グループ安全規格 IEC60204-1

ISO12100ではリスクアセスメントをした結果、電気的な危険源に対する方策は、IEC60204-1「機械類の安全性―機械の電気装置―第1部:一般要求事項」を参照するように記載されています。この規格は、機械安全分野における電気設備の安全を確保するための基本となる重要な規格です。

この規格の目的は以下の3つです。
●人の安全確保(safety of persons)と財産(装置、機器、部材)の安全確保(safety of property)
●制御応答の一貫性(正しい制御・応答)の確保(consistency of control response )
●保全の容易性の確保(ease of maintenance)

電気的危険源としてあげられるのは、主に「感電」、「電気火災」ですが、それだけではなく上記目的の為に「制御応答の確実性」、「保全の容易性」、「人間工学原則に基づく操作性」などについても記載されています。

適用範囲は以下の通りで、使用する際に固定して使用する電気設備が対象です。
●手持ち操作装置など、連携して機能する機械グループを含む。
●AC1000V/DC1500V以下、200Hz以下で動作する電気機器、その構成部品。
また、この規格では、次のものは対象としていません。
●屋外使用(建物や保護構造物の外側など)
●爆発の可能性のある材料(塗料、おがくずなど)を使用、処理、生産するもの
●爆発、燃焼の可能性のある雰囲気で使用されるもの
●特定の材料を使用、生産する場合に特別のリスクを持つもの
●鉱山で使用するもの
●縫製用の機械、ユニット、システム(IEC60204-31でカバーしている)
●ホイストマシン(IEC60204-32でカバーしている)

現在、半導体製造装置に関する規格IEC60204-33が発行されています。

1. 電圧範囲と使用環境

まず、この規格を適用する為には、次の仕様を満足する必要があります。

●使用する電気部品は、関連するIEC規格などがあれば、それに適合していること(4.2)
●電圧範囲(4.3)
 交流電源
  電圧 定常時の電圧が公称電圧の0.9〜1.1倍
  周波数 公称電源周波数の0.99〜1.01倍(連続)または0.98〜1.02倍(短時間)
 直流電源
  電池電源
  電圧 公称電圧の0.85〜1.15倍
      電池駆動車両の場合は、公称電圧の0.7〜1.2倍
  瞬時停電 5ms以下
 コンバータ電源
  電圧 公称電圧の0.9〜1.1倍
  瞬時停電 20ms以下。次の中断までの間隔は、1秒を超えるものとする。
●周囲温度(4.4.3)
 最低条件として、周囲温度が5℃〜40℃の間で正常に作動しなければならない。
●湿度(4.4.4)
 最高周囲温度+40℃において相対湿度が50%以下のとき、正常に作動しなければならない。
 温度が低い場合には高い湿度(たとえば、+20℃では90%)も許容する。
●高度(4.4.5)
 電気装置は、海抜1000m までの高度で正常に作動しなければならない。
●輸送および保管(4.5)
 輸送中および保管中に長時間では−25℃〜+55℃、24時間を超えない短時間では+70℃までの温度の影響に耐えるように設計するか、または適切な温度対策をとらなければならない。

2. 工場の電源と接続する

制御盤への電源接続は断路器に直接接続するか、プラグ(コンセントなど)で接続します。
そのとき、制御盤に必要な電圧が1種類であれば工場からの電源接続は1ヵ所で行います。
●機械の電気設備はできる限り単一電源とするのが望ましい。
●入力電源導体の接続においては、プラグ接続による場合を除き、電源導体を電源断路器に直接接続することが望ましい。
●入力電源断路器は、次の電源に対して設置しなければならない(5.3.1)
 −機械への各入力電源
 −機械に搭載している各電源

断路器の構造(適用規格は主にIEC60947-3である)
●オフ(断路)、オン(閉路)の各位置を、記号“○”および“|”で明示している。
●接点間ギャップを目視できる。または、断路されるまでオフ(断路)を表示できない位置表示である。
●エンクロージャ外に操作手段(ハンドルなど)を持つ断路機器は、ハンドルの色は、黒または灰色とすべきである。(非常シャットダウン装置を兼ねる場合は除く)
●オフ(断路)位置にロックできる手段(たとえば、南京錠)を備えている。
●電源回路のすべての充電導体を断路できる。
(電源がTN-S 接地系統の場合は、中性線を断路してもしなくてもよい。PE 導体、PEN 導体は断路してはいけない)
●機械の電気装置の中で最大の負荷容量を持つ電動機の拘束電流と、その他のすべての電動機および/または負荷の通常の作動電流との総和の電流を遮断できる遮断容量をもつ。
●プラグ・ソケットを使用してもよい。
●入力電源断路器の操作手段は、作業面から0.6m以上1.9m以下の容易に手が届く位置に設けなければならない。上限は1.7mを推奨する。

例外回路:
入力電源断路器で断路しなくてもよい回路は次のものになります。
異常時の安全確保や保全に必要なものです。
 ●保全または修理作業中に必要な照明回路。
 ●修理用または保全用の電源プラグおよびコンセント。
 ●不足電圧保護回路。
 ●装置を正しく作動させるために常に電源供給状態が必要な回路。(たとえば、温度制御して用いる測定装置)
 ●インタロック用制御回路

3. 感電防止

電気設備は、充電部への人体または身体の一部の接触(感電)から保護しなければなりません。
充電部とは、電圧がかかっている電極です。IEC60204-1では、充電部は「正常使用状態で電圧が印加される導体および導電性の部分」と定義されます。
感電には2種類あり次のように定義されています。
●直接接触(3.13) 充電部(正常時に電圧が印加されている)への接触
●間接接触(3.27) 故障によって充電部となってしまった金属部(露出導電性部分:正常時は触っても感電しない)への接触

直接接触による感電の防止は、「エンクロージャなどで覆う」、「距離をとる」など、作業者が充電部に接触できないようにする手法をとります。

間接接触による感電の防止は、露出導電性部分(機器の筐体など)を保護ボンディングへ接続しておくことで、その露出導電性部分が充電部との接触により電位を持った場合は、地絡という形で検知し電源を遮断する手法をとります。このとき、電源系統の種類によって過電流保護装置を使用するか、漏電検知装置を使用するかの選択を行う必要があります。

4. 機器の保護

過電流や温度上昇などによる機器の破壊や、電気火災を防止するための手法を言います。
代表的な手法は、過電流保護装置による機器の保護です。
回路電流が、構成部品の定格値または導体の許容電流のいずれか小さい方を超える可能性がある場合、過電流保護を使用する必要があります(7.2.1)

また、次にあげるのは過電流保護装置を必要とする回路です。
●電力回路(7.2.3)
●制御回路、制御回路用変圧器(7.2.4)
●保守用コンセント(7.2.5)
●照明回路(7.2.6)
過電流保護装置は変圧器の突入電流による不要なトリップを防止し、変圧器の二次側の端子間が短絡したとき、巻線温度が変圧器の絶縁種別による許容値を超えることを防止する必要があり ます(7.2.7)

次にあげるのは、過電流保護機器の設置に関する条件です。
●すべての導体の電流容量が、少なくとも負荷の電流容量以上。
●電流容量が減少する導体から過電流保護機器までの導体長が3mを超えないこと。
●短絡する可能性が少ない方法で導体を布設すること。(ダクト、エンクロージャなど)

5. 接地

規格本文中に「保護ボンディングは、間接接触による感電から人を保護するための基礎となるものである」
とあり、接地は特に「間接接触による感電」に重要な役割をはたします。

保護ボンディング回路の構成(8.2.1)
− PE端子(外部保護接地導体の接続点)
− 電気装置内の保護導体
− 電気装置の露出導電性部分および導電性構造部分
− 機械の構造を形成する外部導電性部分

護導体の断面積は、次の条件を適用します(8.2.2)
− JIS C 60364-5-54の543(JIS B 9960-1の表1 )
− IEC60439-1の7.4.3.1. 7

また保護ボンディング回路に関する注意事項は以下のとおりです。
− 保護ボンディング回路の導通連続性の確保(8.2.3)
− 保護ボンディング回路に開閉接点を挿入してはならない(例外あり)(8.2.4)
− 保護導体の接続点には文字PEまたは下の図記号を表示すること(8.2.6)

6. 制御回路

制御回路に交流電源を供給する場合は、制御回路用の変圧器を使用しなければなりません。この変圧器は、分離巻線形(複巻)でなければなりません(9.1.1) また、制御回路電圧は、277Vを超えてはいけません(9.1.2) 「4.機器の保護」でふれたように、制御回路には、過電流保護装置を設置しなければなりません(9.1.3)

制御機能として代表的なものを挙げます。

●モード選択
モード選択によって危険状態が起こり得る場合は、適切な手段(たとえば、キースイッチ、アクセスコード)によって、無許可および/または不注意によるモード選択が行われることを防止しなければならない。
また、モードを選択しただけで機械が運転を開始してはならない(9.2.3)
●起動条件
安全機能、安全方策が有効な時だけ起動可能にする(9.2.5.2)
●停止機能
停止機能は、起動機能に優先(割り込み)して作動しなければならない(9.2.5.3)
また停止機能は、停止カテゴリとして分類されています。

制御システムの安全関連部に使用する安全機器

(1)非常停止装置
●すべてのモードにおいて、他の機能および操作に優先しなければならない。
●危険状態を引き起こし得る機械アクチュエータの電源を直ちに(停止カテゴリ0)遮断するか、または他の危険源を発生させることなく、できるだけ早く危険な動きを停止する方法(停止カテゴリ1)で制御しなければならない。
●非常停止の解除によって再起動してはならない。
●種類
 −パーム形またはきのこ形のヘッドを持つ押しボタンスイッチ
 −コードを引くことによって作動するスイッチ
 −機械的ガードのないペダルスイッチ
●アクチュエータの色は赤色、アクチュエータのすぐ背後の色は黄色とする。
●作業位置から容易にアクセスできるように配置する。
●非常停止用機器は、すべての操作盤に、および非常停止操作が必要となるその他の位置に配置する。
●有効状態にある非常停止機器と無効状態にある非常停止機器の区別ができるようにする。

(2)非常シャットオフ装置
●すべてのモードにおいて、他の機能および操作に対して優先する。
●電気による危険源または被害が発生する可能性がある場合に設置する。
●非常スイッチングオフは、関連する入力電源を電気機械的(非半導体)スイッチでスイッチングオフすることによって達成され、入力電源に接続されている機械アクチュエータをカテゴリ0で停止する。
●非常スイッチングオフの解除によって再起動してはならない。
●種類
 −パーム形またはきのこ形のヘッドを持つ押しボタンスイッチ
 −コードを引くことによって作動するスイッチ
 −目的に応じて断路器と兼ねてもよい
●アクチュエータの色は赤色、アクチュエータのすぐ背後の色は黄色とする。
●目的に応じて容易にアクセスできるように配置する。

(3)その他の機器
●インタロック装置
特定の条件下で危険な機械機能の運転を防止する機械装置、電気装置、またはその他の装置
●ホールド・トゥ・ラン制御装置
手動制御を作動させている間に限り、危険な機械機能の起動開始指令を出し、かつ維持する制御装置
●イネーブル装置
起動制御に連携して用いる補足的手動操作装置であり、連続的に操作するときのみ機械の起動を許可する。(起動自体は他の装置で行う)
●両手操作制御装置
危険な機械機能に起動開始の指令を出し、かつそれを維持するには、両手による同時操作を必要とする制御機器(操作する人のためだけの保護手段)

(4)ケーブルレス制御
ペンダントなどケーブルレス操作盤の電源を容易に切り離す手段を用意し、さらに無断使用を防止するための手段(たとえば、キースイッチ、アクセスコード)を必要に応じて用意する。各操作盤には、それぞれがどの機械を制御するのかが明確に分かるような表示をする。
指定の操作盤以外の信号で機械が作動しないような方策をとる(9.2.7.2)
複数の操作盤を持つ場合、同時に操作可能な操作盤は1つだけとする(9.2.7.4)

7. オペレータインターフェイス

オペレータインターフェイスの操作・表示機器は、配置、設計、追加保護方策などによって、ヒューマンエラー(不注意による誤操作)が起こる可能性を最小にする必要があります。

押しボタンの色と表示は次のように決められています。

その他の押しボタンの色に関する制限
●起動用のアクチュエータは白色、緑色の使用も許容するが赤色を使用してはいけない。
●非常停止(非常遮断)用アクチュエータは赤色。
●停止用のアクチュエータは黒色、緑色を使用してはいけない。
 赤色の使用も許されるが非常停止装置の近くに設置しないことが望ましい。
●起動および停止を交互に機能する押しボタン(ホールドトゥラン)は白色、黒色、灰色が望ましい。
 赤色、黄色、緑色を使用してはいけない。
●リセット用押しボタンは、青色、白色、灰色、黒色とする。停止用ボタンとしても使用する場合は青色を使用しない。
 緑色を使用してはいけない。



表示灯の色

その他の表示などの色に関する制限
●ユーザーとの特別な合意がない限り上表に準拠すること。
●積層表示灯は、上から赤、黄、青、緑、白の順番にすべきである。

8. エンクロージャへの制御機器の配置

制御機器は、適切なエンクロージャに納めることで、設置環境に対する機器の保護と直接接触による感電保護への対策とします。またエンクロージャ内の保全性をよくするための配置が求められます。

(1)エンクロージャ内への機器の設置
●制御装置のすべての部品は、それらの部品または配線を外さずに識別できるような位置、向きに配置しなければならない。部品の作動確認または交換が必要となる場合は、他の装置および部品を外さずに確認および交換を行えることが望ましい。
●操作および保全を前面から容易に行えるように取り付ける。
●機器の調整、保全、取外しに特殊な工具が必要な場合は、その工具を提供する。
●定期的保全、調整が必要な機器は、作業面から0.4mから2.0mに取り付ける。
●端子は、作業面から0.2m以上の高さに配置する。
●操作、表示、測定および冷却以外の用途に用いる機器を、エンクロージャの扉または通常取外し可能なカバーに取り付けてはならない。
●複数のプラグイン形式の機器は、組合わせを誤ると機能が正しく作動しない場合は、誤挿入できない構造にする。
●制御装置を収納するエンクロージャの中には、電気装置と直接関係ない非電気的な部品および機器を配置してはならない。電磁弁のような機器は、他の電気装置から(例えば、別の区画に)隔離することが望ましい(11.2.2)

(2)エンクロージャの基本仕様
●外部からの固体および液体の侵入に対する制御装置の保護は、機械の運転を意図する場所での外部からの影響(すなわち、設置場所、物理的環境条件)を考慮して適切な保護能力をもつものでなければならない。また、ホコリ、冷却剤、削りくずなどに対しても十分に保護できるものでなければならない(11.3)
●制御装置のエンクロージャは、少なくともIP22の保護等級を持つものでなければならない(11.3)・およびカバーの止め金具は、脱落防止形が望ましい。
●内部に取り付けた表示機器を見るための窓の材料は、機械的・化学的強度が必要。(たとえば、強化ガラス、厚さ3mm以上のポリカーボネート板)
●制御装置エンクロージャの扉(推奨)
 ・幅:0.9m以下(垂直丁番取付けの場合)
 ・開放角:95°以上
●エンクロージャに開口部(ケーブル口など)を設ける場合は、装置に必要な保護等級をエンクロージャが確保する手段を用いる。
●ケーブル引込み用の開口部は、現場で容易に開けられる必要がある。
●機械内のエンクロージャの底部には、結露による凝縮液を排出するために適切な開口部を設けてよい。

9. ケーブルの選択

導体およびケーブルは、使用条件(たとえば、電圧、電流、感電保護、ケーブルの密集度)や周囲温度、水、腐食性物質の存在、機械的応力、火災の危険に対して適切なものを選択する必要があります。

(1)ケーブルの選定
●導体には基本的には銅を用いる(12.2)
●導体の断面積は必要な強度を確保するため基本的には表05に従う(12.2)
●ケーブルおよび導体の絶縁被覆の耐電圧(12.3)
 −交流50Vまたは直流120Vを超える場合 :
   交流試験電圧2000Vで5分間の耐電圧が必要
 −PELV 回路の場合 :
   交流試験電圧500Vで5分間の耐電圧が必要
●絶縁被覆は、運転中または布設中、絶縁が損なわれない機械的強度・厚さが必要(12.3)
●絶縁被覆は火炎伝搬性だけでなく、毒性・腐食性煙霧発生も考慮する(12.3)

(2)ケーブルの電流容量
●電線の電流容量は、主に次のものに依存する(12.4)
 −導体断面積(導体抵抗)
 −絶縁被覆材料(絶縁体の最高許容温度、断伝導率)
 −周囲温度(周囲温度が高ければ電流容量が減少する)
 −密集度(密集すると放熱が悪くなるから電流容量が減少する)
●電源供給点から負荷までの電圧降下は、通常の運転条件下で公称電圧の5%を超えないこと。

10. 配線

緩み、誤配線などの防止、保全性を考慮しなければなりません。

配線に関する注意事項
●1端子に対し1本の導体を接続する。
(端子が複数導体接続用に設計されている場合を除く)
●保護導体は、1端子に1本だけを接続する。
●端子台の端子には、図面上の表記と一致する記号でマーキングもしくはラベル付けをする。
●識別方法は、数字、英字、色、または色と数字の組合わせ、色とアルファベットの組合わせでもよい。数字にはアラビア数字を、英字にはローマン体を用いる。
●誤接続によってリスクが発生する可能性がある場合は、導体・端子を識別できるようにする。
●識別用タグは、読みやすく、耐久性があり、設置環境に適した材料を選択する。
●端子台では、内部配線と外部配線とが端子上で交差しないように配線を行う。
●エンクロージャ内の導体は、基本的に固定する。
●非金属製ダクトは、難燃性の絶縁材料を用いる。
●エンクロージャ内に取り付ける電気装置は、前面から配線変更できるようするべきである。
 機器をエンクロージャ裏面で接続する場合には、扉または外開き式パネルを用意する。
●扉や可動部分に取り付ける部品への接続は、可とう性導体を用いる。
●ダクトに収納しない導体やケーブルは、適切に保持する。
●エンクロージャ外への制御用配線には、端子台またはプラグ・ソケット対を介して接続する。
●配線色
 配線は、表示もしくは色によって識別できるようにしなければなりません。
 使用可能色:黒、茶、赤、オレンジ、黄、緑、青(ライトブルーを含む)、紫、灰、白、ピンク、ターコイズ(青緑)

保護護導体線:緑・黄の組合わせは保護導体以外に使用してはいけない。(7:3)

<前述の配線色に従わなくてもよい場合>
●完全な内部配線済みの状態で購入した個別装置や所定の色の絶縁物が入手不能のとき。
●「黄・緑」の組合わせ以外で多芯ケーブルを使用するとき。

11. 警告表示

サンプル画像

警告標識、銘板、マーキングおよび識別プレートは、設置環境下で十分耐えるものでなければなりません。(16.1)

また、感電のリスクを持つ電気装置を内蔵しているエンクロージャには右の警告標識を 表示しなければなりません。

熱量の制限:発熱する構成部品(たとえば、放熱器、電力用抵抗器)は、周囲の各部品の温度が許容値以内になるように配置しなければなりません(11.2.3)
人が触れる可能性のある部分の温度は、表07に示す限度値を超えてはなりません。

12. 技術文書

設備の銘板に必要な情報です。
●供給者名または商標
●認証関連の表示(必要であれば)
●製造番号(存在する場合)
●各電源の定格電圧、相数および周波数(交流の場合)、全負荷電流
●装置の短絡定格(たとえば、短絡遮断容量)
●基本文書番号(IEC62023:技術情報および文書集の体系化)

技術文書として準備しなければならないもの。
 a)主文書(部品表または文書一覧表)
 b)下記を含む補足文書
  1)装置、据付け、取付けおよび電源接続に関する明瞭で包括的な説明
  2)電源仕様
  3)必要に応じて、物理的環境に関する情報(たとえば、照明、振動、騒音レベル、空気中の汚染物質)
  4)必要に応じて、全体図(ブロック図)
  5)回路図
  6)次に関する情報のうち必要なもの
   ─装置の使用に必要なプログラミング
   ─運転順序
   ─検査頻度
   ─機能試験の頻度および方法
   ─調整、保全および修理の手引き、特に保護機器および保護回路について
   ─推奨予備品のリスト
   ─納入工具のリスト
  7)安全防護物、インタロック機能、およびガードインタロックに関する説明(相互接続図を含む)
    連携して稼働する機械では、特に必要である。
  8)安全防護の説明および安全防護を解除する必要がある場合(たとえば、マニュアルプログラミング、プログラム検証などのために)の解除手段の説明(9.2.4参照)
  9)保守作業を安全に行うための諸手順の指示(17.8参照)
  10)取扱い、搬送および保管に関する情報
  11)負荷電流、起動ピーク電流および許容電圧降下に関する情報(必要なもの)
  12)保護方策採用(実施)後も残留するリスクに関する情報、特別な訓練が必要かどうかの説明、および個人用保護具が必要ならその仕様

※詳しくはPDFファイルをご参照ください

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