Turvallisuuteen liittyvän ohjausohjelmiston kehitys siirrettävään henkilönostimeen
Hämäläinen, Niko (2017)
Hämäläinen, Niko
2017
Automaatiotekniikka
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2017-12-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201711152155
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201711152155
Tiivistelmä
Siirrettävien henkilönostimien käyttö työmailla on kasvanut voimakkaasti kahden viimeisen vuosikymmenen aikana. Suosion kasvun syynä on tiukentuneet työturvallisuusmääräykset työmailla sekä siirrettävien henkilönostimien parempi saatavuus yksityishenkilöiden käyttöön. Siirrettävät henkilönostimet ovat korvanneet perinteiset tikapuut tai varta vasten työtä varten rakennetut tasot, johtuen henkilönostimien helpommasta siirrettävyydestä ja paremmasta työergonomiasta.
Siirrettävien henkilönostimien käyttöön liittyy kuitenkin aina luonnollinen korkeudesta johtuva riski. Tästä riskistä johtuen siirrettävien henkilönostimien mekaaninen rakenne ja ohjausjärjestelmä on tarkasti standardoitu. Ennen henkilönostimen saattamista markkinoille Euroopan talousalueella on sille tehtävä standardeissa määritellyt tarkastustoimenpiteet, joilla varmistetaan koneen turvallinen toiminta koko elinkaaren ajan.
Henkilönostimen ohjausjärjestelmän on pystyttävä takaamaan siirrettävän henkilönostimen turvallinen käyttö, sekä havaitsemaan ohjausjärjestelmän mahdolliset viat vaaratilanteiden ehkäisemiseksi. Siirrettävien henkilönostimien ohjausjärjestelmiin liittyvät turvallisuusmääräykset ovat tiukentuneet jatkuvasti, joka on käytännössä pakottanut valmistajat siirtymään ohjelmoitavien logiikoiden käyttöön.
Tässä työssä käsitellään henkilönostimien turvallisuuteen liittyvän ohjausohjelmiston turvallisuusnäkökohtia ja suoritusvaatimuksia ohjelmiston suunnittelun ja todentamisen näkökulmasta. Ohjausohjelmiston lisäksi käsitellään logiikoiden rajapintoja, joilla se kommunikoi ympäröivän maailman kanssa.
Ohjausjärjestelmän ja ohjausohjelmiston vaatimukset perustuvat konedirektiiviin 2006/42/EY, henkilönostimia käsittelevään standardiin EN 280 ja turvallisuuteen liittyvien ohjausjärjestelmien standardiin EN 13849. Standardit ja määräykset ovat oleellinen osa henkilönostimien ohjausjärjestelmiä, sillä niiden on täytettävä niiltä vaaditut suoritusvaatimukset ennen kuin ne voidaan saattaa markkinoille. Vaatimuksenmukaisuus osoitetaan yleensä ulkopuolisen tarkastuslaitoksen hyväksynnällä.
Tämän työn tuloksena on laadittu turvallisuuteen liittyvän ohjausohjelmiston suunnittelukuvaus ja testaussuunnitelma, jotka liitettiin laitteesta laadittuun tekniseen tiedostoon. Dokumentit on laadittu Leguan 190 henkilönostimeen. Nostin on saatettu markkinoille kesällä 2017. Mobile elevated work platforms have become more and more popular and their usage on work sites have increased over last decades. Main reasons for this growth are tighter safety regulations on work sites and better availability of mobile elevated work plat-forms for private use. Traditional ladders and specially constructed work levels have been replaced by mobile elevated work platforms, due to the better work ergonomic and mobility.
When using elevated work platforms there is always the natural risk due the height. Be-cause of that risk structural mechanism and control system of the elevated work plat-forms are precisely standardized. Before elevated work platforms may enter to the mar-ket in the European Union it shall complete all the safety inspections that are defined in the corresponding standards. With these inspections, the safety of the elevated work platform is ensured for its complete life cycle.
As well as the mechanical structure, the control system of elevated work platforms must ensure functional safety and detect faults that may lead to the hazardous situations. Safety regulations that concerns control systems on elevated work platforms are tight-ened over time and that have led to the situations where the safety regulations can be usually carried out with the use of programmable logic controllers.
In this thesis, these safety regulations and principles of the control software are consid-ered by means of software design aspects and testing methods. This thesis also covers the inputs and outputs of the logic controllers, because control software communicates with the surroundings through these interfaces.
Requirements of the control system and control software are based on Directive 2006/42/EC on Machinery, EN 280 that considers elevated work platforms and EN 13849 that covers control systems. Standards and regulations are important part of the controls systems of the elevated work platforms, because those requirements must be complied before elevated work platform can enter the market. Compliance with these requirements can be proven by a third-party inspection.
As a result of this thesis the design description and the testing strategy of the control software have been made. These documents are incorporated to the technical file that have been created for mobile elevated work platform Leguan 190. This product has been brought to the market in the summer 2017.
Siirrettävien henkilönostimien käyttöön liittyy kuitenkin aina luonnollinen korkeudesta johtuva riski. Tästä riskistä johtuen siirrettävien henkilönostimien mekaaninen rakenne ja ohjausjärjestelmä on tarkasti standardoitu. Ennen henkilönostimen saattamista markkinoille Euroopan talousalueella on sille tehtävä standardeissa määritellyt tarkastustoimenpiteet, joilla varmistetaan koneen turvallinen toiminta koko elinkaaren ajan.
Henkilönostimen ohjausjärjestelmän on pystyttävä takaamaan siirrettävän henkilönostimen turvallinen käyttö, sekä havaitsemaan ohjausjärjestelmän mahdolliset viat vaaratilanteiden ehkäisemiseksi. Siirrettävien henkilönostimien ohjausjärjestelmiin liittyvät turvallisuusmääräykset ovat tiukentuneet jatkuvasti, joka on käytännössä pakottanut valmistajat siirtymään ohjelmoitavien logiikoiden käyttöön.
Tässä työssä käsitellään henkilönostimien turvallisuuteen liittyvän ohjausohjelmiston turvallisuusnäkökohtia ja suoritusvaatimuksia ohjelmiston suunnittelun ja todentamisen näkökulmasta. Ohjausohjelmiston lisäksi käsitellään logiikoiden rajapintoja, joilla se kommunikoi ympäröivän maailman kanssa.
Ohjausjärjestelmän ja ohjausohjelmiston vaatimukset perustuvat konedirektiiviin 2006/42/EY, henkilönostimia käsittelevään standardiin EN 280 ja turvallisuuteen liittyvien ohjausjärjestelmien standardiin EN 13849. Standardit ja määräykset ovat oleellinen osa henkilönostimien ohjausjärjestelmiä, sillä niiden on täytettävä niiltä vaaditut suoritusvaatimukset ennen kuin ne voidaan saattaa markkinoille. Vaatimuksenmukaisuus osoitetaan yleensä ulkopuolisen tarkastuslaitoksen hyväksynnällä.
Tämän työn tuloksena on laadittu turvallisuuteen liittyvän ohjausohjelmiston suunnittelukuvaus ja testaussuunnitelma, jotka liitettiin laitteesta laadittuun tekniseen tiedostoon. Dokumentit on laadittu Leguan 190 henkilönostimeen. Nostin on saatettu markkinoille kesällä 2017.
When using elevated work platforms there is always the natural risk due the height. Be-cause of that risk structural mechanism and control system of the elevated work plat-forms are precisely standardized. Before elevated work platforms may enter to the mar-ket in the European Union it shall complete all the safety inspections that are defined in the corresponding standards. With these inspections, the safety of the elevated work platform is ensured for its complete life cycle.
As well as the mechanical structure, the control system of elevated work platforms must ensure functional safety and detect faults that may lead to the hazardous situations. Safety regulations that concerns control systems on elevated work platforms are tight-ened over time and that have led to the situations where the safety regulations can be usually carried out with the use of programmable logic controllers.
In this thesis, these safety regulations and principles of the control software are consid-ered by means of software design aspects and testing methods. This thesis also covers the inputs and outputs of the logic controllers, because control software communicates with the surroundings through these interfaces.
Requirements of the control system and control software are based on Directive 2006/42/EC on Machinery, EN 280 that considers elevated work platforms and EN 13849 that covers control systems. Standards and regulations are important part of the controls systems of the elevated work platforms, because those requirements must be complied before elevated work platform can enter the market. Compliance with these requirements can be proven by a third-party inspection.
As a result of this thesis the design description and the testing strategy of the control software have been made. These documents are incorporated to the technical file that have been created for mobile elevated work platform Leguan 190. This product has been brought to the market in the summer 2017.