Pilz 安全产品在汽车制造行业的应用.docx
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Pilz安全产品在汽车制造行业的应用
书山有路勤为径;学海无涯苦作舟
Pilz安全产品在汽车制造行业的应用
前言
众所周知,现代汽车的制造分为冲压、焊装、涂装和总装四大工艺,再
加上动力总成就组成了整车生产的五个密不可分的生产流程。
国内外的汽
车制造商历来重视汽车制造过程中的安全与保护。
随着产能的不断提升,
厂商对设备自动化的要求越来越高,机器和设备也越来越复杂、速度也越
来越快。
因此,厂商对这些机器的安全要求也越来越高。
我们既要能够保
证安全、可靠性,又要保证灵活、易维护性。
这就对安全元器件的正确和
合理的设计和选择提出了一定的要求。
为何在安全控制系统中,需要使用特殊的安全控制模块来控制安全功能
安全控制系统必须提供一种高度可靠的安全保护手段,最大限度地避免
机器的不安全状态、保护生产装置和人身安全,防止恶性事故的发生、减
少损失。
该系统在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护操作期间对机
器设备提供安全保护。
一旦当机器设备本身出现危险,或由于人为原因而
导致危险时,系统立即做出反应并输出正确信号,使机器安全停车,以阻
止危险的发生或事故的扩散。
一套安全控制系统,由安全输入信号(即安全功能,如紧急停止信号、
安全门信号等)、安全控制模块(如安全继电器、安全PLC)、和被控输出
元件(如主接触器、阀等)三部分组成。
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在国内不少具有安全要求的机器中,普通的继电器或者PLC被广泛地作
为控制模块,对安全功能进行监控。
从表面看来,这样的机器在一定条件
下也能够保证安全性。
但是,当普通的继电器和PLC由于自身缺陷或外界
原因导致功能失效时(如触点熔焊、电气短路、处理器紊乱等故障),就
会丢失安全保护功能,引发事故。
而对于安全控制模块,由于其采用冗余、多样的结构,加之以自我检测
和监控、可靠电气元件、反馈回路等安全措施,保证在本身缺陷或外部故
障的情况下,依然能够保证安全功能,并且可以及时的将故障检测出来。
从而在最大程度上保证了整个安全控制系统的正常运行,保护了人和机器
的安全。
汽车制造行业的安全要求
汽车制造行业需要运用到各种各样的设备和技术,包括有数控机床、冲
压设备、机器人控制、传送和传输装置等。
这些设备根据不同应用和其本
身的风险程度,有着不同的安全要求。
通常,我们可以参照以下欧洲标准
进行设备的设计:
谽N1050-1996机械安全风险评价
谽N292-1:
1991机器安全基本概念与设计通则
谽N954-1机械安全控制系统有关安全部件第1部分设计通则
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谽N/IEC60204机械安全机械电气设备
谽N/ISO13894机械的安全控制系统有关的安全部件
谽N/IEC61508主要涵盖了电气/电子/可编程电子系统的功能安全
谽N418紧急制动设备
谽N1088与保护装置有关的连锁装置设计和选择原则
谽N12415机床安全小型数控车床和车削中心
谽N12417机床安全加工中心
谽N12478机床安全大型数控车床和车削中心
谽N692:
1996机械压力机安全
谽N693:
2000机床安全液压机
谽N1550:
1997机床安全工件夹紧用卡盘设计和制造的安全要求
这些标准中,我们现在比较常用的有EN954-1(此标准将被ENISO
13849替代)。
EN954-1中的等级分为B、1、2、3、4,安全等级分别由低
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到高。
Pilz安全控制模块在汽车制造领域中的应用
在确定了设备的安全等级之后,相应安全区域的安全控制电气回路也必
须达到与之对应的安全等级。
在整个安全控制电气系统中,安全控制模块
最为复杂。
因为安全控制模块,既要采集安全输入信号,并且根据逻辑要
求,进行安全的输出控制。
安全控制模块不但在自身出现缺陷的情况下依
然要能够保持高安全可靠性,同时也要能够检测安全输入信号和被控输出
元件的故障,并及时做出合理的反应。
在安全控制领域,常用的安全控制
模块有安全继电器、安全可编程控制器、安全总线系统。
Pilz紧凑型安全继电器PNOZX、elog和Sigma系列可以用于控制单一
安全功能,适用于小型的安全控制系统。
其安全输出通常有继电器触点输
出或晶体管输出。
无论采用何种形式的输出结构,安全继电器都能够保证
至少2个通道进行输出的控制。
在一个输出通道出现故障的情况下,另外
一个冗余的通道依然能够保证安全继电器的安全功能,并且及时检测出故
障通道。
Pilz模块化安全继电器PNOZmulti是一个多功能、可自由配置的模块化
安全系统。
与其他PNOZ安全继电器不同,PNOZmulti的安全电路可在个人
电脑上使用图形配置工具轻松生成。
PNOZmulti由一个PNOZm0(1/2)p
基础模块和若干个扩展模块组成。
基础模块可单独使用,包括20个可连
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接急停按钮、安全门、双手控制器等所有安全功能的输入点;4个2A容量
的半导体安全输出;2个继电器安全输出;一个辅助非安全输出以及4个
测试脉冲输出。
可以使用扩展模块来达到增加输入输出点、速度监视、现
场总线连接的功能。
通过基础模块上的RS232接口可以直接向PNOZmulti
写入程序,或使用读卡器向SIM智能卡写入程序后插入PNOZmulti运行。
安全可编程控制器适用于中、大型的安全控制系统。
Pilz的安全可编程
控制器PSS的CPU采用冗余的多处理器结构。
各个处理器之间相互监控,
一旦出现不一致,立刻使控制器处于安全状态,并且发出报警信息;同时,
安全可编程控制器对内部的RAM,EPROM,输入输出寄存器等元件进行实时
监控,并且采用特殊的测试脉冲对输入信号和输出被控元件进行检测,一
旦出现任何不安全隐患,控制器立刻切换至安全保护状态。
Pilz安全总线系统SafetyBUSp则适用于大型、离散式的安全控制系
统。
其原理是在现有工业现场总线的基础上,采用了一系列的时间检测、
地址检测、连接检测和CRC冗余校验等措施,达到高的安全等级。
对于汽车制造工业的不同车间和设备,以上安全产品的正确选择、设计
和使用,对于成本的降低、设备的安全可靠性、维护的便易性至关重要。
对于安全功能4个以下的单台设备或流水线,我们可以使用紧凑型安全
继电器。
例如,在动力车间中的单台数控机床,其安全功能通常包括数个
紧急停止按钮、一扇至二扇安全门,并且安全等级在3级以上。
对于这样
一个应用,我们可以采用一个紧凑型安全继电器控制所有的紧急停止按钮;
再使用1/2个紧凑型安全继电器控制1/2扇安全门。
任何一个安全继电器
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