Zvyšovanie spoľahlivosti automatizačných prostriedkov na procesnej úrovni

1. Zvyšovanie spoľahlivosti automatizačných prostriedkov na procesnej úrovni Kvalita objektu, kvalitatívne znaky,kvalita RS, prevádzková bezpečnosť a ATEX Šturcel, STU FEI 1 31.10.2014

2. Kvalita objektu • Kvalita objekt (prvku, systému) súhrn vlastností, na základe ktorých je objekt vzhľadom k predpokladanému spôsobu a podmienkam použitia spôsobilý vykonávať požadovanú funkciu. Najvýznamnejšie vlastností určujúce kvalitu objektu: technické a funkčné vlastnosti objektu, spoľahlivá činnosť, materiálová a energetická náročnosť, technologičnosť, estetické, ergonomické a ekologické vlastnosti, atď. • Kvalita RS - súhrn vlastností, na základe ktorých je RS, vzhľadom k spôsobu a podmienkam použitia, spôsobilý vykonávať funkciu, na ktorú je určený • Najvýznamnejšie skupiny vlastností AP určujúce ich kvalitu možno usporiadať podľa významu • technické a funkčné vlastnosti • spoľahlivosť činnosti (spoľahlivosť -vykonávanie funkcií za daných podmienok a počas stanovenej doby: bezporuchovosť + opraviteľnosť =pohotovosť, bezpečnosť, udržovateľnosť,životnosť 2 31.10.2014

3. Informačné technológie a Distribuovaný (hybridný) riadiaci systém (PCS) VP Vrcholové riadenie podnikových činnostíERP – Enterprise Resource Planning Systém riadenia výrobného procesu MES – Manufacturing Executive System Systémy automatizácie výroby a riadenia procesovPCS -Process Control Systems (DCS, PLC, ...) MČ – merací člen, AČ – akčný člen, IMČ – inteligentný merací člen (inteligentný senzorový systém), IAČ – inteligentný akčný člen 3 31.10.2014

4. Súčasný stav AT a bezpečnosť • Rozľahlosť automatizovaných, ale aj automatizačných zariadení → zvýšenie komplexnosti výrobných procesov pri zložitejších prevádzkových podmienkach • Verejný záujem o spôsob a bezpečnosť prevádzkovania takýchto systémov, napr. jadrová energetika • Odrazom tejto skutočnosti sú moderné automaticky riadené technológie s množstvom bezpečnostne-technických a ekologicky orientovaných úloh, napr.: -prevádzková bezpečnosť, funkčná bezpečnosť→EN 61508-1, -iskrová bezpečnosť, smernice EÚ→ATEX,Sk - čiastočne -vhodné IP krytie v AT, -EMC → prepäťové ochrany AP, Sk - iné. 4 31.10.2014

5. Automatizované technológievprostrediach s nebezpečím výbuchuBezpečnosť a ochrana zdravia v automatizovaných prevádzkach – smernice EÚ - ATEX • EÚ - prostredie s nebezpečenstvom výbuchu smernice ATEX, aplikované spolu s harmonizovanými normami platnými v danej oblasti • Hlavný cieľ smerníc ATEX - zabezpečiť voľný pohyb „ATEX“ výrobkov po území Európskej únie • Po vstupe SR do EÚ – ATEX do slovenskej legislatívy nv. SR č. 393/2006 s platnosťou od 1.7.2006 a zrušilo nv. č. 493/2002 Z. z. „O minimálnych požiadavkách na zaistenie bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci vo výbušnom prostredí“ • Skratka ATEX z francúzskych slov „ATmospheres EXplosive“ • ATEX –dve smernice: • - prvá smernica→bezpečnosť pracovníkov (ATEX 137 – smernica 1999/92/ES) • - druhá smernica→bezpečnej prevádzky zariadení (ATEX 100 – smernica 94/9/ES) 5 31.10.2014

6. Automatizované technológievprostrediach s nebezpečím výbuchuBezpečnosť a ochrana zdravia v automatizovaných prevádzkach – smernice EÚ ATEX Príklady prostredí s nebezpečím výbuchu vo výrobe: • pneumatická doprava prípadne korčeková doprava organických látok (múka, kakao, cukor, slad, uholný prach), • práškové lakovacie kabíny, kabíny s organickými rozpúšťadlami, • odsávacie a filtračné zariadenia, • skladovacie zariadenia sypkých hmôt (silá, zásobníky), • drevospracujúci priemysel,chemický a farmaceutický priemysel, • mlyny obilnín, organické farby, uhlie atď., • sušiarne, a ďalšie. 6 31.10.2014

7. ATEX 137– n.v. SR č. 393/2006 Zamestnávatelia v EÚ, cez Európske právo, tj. ATEX 137,musia podľa platnej legislatívy zabezpečiť rovnakú minimálnu úroveň bezpečnosti pre svojich pracovníkov pracujúcich v potenciálne výbušnom prostredí n.v. – nariadenie vlády

8. ATEX 100 - 94/9/EC – MZV SR č. 230/2003 Z.z. Požiadavky, ktoré musí zabezpečiť výrobca zariadenia podľa ATEX 100 • stanoviť vzhľadom k plánovanému použitiu skupinu a kategóriu zariadenia, bane - skupina zariadení I, priemysel skupina zariadení II: tri kategórie • splniť technické požiadavky sťahujúce sa na daný výrobok, napr. pre IS • odpovedajúcim spôsobom preukázať zhodu výrobku (ES prehlásenie o zhode), • správne označiť zariadenie, skúška • dodať so zariadením odpovedajúcu dokumentáciu.

9. ATEX 100 - 94/9/EC – MZV SR č. 230/2003 Z.z. Priemysel, skupina zariadeníII • Zariadenia kategórie 1 - primárne určené pre zónu 0/20 (možnom ho použiť aj v zóne 1/21 a 2/22), • Zariadenia kategórie 2 - primárne určene pre zónu 1/21 (možnom ho použiť aj v zóne 2/22), • Zariadenia kategórie 3 - určené len do zóny 2/22. Ďalšie konkrétne požiadavky je potrebné naplniť podľa príslušných noriem pre návrh a konštrukciu daného zariadenia. • Zodpovedajúca dokumentácia zariadenia podľa ATEX 100 • ES prehlásenie o zhode, • technické podmienky použitia, • návod na obsluhu.

10. ATEX 100 - 94/9/EC – MZV SR č. 230/2003 Z.z. Posudzovanie zhody - zodpovednosť Za splnenie všetkých povinností pri posudzovanízhodyzodpovedávýrobca alebo dovozca,prípadne ten, kto uvádzavýrobok na trh či do používania - konkrétnosti sú uvedené v jednotlivých NV. V nich je tiež určené, ktoré činnosti môže vykonávať sám, ku ktorým môže využiť pomocodbornej inštitúcie (akreditovanej osoby),a ku ktorým musí použiť služiebúradne poverenej inštitúcie- autorizovanej osoby/orgánu (AO) či notifikovanej osoby/orgánu (NB) [1]Certifikáciapredstavuje postup, ktorým tretia strana poskytuje písomné ubezpečenie (certifikát alebo skúšobný protokol), že výrobok, postup alebo služba sú v zhode so špecifikovanými požiadavkami. Akreditácia – postup, ktorým poverený orgán vydáva osvedčenie, že niektorý orgán alebo osoba sú spôsobilé vykonávať špecifické činnosti [2]Pod pojmom notifikácia(úradné oznámenie) rozumie sa oznámenie všeobecne záväzného právneho predpisu preberajúceho smernicu ES. Autorizovaná osoba - fyzická osoba, ktorej bola v súlade s Autorizačným zákonom SR udelená autorizácia pre príslušný odbor a je zapísaná v zozname autorizovaných osôb. Notifikovaná osoba - podnikateľ alebo iná právnická osoba, ktorá bola členským štátom Európskej únie alebo Slovenskou republikou oznámená orgánom Európskych spoločenstiev a všetkým členským štátom Európskej únie ako osoba poverená na vykonávanie posudzovania zhody. Pre určené výrobky (uvedené v zákonoch) je proces posudzovania zhody systémovo riešený v zákone č. 264/1999 Z.z.

11. ATEX 100 - 94/9/EC – MZV SR č. 230/2003 Z.z. Označenie CE • Od 1. januára 2003- (nový prístup v EÚ, tj. harmonizácia noriem v EÚ) označovanie CE je povinné a je neoddeliteľnou súčasťou označovania výrobku pri jeho uvedení na trh ES, ak to nie je príslušnou direktívou stanovené inak. • Označovanie CE symbolizuje zhodu výrobku s príslušnými požiadavkami Spoločenstva kladenými na výrobcu. Označenie CE je potvrdením toho, že výrobok spĺňa všetky požiadavky smerníc ES, ktoré sa na tento výrobok vzťahujú. • Ak má produkt potvrdenú zhodu so základnými požiadavkami smerníc EÚ, výrobok sa môže označiť značkou CE. CE nie je značka kvality (znamená „Conformité Européenne“ alebo Communitee Européen). • V prípade, že sa procesu posudzovania zhody zúčastňuje aj notifikovaný orgán je výrobca povinný pripojiť k označeniu CE aj identifikačné číslo tohto notifikovaného orgánu.

12. Označovanie zariadení podľa smerníc ATEX PTB - Physikalisch-Technische Bundesanstalt – Deutschland, http://www.ptb.de/index_en.html CESI - Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano, http://www.cesi.it/ KEMA - Testing and certification, Arnhem, Netherlands, http://www.kema.com/

13. Označovanie zariadení podľa smerníc ATEX

14. Označovanie zariadení podľa smerníc ATEX Značka Ex Použitie v nebezpečných priestoroch:Zariadenie, ktoré je certifikované podľa predpisov ATEX je pre svoj účel použitia riadne označené. Na prvom mieste je skupina, potom kategória a nakoniec informácia o atmosfére (plyn alebo zápalný prach) Klasifikácia zón:Číslo zóny vyjadruje pravdepodobnosť vzniku nebezpečia vo výbušných koncentráciách. Rozdelenie priestorov nebezpečných z dôvodu výbušného plynu, výparov alebo atmosféry je na Zónu 0, 1 a 2, rozdelenie priestorov s horľavým prachom je na Zónu 20, 21 a 22 podľa nasledovnej tabuľky:

15. Označovanie zariadení podľa smerníc ATEX Ochrana proti výbuchu podľa CENELEC noriem EN 50 Iskrová bezpečnosť:Ak je elektrické zariadenie prevádzkované takým napätím a prúdom, že nemôže generovať iniciačnú iskru ani pri prevádzke ani pri vlastnej poruche, takéto zariadenie je iskrovo bezpečné Kategória "ia"Táto kategória predstavuje najvyššie požiadavky na iskrovú bezpečnosť zariadenia, takéto zariadenie je možné používať vo všetkých zónach, vrátane zóny 0. Prístroje kategórie "ia" nesmú zapríčiniť pri normálnej prevádzke vznietenie výbušnej zmesi, a to ani pri jednej poruche a ani pri kombinácii dvoch porúch Kategória "ib"Prístroje kategórie "ib" nesmú zapríčiniť pri normálnej prevádzke vznietenie výbušnej zmesi a ani pri jednej svojej poruche

16. Označovanie zariadení podľa smerníc ATEX Iskrová bezpečnosťIskrová bezpečnosť(skrátene IS - Intrinsic Safety – vlastná, vnútorná bezpečnosť) sa často používaná pre svoju vysokú účinnosť, jednoduchosť a pomerne nízku cenu. Založená je na princípe obmedzenia elektrickej energie(do 1W) v obvodoch nachádzajúcich sa v nebezpečnom prostredí, takže prípadné iskry alebo horúce povrchy, ktoré by sa mohli vyskytnúť v dôsledku normálnej prevádzky alebo poruchy, sú príliš energeticky slabé na to aby spôsobili vznietenie. Použiteľný užitočný výkon v týchto systémoch býva dostatočný pre spoľahlivú činnosť väčšiny moderných prístrojov a zariadení najmä v oblasti procesného merania. Táto technika sa však nedá použiť pre výkonové zariadenia, napr. pre mnohé akčné členy.

17. Označovanie zariadení podľa smerníc ATEX Skupiny plynov:Európske normy rozlišujú dve skupiny zariadení:Skupina I: elektrické zariadenia pre banské činnostiSkupina II: elektrické zariadenia pre ostatné výbušné prostredia Elektrické zariadenia v II. skupine môžu byť ďalej rozdelené na tri podskupiny IIA, IIB, IIC podľa nasledovnej tabuľky:

18. Označovanie zariadení podľa smerníc ATEX Teplotné triedy: Zmes plynov alebo pár sa môže vznietiť keď príde do bezprostredného kontaktu s nadmerne horúcim predmetom. Povrchová pracovná teplota zariadenia má preto kritickú dôležitosť. Zariadenia sú do teplotných tried zaradené nasledovným spôsobom: 18 31.10.2014

19. Príklad GSM mobilný telefón Ex-Handy 04 • Spojením najnovších telekomunikačných a I.S. technológií poskytuje tento mobilný telefón permanentné spojenie a dátovú komunikáciu, čím sa stáva nepostrádateľným pre bezpečnú a efektívnu prácu v nebezpečných priestoroch. • siete GSM 900/1800/1900 • prevádzková teplota 0 až 40°C • rozmery 129x47x31mm • hmotnosť 140g Certifikácia:II 2G EEx ib IIC T4EC-Certificate of Conformity:ZELM 02 ATEX 0107 Snímače a prevodníky - IPS 19 31.10.2014

20. Označovanie zariadení podľa smerníc ATEX PTB - Physikalisch-Technische Bundesanstalt – Deutschland, http://www.ptb.de/index_en.html CESI - Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano, http://www.cesi.it/ KEMA - Testing and certification, Arnhem, Netherlands, http://www.kema.com/

21. Ochranné techniky v prostrediach SNV • Primárna ochrana zahrňuje: • obmedzenie prípadných (možných) explózií na priestory tlakovo odolné, • ochranu proti vzniku výbušných atmosfér, • ochranu proti uvoľneniu väčšieho množstva horľavých produktov. • Sekundárna ochrana – metódy používané v prostredí s nebezpečím výbuchu podľa normy CENELEC EN 50 014, tj. Explosion proof – Ex (nevýbušné prevedenie) • Skupina A. Princíp spočíva v zabránení prístupu výbušnej zmesi k častiam, ktoré by ju mohli aktivovať, príklad→Pretlakový uzáver,vhodný pre zóny 1,2. • Skupina B.Ochrana nebráni prístupu výbušnej zmesi k častiam, ktoré by ju mohli zapáliť, ale znemožňuje rozšírenie prípadného výbuchu do okolia, príklad→Tlakový uzáver, vhodný pre zóny 1,2. • Skupina C.Zariadenie je konštruované tak, aby nemohlo dôjsť k elektrickým výbojom a teplým povrchom schopným zapáliť výbušnú zmes, • príklad→Iskrová bezpečnosť (skratka “i“)

22. Technika IS v riadiacich systémoch Výhody ISvhodnosť pre všetky zóny nebezpečných prostredí, neznižovanie stupňa ochrany pri poruche zariadenia, zníženie nákladov na inštaláciu, údržbu a opravu, a tiež to, že kalibráciu zariadenia je možné uskutočniť bez prerušenia prevádzky (pod napätím) Bloková schéma štruktúry zapojenia prvkov riadiaceho systému s technológiou v nebezpečnom prostredí. Tx - snímač teploty, I/P - systémový prevodník (4 až 20)mA/(20 až 100) kPa, displej. 22 31.10.2014

23. Technika IS v riadiacich systémoch Zapojenie jednoduchej Zenerovej bariéry Pripojenie snímača teploty Pt 100 cez Zenerovú bariéru Voltampérová charakteristika Zenerovej diódy Tenzometre 23 31.10.2014

24. Technika IS v riadiacich systémoch Principiálna schéma galvanických oddeľovacích IS prevodníkov Iskrovo bezpečný výstup na akčný člen, tj. I/P prevodník 24 31.10.2014

25. Smernice EÚ - ATEX • Literatúra • Odborné periodiká • AT&P Journal, Bratislava [SK], http://www.atpjournal.sk • ATOMA, Praha [CZ], http://www.automa.cz • Automatizace, Praha [CZ], http://www.automatizace.cz/ • Automatisierungspraxis, München [D] • Automatizace, Praha [CZ] • Regelungstechnische Praxis, München [D] • Iná lit. • Šturcel, J.: Snímače a prevodníky. STU Bratislava, 2002, ISBN 80-227-1712-6 • Katalógy firiem Emerson, Endress+Hauser, Honeywell, Foxboro, Siemens

26. Smernice EÚ - ATEX Ďakujem za pozornosť