22Tilleggsutstyrvisereksempler på såkalte HBC-prober (High Breaking Capacity-prober). Disse brukes der det er fare for høy kortslutningsstrøm. Måleledninger eller prober kan ha innebygd HBC-sikring. Hensikten med HBC-sikringen er å ivareta personsikkerheten. Sikringen skal bryte kortslutningsstrømmen før den når sin toppverdi, og slik hindre at instrumentet eksploderer. Bruk av HBC-proben kan altså begrense personskader. Kategori 1Kategori 2Kategori 3Kategori 4
22
Beskyttelse mot transienter er et annet krav. Med transienter mener vi kortvarige elektriske impulser. Store spenningstopper kan oppstå ved blant annet lynnedslag. Derfor er kravene til krypstrømsavstander og isolasjon større i områdekategori IV. Instrumentet i figur 13.21 måler også sann RMS. Instrumentet kan brukes i kategori IV. Merkingen sier at instrumentet kan brukes for 1000 V i kategori III og for 600 V i kategori IV. Instrumentet må ha CE-merking. Vær oppmerksom på at instrumentet skal være merket med hvilket testlaboratorium som har testet instrumentet, i tillegg til CE-merking.
kapittelet, må sikkerhet alltid komme først. Dette gjelder ikke minst når vi jobber med roboter, CNC-maskiner og roterende maskineri. Maskiner og sikkerhetskomponenter må konstrueres slik at arbeidstakere, forbrukere, dyr og gjenstander er vernet mot skade og ikke blir utsatt for uheldigeMaskinsikkerhetbelastninger.isin enkleste form er en lett tilgjengelig stoppknapp. Når vi trykker på knappen, stanser maskinen. Person- og maskinsikkerhet
Jord- og kortslutningssikre spenningstestere Figur 13.23 viser to typer spenningstestere: enpolet og topolet tester. Når du skal bruke spenningstester i målinger, bør du bruke topolet tester. Grunnen til det er at topolede testere som oftest er jord- og kortslutningssikrede. Topolede testere viser også riktig
23
SomMaskinsikkerhetspenningsnivå.duharlesttidligereidette
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13
Figur 13.22 (over) Eksempler på High Breaking Capacity-prober. Figur 13.23 (til høyre) Enpolet og topolet spenningstester. Figur 13.24 En lett tilgjengelig stoppknapp stanser maskinen.
→ NS-EN ISO 13849-1:2008 – beskriver hvordan man skal designe mekaniske sikkerhetssystemer, og hvilke arkitekturprinsipper man skal følge for å designe elektroniske sikkerhets systemer (dette blir oppgitt som Performance Level med en skala fra PLa til PLe, der PLa er lavest, og PLe er høyest)
→ NS-EN ISO/TR 14121-2 – beskriver metoder for å estimere og vurdere risiko
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person-
24
→ NS-EN ISO 14121-1 – beskriver hva som må legges til grunn for en risikovurdering, og hvilke vurderinger som må gjøres
→ NS-EN ISO 12100:2010 – beskriver metoder for å designe sikre maskiner
Direktiver, lover og forskrifter Myndighetene stiller krav til produsenter og brukere av maskiner gjennom et nokså komplekst hierarki av dokumenter. Øverst i hierarkiet er det ofte et direktiv som er utarbeidet av EU. Dette direktivet gir overordnede og generelle krav. Når vi jobber med maskiner, er det for eksempel maskindirektivet (2006/42/EF) vi må forholde oss til. Til de ulike direktivene er det utarbeidet lover og forskrifter som beskriver hvordan direktivet skal utføres, hvem som har ansvaret, og hva som er konsekvensen dersom loven eller forskriftenProdusenterbrytes. og eiere av maskiner må for eksempel forholde seg til forskrift om maskiner (FOR-2009-05-20-544). Denne forskriften beskriver blant annet krav til sikkerhet og teknisk dokumentasjon, og hvilke lover som gjelder dersom forskriften brytes. Normer For å gjøre det enkelt å forstå direktivene, lovene og forskriftene er det i tillegg laget normer. Disse beskriver konkrete metoder og prosedyrer som produsentene skal følge. Her er noen eksempler:
Figur 13.25 viser et eksempel på hvordan vi kan sette opp et flytskjema for å vurdere risiko når vi konstruerer en maskin. For og maskinsikkerhet
→ NEK EN 62061:2005 – beskriver hvordan man skal designe og verifisere sikkerhetsfunksjoner og komponenter i styringsog overvåkningssystemer som er basert på elektronikk (denne normen forholder seg til Safety Integrity Level (SIL), der SIL1 er lavest, og SIL4 er høyest)
å bestemme om risikoen er på et akseptabelt nivå, følger vi normene som er nevnt over. Om vi mener at risikoen er for høy, må vi forsterke sikkerheten ytterligere og så vurdere risikoen på
→ farer ved å bygge inn sikkerhet og vernetiltak
→ farer ved tilsiktet bruk og feil bruk av maskinen
i maskinen → maskinens restrisiko (vi skal også informere om denne) Figur 13.25 Flytskjema for å vurdere risiko ved konstruksjon av en maskin. START Definer maskinen ISO 12100:2010 ISO 12100:2010 ISO 12100:2010 ISO 12100:2010 Identifiser farer Estimer risiko Vurder risiko Er tilfredsstillende?risiko Ja Ja Ja STOPP Nei Nei Nei Reduksjon av risiko: 1 Redesign 2 Sikkerhetstiltak InteraktivttiltakSikkerhets-basertpåstyresystem?redesignavsikkerhetsdeleravstyresystemetISO 13849 farer?Nye Risikovurdering ISO 14121 Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 25
→ farer maskinen kan være opphav til, og farlige situasjoner som kan oppstå i tilknytning til maskinen
hendelser I forskrift om maskiner står det at maskinprodusenten skal sørge for at det blir gjennomført en risikovurdering for å fastslå hvilke krav til vern mot fare for liv og helse som knytter seg til den aktuelle maskinen. I arbeidet skal vi analysere og identifisere
nytt. Vurderingen må gjøres av et tverrfaglige team som ser på hvilke farer som kan oppstå, og hvor stor sannsynligheten er for at det Farligeskjer.
Ifølge forskrift om maskiner skal sikkerheten når maskinen betjenes eller det gjøres annet arbeid i nærområdet, bygges inn i maskinen og Figur 13.26produksjonsområdet.viserfireeksempler
på farlige hendelser. Sikkerheten skal som sagt bygges inn i maskinen, slik at vi hindrer at brukeren av maskinen blir kuttet, får slag, kommer i klem eller blir dratt inn i maskinen.
Figur 13.27 viser to eksempler på bruken av en sikkerhetsbryter for å forhindre farlige situasjoner. Maskindelen til venstre i figuren kan kjøres til høyre og venstre, noe som den doble pilen viser. På maskindelen er det montert en RFID-brikke-nøkkel. Sikkerhetsbryteren blir aktivert når RFID-brikken kommer innenfor ca. 20 mm av dens arbeidsområde dersom nøkkelen settes i bryteren. Dersom beskyttelsesdekselet (til høyre i figuren) åpnes mer enn fem grader mens maskinen er i drift, blir sikkerhetsbryteren aktivert, og maskinen stopper.
Figur 13.26 Fire situasjoner som viser at brukeren blir kuttet, får slag, kommer i klem og blir dratt inn i maskinen. og maskinsikkerhet
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person-
26
Figur 13.28 viser et eksempel på bruken av sikkerhetsbrytere. Døren fører inn til en arbeidscelle med en robot. På grunn av sikkerheten skal ikke døren åpnes når roboten er i drift. En sikkerhetsbryter monteres derfor på døren, slik at roboten stopper dersom døren Sikkerhetsbryteråpnes.
PermanentmagnetMagnetbryter
Figur 13.28 Sikkerhetsbryter på en dør.
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 27
med interlock
Figur 13.27 Sikkerhetsbryter som er koblet til dekselet på en maskin.
Interlock er et begrep du kan støte på i forbindelse med maskinsikkerhet. Men hva er interlock? Her er et enkelt eksempel: I biler kan det installeres en innretning som hindrer at bilen kan startes dersom sjåføren er påvirket av alkohol. Denne innretningen kalles for en tenningsinterlock og er koblet til bilens startsystem. Når sjåføren setter seg i bilen, blåser vedkommende inn i et instrument som analyserer luften fra lungene. Tenningsinterlocken er installert slik at bilens startsystem kobles ut dersom
→ reléspole med spindel som kobler inn releet
maskinsikkerhet 28
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person-
SpoleLås/nøkkelReléogspindel sperreMekanisk og
det er alkoholmolekyler i sjåførens utpust. Når startsystemet er koblet ut, kan ikke bilen startes. Noen eksempler på sikkerhetsbrytere med interlock er
→ relé → lås og nøkkel → mekanisk sperre (interlock) for elektromagneter
Hoveddelene til en sikkerhetsbryter ser du i figur 13.29.
Nå skal vi se på et annet eksempel: Vi har en maskin med et stort el-skap. Skapet inneholder 400 V forsyningspenning til motorer og styre- og reguleringssystemer. Døren til skapet skal alltid være lukket når maskinen er i drift. Dersom døren åpnes under drift, skal maskinen stoppe automatisk. Sikkerhetsbryteren er montert på utsiden av skapet og inngår i forriglingen. Under normal drift virker sikkerhetsbryteren som et relé med en reléspole. Når releet er aktivert, er det kontakt over 21/22 og 32/31. På døren og karmen i el-skapet er det montert en magnetbryter. Strømmen til sikkerhetsbryterens reléspole går over til en relékontakt i magnetbryteren. Dersom sertifisert personale skal feilsøke på el-anlegget/ styresystemet under drift, må de ha mulighet til å åpne døren til el-skapet uten at maskinen stopper. Da må de bruke interlocken Figur 13.29 Eksempel på hvordan en sikkerhetsbryter er utformet.
Automatiseringssystemer 2Kapittel 13 Person- og maskinsikkerhet 29
som hører til sikkerhetsbryteren. Interlocken er en mekanisk sperre som kan låse spindelen til reléspolen i «driftsposisjon». Vi gir plass til den mekaniske sperren ved å vri om nøkkelen i forkant av enheten. Deretter setter vi den mekaniske sperren på plass. Da er stempelet til reléspolen låst. Sikkerhetsbryteren er dermed sperret når døren til el-skapet åpnes. Når oppdraget er utført, lukkes døren til el-skapet. Deretter fjerner vi den mekaniske sperren. Bryteren kan også låses slik at releet ikke kan aktiveres når vi skal utføre arbeid i farlige soner på maskinen.
Automatiseringssystemer
Automatiseringssystemer
Automatiseringssystemer
Jon Eirik Standal Darre er utdannet fagskoleingeniør innenfor automasjon og har fagbrev som automatiker med bakgrunn fra prosessindustrien. Han har undervist i automatiseringsfaget i ti år og jobber nå ved Laksevåg og Bergen maritime vgs. Med praktisk-pedagogisk utdanning og fem yrkespedagogiske videreutdanninger går han nå på masterutdanning.
Dette læreverket dekker den nye læreplanen i programfaget automatiseringssystemer for vg2 og vg3 etter fagfornyelsen.
2
2 dekker temaene sikkerhet, mekanisk arbeid, pådragsorganer, hydrauliske anlegg, reguleringsteknikk, systemer, standarder og protokoller, utstyr og prosesser, metoder for gass- og væskeanalyse, robotisering og programmering samt vedlikehold og tilstandskontroll.
Reguleringsteknikk og sikkerhet
er et læreverk som ønsker å skape forståelse, inspirere og pirre elevenes nysgjerrighet. Læreverket består av to trykte lærebøker og en innholdsrik nettressurs med blant annet fagbegrep, yrkesoppdrag og animasjoner.
Petter Skaraas er utdannet fagskoleingeniør innen industriell automasjon. Han har fagbrev som automatiker og skipselektriker. I tillegg har han videreutdanning fra OsloMet og UiB innen ledelse, psykologi og coaching. Han har i største del av karrieren hatt lederroller i selskaper med automasjon og måling som sin kjernevirksomhet, blant annet ti år som salgsdirektør i Emerson. ISBN 978-82-11-04415-0