จอ LCD อุตสาหกรรมสำหรับพื้นที่อันตราย: เจาะลึกการรับรอง ATEX และ IECEx

บทนำ: เหตุใดจอแสดงผลมาตรฐานจึงมีความเสี่ยงในพื้นที่อันตราย

ในสภาพแวดล้อมอย่างเช่นโรงกลั่นน้ำมันและก๊าซ โรงงานแปรรูปสารเคมี และโรงสีข้าว บรรยากาศอาจเต็มไปด้วยก๊าซไวไฟ ไอระเหย หรือฝุ่นที่ติดไฟได้ ในพื้นที่อันตรายเหล่านี้ ประกายไฟเพียงครั้งเดียวจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มาตรฐานสามารถนำไปสู่การระเบิดร้ายแรงได้ จอภาพ LCD ระดับอุตสาหกรรมที่มีแหล่งจ่ายไฟภายใน ไฟแบ็คไลท์แรงดันสูง และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวิตชิ่ง ถือเป็นแหล่งกำเนิดประกายไฟที่มีประสิทธิภาพสูง การใช้งานอุปกรณ์ดังกล่าวโดยไม่มีการป้องกันพิเศษไม่เพียงแต่เป็นการละเมิดกฎระเบียบด้านความปลอดภัยเท่านั้น แต่ยังเป็นภัยคุกคามโดยตรงต่อบุคลากรและโครงสร้างพื้นฐานอีกด้วย ด้วยเหตุนี้ การเลือกอุปกรณ์เชื่อมต่อระหว่างมนุษย์และเครื่องจักร (HMI) และจอแสดงผลอุตสาหกรรมที่ออกแบบและรับรองโดยเฉพาะสำหรับพื้นที่อันตรายจึงเป็นข้อกำหนดที่ไม่อาจต่อรองได้สำหรับวิศวกรและผู้ติดตั้งระบบ

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับมาตรฐานการรับรองถือเป็นก้าวแรกสู่การรับรองความปลอดภัยและการปฏิบัติตามข้อกำหนด มาตรฐานสากลที่สำคัญสองมาตรฐาน ได้แก่ ATEX (จากภาษาฝรั่งเศส “ATmosphères EXplosibles”) ซึ่งเป็นข้อกำหนดบังคับภายในสหภาพยุโรป และ IECEx (ระบบการรับรองมาตรฐานอุปกรณ์ที่ใช้ในบรรยากาศระเบิดของคณะกรรมการอิเล็กโทรเทคนิคระหว่างประเทศ) ซึ่งได้รับการยอมรับในระดับสากล แม้จะมีความคล้ายคลึงกันทางเทคนิค แต่ก็มีความแตกต่างที่สำคัญในทางกฎหมายและการประยุกต์ใช้ทางภูมิศาสตร์ คู่มือนี้จะไขข้อข้องใจเกี่ยวกับมาตรฐานเหล่านี้ พร้อมให้ความกระจ่างทางเทคนิคที่จำเป็นในการเลือกจอ LCD ที่ได้รับการรับรองที่เหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมอันตรายเฉพาะของคุณ

ทำความเข้าใจภาษาของการป้องกันการระเบิด

ก่อนที่จะเปรียบเทียบ ATEX และ IECEx สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจแนวคิดพื้นฐานที่ใช้ในการจำแนกประเภทสภาพแวดล้อมอันตรายและวิธีการป้องกันที่ออกแบบมาเพื่อลดความเสี่ยง ภาษาที่ใช้กันทั่วไปนี้เป็นพื้นฐานของระบบการรับรองทั้งสองแบบ

การจำแนกโซน

พื้นที่อันตรายจะถูกจำแนกเป็นโซนตามความถี่และระยะเวลาของการเกิดบรรยากาศระเบิด

• สำหรับก๊าซ ไอระเหย และหมอก (อุปกรณ์กลุ่ม II):
  • โซน 0: พื้นที่ซึ่งมีบรรยากาศของก๊าซระเบิดอยู่อย่างต่อเนื่องหรือเป็นเวลานาน
  • โซน 1: พื้นที่ซึ่งมีโอกาสเกิดบรรยากาศก๊าซระเบิดได้เป็นครั้งคราวในระหว่างการดำเนินการปกติ
  • โซน 2: พื้นที่ซึ่งบรรยากาศก๊าซระเบิดไม่น่าจะเกิดขึ้นในการทำงานปกติ แต่หากเกิดขึ้นจริง ก็จะคงอยู่เพียงช่วงระยะเวลาสั้นๆ เท่านั้น
• สำหรับฝุ่นที่ติดไฟได้ (อุปกรณ์กลุ่ม III):
  • โซน 20: พื้นที่ซึ่งมีบรรยากาศระเบิดในรูปของกลุ่มฝุ่นติดไฟในอากาศอย่างต่อเนื่องหรือเป็นเวลานาน
  • โซน 21: พื้นที่ซึ่งมีแนวโน้มว่าจะมีบรรยากาศระเบิดในรูปแบบของกลุ่มฝุ่นติดไฟในอากาศเกิดขึ้นได้ในการทำงานปกติเป็นครั้งคราว
  • โซน 22: พื้นที่ซึ่งบรรยากาศระเบิดในรูปแบบของกลุ่มฝุ่นที่ติดไฟได้ในอากาศไม่น่าจะเกิดขึ้นในการทำงานปกติ แต่หากเกิดขึ้นจริง ก็จะคงอยู่เพียงช่วงระยะเวลาสั้นๆ เท่านั้น

ระดับอุณหภูมิ (T-Rating)

ค่า T-rated หมายถึงอุณหภูมิพื้นผิวสูงสุดที่อุปกรณ์หนึ่งเครื่องสามารถบรรลุได้ ซึ่งต้องต่ำกว่าอุณหภูมิที่ติดไฟได้เองของสารอันตรายที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่น จอแสดงผลที่มีค่า T6 (อุณหภูมิพื้นผิวสูงสุด 85°C) ปลอดภัยสำหรับการใช้งานในบรรยากาศที่มีไฮโดรเจน (อุณหภูมิที่ติดไฟได้เอง 560°C) แต่จอแสดงผลที่มีค่า T1 (สูงสุด 450°C) ก็เป็นที่ยอมรับได้เช่นกัน สิ่งสำคัญคือค่า T-rated ของอุปกรณ์ต้องเหมาะสมกับก๊าซหรือฝุ่นเฉพาะในสภาพแวดล้อมนั้นๆ

วิธีการป้องกันทั่วไปสำหรับ LCD

มีการใช้วิธีการทางวิศวกรรมหลายวิธีเพื่อป้องกันไม่ให้จอ LCD กลายเป็นแหล่งกำเนิดประกายไฟ วิธีการที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับเทคโนโลยีจอภาพ ได้แก่:

• Ex d (ตู้กันไฟ): ส่วนประกอบของจอแสดงผลที่อาจก่อให้เกิดการระเบิดได้นั้นถูกบรรจุอยู่ในกล่องที่แข็งแรงเป็นพิเศษ กล่องนี้ได้รับการออกแบบให้ทนต่อแรงดันจากการระเบิดภายใน และป้องกันไม่ให้เปลวไฟลุกลามออกสู่ชั้นบรรยากาศภายนอก
• Ex i (ความปลอดภัยภายใน): วิธีการนี้จะจำกัดพลังงานไฟฟ้าและความร้อนภายในอุปกรณ์และสายไฟให้อยู่ในระดับต่ำกว่าระดับที่จำเป็นสำหรับการจุดไฟส่วนผสมในบรรยากาศอันตรายบางชนิด วิธีนี้มักใช้กับเซ็นเซอร์และเครื่องมือที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งเชื่อมต่อกับระบบแสดงผล
• Ex e (เพิ่มความปลอดภัย): ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้มาตรการเพิ่มเติมกับอุปกรณ์อุตสาหกรรมมาตรฐานเพื่อเพิ่มระดับความปลอดภัยจากความเสี่ยงที่จะเกิดอุณหภูมิสูงเกิน และการเกิดอาร์กและประกายไฟ มักใช้กับขั้วต่อและกล่องเชื่อมต่อ
• Ex p (ตู้เก็บแรงดัน): ภายในตู้จะเต็มไปด้วยอากาศสะอาดหรือก๊าซเฉื่อยที่ความดันสูงกว่าบรรยากาศโดยรอบ เพื่อป้องกันไม่ให้สารอันตรายเข้ามาได้

ATEX เทียบกับ IECEx: การวิเคราะห์เปรียบเทียบสำหรับวิศวกร

แม้ว่า ATEX และ IECEx จะใช้มาตรฐานทางเทคนิคเดียวกัน (ชุด IEC/EN 60079) แต่กรอบการบริหารและกฎหมายของทั้งสองมีความแตกต่างกันอย่างมาก สำหรับวิศวกรหรือผู้จัดการฝ่ายจัดซื้อ การเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการปฏิบัติตามมาตรฐานสากลและการเข้าถึงตลาด

แง่มุม	ATEX (คำสั่ง 2014/34/EU)	IECEx (ระบบ IEC)
ขอบเขตทางภูมิศาสตร์	กฎหมายกำหนดให้ต้องมีอุปกรณ์ทั้งหมดที่จำหน่ายเพื่อใช้ในพื้นที่อันตรายภายในสหภาพยุโรป	ระบบการรับรองมาตรฐานสากลที่ได้รับการยอมรับในหลายประเทศทั่วโลก (เช่น ออสเตรเลีย นิวซีแลนด์ สิงคโปร์) เพื่อแสดงให้เห็นถึงการปฏิบัติตามมาตรฐาน IEC ไม่ใช่กฎหมายในตัวเอง แต่เป็นกรอบสำหรับการยอมรับร่วมกัน
สถานะทางกฎหมาย	ข้อกำหนดทางกฎหมาย (ข้อกำหนดเกี่ยวกับเครื่องหมาย CE) การไม่ปฏิบัติตามจะมีผลทางกฎหมายในสหภาพยุโรป	ระบบที่อิงตามมาตรฐานโดยสมัครใจ การปฏิบัติตามจะกลายเป็นข้อบังคับเมื่ออ้างอิงตามกฎหมายของประเทศหรือตามที่ลูกค้ากำหนด มุ่งหวังที่จะเป็นการรับรองมาตรฐานระดับโลกเพียงหนึ่งเดียว
หน่วยรับรอง	“หน่วยงานที่ได้รับแจ้ง” ใดๆ ภายในสหภาพยุโรปสามารถออกใบรับรอง ATEX ได้ คุณภาพการประเมินอาจแตกต่างกันไปในแต่ละหน่วยงาน	การรับรองสามารถออกได้โดย “หน่วยงานรับรองอดีต” (Ex Certification Body) ที่ได้รับการรับรองเท่านั้น ซึ่งผ่านการประเมินจากผู้เชี่ยวชาญร่วมกันอย่างเข้มงวด เพื่อให้มั่นใจถึงมาตรฐานระดับโลกที่สอดคล้องกัน
เอกสาร	ต้องมีคำประกาศรับรองความสอดคล้องของสหภาพยุโรป ใบรับรองนี้มักเรียกว่า “ใบรับรองการตรวจสอบประเภทสหภาพยุโรป”	ออก “ใบรับรองความสอดคล้อง” (CoC) รายงานและใบรับรองทั้งหมดเผยแพร่สู่สาธารณะบนเว็บไซต์ IECEx เพื่อความโปร่งใสอย่างเต็มรูปแบบ
ตัวอย่างการให้คะแนน	CE <Notified Body ID> Ex II 2 G Ex db IIC T4 Gb	Ex db IIC T4 Gb (หมายเหตุ: เครื่องหมาย IECEx ก็ใช้เช่นกัน)
ปรัชญาหลัก	คำสั่ง "กำหนดเป้าหมาย" ที่มุ่งเน้นพิสูจน์ว่าข้อกำหนดด้านสุขภาพและความปลอดภัยที่จำเป็น (EHSR) บรรลุผลแล้ว	ระบบ “กำหนดไว้” ที่มุ่งเน้นการพิสูจน์ความสอดคล้องอย่างเคร่งครัดกับมาตรฐานสากล IEC ที่เฉพาะเจาะจง

ในทางปฏิบัติ ผู้ผลิตหลายรายรับรอง LCD สำหรับพื้นที่อันตรายของตนตามมาตรฐาน ATEX และ IECEx “การรับรองแบบคู่” นี้ช่วยให้เข้าถึงตลาดได้กว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ สำหรับโครงการภายในสหภาพยุโรป ATEX เป็นสิ่งจำเป็น สำหรับโครงการในออสเตรเลียหรือสำหรับบริษัทระดับโลกที่กำหนดมาตรฐานอุปกรณ์ IECEx ถือเป็นมาตรฐานสากล สำหรับข้อมูลที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการนำทางมาตรฐานระดับโลก โปรดดูคู่มือของเรา CE, UL และ FCC สำหรับจอแสดงผลทางอุตสาหกรรม ให้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับความซับซ้อนของการรับรอง

การเลือก LCD ที่ได้รับการรับรองที่ถูกต้อง: คู่มือปฏิบัติ

การเลือกจอแสดงผลที่ถูกต้องไม่ได้มีแค่การค้นหาโลโก้ ATEX หรือ IECEx เท่านั้น แต่ยังต้องอาศัยแนวทางที่เป็นระบบเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยและประสิทธิภาพการทำงาน

ขั้นตอนที่ 1: ประเมินสภาพแวดล้อมของคุณ (การจำแนกโซน)

ขั้นตอนแรกสุดคือการมีรายงานการจำแนกประเภทพื้นที่อย่างเป็นทางการสำหรับโรงงานของคุณ เอกสารนี้จัดทำโดยผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัย ซึ่งจะระบุโซน ประเภทของสารไวไฟที่มีอยู่ (กลุ่มก๊าซ/ฝุ่น) และอุณหภูมิที่ติดไฟได้เอง การรับรองของจอ LCD ของคุณจะต้องเหมาะสมกับโซนอันตรายที่สุดที่จะติดตั้ง จอแสดงผลที่ได้รับการรับรองโซน 1 สามารถใช้ได้ในโซน 1 และโซน 2 แต่จอแสดงผลโซน 2 ไม่สามารถใช้ในโซน 1 ได้

ขั้นตอนที่ 2: จับคู่วิธีการป้องกันกับแอปพลิเคชัน

พิจารณาข้อกำหนดทางกายภาพและการบำรุงรักษาของแอปพลิเคชัน

• จอแสดงผลทนไฟ (Ex d): สิ่งเหล่านี้มีความทนทานสูงและเป็นที่นิยมใช้กันทั่วไปในโซน 1 อย่างไรก็ตาม พวกมันมีน้ำหนักมาก และการบำรุงรักษาก็ซับซ้อน ต้องรักษาความสมบูรณ์ของเส้นทางเปลวไฟทุกครั้งที่เปิดตู้
• จอแสดงผลแบบแรงดัน (Ex p): สิ่งเหล่านี้ช่วยให้สามารถใช้จอภาพอุตสาหกรรมมาตรฐานมากขึ้นภายในตู้ได้ แต่ต้องใช้แหล่งอากาศสะอาดหรือก๊าซเฉื่อยที่เชื่อถือได้ ซึ่งทำให้ระบบมีความซับซ้อนมากขึ้น
• ส่วนประกอบที่ปลอดภัยโดยเนื้อแท้ (Ex i): แม้ว่าการแสดงผลแบบเต็มจอจะไม่ค่อยปลอดภัยในตัวเองนักเนื่องจากต้องใช้พลังงาน แต่คีย์บอร์ด อุปกรณ์ชี้ตำแหน่ง และอินเทอร์เฟซเซ็นเซอร์พลังงานต่ำบางตัวที่เชื่อมต่อกับ HMI ก็ปลอดภัยได้เช่นกัน

ขั้นตอนที่ 3: ตรวจสอบเครื่องหมายรับรอง (ถอดรหัสฉลาก)

อย่าถือเอาคำกล่าวอ้างของซัพพลายเออร์เป็นมูลค่าที่ตราไว้ ตรวจสอบฉลากรับรองและเอกสารของผลิตภัณฑ์ เครื่องหมายทั่วไปเช่น อดีต db IIC T4 Gb บอกคุณ:

• Ex: อุปกรณ์ได้รับการป้องกันการระเบิด
• ฐานข้อมูล: แนวคิดการป้องกันคือ Flameproof Enclosure
• ไอไอซี: เหมาะสำหรับกลุ่มก๊าซที่ระเหยง่ายที่สุด (รวมทั้งอะเซทิลีนและไฮโดรเจน) จึงปลอดภัยสำหรับกลุ่ม IIA และ IIB เช่นกัน
• ที4: อุณหภูมิพื้นผิวสูงสุดจะไม่เกิน 135°C.
• กิกะไบต์: ระดับการป้องกันอุปกรณ์ (EPL) เหมาะสำหรับโซน 1

ขั้นตอนที่ 4: พิจารณาข้อมูลจำเพาะด้านสิ่งแวดล้อมและประสิทธิภาพ

นอกเหนือจากการป้องกันการระเบิดแล้ว จอแสดงผลจะต้องทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ ได้แก่:

• อัตราส่วน IP: การป้องกันการเข้ามาของฝุ่นและน้ำ (เช่น IP66) ถือเป็นสิ่งสำคัญในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่รุนแรง
• ช่วงอุณหภูมิทำงาน: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าจอแสดงผลสามารถรับมือกับอุณหภูมิโดยรอบที่รุนแรงในสถานที่ของคุณได้
• การอ่านค่าภายใต้แสงแดด: สำหรับการติดตั้งภายนอกอาคาร จำเป็นต้องใช้จอภาพที่มีความสว่างสูง (เช่น >1000 นิต) พร้อมเคลือบสารป้องกันแสงสะท้อน
• เทคโนโลยีหน้าจอสัมผัส: ผู้ปฏิบัติงานจะต้องสวมถุงมือหนาหรือไม่? อาจจำเป็นต้องใช้หน้าจอสัมผัสแบบ Resistive หรือแบบ Projective Capacitive (PCAP) ที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานขณะสวมถุงมือโดยเฉพาะ
• การสั่นสะเทือนและความต้านทานแรงกระแทก: จอแสดงผลต้องมีความแข็งแรงเชิงกลสูงเพื่อให้ทนทานต่อสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม การสำรวจทางเลือกที่มีความแม่นยำสูง ทนทานต่อแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทก เป็นส่วนสำคัญของกระบวนการคัดเลือก

ข้อผิดพลาดทั่วไปและการแก้ไขปัญหาในการติดตั้งในพื้นที่อันตราย

การรักษาความปลอดภัยเป็นกระบวนการที่ต่อเนื่อง ไม่ใช่แค่การซื้อเพียงครั้งเดียว ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยซึ่งอาจส่งผลต่อการติดตั้งที่ได้รับการรับรองมีดังนี้:

• การทำให้การรับรองเป็นโมฆะด้วยการแก้ไข: การเจาะรูเพิ่มในกล่อง Ex d หรือการเปลี่ยนชิ้นส่วนที่ไม่ได้รับการรับรอง จะทำให้การรับรองเป็นโมฆะทันที การซ่อมแซมและดัดแปลงทั้งหมดต้องดำเนินการโดยบุคลากรที่มีคุณสมบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิต
• ต่อมสายเคเบิลและการเดินสายไม่ถูกต้อง: วิธีการนำสายเคเบิลเข้าไปในตู้เป็นส่วนหนึ่งของการรับรอง การใช้เคเบิลแกลนด์ชนิดที่ไม่ถูกต้องหรือการติดตั้งที่ไม่เหมาะสมอาจทำลายความสมบูรณ์ของระบบกันไฟหรือระบบความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น
• ความเข้าใจผิดเกี่ยวกับแนวคิด “ระบบ”: สำหรับวิธีการป้องกันบางวิธี เช่น ความปลอดภัยภายใน วงจรทั้งหมด (เช่น เซ็นเซอร์ แบริเออร์ และอินเทอร์เฟซ HMI) จะต้องได้รับการรับรองว่าเป็นระบบที่เข้ากันได้ ไม่ใช่แค่ส่วนประกอบแต่ละส่วนเท่านั้น
• ละเลยการบำรุงรักษา: ซีลและปะเก็นอาจเสื่อมสภาพลงเมื่อเวลาผ่านไป ความสมบูรณ์ของข้อต่อกันไฟอาจลดลงเนื่องจากการกัดกร่อน การตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอตามมาตรฐานต่างๆ เช่น IEC 60079-17 มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยในระยะยาว หากต้องการทราบข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับเทคโนโลยีพื้นฐานที่สนับสนุนจอแสดงผลสมัยใหม่ โปรดดูที่ เทคโนโลยี TFT-LCD สามารถให้ข้อมูลได้

สิ่งสำคัญที่ต้องจำสำหรับโครงการถัดไปของคุณ

การเลือกจอ LCD อุตสาหกรรมสำหรับพื้นที่อันตรายถือเป็นภารกิจสำคัญที่หลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดได้ ยึดถือหลักการสำคัญเหล่านี้เป็นหลักในการตัดสินใจ:

• การรับรองเป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้: ATEX คือกฎหมายของสหภาพยุโรป ส่วน IECEx คือมาตรฐานทองคำสากล การรับรองแบบคู่ (Dual Certification) ให้ความยืดหยุ่นสูงสุด
• รู้จักโซนของคุณ: รายงานการจำแนกพื้นที่ไซต์ของคุณเป็นเอกสารพื้นฐานสำหรับการเลือกอุปกรณ์ทั้งหมด
• ถอดรหัสฉลาก: ทำความเข้าใจเครื่องหมายสำหรับประเภทการป้องกัน กลุ่มก๊าซ/ฝุ่น ระดับอุณหภูมิ และ EPL เพื่อให้แน่ใจว่าตรงกันอย่างถูกต้อง
• คิดให้ไกลกว่า “อดีต” เรตติ้ง: จอแสดงผลจะต้องตรงตามข้อกำหนดการใช้งานของแอปพลิเคชันของคุณด้วย ตั้งแต่ระดับ IP และช่วงอุณหภูมิ ไปจนถึงความสามารถในการอ่านหน้าจอและประสิทธิภาพหน้าจอสัมผัสจากผู้ผลิตชั้นนำ เช่น AUO.
• การติดตั้งและการบำรุงรักษาเป็นสิ่งสำคัญที่สุด: การติดตั้งอย่างถูกต้องโดยบุคลากรที่ได้รับการฝึกอบรมและตารางการตรวจสอบที่เข้มงวดมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกผลิตภัณฑ์เบื้องต้นเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยในระยะยาว

โดยปฏิบัติตามแนวทางที่มีโครงสร้างและใส่ใจในรายละเอียด วิศวกรจึงสามารถระบุและใช้งานจอแสดงผลทางอุตสาหกรรมได้อย่างมั่นใจ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและการมองเห็นข้อมูลโดยไม่กระทบต่อความปลอดภัยของสภาพแวดล้อมที่สำคัญที่สุด