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工业安全产品/工业开关 |
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安全控制系统：生产+安全，二者得兼 |
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作者：欧姆龙株式会社安全事业部 坂东卫持 |
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随着社会状况的变化，以往一直依靠对操作人员进行安全教育的方式来确保如今的生产现场的安全确实变得愈加困难了。因此，设备生产厂家在装置、机器的设计阶段时，对安全方面的考虑就显得非常重要。欧姆龙正是基于这方面的考虑，正不断致力于为制造现场提供安全解决方案，应用先进的技术和最新的安全产品来兼顾制造现场的安全性和生产性。
在如今的汽车制造等现场，由于操作者误入到危险区域、传感器因故障而导致的工伤事故时有发生。如果使用安全控制系统，则可以自动识别危险并立即停止设备的动作，从而确保操作者和设备的安全。特别是在使用机器人的冲压生产线、汽车焊接生产线等高危险的工作区域，对单台设备甚至对整个流水线的安全控制都是非常必要的。在危险的设备上应用安全控制系统，能够有效减少劳动灾害，确保制造现场的安全性和生产性。
安全控制系统的发展
制造业自动化是从继电器控制发展到现在的采用PLC及PC控制，并实现了提高生产力以及柔性化设计的需求。接下来将进一步发展开放性生产总线系统(DeviceNet，EtnerNet/IP等)，从而对PC控制生产制造系统中的生产信息、监控信息、诊断信息等各种信息加以简单收集。
以前的国际安全标准是不允许在自动化控制系统中包含安全控制系统的。但是，最近随着安全技术的发展，使用软件来实现工业安全的国际标准(IEC61508)已经出台，所以，在此基础上能简单实现安全控制系统的程序化，促进工业安全网络技术的发展。
Device Net的 安全市场需求
欧姆龙和共同加入ODVA的Rockwell Automation公司和Sick公司一起，在核心技术CIP(Common Industrial Protocol )的基础上对安全网络进行了开发(如图1)，并在2002年10月从T?V Rheinland得到了作为安全系统的CIP Safety的概念认可。之后，对在汽车制造业中采用最多的现场总线DeviceNet上，进行了安全网络技术DeviceNet Safety的开发(2005年ODVA准备公开其标准)。由于采用了共同的核心技术，因此，控制部分(DeviceNet)以及安全部分(DeviceNet Safety)的网络实现了使用单一电缆的结构，并以DeviceNet的特性(机器变更时可以迅速完成连接/挂断、新机器的简单组装、简单构成机器之间的通信及数据诊断 )给用户提供从机器、设备的设计到生产直至维修的高效便捷的安全总线系统。不仅如此，它还可以应用于将来基于CIP技术发展的网络系统。
图1 CIP 安全堆栈
高水平的安全现场网络
欧姆龙公司所开发的安全网络控制器(SNC)是世界上高水平的安全现场网络――DeviceNet Safety(如图2)。在安全控制领域中，是世界上首次内置DeviceNet Safety接口的产品；同时，它还实现了安全回路上所需功能的模块化、程序化。在功能安全方面，它符合IEC61508的SIL3认证，在机器安全方面则符合EN９5４－1的４级认证，因此，欧姆龙公司所开发的安全网络控制器(SNC)完全符合世界安全标准的最高等级。
图2 安全现场网络DeviceNet Safety
SNC有以下3个特点
(1)利用安全控制回路的程序化，实现整个系统柔性设计
由于实现了符合安全标准的(IEC61508 SIL3/EN954-1 4级)安全控制回路的程序化，因此可以简单地解决由于工艺和设计的变化所带来的安全回路变更/增加问题。
(2)最多可以节省50%的配线
把SNC与安全网络连接实现安全设备布线的网络化(DeviceNet Safety)，控制器的布线长度就可以大大缩短。在复杂的大规模系统中，除了安全回路的输入、输出配线以外，安全回路同其他控制回路之间的配线也是必需的，而在这方面SNC可以节省50%的布线。通过以上的网络构造，不但可以减少安装/维修时的布线错误，而且可以提高变更时的工作效率。
(3)可以在现有系统中增加安全网络
以前的安全控制在硬件方面与机器控制部分是分离的，因此在原有基础上增加安全控制系统时，为了确保最合适的控制性和维护性，需要通过复杂的配线来解决，很不方便。而SNC由于利用了开放性网络――DeviceNet，因此在物理层上就可以利用已有的电缆把维护信息传送到机器控制部分的PLC上，这样既省配线又确保了维护信息的准确传输。
最适合汽车制造生产线的安全产品
另外，针对汽车制造生产线的安全应用，欧姆龙在最新技术——安全网络控制NE1A和安全I/O终端DST1的基础上，在安全连锁类的产品中进一步开发了采用新技术的带电磁锁的安全门开关和安全光幕系列。
(1)新型带电磁锁定安全门开关D4JL
通过D4JL安全门开关，可以在设备进入安全状态前将门锁住以防止工作人员进入危险区域。树脂型的电磁锁定安全门开关，具有全世界最高的3000N(以往在2000N左右)的锁定強度，能在大型门上使用，产品及应用示意图如图3、图4所示。
图3 电磁锁定型安全门开关应用实例
图4 新型带电磁锁定安全门开关D4JL
此外，为确保工作人员的安全，在安全回路接点的基础上配置了2路监控接点，使门的锁定状态的监控简单化。通过背面的释放按钮和专用钥匙有效防止操作人员被关在危险区域里(如图5)。
图5 钥匙的应用实例
(2)新型的安全光幕F3SJ
F3SJ安全光幕采用独特的干扰光自动检测和回避算法，即使有本身在内的三套光幕入光也能自动防止误动作，非常适合自动导航车(AGV)等移动设备上的安全光幕和固定设备上的安全光幕之间无法通过接线方式防干扰的场合(如图6)。
图6 相互干扰说明
F3SJ安全光幕全新改进的安装支架，使得安全光幕在光轴的对准和无盲区串联性能上比原来的产品更简单(如图7)。
图7 F3SJ安全光幕全新改进的安装支架示例
自动送料场合让安全光幕能够自动区分工件和操作者的功能叫屏蔽功能。F3SJ将此功能集成在本体内(如图8)，所以无需专用的“屏蔽控制器”即可兼顾安全性和生产效率。
图8 F3SJ的屏蔽功能示意
此外，通过F3SJ安全光幕可以简单构筑安全回路，如图9、图10所示。
图9 通过F3SJ构筑安全回路示例一
图10 通过F3SJ构筑安全回路示例二
欧姆龙不但提供机器控制类产品，而且在工业安全领域提供传感、控制和通讯的整体解决方案(如图11)，旨在为生产现场的安全性和生产效率做出贡献。以确保制造现场的安全、提高设计和工厂的生产性为出发点，在汽车行业，许多家全球领先企业已经采用了欧姆龙的安全技术。
图11 欧姆龙的工业安全解决方案
(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(8/13/2005) |
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