Muting-baklåset som låste in en vagn i sitt eget skyddsfält

En ljusridå har ett jobb: stoppa maskinen när en människa är någonstans hen inte ska vara. På en mutinguppsättning jag jobbade på gjorde den det jobbet. Den fångade också in vagnen den specifikt var byggd för att släppa igenom.

Vad vi skyddade

En transportvagn körde fram och tillbaka genom en skyddad zon. Skyddet var en ljusridå SICK deTec4 med en mutingstyrenhet DMM4 som matade säkerhetssignalen in i en Siemens-PLC.

En ljusridå framför en vagn i rörelse har ett uppenbart problem. Vagnen bryter strålarna varje gång den passerar. Behandlar ridån vagnen som en människa löser maskinen ut vid varje cykel och ingenting rör sig. Ridån måste släppa igenom vagnen och ändå fånga människor. Det är vad muting gör.

Varför muting finns

Muting är det avsiktliga, automatiska, tillfälliga upphävandet av en säkerhetsfunktion så att ett förväntat objekt kan passera en skyddsanordning utan att maskinen stoppar, medan en människa fortfarande inte kan det. Det är en definierad funktion med standarder bakom sig. Själva ljusridån faller under IEC 61496, tillämpningen av muting täcks av IEC 62046, och prestandanivån hela säkerhetsfunktionen måste nå upp till kommer från ISO 13849.

Att skilja en vagn från en människa gör man med mutingsensorer. Separata sensorer, placerade så att bara det förväntade objektet, som kommer på det förväntade sättet, kan uppfylla dem. Rätt mönster i rätt ordning, och styrenheten avgör att det är vagnen och mutar. En människa som kommer gående kan inte återskapa mönstret, så för henne förblir ridån aktiv.

Vår var partiell muting. De nedre strålarna mutades så att vagnen kunde rulla igenom undertill. De övre strålarna låg aktiva hela tiden. Själva mutingen utlöstes av två fotoceller på en fana, ett L-muting-arrangemang, som löste ut när vagnen kom in.

Baklåset

Någon bröt de övre strålarna medan vagnen fortfarande stod kvar i fältet. Det är ridån som fungerar. De övre strålarna finns för precis det här. OSSD-utgångarna, säkerhetsutgångarna som talar om för drivenheterna att de får röra sig, slog ifrån. Korrekt beteende.

DMM4 släpper mutingen i samma ögonblick den löser ut. Men vagnen står kvar och blockerar fortfarande de nedre strålarna. Utan muting ser ridån vagnen som ett hinder den också, och hela fältet läses som blockerat. Någon reset tar den inte heller. En reset vill ha hela fältet fritt först, och ridån måste visa blinkande gult innan den accepterar en kvittering.

Vagnen kan alltså inte röra sig, för drivenheterna behöver ett säkerhets-OK för att gå. Säkerheten kan inte kvitteras, för ridån är inte fri. Ridån kan inte bli fri, för vagnen står parkerad mitt i den. Vagnen satt fast mellan sändare och mottagare, och ingen knapp på panelen får ut den.

Flank, inte nivå

Det tog ett tag innan jag faktiskt förstod det här i stället för att bara råbruta mig förbi det.

L-mutingen på DMM4 är flanktriggad, inte nivåtriggad. Nivåtriggad logik agerar på var signalen ligger: så länge insignalen är hög håller villkoret. Flanktriggad logik agerar på själva förändringen, ögonblicket då signalen går från 0 till 1 eller från 1 till 0.

DMM4 lägger på mutingen på en stigande flank från mutingsensorerna, ögonblicket då de går från ingen vagn till vagn på ingång. Normalt är det precis vad man vill ha. Det bevisar en färsk, sekvenserad ankomst i stället för något som bara står still i strålen.

I vårt fall lämnade vagnen aldrig. Mutingsensorerna gick höga när den kom in och låg kvar höga hela tiden. För att lägga på mutingen igen behöver DMM4 se en stigande flank, och en signal som redan ligger hög har ingen flank att ge. Ingen flank, ingen muting, ingen väg ut.

Jag bevisade det på det grova sättet. Drog ut vagnen ur fältet för hand och körde sedan in den igen. Färsk ankomst, färsk stigande flank, och mutingen kom tillbaka direkt. Då var det bekräftat. DMM4 gjorde exakt det flanktriggad logik gör. Den hade ingen väg tillbaka till ett mutat läge utan en övergång som baklåset gjorde omöjlig.

Enknappslösningen

Den uppenbara lösningen såg ren ut. I SICK Safety Designer växlar man den befintliga reset-ingången till en reset/override-ingång. En knapp, och DMM4 avgör utifrån aktuellt tillstånd vilken av dem det blir. Override:a det fastlåsta läget, få vagnen i rörelse, klart.

Sedan tittade jag på vad en override faktiskt gör. En override håller OSSD grön så länge mutingsensorn förblir blockerad. Den släpper när sensorn går från 1 till 0, alltså när vagnen äntligen lämnar. Okej, om det enda som någonsin blockerar den sensorn är en verklig vagn på väg ut. Men inget tvingar fram det. Håll vad som helst framför mutingsensorn så håller override:n OSSD grön i princip hur länge som helst (eller åtminstone väldigt länge — jag testade aldrig om den timar ut). Hela ridån, övre strålarna inräknade, förbikopplad med en blockerad sensor och en knapptryckning.

Varför override:n är fel lösning

Jag ringde SICK för att prata igenom det och hittade aldrig ett svar som täppte till hålet utan att återinföra någon version av det ursprungliga problemet. Ett synligt stopp som kräver att någon fysiskt frigör fältet är irriterande. En tyst förbikoppling av ett skydd som skyddar människor, en som går att hålla öppen, är en helt annan kategori av problem. Inte värt att designa in för att spara några sekunders återställningstid.

Där vi landade

Vi fixade aldrig mutingen. Vi gav operatörerna en väg ut i stället. Det finns en förbikoppling på HMI:t som ger körtillstånd till vagnens drivning och bara den, oavsett vad OSSD eller resten av säkerheten gör. Den flyttar vagnen, långsamt, och ingenting annat. Det räcker för att köra ut den ur fältet och låta ridån bli fri av sig själv.

Inte elegant. Men avgränsad, och det är den delen som betyder något. Den kan inte hålla skyddet öppet och den kan inte hålla produktionen igång. Det enda den flyttar är det som sitter fast.

Muting är ett avsiktligt hål i säkerhetsfunktionen. Det är hela poängen med det, och standarderna tillåter det. Jobbet är att hålla hålet stramt avgränsat — av sensorerna, av sekvensen, av geometrin och av tiden — så att det inte går att lura öppet och inte går att hålla öppet. Override:n löste en verklig irritation genom att tyst ta bort den gränsen.

Resten är en läxa i att kunna sin utrustning. Inte vad den gör när allt går enligt plan, utan vad den gör under ytan. Flank eller nivå avgör hur logiken beter sig i läget du aldrig planerade för. Flanktriggad logik strandsätter dig när övergången du väntar på inte kan inträffa. Nivåtriggad logik håller ett farligt tillstånd öppet så länge något håller signalen hög. Vet du det från början ser du det här komma. Gör du inte det får du reda på det med en vagn parkerad mitt i en ljusridå.

---

Lär dig hur det här hänger ihop med vår vision och kärna

Läs mer på tianengineering.com — https://tianengineering.com/articles/muting-deadlock-light-curtain-sv/