На современном производстве, где темпы работы и уровень автоматизации постоянно растут, безопасность человека остается главным приоритетом. Травматизм при работе с оборудованием несет не только гуманитарные, но и серьезные экономические риски. На смену устаревшим механическим устройствам блокировкиприходят интеллектуальные системы защиты. В этой статье мы рассмотрим три технических решения от компании Jining KeLi Photoelectronic Industrial Co., Ltd. (бренд SDKELI), используемых для ограждения опасных зон: лидары безопасности, контактные коврики и световые завесы. Анализ каждого из них поможет проектировщикам выбрать оптимальный вариант для конкретной задачи.
Безопасность персонала в автоматизированных системах строится на принципе предотвращения доступа. Инженерная задача — либо не пустить человека в опасную зону во время работы оборудования, либо мгновенно остановить его при вторжении человека. Для этого используются решения разного типа.
Jining KeLi Photoelectronic Industrial Co.,Ltd. — крупнейший производитель оптических систем безопасности в Китае под брендом SDKELI. Компания основана на базе научно-исследовательского института по лазерным технологиям Шаньдуньской Академии наук и производит световые решётки безопасности, реле безопасности, лазерные устройства для гибочных станков, применяемые в металлообработке для защиты персонала и оборудования, LiDAR сканеры для систем безопасности и автоматически управляемых ТС (AGV).
Продукция SDKELI имеет сертификаты функциональной безопасности TÜV, подтверждающие уровень функциональной безопасности SIL 3, уровень производительности PL e.
1. Лидары безопасности
Обзор
Вращающаяся головка излучает импульсы инфракрасного лазера. Измеряя время возврата отраженного сигнала, устройство строит двухмерную координатную карту точек — расстояний до объектов в плоскости сканирования. В отличие от простых датчиков обнаружения и дальномеров, лидары позволяют программировать сложные зоны защиты: можно задать форму области, которая не должна нарушаться, и предупредительные зоны, где появление человека вызовет сигнал тревоги, но не аварийную остановку.
В линейке SDKELI три серии лидаров безопасности: от производительного KLM до компактного LSPDm. Рассмотрим ключевые особенности каждого устройства.
|
Характеристика / Серия |
KLM |
KLMs |
LSPDm |
|---|---|---|---|
|
Угол обзора |
276° |
276° |
270° |
|
Радиус обнаружения |
До 30 м (@10%) |
До 40 м (@90%) |
До 40 м (@10%) |
|
Радиус безопасной зоны |
До 8 м |
До 4 м |
До 3 м |
|
Угловое разрешение |
0,036° |
0,12° |
0,5° |
|
Уровень безопасности |
SIL 2 |
SIL 2 |
SIL 2 |
|
Тип выхода |
PNP (OSSD) |
PNP (OSSD) |
PNP (OSSD) |
|
Размеры |
115 x 100 x 100 мм |
75 x 80 x 90 мм |
95 x 80 x 80 мм |
Преимущества
- Гибкость настройки
Программная настройка зон защиты и входов/выходов в интуитивно понятном ПО под конкретную задачу без перемонтажа оборудования
- Большая площадь покрытия
Один сканер способен контролировать сектор до 276° и радиус в десятки метров.
- Функция предупреждения
Возможность настроить несколько зон. Например, "желтую" — замедление, предупреждение и "красную" — полный останов, сигнализация.
- Отсутствие отражателей
Объект обнаруживается напрямую, без использования рефлекторов.
- Простота и скорость замены
В случае повреждения, ремонта или перенастройки оборудования.
Недостатки
- Высокая стоимость
Пожалуй, из рассматриваемых решений это самое дорогое, но также и самое перспективное. Технология LiDAR стремительно развивается и ежегодно удешевляется. - Чувствительность к среде
Пыль, дым, туман, брызги воды могут рассеивать луч лазера, снижая надежность или требуя частой очистки оптики. - Слепые зоны
Небольшая слепая зона непосредственно перед корпусом сканера.
2. Коврики безопасности
Коврики безопасности (контактные коврики) — это электромеханические устройства, реагирующие на вес человека. Простое, надежное и экономичное решение для локальной защиты.
Обзор
Конструктивно коврик представляет собой две токопроводящие пластины, разделенные диэлектрической прослойкой с воздушными зазорами. При давлении сверху пластины замыкаются, цепь безопасности разрывается, и подключенное реле дает команду на остановку оборудования.
Серия MAT4 от SDKELI — это готовое конфигурируемое решение с простой установкой plug-and-play. Коврики из нитрилового каучука выдерживают от 1 млн циклов срабатываний. Производитель изготавливает блоки размером от 250x250 мм до 2000x1000 мм с возможностью объединения до 6 ковриков под управление одного контроллера.
Преимущества
- Низкая стоимость
Особенно при защите небольших локальных зон. - Простота интеграции
Не требуют сложного контроллера, подключаются напрямую к цепям аварийной остановки. - Устойчивость к внешним воздействиям
Не боятся пыли, грязи, масла, вибраций. Могут эксплуатироваться в тяжелых условиях эксплуатации. - Надежность и понятность
Механика исключает ложные срабатывания от оптических помех (например, блики, сварочные искры).
Недостатки
- Механический износ
Подвержены физическому повреждению (порезы, проколы, падение тяжелых предметов). - Ограниченная зона покрытия
Защищают только ту площадь, на которой уложены. Для большой зоны требуется составное поле из нескольких ковриков. - Порог срабатывания
Могут не сработать, если человек пройдет по кромке или перешагнет, не наступив на коврик (отсутствие контроля объема, только плоскости). - Требования к поверхности
Должны быть уложены на ровное твердое основание.
3. Световые завесы безопасности
Оптические барьеры, создающие невидимую стену из параллельных инфракрасных лучей. Состоят из излучателя и приемника. Принцип работы основан на прерывании светового потока. Если объект (например, человек) перекрывает один или несколько лучей, приемник отправляет сигнал на реле безопасности. Современные завесы обладают функциями автодиагностики, подавления и защиты от взаимных помех.Обзор
В портфеле SDKELI несколько серий световых завес. Рассмотрим их ключевые особенности и отличия.
|
Характеристика / Серия |
CT4 |
SMT1 |
KS06 |
LCS3 |
|---|---|---|---|---|
|
Расстояние между излучателем и приемником |
До 15 м |
До 15 м |
До 40 м |
До 15 м |
|
Высота зоны обнаружения |
1672 мм |
2872 мм |
2840 мм |
2872 мм |
|
Разрешение |
14 / 30 / 46 мм |
14 / 30 / 46 мм |
18 / 28 / 48 мм |
14 / 30 / 46 мм |
|
Уровень безопасности |
Кат. 4, PL e |
Кат. 4, PL e |
Кат. 4, PL e |
Для применений, не связанных с безопасностью человека |
|
Тип выхода |
PNP / NPN (OSSD) |
PNP / NPN (OSSD) |
Реле / |
PNP / NPN |
|
Функции |
Внутреннее демпфирование; Высокая виброустойчивость |
Оптическая и линейная синхронизация; EDM (мониторинг вешних устройств); AUX (Внешний выход) |
Полная автодиагностика; Функция плавающего экранирования; Высокая виброустойчивость |
Оптическая и линейная синхронизация |
Серия KS06 может формировать каскадные и зональные системы.
Каскадная система может включать до 4 комплектов последовательно соединенных световых завес. Пользователям доступны варианты последовательной установки, увеличивающей высоту защиты, а также многосторонние Г-образная и П-образная с защитой по двум плоскостям.
Зональные завесы обеспечивают четырехстороннюю защиту, упрощая проводку и сокращая расходы. Луч от излучателя проходит через отражатели и выходит на приемник, образуя защитный периметр от 8 до 60 метров.
Преимущества
-
Высокая скорость реакции
Самое быстрое решение для остановки движущихся частей (например, прессов). - Невидимость барьера
Не мешают перемещению материалов и деталей в зону. - Разрешающая способность
Можно подобрать завесу с различным разрешением — от защиты пальцев до защиты тела, что снижает риск случайных остановок. - Большая дальность
Могут защищать проемы шириной в несколько десятков метров.
Недостатки
-
Чувствительность к загрязнениям
Пыль, масло, охлаждающая жидкость на оптике могут вызывать ложные срабатывания. - Проблема отражения
В некоторых условиях луч может отразиться от блестящих поверхностей и обмануть систему - Юстировка
Требуется точная соосная установка излучателя и приемника.
Световые завесы SDKELI — хороший выбор для замены европейских брендов SICK, Pepperl+Fuchs, Banner, Keyence и пр. Устройства активно применяются российскими предприятиями для ограждения входов в опасные зоны прессов, гильотин, автоматических линий и защиты сварочных периметров.
Заключение и рекомендации
Для удобства выбора системы защиты предлагаем использовать следующую сравнительную таблицу, оценивающую ключевые параметры.
|
Характеристика / Решение |
Лидары безопасности |
Коврики безопасности |
Световые завесы |
|---|---|---|---|
|
Принцип обнаружения |
Активный лазерный дальномер (сканирование) |
Механическое замыкание контактов под весом |
Прерывание инфракрасного луча |
|
Геометрия защиты |
2D-плоскость — гибко программируемая площадь |
Горизонтальная плоскость — жесткая, ограниченная формой коврика |
2D-плоскость, обычно вертикальная, между излучателем и приемником |
|
Зона покрытия |
Большая (радиус защиты до 8 м, сектор до 276°) |
Малая (ограничена размером коврика) |
Средняя / Большая (высота зоны защиты до 2,8 м, расстояние до 40 м) |
|
Устойчивость к среде (пыль/грязь) |
Средняя (требуется чистота оптики) |
Высокая (механика) |
Низкая/Средняя (требуется чистота оптики) |
|
Возможность настройки зон |
Программируемая, гибкая (несколько зон) |
Только замена/перестановка ковриков |
Фиксированная (только изменение расстояния обнаружения и подавление некоторых лучей) |
|
Риск ложных срабатываний |
Средний (блики, отражения, пыль) |
Низкий (только физическое воздействие) |
Средний (загрязнение, блики, засветка) |
|
Сложность монтажа |
Средняя (требуется расчет зон) |
Низкая (уложил и подключил) |
Высокая (требуется соосность лучей) |
|
Стоимость (относительно) |
Высокая |
Низкая (локально) / Высокая (глобально) |
Средняя |
Выбор промышленной системы безопасности не терпит шаблонных решений. Опираясь на данные таблицы, можно сформулировать краткие рекомендации для проектировщиков:
1. Если задача — защитить большую, сложную по форме территорию (например, зону движения мобильного робота или подходы к крупному роботизированному комплексу) и бюджет позволяет — выбирайте лидары безопасности. Их гибкость окупается там, где нужна адаптивность.
2. Если необходимо защитить конкретное рабочее место (место оператора у станка, зону перед пультом, подход к опасному механизму) в условиях грязного производства (стружка, масло, пыль) — идеальны коврики безопасности. Это надежно, дешево и просто.
3. Если нужна максимальная скорость остановки оборудования и невидимый барьер на границе опасной зоны (например, перед прессом или на входе в автоматизированную линию) — выбор за световыми завесами. Они обеспечивают высокую производительность, не мешая рабочим процессам.
Комбинируя эти решения (например, световые завесы по периметру и коврики внутри зоны технического обслуживания), можно создать многоуровневую, надежную и экономически эффективную систему безопасности.
