安全繼電器與安全PLC在制造行業(yè)的應(yīng)用
發(fā)布日期：2022-10-09 點擊率：61
國內(nèi)外的各制造行業(yè)廠商歷來重視制造過程中的安全與保護(hù)。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(jī)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(jī)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(hù)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。
安全功能在工業(yè)設(shè)備上的使用在發(fā)達(dá)國家已十分普及，例如，在歐洲有強(qiáng)制的安全標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)不到相應(yīng)安全等級的設(shè)備不能投產(chǎn)；在美國則依靠高額的事故賠償來強(qiáng)制設(shè)備的安全性。通常，我們可以參照以下歐洲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計：
EN1050-1996機(jī)械安全風(fēng)險評價
EN292－1：1991機(jī)器安全基本概念與設(shè)計通則
EN954-1機(jī)械安全控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件第1部分設(shè)計通則
EN/IEC60204機(jī)械安全機(jī)械電氣設(shè)備
EN/ISO13894機(jī)械的安全控制系統(tǒng)有關(guān)的安全部件
EN/IEC61508主要涵蓋了電氣/電子/可編程電子系統(tǒng)的功能安全
EN418緊急制動設(shè)備
EN1088與保護(hù)裝置有關(guān)的連鎖裝置設(shè)計和選擇原則
EN12415機(jī)床安全小型數(shù)控車床和車削中心
EN12417機(jī)床安全加工中心
EN12478機(jī)床安全大型數(shù)控車床和車削中心
EN692：1996機(jī)械壓力機(jī)安全
EN693：2000機(jī)床安全液壓機(jī)
EN1550：1997機(jī)床安全工件夾緊用卡盤設(shè)計和制造的安全要求
在這方面我國還處于起步階段，很多有一定危險性的設(shè)備沒有任何安全保護(hù)措施，這也是工廠事故頻發(fā)的一個重要原因。隨著國家對此重視程度的提高和以人為本理念的逐漸深入人心，設(shè)備的安全性正得到越來越多的重視。
設(shè)備的安全性能由機(jī)械安全防護(hù)和電氣安全控制兩方面組成。機(jī)械安全防護(hù)在本文不做過多介紹，下面詳細(xì)介紹電氣安全控制的原理及應(yīng)用。
安全控制系統(tǒng)必須提供一種高度可靠的安全保護(hù)手段，最大限度地避免機(jī)器的不安全狀態(tài)、保護(hù)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(hù)操作期間對機(jī)器設(shè)備提供安全保護(hù)。一旦當(dāng)機(jī)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(jī)器安全停車，以阻止危險的發(fā)生或事故的擴(kuò)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。
要使設(shè)備達(dá)到相應(yīng)的安全等級就離不開必要的安全元件和安全線路，常見的安全元件有急停按鈕、雙手按鈕、安全門開關(guān)、安全光柵等。這些元件通過線路（一般是雙回路）連接到安全控制的核心，此核心不是普通的PLC，因為它不具備安全功能。
具有安全要求的機(jī)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(jìn)行監(jiān)控。從表面看來，這樣的機(jī)器在一定條件下也能夠保證安全性。但是，當(dāng)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(hù)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(hù)了人和機(jī)器的安全。
電氣安全控制的方式大致分為以下幾種：
1.用普通繼電器搭建有自鎖和互鎖功能的雙回路線路。這種是最原始的安全控制方式，能達(dá)到較低的安全等級。其優(yōu)點是成本低廉，缺點是維護(hù)和改造十分復(fù)雜，無法監(jiān)控。
2.使用安全繼電器搭建安全回路。上個世紀(jì)隨著安全繼電器的出現(xiàn)，它已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備中?？梢杂糜诳刂茊我话踩δ?，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(jìn)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。常見的安全繼電器品牌有皮爾茲、施邁賽等，現(xiàn)在西門子、歐姆龍等系統(tǒng)集成商也都相繼推出了自己的安全繼電器產(chǎn)品。此控制方式成本適中，能達(dá)到較高的安全等級，但如果安全元件多線路依然比較復(fù)雜，不適于大型生產(chǎn)線。
3.使用安全PLC進(jìn)行安全控制。安全可編程控制器的CPU采用冗余的多處理器結(jié)構(gòu)。各個處理器之間相互監(jiān)控，一旦出現(xiàn)不一致，立刻使控制器處于安全狀態(tài)，并且發(fā)出報警信息；同時，安全可編程控制器對內(nèi)部的RAM，EPROM，輸入輸出寄存器等元件進(jìn)行實時監(jiān)控，并且采用特殊的測試脈沖對輸入信號和輸出被控元件進(jìn)行檢測，一旦出現(xiàn)任何不安全隱患，控制器立刻切換至安全保護(hù)狀態(tài)。安全總線系統(tǒng)適用于大型、離散式的安全控制系統(tǒng)。其原理是在現(xiàn)有工業(yè)現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)上，采用了一系列的時間檢測、地址檢測、連接檢測和CRC冗余校驗等措施，達(dá)到高的安全等級。安全PLC是上世紀(jì)末出現(xiàn)的產(chǎn)品，他的優(yōu)點是可編程性能強(qiáng)大，使用安全總線能實現(xiàn)很高要求的安全控制，但成本較高。
4.使用可編程安全繼電器進(jìn)行安全控制。可編程安全繼電器是近年推出的安全產(chǎn)品，它介于安全PLC和安全繼電器之間，即具有一定的可編程性，價格卻不是很高。安全繼電器是一個多功能、可自由配置的模塊化安全系統(tǒng)。與其他普通安全繼電器不同，可編程安全繼電器的安全電路可在個人電腦上使用圖形配置工具輕松生成。通過基礎(chǔ)模塊上的RS232接口可以直接向可編程安全繼電器寫入程序。
