Pilz 安全產(chǎn)品在汽車制造行業(yè)的應(yīng)用

眾所周知，現(xiàn)代汽車的制造分為沖壓、焊裝、涂裝和總裝四大工藝，再加上動力總成就組成了整車生產(chǎn)的五個密不可分的生產(chǎn)流程。國內(nèi)外的汽車制造商歷來重視汽車制造過程中的安全與保護。隨著產(chǎn)能的不斷提升，廠商對設(shè)備自動化的要求越來越高，機器和設(shè)備也越來越復(fù)雜、速度也越來越快。因此，廠商對這些機器的安全要求也越來越高。我們既要能夠保證安全、可靠性，又要保證靈活、易維護性。這就對安全元器件的正確和合理的設(shè)計和選擇提出了一定的要求。

為何在安全控制系統(tǒng)中，需要使用特殊的安全控制模塊來控制安全功能

安全控制系統(tǒng)必須提供一種高度可靠的安全保護手段，最大限度地避免機器的不安全狀態(tài)、保護生產(chǎn)裝置和人身安全，防止惡性事故的發(fā)生、減少損失。該系統(tǒng)在開車、停車、出現(xiàn)工藝擾動以及正常維護操作期間對機器設(shè)備提供安全保護。一旦當機器設(shè)備本身出現(xiàn)危險，或由于人為原因而導(dǎo)致危險時，系統(tǒng)立即做出反應(yīng)并輸出正確信號，使機器安全停車，以阻止危險的發(fā)生或事故的擴散。

一套安全控制系統(tǒng)，由安全輸入信號（即安全功能，如緊急停止信號、安全門信號等）、安全控制模塊（如安全繼電器、安全PLC）、和被控輸出元件（如主接觸器、閥等）三部分組成。
在國內(nèi)不少具有安全要求的機器中，普通的繼電器或者PLC被廣泛地作為控制模塊，對安全功能進行監(jiān)控。從表面看來，這樣的機器在一定條件下也能夠保證安全性。但是，當普通的繼電器和PLC由于自身缺陷或外界原因?qū)е鹿δ苁r（如觸點熔焊、電氣短路、處理器紊亂等故障），就會丟失安全保護功能，引發(fā)事故。

而對于安全控制模塊，由于其采用冗余、多樣的結(jié)構(gòu)，加之以自我檢測和監(jiān)控、可靠電氣元件、反饋回路等安全措施，保證在本身缺陷或外部故障的情況下，依然能夠保證安全功能，并且可以及時的將故障檢測出來。從而在最大程度上保證了整個安全控制系統(tǒng)的正常運行，保護了人和機器的安全。

汽車制造行業(yè)的安全要求

汽車制造行業(yè)需要運用到各種各樣的設(shè)備和技術(shù)，包括有數(shù)控機床、沖壓設(shè)備、機器人控制、傳送和傳輸裝置等。這些設(shè)備根據(jù)不同應(yīng)用和其本身的風險程度，有著不同的安全要求。通常，我們可以參照以下歐洲標準進行設(shè)備的設(shè)計：

ØEN 1050-1996 機械安全 風險評價

ØEN 292－1：1991 機器安全 基本概念與設(shè)計通則

ØEN 954-1 機械安全 控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件 第1部分 設(shè)計通則

ØEN/IEC 60204 機械安全 機械電氣設(shè)備

ØEN/ISO 13894 機械的安全 控制系統(tǒng)有關(guān)的安全部件

ØEN/IEC 61508 主要涵蓋了電氣/電子/可編程電子系統(tǒng)的功能安全

ØEN 418 緊急制動設(shè)備

ØEN 1088 與保護裝置有關(guān)的連鎖裝置 設(shè)計和選擇原則

ØEN 12415 機床 安全 小型數(shù)控車床和車削中心

ØEN 12417 機床 安全 加工中心

ØEN 12478 機床 安全 大型數(shù)控車床和車削中心

ØEN 692：1996 機械壓力機安全

ØEN 693：2000 機床安全 液壓機

ØEN 1550：1997 機床安全 工件夾緊用卡盤設(shè)計和制造的安全要求

這些標準中，我們現(xiàn)在比較常用的有EN 954-1(此標準將被 EN ISO 13849替代)。其中以下的圖表常被用于機械的等級判斷。

EN 954-1中的等級分為B、1、2、3、4，分別由低到高。我們以沖壓車間中的壓機設(shè)備為例，經(jīng)過分析，由于壓機滑塊會對人員造成重傷或死亡的危害，我們選擇S2；工作人員需要將加工件放入壓機之下進行加工，連續(xù)工作12小時。也就是說操作人員需要經(jīng)常面臨此危險，所以我們選擇F2；而滑塊下落的時間遠遠低于人員反應(yīng)和動作的時間，即為人員幾乎不可能避免此危險，所以我們選擇P2。根據(jù)圖表，對于壓機的工作區(qū)域，我們可以得到其安全等級要求為4級。沖壓車間為所有車間之中最為危險、安全等級最高的一個生產(chǎn)區(qū)域。對于油漆、總裝、車身和動力車間，則需要根據(jù)不同的設(shè)備、加工區(qū)域、傳送流程進行各自的風險評估和等級劃分。

安全控制模塊在汽車制造領(lǐng)域中的應(yīng)用

在確定了設(shè)備的安全等級之后，相應(yīng)安全區(qū)域的安全控制電氣回路也必須達到與之對應(yīng)的安全等級。在整個安全控制電氣系統(tǒng)中，安全控制模塊最為復(fù)雜。因為安全控制模塊，既要采集安全輸入信號，并且根據(jù)邏輯要求，進行安全的輸出控制。安全控制模塊不但在自身出現(xiàn)缺陷的情況下依然要能夠保持高安全可靠性，同時也要能夠檢測安全輸入信號和被控輸出元件的故障，并及時做出合理的反應(yīng)。在安全控制領(lǐng)域，常用的安全控制模塊有安全繼電器、安全可編程控制器、安全總線系統(tǒng)。

Pilz緊湊型安全繼電器PNOZ X、elog和Sigma系列可以用于控制單一安全功能，適用于小型的安全控制系統(tǒng)。其安全輸出通常有繼電器觸點輸出或晶體管輸出。無論采用何種形式的輸出結(jié)構(gòu)，安全繼電器都能夠保證至少2個通道進行輸出的控制。在一個輸出通道出現(xiàn)故障的情況下，另外一個冗余的通道依然能夠保證安全繼電器的安全功能，并且及時檢測出故障通道。

Pilz模塊化安全繼電器PNOZmulti是一個多功能、可自由配置的模塊化安全系統(tǒng)。與其他PNOZ安全繼電器不同，PNOZmulti的安全電路可在個人電腦上使用圖形配置工具輕松生成。PNOZmulti由一個PNOZ m0（1/2）p基礎(chǔ)模塊和若干個擴展模塊組成?；A(chǔ)模塊可單獨使用，包括20個可連接急停按鈕、安全門、雙手控制器等所有安全功能的輸入點；4個2A容量的半導(dǎo)體安全輸出；2個繼電器安全輸出；一個輔助非安全輸出以及4個測試脈沖輸出?？梢允褂脭U展模塊來達到增加輸入輸出點、速度監(jiān)視、現(xiàn)場總線連接的功能。通過基礎(chǔ)模塊上的RS232接口可以直接向PNOZmulti寫入程序，或使用讀卡器向SIM智能卡寫入程序后插入PNOZmulti運行。