安全相关技术讲义

《安全相关技术讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《安全相关技术讲义（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 1,安全相关技术德国倍福自动化有限公司 丁式超 Technical Support s.dingB,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 2,主要内容,基本术语 机器安全 安全控制系统 安全标准 安全总线系统 TwinSAFE,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 3,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 4,基本术语,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 5,基本术语和概念,机械/机器 (Machinery/machine): 由若干个零件、部件连接而成的组件，其中

2、至少有一个零件或部件是可运动，通过适当的制动器，控制装置、动力回路等连接起来，并用于特定用途，如物料的加工、处理、搬运或包装等。 可靠性 (Reliability): 机械、零部件或装置在规定的条件下和规定期限内执行所要求的功能而不出现故障的能力。 危险 (Hazardous): 可能损伤或危害健康的根源。风险 (Risk): 在危险的情况下，可能损伤或危害健康的概率和程度的综合。故障保护功能 (Failsafe Function): 当机械的动力源或任何零部件发生故障的时候，其安全功能仍然保持不变。冗余性 (Redundancy): 用多于一种的途径来完成一个规定功能。比如输出触点采用2个常

3、开触点串联的结构。多样性 (Diversity): 用不同的途径来完成一个规定功能。比如输出触点采用1个常开触点和1个常闭触点串联的结构。,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 6,基本术语和概念,强制断开触点 (Positive - guided Contact): 在继电器/接触器的整个工作过程中，该继电器/接触器的常开触点和常闭触点不同时处于闭合状态的结构。复位回路 (Reset Circuit): 通过提供给此回路以下的信号，当安全装置 (如急停按钮)起作用并且再次释放后，安全控制模块 (如安全继电器)才能够被激活，安全输出触点再次闭合。单通道 (Single Cha

4、nnel): 单路通道。对于安全控制电路，当输入回路采用单通道接线，根据EN 954-1，安全等级只可为2级。双通道 (Two Channel): 双路通道。对于安全控制电路，当输入回路采用双通道接线，根据EN954-1，安全等级可达3级或更高。反馈回路 (Feedback Loop): 通过监控外部继电器/接触器的常闭触点的状态，以增加可用安全触点的数量，或监控外部继电器/接触器的故障情况。该外部继电器/接触器必须采用强制断开触点结构。,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 7,基本术语和概念,急停(功能) (Emergency stop function): 为减小或防止

5、产生对人存在的危险、对机械或对正在进行的工作所存在的损害。当正常停机功能对其目的不适用时，可通过人为的动作来激发。 就标准(即EN 418)的目的而言，所谓危险是可以由功能紊乱(机械失灵、被加工材料不合格、人为的误差等等)或正常运转情况下引起的那些危险。 注:诸如反转或限定运动、偏转、屏蔽、制动、断开等可以是急停的功能的部分。标准EN 418不涉及这些功能。 危险区(Danger zone): 使人面临损坏或危害健康风险的机械内部和(或)周围的某一区域。 安全距离(Safety distance): 一个防护机构距危险区设定的最小距离。 安全防护(Safeguarding): 采用称为安全防护

6、装置(防护装置、安全装置)的特定技术手段的安全措施。防止人们不能由设计合理消除或充分限制的危险。 危险故障(Failure to danger): 在机械或其动力源中产生危险情况的任何故障。 风险评估(Risk assessment): 为了选择适当的安全措施，对在危险情况下可能损伤或危害健康的概率和程度的全面评估。 双手控制装置(Two-hand control device): 需要两个手同时动作才能启动并保持机械或其元件止动操作装置。这种装置可为操纵的人提供防护措施。 自动停止装置(Trip device): 当人身或身体的某一部分超越安全限制时使机械或其零件停止运转(或保证其他安全状态

7、的装置)。自动停机装置可以是：机械作用的(如触发线、可伸缩探头、压力敏器等)，非机械作用的(如光电装置、电容装置、超声装置等)。,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 8,基本术语和概念,安全链: 逻辑链实现安全功能，包括输入设备(传感器)，控制设备(包括远程输入/输出设备)和输出设备(激励器)。 安全控制器(安全PLC): 高可靠性的控制器使用在安全控制中。 安全数据: 高可靠性的数据。 安全协议: 添加的通信层实现高可靠通信。 安全签名: 从网络配置器中分配给设备的配置数据的证明。设备通过安全签名验证配置数据的正确性。 单通道: 只使用一个输入或输出最为输入或输出。 双通

8、道: 使用两路输入或输出最为输入或输出的冗余。 DeviceNet Safety: 添加了安全协议到 DeviceNet 中并符合 IEC 61508 达到 SIL3,达到 EN 954-1 的安全等级4。,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 9,机器安全,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 10,机器安全,机器安全： 是指在机器安全使用说明书规定的预订使用条件下执行其功能和在运输、安装、调整、拆卸和处理时不产生伤害或危害健康的能力。评估一台机器的优劣，除了考虑其自动化程度高低外，还应该注重该机器的安全性。从一台机器的设计、制造、使用过程中，安全是一个不

9、可或缺的重要内容。在西方国家，如欧盟、美国，早已制定出相关的法律、规范和标准，来保护人和机器的安全。现今，任何一台进入欧洲市场的机器，都必须施加CE标志，以证明这台机器符合指令、达到安全方面的要求。机械安全是一项复杂的系统工程，需要考虑的因素很多，比如机械设备特点、工艺操作特点、安全设计理念等等。为何机器需要安全？ 无论从企业生产成本的降低，还是从员工工作环境的提升、减少伤害事故的角度来看，企业管理者或机器生产商应该意识到机器安全的重要性。如何避免机器的不安全状态？ 我们需要一种高度可靠的安全保护手段，最大限度地避免机器的不安全状态，保护生产装置和人身安全，防止恶性事故的发生，减少损失。这种手

10、段就是安全系统。,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 11,机器安全,传统意义的机器安全系统指的是保护在工业机器中或附近工作的人员免受伤亡的附加部件。今天制造商面临着巨大的压力，要不断改进资产设备的性能来保持公司的盈利。所有制造商的天敌是非计划停机 因设备故障、操作失误或故障跳闸等引发的出人意料的机器运行中断。现在的安全解决方案直接集成进标准的控制结构，让操作员更智能化地检测机器故障 尤其是故障跳闸 更快地启动生产，再次运行，这样有助于减少停机时间。近年来，安全一直备受制造商的关注，因为安全系统具有提高经济效益的潜力。除了保证操作人员的安全外，制造商和OEM 正学习如何把智

11、能化安全策略能转变成竞争优势，而不是成本负担。 造成这一认知趋势的因素，包括： 制造商期望减少其法律风险以维持他们良好的公众形象 认为集成安全系统能减少停机时间，提高总体生产设备效率 （OEE）和资产回报率（ROA），从而提高盈亏底线 国际安全标准的一致性让原始设备制造商得以开发和实施全球通用的安全解决方案。,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 12,危险分类和事例,在机械的作业空间（机械的运转输出）和人的作业空间重叠的空间中发生劳动灾害。,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 13,安全对策的考虑方法,不发生故障的机械是不存在的。不犯错误的人也是不存在的

12、。 因此，不管人是否有作业经验或机械发生怎样的故障，都应尽可能地确保人的安全，这才是必要的基本设计。防止机械灾害的根本方法: I ：空间上人和机械的运转输出分离。 （隔离的原则： 采用防护装置实施的安全防护） II ：时间上的分离 （停止的原则： 采用互锁装置（Interlocking Device）实施安全防护） 互锁装置是指机械式、电气式等装置中，例如，若防护装置未处于关闭状态，就可以达到阻止机械运转目的的装置。（EN1088）,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 14,安全设计的步骤,关于机械的安全设计，基本上是遵循以下所述的步骤和对策来确保安全，EN292-1中已对

13、此进行了规定。另外， 为了此步骤能顺利进行，也规定了按优先顺序考虑以下项目的必要性。 1.到机械寿命终止为止的安全性 2.顺利发挥机械所具备功能的能力，可设定内务处理等 调整及维护的能力 3.机械的使用性 4.机械的制造及运转成本,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 15,安全控制系统,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 16,安全控制系统组成,安全控制系统组成： 包括安全输入设备(如急停按钮、安全门限位开关或联锁开关、安全光栅或光幕、双手控制按钮以及需要进行安全监控的输入信号等)，安全控制电气元件(如安全继电器、监控继电器、安全PLC和安全总线等)和安

14、全输出控制(通常则是主回路中的接触器、继电器或阀等)。安全控制系统必须提供一种高度可靠的安全保护手段，最大限度地避免机器的不安全状态、保护生产装置和人身安全，防止恶性事故的发生、减少损失。该系统在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护操作期间对机器设备提供安全保护。一旦当机器设备本身出现危险，或由于人为原因而导致危险时，系统立即做出反应并输出正确信号，使机器安全停车，以阻止危险的发生或事故的扩散。,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 17,安全控制电气元件,安全继电器可以用于控制单一安全功能，适用于小型的安全控制系统。其安全输出通常有继电器触点输出或晶体管输出。无论采用何种形

15、式的输出结构，安全继电器都能够保证至少2个通道进行输出的控制。在一个输出通道出现故障的情况下，另外一个冗余的通道依然能够保证安全继电器的安全功能，并且及时检测出故障通道。 安全 PLC 适用于中、大型的安全控制系统。安全 PLC 的CPU采用冗余的多处理器结构。各个处理器之间相互监控，一旦出现不一致，立刻使控制器处于安全状态，并且发出报警信息；同时，安全可编程控制器对内部的RAM ，EPROM ，输入输出寄存器等元件进行实时监控，并且采用特殊的测试脉冲对输入信号和输出被控元件进行检测，一旦出现任何不安全隐患，控制器立刻切换至安全保护状态。 安全总线系统则适用于大型、离散式的安全控制系统。其原理

16、是在现有工业现场总线的基础上，采用了一系列的时间检测、地址检测、连接检测和CRC冗余校验等措施，达到高的安全等级。,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 18,安全部件,构筑防止机械灾害发生的基本原则、达到机械的安全性时，在有关安全的控制系统部分中必须要有安全部件。安全开关： 安全开关是指通过强制断开动作结构即使在接点熔接时也能确保安全功能的开关。 安全继电器： 安全继电器和一般的继电器不同， 它是具有强制导向接点结构(EN50205)，即使在接点熔接时也能确保安全功能的继电器。 安全光幕： 安全光幕是，通过遮光检测得知作业者进入机械的危险区域，安全地停止机械的运转，以免给作业者带来危害的传感器。和一般的传感器不同，对内部故障通过硬件软件的组合设计成通常在安全测启动的安全确认类型的传感器。,2018年9月21日,德国倍福自动化有限公司,Page 19,安全开关,安全开关是指通过强制断开动作结构即使在接点熔接时也能确保安全功能的开关。安全限位开关与普通限位开关的区别？ 1.强制断开结构 2.NC 接点 3.成型锁定机构安全开关的等级 等级1 开关主体和驱动杆部分(摆杆等)在结构和功能上是一体的，是具有由驱动杆的动作启动安全功能的结构的安全开关。 等级2 开关主体和驱动杆部分(操作钥匙)在结构上不是一体，是具有将驱动杆从开关引出来启动安全功能的结构的安全开关。,