Urządzenia sygnalizacyjne możemy dostrzec praktycznie na każdym kroku: sygnał dzwonka do drzwi, lampki–kontrolki w samochodzie, sygnalizatory świetlne na skrzyżowaniach, liczniki zużycia prądu, monitory ekranowe w maszynach – to tylko niektóre z urządzeń sygnalizacyjnych informujących człowieka o stanie otoczenia. Sygnały wysyła także kolumna sygnalizacyjna, która w procesach produkcyjnych stosowana jest aby zapewnić bezpieczeństwo stanowisk pracy i polepszyć wydajność – zarówno pojedynczych maszyn jak i złożonych instalacji przemysłowych. Dzięki sygnałom świetlnym emitowanym przez wieżę świetlną skrócony zostaje czas reakcji i oczekiwania, pracownicy mogą szybciej reagować na usterki, co pozwala szybciej rozwiązywać istniejące zakłócenia w procesie produkcji…
Rodzaje sygnałów oddziałujących na człowieka
Sygnały oddziałujące na człowieka dzieli się na naturalne, czyli wszystkie te pochodzące bezpośrednio z otoczenia jak i sztuczne, czyli te wysyłane przez specjalnie zaprojektowane urządzenia.
Sygnały naturalne
Do sygnałów naturalnych zaliczy
można np.:
– odgłos pracy silnika,
– wibracje maszyny,
– wizualne oznaki wycieku oleju z przewodów,
– odgłos uchodzącego powietrza z nieszczelnego węża,
– nagrzewanie się osłony silnika,
– iskrzenie szczotek węglowych w silnikach komutatorowych,
– wizualne znaki dawane przez innych pracowników itd.
Sygnały sztuczne
Sygnały sztuczne to wszystkie te sygnały, które wysyłane są z urządzeń specjalnie do tego celu przeznaczonych. Sygnałem sztucznym jest zatem:
– dźwięk dzwonka do drzwi,
– dźwięk czujnika przeciwpożarowego,
– zaświecające się lampki-kontrolki na pulpitach maszyn lub desce rozdzielczej samochodu,
– sygnał dźwiękowy i wizualny pojawiający się w trakcie zamykania się szlabanów na przejazdach kolejowym itd.
Kolumna sygnalizacyjna – co to jest?
Kolumna sygnalizacyjna, zwana także wieżą świetlną, pozwala zasygnalizować w sposób przejrzysty z jednego miejsca wszystkie sygnały sztuczne, pochodzące z pozostałych urządzeń sygnalizacyjnych – takich jak na przykład czujniki czy regulatory – zastosowanych w budowie danej maszyny lub instalacji przemysłowej. Dzięki niej można na bieżąco uzyskać informacje o stanie w jakim znajduje się dana maszyna, bez konieczności bezpośredniego ciągłego monitorowania jej przestrzeni roboczej.
Kolumna sygnalizacyjna w sposób przejrzysty przedstawia informacje o tym, że:
– maszyna jest włączona lub wyłączona,
– obecnie znajduje się w trybie pracy,
– cykl produkcji został zakończony,
– pojawiło się nieoczekiwane zatrzymanie awaryjne,
– nastąpiło zatrzymanie na żądanie.
Kolumna sygnalizacyjna jest przydatna i ekonomiczna pod względem utrzymania ciągłości produkcji, szczególnie jeżeli jeden pracownik obsługuje więcej maszyn. Aby jednak wyposażenie maszyny w wieże świetlną miało sens, musi znajdować się ona w miejscu dobrze widocznym z każdej strony. Tylko w taki sposób operator maszyny może w sprawny sposób zareagować na różnego rodzaju sygnały świetlne, między innymi te informujące o zakłóceniach, które z kolei powodują postoje maszyn i urządzeń.
Budowa kolumny sygnalizacyjnej
Kolumny sygnalizacyjne są zwykle elementami kolumnowymi, które zawierają w swojej budowie moduły świetlne, usytuowane na maszcie jeden na drugim – w orientacji piętrowej. Dodatkowo oprócz modułów sygnalizacji wizualnej oraz modułu AS–i , wchodzącego w skład sieci AS-i, wieże mogą być wyposażone także w moduł dźwiękowy (moduł syreny).
Moduły świetlne (wizualne) różnią się między sobą kolorami osłon, wewnątrz których znajduje się żarówka lub diody LED. Zazwyczaj stosuje się maksymalnie do 5 kolorów, które wskazują poszczególne warunki na maszynie lub w instalacji przemysłowej.
Moduły świetlne można połączyć na maszcie w dowolnej kolejności, najcześciej jednak – patrząc od góry – kombinacja kolorów wygląda następująco: czerwony, żółty lub pomarańczowy, zielony, niebieski lub przezroczysta biel. Poszczególne moduły są uruchamiane niezależnie, a światło emitowane z żarówki lub diody LED może by ciągłe, migające lub błyskowe.
Sieć AS-i (ang. Actuator Sensor Interface) jest siecią przemysłową, którą tworzą tzw. moduły podległe (slave) z jednym zarządcą (masterem). Moduły podległe sieci AS-i montowane są na maszynie w celu częstego pobierania i wymiany danych z wielu czujników binarnych oraz binarnych urządzeń wykonawczych maszyny. Standardowo sieć AS-i tworzą co najmniej 4 elementy, to jest:
– zarządca (master), który pobiera informacje z sieci nadrzędnej (np. z Ethernetu) lub sterownika i przesyła do urządzeń wyjściowych oraz pobiera informacje z urządzeń wejściowych i przesyła do sieci nadrzędnej,
– moduły podległe (slave), są to urządzenia wejściowe i wyjściowe, zapewniające współpracę czujników i elementów wykonawczych maszyn z siecią AS-i,
– zasilacz, dostarczający zasilanie o napięciu 30V do modułów podległych,
– kabel, do którego podłączone są – poprzez zaciśnięcie – wszystkie moduły podległe. Kabel jest koloru żółtego, w zależności od zasilania może jednak występować także dodatkowy kabel czarny lub czerwony.
Sieć AS-i jest bardzo praktyczna, szczególnie jeżeli przedsiębiorstwo posiada większą liczbę maszyn, pracujących 24 godziny na dobę. Przede wszystkim chodzi tutaj o aspekt zarządzania i analizą przebiegi produkcji na poszczególnych stanowiskach. Dzięki AS-i można uzyskać dostęp do danych każdej maszyny, z jednego stanowiska wyposażonego w PC, z odpowiednim oprogramowaniem np. typu Werma. Mając do dyspozycji taki program można na bieżąco z jednego miejsca śledzić aktualne tryby pracy dowolnej maszyny. Oprócz aktualnych informacji dotyczących stanu maszyny, istnieje także możliwość przeglądania historii. Na przykład można prześledzi
jak przebiegała produkcja na poszczególnych maszynach, czy występowały zakłócenia, czy maszyny były włączone, jaką produktywność osiągnęły w określonych przedziale czasowym, tj. o określonej godzinie, na danej zmianie, w danym dniu, miesiącu itd. Z uzyskanych danych można także tworzyć raporty, które zawierać mogą na przykład: procentowy udział czasu pracy maszyny, czas postojów, czas przezbrajania maszyn, liczbę zakłóceń, godzinę w której maszyna została włączona/wyłączona, a nawet liczbę wyprodukowanych części.
Oznaczenia kolorów wieży sygnalizacyjnej
Jak już wspomniano, wieże świetlne charakteryzują się budową modułową. Oznacza to, że mogą one nieznacznie różnić się między sobą pod względem ilości pól świetlnych jak i wyposażeniem w moduł syreny. W przypadku pól świetlnych ich liczba jest w zakresie od 3 do 5.
Przede wszystkim funkcją każdej wieży świetlnej, jak zresztą sama nazwa wskazuje, jest informowanie o stanie maszyny za pomocą sygnałów świetlnych. Informacje jakie mają przedstawiać poszczególne kolory są przypisywane przez projektanta systemu. Powszechnie dla poszczególnych stanów maszyny przydzielane są następujące kolory:
– Czerwony ciągły – zakończenie trybu (cyklu) pracy maszyny
– Czerwony migający – stany awaryjne, takie jak zatrzymanie awaryjne lub awaria maszyny
– Żółty – ostrzeżenia dotyczące maszyny, np. nadmierna temperatury silnika lub zbyt wysokie ciśnienie mogące doprowadzić do zatrzymania awaryjnego maszyny (wówczas na wieży pojawi kolor czerwony migający i maszyna stanie)
– Zielony – normalna praca maszyny
– Niebieski – żądanie pomocy zewnętrznej, np. gdy operator prosi o pomoc dotyczącą zaopatrzenia w surowce, chce uzyskać informacje dotyczącą kolejności wykonania zleceń, zgłasza konieczność przeprowadzenia przeglądu i konserwacji maszyny itd.
– Biały – pod tym kolorem znajdują się warunki zdefiniowane przez użytkownika konkretnej maszyny, często związane z monitorowaniem wydajności.
Ogólnie interwencja operatora maszyny jest zwykle wymagana przy czerwonych i żółtych stanach maszyny, ponieważ są to zwykle błędy lub ostrzeżenia. Z kolei kolor biały i niebieski dotyczy najczęściej interwencji personelu z zewnątrz, bezpośrednio niezwiązanego z obsługą maszyny.
Co daje moduł syreny?
Moduł syreny (moduł dźwiękowy) jest opcja dodatkową i jest stosowany głównie w celu ostrzeżenia operatora maszyny np. o stanie awaryjnym (kolor czerwony migający) za pomocą dźwięku. Sygnał dzwiękowy pozwala odróżnić zadania o szczególnie wysokiem priorytecie, dzięki czemu operator może przeznaczyć czas pracy w pierwszej kolejności na usunięcie awarii w konkretnej maszynie, na której wykonywane są najważniejsze i najpilniejsze zlecenia. Stosowanie modułów dźwiękowych jest korzystne przy większej ilości maszyn, gdzie operator-ustawiacz odpowiada za obsługa kliku maszyn jednocześnie. Przykładem mogą być zautomatyzowane stanowiska wtryskowe wyposażone w roboty manipulacyjne. Za pomocą robotów można odbierać wytworzone części plastikowe z form wtryskowym i odkładać je bezpośrednio na przenośniki taśmowe, gdzie następnie zostają odebrane i skontrolowane przez pracownika. Nie ma zatem konieczności ciągłego monitorowania pracy wtryskarki przez operatora–ustawiacza, przez co może on przezbrajać inną maszynę. Operator, który będzie zajęty przezbrajaniem formy gdzieś indziej może jednak nie dotrzeć w miarę szybko koloru światła na wieży świetlnej innej maszyny. Dlatego w takich przypadkach pomocne okazują się moduły syreny, który wydają dźwięki w zakresie od 70–105dB.
Jak działa kolumna sygnalizacyjna?
Kolumny sygnalizacyjne są urządzeniami pasywnymi, to znaczy nie zmieniają sygnału tylko służą do jego przesyłania. Mogą być sterowane bezpośrednio przez:
– programowane sterowniki logiczne PLC,
– rozproszone systemy sterowania,
– systemy sterowania na komputerze PC,
– systemy podłączone do elementów sterowania maszyny, np.timery, czujniki, przekaźniki zatrzaskowe itp.
Sygnały dyskretne aktywują moduły świetlne przy typowych przemysłowych napięciach sterujących, takich jak 12V DC, 24V AC / DC, 115V AC, 230V AC. Niektóre wieże obsługują sterowanie przez sieć fieldbus za pośrednictwem popularnych sieci przemysłowych, takich jak Modbus, DeviceNet, Profibus, CAN-Open lub AS–i.
Sterowanie światłem migającym lub błyskowym może być zapewnione przez wewnętrzny obwód lampki lub może być sterowane zewnętrznie za pomocą timerów lub sterowników logicznych.
Kolumna sygnalizacyjna jest dostępna dla wszystkich rodzajów środowisk przemysłowych, zapewniają ochronę przeciwwybuchową, w tym także spełniają stopień ochrony IP65, dotyczący pyło– i wodoszczelności.
Kolumny sygnalizacyjne – zastosowanie
Zastosowanie kolumny sygnalizacyjnej pozwala dostarczyć informacje o stanie maszyn czy instalacji przemysłowych, przez co można zareagować w odpowiednim czasie i podjąć decyzję adekwatną dla danego stanu. Informacje o nieprawidłowościach przebiegu procesu przedstawione są w sposób przejrzysty, co polepsza ogólną produktywność stanowisk.
Kolumna sygnalizacyjna stanowi tak naprawdę rodzaj interfejsu w układzie człowiek-maszyna, zapewniają wizualną lub/i dźwiękową informację zwrotną z dala od konsoli operatora maszyny. Ich rolą jest monitorowanie przestojów, sygnalizacja ostrzeń i awarii.
W przypadku podłączenia moduł AS-I wieży świetlnej do sieci typu np. Ethernet można uzyskać przy użyciu odpowiedniego programu (np. Werma) z jednego stanowiska pracy bardziej szczegółowe dane z różnych stanowisk. Informacje te są bardzo przydatne do zarządzenia produkcją, jej analizą, kontrolą i optymalizacją. To na ich podstawie mogą być tworzone między innymi raporty nt. produktywności poszczególnych maszyn.
Jako ciekawostkę, można dodać że kolumna sygnalizacyjna jest popularna nie tylko jeżeli chodzi o branże przemysłową. Na przykład można je także spotkać w studiach radiowych do wyświetlania statusu takich rzeczy jak: studio nadawane na żywo, mikrofony na żywo, rozmowy telefoniczne, a nawet jako dzwonek do drzwi w środowisku, w którym cicha sygnalizacja ma kluczowe znaczenie.
W kolejnych artykułach opisujemy:
Kurtyna świetlna bezpieczeństwa – co to jest, jak działa, zastosowanie, zalety
