安全控制器的产生背景及其优缺点

作者：欧姆龙自动化（中国）

欢迎访问e展厅 展厅 12 工业安全产品/工业开关展厅 安全模块, 光电保护器, 限位开关, 接近开关, 微动开关, ... 随着生产现代化的发展，危险源在生产现场星罗密布。本文综述了安全控制器的产生背景及其优缺点，且看安全控制器如何为“控制”和“安全”的整体解决方案做出贡献。 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生产现场的安全如今变得愈加困难。因此设备生产厂家在机器的设计阶段，对安全方面的考虑就显得非常重要。基于“人会出错，机器会出故障”的安全概念，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。 生产性。根据控制元器件功能的高低及安全应用控制等级的复杂性，欧姆龙的安全应用控制器，从单输入、单输出应用到多输入、多输出的复杂安全回路构成应用，可以解决各种各样的应用课题。下面就欧姆龙的安全控制器进行简单的介绍： 安全继电器单元 1.产生的背景 在电路设计中，如果使用单一的安全继电器和安全元器件连接,可以达到按下急停按钮输出停止的功能。但是，要满足如下安全电路的功能要求： （1）当按下急停按钮时机器不能重新起动。 （2）机器的安全回路发生故障时 ，及时切断机器危险部件的电源。 （3）必须在安全回路确认后才能重新启动机器（反馈回路和自动/手动复位）。 此时，如果使用安全继电器设计电路会变得非常复杂。欧姆龙的安全继电器单元（G9SA，G9SB，G9S）在这种背景下诞生了。 2. 特点 安全继电器单元由三个安全继电器组成，并通过内部接线执行联锁和安全验证功能，满足EN954-1安全4级的要求。 3.安全继电器单元(G9SA)安全回路样例 优点: （1）已在取得安全认证的继电器序列中建立回路。 缺点： （1）建立具有相当数量输入/输出（I/O）的安全回路时较复杂。 （2）单元之间接线复杂，工时也随之增加。 （3）不能通过编程方法进行电路设计。 灵活安全单元 1.产生的背景 随着危险源头日益增多，考虑到安全性和生产性，在生产现场需要使用紧急开关停下所有设备，而安全门开关和安全光幕仅使目标危险源停止运行。对于安全继电器单元来说，若采用与连接，则继电器电路数量日益增大,电路设计就越发困难。欧姆龙的灵活安全单元（G9SX）在这种背景下诞生了。 2. 特点 （1）生产性：通过部分停止和全体停止，使装置的“安全性”和“生产性”兼容。 （2）维护性：通过LED显示和可拆卸式端子台，及时掌握当前状态和减少配线工时，提高了可维护性。 （3）扩展性：通过逻辑连接，使设备的变更和扩展变得容易。 3.灵活安全单元(G9SX)的安全回路样例 优点: （1）取得安全认证的TTL中具有输入/输出回路 (IEC61508 认证）。 （2）通过模块之间的逻辑连接（与逻辑），能够轻松建立具有相当数量的输入/输出（I/O）。 缺点： 不能通过编程方法进行电路设计。 安全控制器 1.产生的背景 前面介绍的安全继电器单元和灵活的安全单元都能通过简单的连接实现安全，使得安全对策的设计变得轻松。但是在生产现场，从生产性角度考虑，现场操作人员和维护技术人员等希望能查看到安全设备的状态，如通过一些带有诊断功能的指示灯，使运行中的接近警告和作业许可的信息切实地传达给操作人员；通过主机指示灯的亮灯模式，可读取到安全设备输入输出状态的错误内容；通过串口通信，可读取到更详细的信息。在这样的思想基础上，欧姆龙的安全控制器（F3SX）诞生了。 2.特点 （1）能将安全输入信号接到PLC来构成互锁电路：一般来说PLC等程序性的控制设备，会由于内存的部分丢失和CPU失控，以及生产现场的程序改写等现象，可能导致安全性无法确保。即使使用了安全光幕和安全门开关等，但只要使用PLC控制，就无法得到绝对的安全。此外，即使是使用了继电器的互锁结构，若继电器发生了溶着和布线短路，将进入危险状态，因此也不能说绝对安全。而F3SX能安全且简单地连接安全光幕和安全门开关等多种安全装置，综合各种安全装置进行监视，真正实现安全设备中枢的作用。 （2）采用了模块结构，能完全适合各种设备，采用输入输出集成的设计。 （3）符合安全控制器要求的全球安全标准：符合以国际标准IEC为首的欧洲、美国、加拿大、韩国的各种安全标准。 （4）通过插入式连接器简单连接：不需要单元间多余的布线，可大幅度削减设计时的安全性评价，同时能大幅度减少保养工时。 （5）通过LED显示各种输入输出的状态，有利于缩短查找故障原因的时间。 3.安全控制器 (F3SX)的安全回路样例 优点： （1） 取得安全认证的TTL中具有输入/输出回路。 (IEC61508 认证）。 （2） 在一套单元中能够完整控制输入/输出（I/O）。 （3） 能够和控制器，例如PLC进行通信。 缺点： 不能通过编程建立回路。 安全网络控制器 1.产生的背景 随着生产现代化的发展，危险源在生产现场星罗密布。若按以往常规惯例，使用安全继电器和继电器单元时,全部要使用物理连线，且远距离连线使电路设计复杂化。若生产现场发生工艺变更，如增加门开关，复杂线路连接使变更、修改电路更复杂。另外，还有必要进行安全电路监控的线路连接，以便及时发现错误发生的场所，及时解决错误，真正做到安全性和生产性两者兼顾。基于这种思想，欧姆龙的安全网络控制器（NE1A）诞生了。 2.特点 （1）具有超小型安全PLC功能：使用功能块的演算功能和安全输入/输出的控制功能。 （2）通过DeviceNet Safety实现输入/输出的扩充。 （3）使用图形式软件工具进行配置。 （4）使用密码的权利管理 。 （5）异常发生时的履历功能 （6）USB 界面接口。 （7）符合IEC61508SIL３要求是FA工控领域的最高水平。 符合EN954-1 Cat4的要求，且通过TUV认证 3.安全网络控制器 (NE1A)的安全回路样例 优点： （1）利用安全控制回路的程序化来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的变更、增加问题。 （2）最多可以节省50%的配线：把安全网络控制器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。在复杂并且规模比较大的系统中，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，而在这方面我们可以节省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，而且提高变更时的工作效率。 （3）在现有系统中可以进行安全网络的追加：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。而安全网络控制器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，这样既实现了省配线又确保了维护信息的准确传输。 综上所述，通过如下表格形式对安全继电器（G7SA）与安全控制器建立安全回路的优缺点进行比较。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/12/2010)