SIST EN 60204-1: 10 najpomembnejših načel

Ali veš, koliko nevarnosti se lahko pojavi v stroju z na videz preprosto električno inštalacijo? Nepravilno izbrana zaščita pred električnim udarom ali napačno označeni vodniki lahko povzročijo ne le okvare, temveč tudi resno ogrožanje zdravja in življenja upravljavcev. Prav zato harmonizirani standard SIST EN 60204-1 tako natančno opredeljuje zahteve na področju električne opreme strojev. Namen je zagotoviti varno, zanesljivo in učinkovito delovanje strojev v industrijskem okolju. Spodaj najdeš razširjeno obravnavo desetih najpomembnejših načel načrtovanja strojev »z električnega vidika«, s praktičnimi primeri in komentarjem, kako se to odraža pri vsakodnevni uporabi.

Razlika med stanjem defekta in okvaro – zakaj je treba varovati že v stanju defekta?

V industriji se pogosto zmotno enači stanje defekta z okvaro, čeprav gre za pojma različne narave in z pomembnimi posledicami za varnost:

1. Stanje defekta – stroj ima že določeno skrito poškodbo, npr. vodnik s poškodovano izolacijo. Vendar to pri vsakodnevnem delu morda ne povzroča nobenih očitnih znakov. Stroj še vedno deluje, upravljavec pa nepravilnosti ni nujno, da opazi. To je posebej nevarna situacija, ker gre za potencialni vir električnega udara, požara ali drugih tveganj, hkrati pa ni jasnih opozorilnih signalov.
2. Okvara – naprava preneha delovati, se ustavi ali prikaže jasno sporočilo o napaki. Z vidika zaposlenega se to pogosto zgodi »nenadoma«, čeprav je bil vzrok prej neopažen defekt (omenjeno stanje defekta).

Zakaj je treba stroj zavarovati že v fazi defekta? Ker kadar se defekt pri vsakodnevni uporabi ne pokaže, se poveča verjetnost, da se napaka razvije v resnejšo okvaro – še huje, lahko privede do nezgode. Kabel s poškodovano izolacijo je klasičen primer: drobne razpoke nihče ne opazi, ker stroj deluje normalno. Šele neposreden stik z vodnikom lahko povzroči tragične posledice, od električnega udara zaposlenega do kratkega stika in požara v krmilni omari. Zato je tako pomembno, da se v sistemu zaščit upoštevajo možna stanja skritih napak ter da se izvajajo redni pregledi, s katerimi se defekti odkrijejo, preden prerastejo v okvaro z nepopravljivimi posledicami.

1. Označevanje vodnikov in komponent

Eden temeljnih elementov načrtovanja električnih inštalacij v strojih je pravilno označevanje vodnikov in komponent. Standard se sklicuje na IEC 60445, ki določa barvne standarde in identifikacijske simbole.

• Zaščitni vodnik (PE): rumeno-zelen.
• Nevtralni vodnik (N): moder.
• Fazni vodniki (L): najpogosteje črni, rjavi ali sivi (odvisno od števila faz in sprejetih pravil).

Pomanjkanje jasnih oznak lahko vodi do napak pri servisiranju, zlasti kadar stroj upravlja več različnih oseb ali kadar stroj predstavlja sklop strojev (npr. montažna linija, sestavljena iz več modulov). Predstavljajmo si situacijo, ko serviser prejme shemo, ki ne ustreza dejanskim barvam vodnikov – tveganje za napako eksponentno naraste, kar lahko povzroči poškodbe elementov industrijske avtomatizacije ali celo električni udar upravljavca.

2. Zaščita pred električnim udarom

Osnovni cilj standarda SIST EN 60204-1 je zagotoviti, da so uporabniki strojev zaščiteni pred električnim udarom. V tem okviru imajo pomembno vlogo:

• Osnovna izolacija: v vodnikih in komponentah, ki so lahko pod napetostjo.
• Ojačana izolacija: uporablja se npr. v posebej nevarnih razmerah.
• Zaščitna stikala na diferenčni tok (RCD): priporočajo se tipi, ustrezno prilagojeni značilnostim omrežja in naprav (npr. tipa B pri pogonih s frekvenčnim pretvornikom).

Na primer: pri stroju za pakiranje živil lahko zaradi intenzivnih vibracij pride do obrabe izolacije vodnika. Če je sistem diferenčne zaščite pravilno izbran, se bo napajanje hitro odklopilo, s čimer se človeka zaščiti pred električnim udarom in prepreči resnejše okvare.

3. Sistemi za zaustavitev v sili

Tipke za zaustavitev v sili, pogosto imenovane »gobe za izklop v sili«, morajo biti lahko dostopne in dobro vidne. V standardu SIST EN 60204-1 so navedena sklicevanja na ISO 13850, ki med drugim določa zahteve glede ergonomije.

• Barvna izvedba: praviloma rdeča tipka na rumeni podlagi.
• Namestitev: v dosegu roke upravljavca, možna je tudi razporeditev tipk na različnih delih stroja.

Nezmožnost hitrega odziva ob okvari lahko privede do resnih incidentov, zlasti na proizvodnih linijah, kjer stroji delujejo avtomatizirano in z visokim taktom. Pravilno zasnovano dvoročno upravljanje je pogosto ključno tudi pri posebej nevarnih strojih (npr. stiskalnicah ali strojih za obdelavo lesa).

4. Ozemljitev in izenačitev potencialov

Brez ustrezne ozemljitve in izenačitve potencialov je težko govoriti o funkcionalni varnosti strojev. Vsak prevodni del stroja, s katerim lahko človek potencialno pride v stik, mora biti priključen na ozemljitveni sistem.

• Praktičen primer: pri CNC-obdelovalnem stroju, ki povzroča močne elektromagnetne motnje, nepravilna ozemljitev povzroča napake pri odčitkih senzorjev, kar se odrazi v slabi kakovosti obdelave.
• Poleg tega: te motnje se lahko prenašajo tudi na druge naprave v tovarni in sprožijo verižno reakcijo tehnoloških težav.

Izenačitev potencialov je pomembna tudi z vidika elektromagnetne združljivosti (EMC) in predstavlja enega od stebrov strojnega standarda, ki se nanaša na varnost električne inštalacije.

5. Zaščita pred kratkimi stiki in preobremenitvami

Vsako vezje v stroju mora biti zaščiteno z ustrezno izbrano nadtokovno zaščito (npr. varovalko ali nadtokovnim odklopnikom). Nepravilna izbira zaščit lahko povzroči:

• Nenamerno izklapljanje inštalacije pri manjših preobremenitvah (kar povzroča zastoje).
• Neizklop vezja ob kratkem stiku, kar lahko v skrajnih primerih privede do požara.

Predstavljajmo si hipotetičen tiskarski stroj z več pogonskimi motorji – če zaščite niso pravilno izbrane, lahko kratek stik v enem motorju poškoduje celotno razdelilno omaro in podjetju povzroči velike izgube. V okviru minimalnih zahtev varnosti in zdravja pri delu za stroje in tehnične naprave uredba predvideva tudi kazni za odsotnost ustrezne zaščite.

6. Popolna električna dokumentacija

Brez zanesljive, ažurne tehnične dokumentacije je težko ohranjati stroj v ustreznem tehničnem stanju. Dokumentacija mora vključevati:

• Električne sheme (z oznakami vodnikov in komponent).
• Sezname delov (npr. tipe relejev, kontaktorjev, varnostnih senzorjev).
• Navodila za uporabo in vzdrževanje (ki pojasnjujejo, kako ravnati ob okvari ali pri zamenjavi sklopov).

V praksi pomanjkanje celovite dokumentacije pomeni dolge zastoje pri poskusih diagnostike težave ter tudi tveganje neskladnosti s predpisi. Za podjetja, ki se ukvarjajo z modernizacijo strojev ali njihovim varnostnim pregledom, lahko odsotnost jasnih informacij o izvornih sklopih celoten postopek občutno podaljša.

7. Ergonomija in preglednost inštalacije

Standard SIST EN 60204-1 poudarja, da mora biti električna inštalacija zasnovana tako, da zagotavlja enostaven dostop do komponent in zmanjšuje tveganje človeških napak. Na ergonomijo med drugim vplivajo:

• Razporeditev elementov v krmilni omari: dovolj prostora za vodnike, prezračevanje komponent, logično grupiranje aparatov.
• Označevanje aparatov: jasne oznake tipk, kontaktorjev, varnostnih relejev ali I/O modulov.
• Vodenje kablov: izogibanje prepletanju napajalnih in signalnih vodnikov v istem kabelskem kanalu.

Zadnja točka je posebej pomembna, kadar so v stroju prisotni kabli velike moči (npr. za napajanje motorjev, pretvornikov) ter merilni vodniki od senzorjev. Močni signali iz napajalnih ali motornih kablov lahko v krmilne in merilne kable vnašajo motnje, kar povzroča napačne odčitke in nenačrtovane zastoje. V skladu z načeli projektiranja in varnosti strojev:

• Napajalne in signalne vodnike je treba voditi v ločenih kabelskih kanalih ali na različnih nivojih kabelskih polic.
• Za nizkotokovne signale se uporablja ustrezno oklopljenje, oklop vodnika pa mora biti pravilno ozemljen.
• Upoštevati je treba minimalne razdalje med močnimi in signalnimi kabli, zlasti pri visokih frekvencah (npr. v sistemih s frekvenčnimi pretvorniki).

Ignoriranje teh pravil lahko povzroči „nepojasnjene“ alarme, nepravilno delovanje senzorjev in na koncu vodi do napačnih krmilnih odločitev (npr. zaustavitve stroja zaradi napačne indikacije, pa tudi do situacij, ki ogrožajo varnost operaterjev).

8. Osvetlitev notranjosti strojev

Pogosto spregledano, a izjemno pomembno področje je osvetlitev notranjosti strojev (npr. delovne komore, servisnih območij). Standard navaja, da je treba na mestih, kjer so potrebne nastavitve ali vzdrževanje, zagotoviti osvetljenost najmanj 300 lx.

• Pomanjkljiva osvetlitev pomeni večje tveganje za napake pri menjavi orodij, nastavljanju parametrov ali ocenjevanju stopnje obrabe komponent.
• Primer: v kemičnem reaktorju (del procesne instalacije) lahko slaba osvetlitev privede do napačne ocene nivoja snovi in posledično do iztekanja.

Ustrezno zasnovana osvetlitev ni le vprašanje izpolnjevanja standardov, temveč tudi dodatni element za varnost in učinkovitost dela.

9. Zaščita pred elektromagnetnimi motnjami (EMC)

V času razširjene avtomatizacije in komunikacijskih omrežij (npr. komunikacijski protokoli v industrijski avtomatizaciji, kot so PROFIBUS, EtherCAT ali SAFETYNET) sta pravilno načrtovanje in zaščita pred elektromagnetnimi motnjami nujna.

• EMC-filtri in oklopljeni kabli pomagajo zmanjšati interferenco.
• Segmentacija kabelskih tras (ločitev napajalnih vodnikov od signalnih) preprečuje medsebojno prehajanje motenj.

V praksi lahko pri strojih s sistemom za detekcijo napak nepravilno vodenje kablov povzroča napačne odčitke senzorjev, kar vodi v nepravilno razvrščanje končnih izdelkov. Upoštevati je treba tudi, da direktiva o elektromagnetni združljivosti (EMC) zahteva, da vsak stroj izpolnjuje določene meje emisij in odpornosti na motnje.

10. Testiranje in verifikacija električne instalacije

Zadnji, a nič manj pomemben korak je temeljito testiranje celotne instalacije pred dajanje stroja na trg ali ponovnim zagonom po spremembah. To vključuje:

• Meritev izolacijske upornosti ter kontinuitete zaščitnih vodnikov.
• Preverjanje delovanja zaščit (FID-stikala, nadtokovne zaščite, varnostni rele ipd.).
• Simulacije izrednih stanj (npr. pritisk gumba za izklop v sili in ocena odziva sistema).

Opustitev teh testov lahko privede do situacije, ko prvo resno kratko stikanje razkrije skrite napake in se konča z nevarnim incidentom. Poleg tega v primeru želje po pridobitvi CE-certifikacije strojev ali izvedbe postopka ocenjevanja skladnosti strojev ustrezni zapisniki o testih predstavljajo dokumentacijo, ki potrjuje izpolnjevanje zahtev.

Varna uporaba in skladnost s predpisi

Upoštevanje pravil iz standarda SIST EN 60204-1 ni le formalna zahteva, povezana z direktivo o strojih ali novo Uredbo EU o strojih 2023/1230, temveč predvsem jamstvo za varno delo operaterjev in zanesljivost strojev. Dobro zasnovana in dokumentirana električna instalacija:

1. Varuje zdravje in življenje ljudi – z zmanjševanjem tveganj, povezanih z električnim udarom ali okvaro napajalnega sistema.
2. Zagotavlja učinkovitost – zaradi ustrezne organizacije kablov, pravilne izbire zaščit in pravilnega ozemljitve stroj deluje stabilneje in ga je lažje servisirati.
3. Znižuje stroške – manj izpadov proizvodnje ter manjše tveganje za draga popravila ali zahtevke.

Uvedbo zgornjih smernic je smiselno podpreti z usposabljanji in posvetovanji s strokovnjaki s področja načrtovanja in gradnje strojev, zlasti pri naprednejših tehnologijah. Dobro usposobljena ekipa inženirjev lahko že v fazi zasnove predvidi najpogostejše pasti, kar se odrazi v krajšem času uvedbe in hitrejši uresničitvi poslovnih ciljev.

Ne pozabite – skrb za standarde SIST EN 60204-1 je naložba v varnost, nemoteno proizvodnjo in pozitiven ugled blagovne znamke. V primeru dvomov je smiselno razmisliti o izvedbi varnostnega pregleda, posvetu z pooblaščenim predstavnikom proizvajalca (pri uvoženih strojih) ali izvedbi dodatne analize tveganja. Tako pridobimo zagotovilo, da naš stroj ni le skladen z zakonodajo, temveč predvsem – varen pri vsakodnevni uporabi.