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集成安全性可进一步降低车间受伤的风险

2021/1/11 16:48:30   关键字:   来源:

从等离子切割到弯管技术,高性能的金属加工工具为人们带来了无限可能,但也带来了严重的风险。例如,折弯机的速度和力量使秒数比其他行业更重要。因此,尽管安全性始终是任何机器设计不可或缺的一部分,但在金属制造中似乎更为关键。

安全系统和政策不足均增加了重伤或死亡的可能性。但是,为了尽可能保护应用程序,集成直观的机器安全技术也很重要,该技术还可以简化系统架构。


集成的功能安全系统提供了一种在不增加不必要复杂性的情况下增强安全应用的方法。凭借集成的安全性,当今金属加工车间中使用的标准急停装置、安全垫、闩锁、双手控制器和光幕均与通用自动化和控制元件在同一网络和机器控制器上运行。这缩短了响应时间,增加了可用于故障排除的数据,同时通过将两个先前分开的编程架构融合在一起,减少了组件成本和调试时间。


通过集成了控制系统的软件,现场总线通讯和从I / O端子到安全驱动技术的安全硬件的选件,可以简化安全系统。通过这些技术,晶圆厂车间经理和工程师可以设计更全面的安全系统,物理障碍和政策。一旦实施并得到正确遵循,这可以防止许多工作场所受伤,并有助于保护公司最重要且不可替代的资产:员工。


什么是集成安全性?

集成安全系统是超越传统安全系统的更进一步,而传统安全系统本质上是继电器,可以作为独立的黑匣子运行。集成选件可使用与标准机器控件相同的工程环境,网络和形状因数来提供可编程安全性。结果,安全组件不需要过多的时间,空间以及在每个设备与点对点编程之间进行硬接线的花费。此外,基于PC和EtherCAT的控制技术使这种架构具有很高的可扩展性和灵活性。


集成安全性的好处包括减少材料成本和调试时间,同时在应用程序中保持必要的安全完整性等级(SIL)等级。更重要的是,在同一占地面积内的整个机器上,安全技术的数量不断增加,从而进一步防止了因设备故障或使用不当而引起的事故和伤害。当然,那些决心故意绕过安全政策和技术的个人仍然会对自己和他人构成风险。因此,常识性操作策略和物理屏障的安装也起着重要作用。但是,将功能安全性直接集成到标准网络,软件和硬件中,可以更轻松地设计和实施综合系统。

通过标准工业以太网进行安全通信


通过集成的安全性,工厂车间现有的EtherCAT工业以太网网络可以使用EtherCAT安全(FSoE)在同一根电缆上与标准机器控制数据传输安全数据。FSoE经EtherCAT技术小组批准并获得TÜV认证,通过使用带有所有必要冗余的“黑通道”传输安全数据来满足所有IEC 61508和SIL 3要求。在没有传输速度和周期时间限制的情况下,将安全和非安全信息组合到一个网络上可以改善反应时间并增加可用的诊断信息。通过帮助工程师排除任何损坏的电缆和连接器,特定I / O端子的故障或其他物理问题,对诊断程序的更广泛访问减少了停机时间。EtherCAT可以精确定位潜在故障或断线的确切点。


与现场总线无关的FSoE在实时EtherCAT I / O系统上运行,该系统可以直接连接旧版DeviceNet,PROFIBUS和CAN开放式现场总线,以及EtherNet / IP和PROFINET工业以太网协议,以及相应的EtherCAT I / O网关设备。大多数操作在异构网络上都有设备,从而增加了FSoE作为标准安全协议的价值。因此,FSoE可以通过EtherCAT为喷水切割机周围的光幕提供安全通信,例如,通过将EtherCAT I / O与旧版网络连接起来,同样可以轻松应对旧式折弯机前的安全门。

线束通用编程和控制


将安全技术集成到通用平台中,使工程师和程序员的培训变得更加容易,从而无需学习大量系统即可成功创建强大的安全应用程序。灵活且可扩展的软件可在用于对PLC,运动控制,HMI和IoT功能进行编程的同一工程环境中对安全项目进行编程。在同一平台上的图形编辑器可通过TÜV认证的功能块和由公司工程人员创建的自定义,用户定义的功能块进行直观编程。这为定制安全系统提供了极大的灵活性,以使其最适合特定的金属加工机械。

由于不正确地使用金属加工,成型和制造机械会给操作员带来巨大风险,因此该软件应能够将安全程序的编辑限制为仅授权程序员进行,以防止意外或未经授权的更改。但是,对于授权用户,该软件不应设置障碍。例如,当今集成安全系统中的编辑功能支持在其他应用程序中轻松重复使用同一安全程序,而不必完全从头开始重写代码。安全程序可以按原样使用,也可以根据需要进行配置以适合不同的机器和应用。此外,工程师可以仅使用内置的加载器工具将项目转移到安全控制器,以在软件级别进行更改,而无需调整硬件或安全设备之间的接线。

正确尺寸的安全硬件

系统集成的思想扩展到硬件。现在,各种外形尺寸的许多不同设备都在板上包含可编程安全逻辑,几乎可以适应所有机器架构。工程师不仅要寻找黄色或红色的外壳,还应选择具有安全性和可扩展性的安全组件。例如,安全系统应同时支持标准的数字和模拟安全选项。这些模拟选项通过速度和温度监控以及其他任务将集成安全性的优势扩展到过程应用。


安全I / O模块应具有多种尺寸形式。用于控制柜安装的IP20版本应与非安全I / O和基于PC的机器控制器直接连接到同一网段,以便所有这些都可以通过共享网络进行通信。在分布式体系结构中,安全模块通过标准以太网电缆和总线耦合器与控制器通讯。该设计还适用于直接安装在机器和机器人上的IP67 I / O盒。通过为硬接线控制器消除繁琐的要求,为每种独特的应用提供灵活的选件可减少调试时间,并在更多地方提供更多安全技术。


数控等离子切割机等运动控制水平很高的应用受益于安全技术,例如集成了安全技术的伺服驱动器和伺服电机。内置的安全停止1(SS1)和安全转矩关闭(STO)功能,以及通过软件和I / O扩展轻松合并其他安全选项的选项,有助于安全的机器设计。例如,如果水平轴移到定义的速度或增量参数之外,则连接到集成安全系统的驱动器可以切断所有施加到电动机的扭矩,并使轴返回安全状态。这些功能和一个平台上的安全硬件范围可帮助简化设计。


将安全纳入政策和培训

简单性是确保工程师和操作员对任何机器都有透彻了解的关键。这样可以更好地实施物理安全屏障,可编程安全设备和员工政策。第一步是根据操作员可能遭受的严重伤害评估必要的安全级别。下一步是实施必要的技术来防止这种情况。


对于折弯机应用,除了集成的可编程安全平台以构成完整的系统之外,还建议使用光幕或安全门以及外部安全等级锁定装置。在一个平台上简化的调试、更高的性能和诊断数据以及更快的通信速度,都是提升和加强安全系统设计的重要方法。


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