fbpx

Tủ Điều Khiển An Toàn: Bảo Vệ Máy Móc & Người Vận Hành | ISO 13849, PLr

Nâng Cao An Toàn Máy Móc với Tủ Điều Khiển An Toàn

Tủ điều khiển an toàn đóng vai trò thiết yếu trong việc bảo vệ người vận hành (operators) và thiết bị trong môi trường công nghiệp. Một tủ điều khiển được thiết kế tốt không chỉ tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn quốc tế như ISO 13849-1 và IEC 62061, mà còn giảm thiểu rủi ro (risks) đến mức chấp nhận được. Bài viết này phân tích sâu hơn về thiết kế tủ điều khiển an toàn, bao gồm tầm quan trọng của dự phòng (redundancy), xác nhận (validation), xác minh (verification) và các phương pháp xác minh Mức độ Hiệu suất yêu cầu (PLr – Performance Level required).

Tiêu Chuẩn ISO 13849-1 và IEC 62061 về An Toàn Máy Móc

Sự tiến bộ không ngừng của công nghệ máy móc đòi hỏi một khuôn khổ vững chắc để đảm bảo an toàn chức năng (functional safety). Các tiêu chuẩn cũ như EN 954-1 không còn phù hợp để giải quyết sự phức tạp của hệ thống hiện đại. ISO 13849-1 và IEC 62061 ra đời, cung cấp các yêu cầu an toàn toàn diện và hướng dẫn thiết kế, tích hợp các bộ phận liên quan đến an toàn của hệ thống điều khiển (SRP/CS – Safety-related parts of control systems).

  • ISO 13849-1: Phương pháp tiếp cận định tính (qualitative approach), áp dụng cho SRP/CS hoạt động liên tục trong mọi loại máy móc.
  • IEC 62061: Phương pháp định lượng (quantitative approach), áp dụng cho hệ thống điện (electrical), thủy lực (hydraulic) và khí nén (pneumatic) trong máy móc cố định.

Cả hai tiêu chuẩn đều yêu cầu Kế hoạch An toàn Chức năng (Functional Safety Plan), xác định quy trình thiết kế (design processes), triển khai hệ thống an toàn (implement safety systems). IEC 62061 giới thiệu khái niệm “SIL tối đa” (maximum SIL – Safety Integrity Level) và nhấn mạnh tầm quan trọng của phần mềm ứng dụng liên quan đến an toàn (SRASW – Safety-related application software).

Mức Độ Hiệu Suất Yêu Cầu (PLr) và Tầm Quan Trọng

Mức độ Hiệu suất (PL – Performance Level) thể hiện khả năng thực hiện chức năng an toàn (safety functions) của hệ thống điều khiển. PLr là mức cần thiết để giảm rủi ro (risk reduction), được xác định qua đánh giá rủi ro (risk assessment).

  • Hạng mục Kiến trúc (B, 1, 2, 3, 4): Ảnh hưởng đến PL đạt được.
  • Phạm vi Chẩn đoán (DC – Diagnostic Coverage): Khả năng phát hiện lỗi (fault detection).
  • Lỗi Nguyên nhân Chung (CCF – Common Cause Failures): Các sự kiện ảnh hưởng đồng thời đến nhiều thành phần.
  • Thời gian Trung bình đến Lỗi Nguy hiểm (MTTFD – Mean Time To Dangerous Failure): Độ tin cậy (reliability) của thành phần.

Bảng: Tham Số Đánh Giá Rủi Ro (Risk Assessment Parameters)

Tham sốMô tảMức độ
Mức độ nghiêm trọng của sự cố (S)Mức độ nghiêm trọng của sự cố tiềm ẩn.S1: Nhẹ, S2: Nghiêm trọng
Tần suất/tiếp xúc với mối nguy (F)Tần suất và thời gian tiếp xúc.F1: Hiếm, F2: Thường xuyên
Khả năng tránh mối nguy (P)Khả năng tránh hoặc hạn chế tác hại.P1: Có thể, P2: Hầu như không thể

Quy Định Pháp Lý về An Toàn Máy Móc tại Việt Nam

Tại Việt Nam, an toàn máy móc được quy định trong Bộ luật Lao động và Luật An toàn, Vệ sinh Lao động. Người sử dụng lao động có nghĩa vụ:

  • Sử dụng máy móc, thiết bị an toàn.
  • Đánh giá rủi ro (risk assessments) thường xuyên.
  • Đào tạo an toàn (safety training) cho người lao động.

Các Loại Tủ Điều Khiển An Toàn và Thành Phần

  • Tủ điều khiển PLC (Programmable Logic Controller): Sử dụng Bộ điều khiển Logic khả trình cho hệ thống tự động hóa (automation systems).
  • Tủ điều khiển HMI (Human-Machine Interface): Giao diện người-máy để giám sát, điều khiển.
  • Tủ điều khiển Rơ le (Relay control panels): Điều khiển dòng điện trong ứng dụng đơn giản.
  • Tủ điều khiển VFD (Variable Frequency Drive): Điều khiển tốc độ, mô-men xoắn động cơ AC.

Thành phần chính: Cầu dao (circuit breakers), phân phối điện (power distribution), nguồn điện (power supplies), truyền thông (communication modules), bộ điều khiển động cơ (motor controllers), khối đầu cuối (terminal blocks), rơ le (relays), HMI, biến áp (transformers), ống luồn dây (cable ducts), vỏ bọc (enclosures), phần mềm nhúng (embedded software).

Dự Phòng (Redundancy) trong Thiết Kế Tủ Điều Khiển An Toàn

Dự phòng là việc nhân đôi các thành phần để tăng độ tin cậy (reliability).

  • Lợi ích: Tăng độ tin cậy, giảm thời gian ngừng hoạt động (downtime), nâng cao an toàn.
  • Thách thức: Tăng độ phức tạp (complexity), chi phí.
  • Lựa chọn thay thế: Thành phần độ tin cậy cao, quy trình bảo trì (maintenance procedures).

Xác Nhận (Validation) và Xác Minh (Verification) PLr

  • Xác nhận: Đảm bảo hệ thống đáp ứng yêu cầu an toàn.
  • Xác minh PLr: Đánh giá rủi ro, phần mềm SISTEMA, Safety Automation Builder, chứng nhận bên thứ ba (third-party certification).

Ví Dụ Thiết Kế Tủ Điều Khiển An Toàn

  • Dừng khẩn cấp máy đóng gói (PLr e): PLC an toàn, rơ le an toàn, rèm chắn sáng (light curtains).
  • Khóa liên động máy phay (PLr d): Công tắc an toàn (safety switches), rơ le an toàn.
  • Điều khiển hai tay máy ép (PLr c): Nút điều khiển hai tay (two-hand control buttons), rơ le an toàn.

Tủ điều khiển an toàn là yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn máy móc và người vận hành. Tuân thủ tiêu chuẩn, quy định và áp dụng biện pháp an toàn là trách nhiệm của doanh nghiệp.

Dưới đây là danh sách nguồn tham khảo được sử dụng trong bài viết:

  1. IEC 62061:2021+AMD1:2024 CSV. (2024). Geneva, Switzerland: International Electrotechnical Commission.
  2. ASEAN Secretariat. (2011). VIET NAM National Implementation of the ASEAN Sectoral Mutual Recognition Arrangement (MRA) on Electrical and Electronic Equipment (EEE).
  3. LawNet. (2023, July 11). Using machinery and equipment in Vietnam with strict requirements on occupational safety and health.
  4. GT Engineering. (2023, August 22). Determination of the required PL (PLr) according to ISO 13849-1.
  5. GT Engineering. (2023, June 26). IEC 62061: Functional Safety of Machinery.
  6. ANT Lawyers. (2023, March 22). 10 Insights for OHS Compliance in Vietnam.
  7. Keyence Corporation. (n.d.). PL (Performance Level).
  8. IDEC Corporation. (2014). ISO 13849-1.
  9. ANSI. (2023, July 12). ISO 13849-1:2023 – Safety of Machinery.
  10. LawNet. (2022, December 27). Vietnam: What are the details of national standard TCVN 7387-1:2004 on Safety of machinery – Permanent means of access to machinery?.1
  11. Enercon Power Systems. (2023, January 10). A Guide to Industrial Control Panels.
  12. Simcona Electronics. (2022, August 16). A Typical Industrial Control Panel Component List.
  13. Electrical Cabinet. (n.d.). 4 Types of Control Panels and Enclosures: A Comprehensive Guide.
  14. TÜV Rheinland. (n.d.). Functional Safety of Machinery.
  15. Norgren. (n.d.). What are the different types of control panels?.
  16. Hexa Engineers. (2022, April 22). What is Redundancy in Control Systems and Why is it Important?.
  17. Rockwell Automation. (n.d.). Safety Automation Builder.

Lưu ý: Một số nguồn tham khảo có thể không được liệt kê đầy đủ do giới hạn về không gian và tính chất của bài viết.

Spread the love
Quay lại

Bài liên quan

an toàn máy móc dự phòng dự phòng (redundancy) đánh giá rủi ro đánh giá rủi ro (risk assessment). IEC 62061 ISO 13849-1 PLr quy định an toàn điện Việt Nam tủ điều khiển an toàn xác nhận xác nhận (validation)

XEM NHIỀU