| 自(zi)動(dong)化(hua)機(ji)械(xie)的(de)硬(ying)接(jie)線(xian)點(dian)對(dui)點(dian)式(shi)安(an)全(quan)係(xi)統(tong)已(yi)經(jing)過(guo)時(shi)了(le),機(ji)械(xie)製(zhi)造(zao)商(shang)們(men)帶(dai)來(lai)了(le)安(an)全(quan)運(yun)動(dong)的(de)新(xin)時(shi)代(dai),它(ta)集(ji)成(cheng)在(zai)機(ji)械(xie)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong),並(bing)引(yin)入(ru)了(le)標(biao)準(zhun)網(wang)絡(luo)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)。 iemens Energy & Automation的市場開發部和工業標準部經理J.B.Titus說:“運動控製工業正在發生巨大的變化,新標準應運而生,這將為機械操作者帶來新的安保方法。”這一切正在發生。 舊方法―自動機械安裝的點對點式布線連接安全係統――比光纖差,容易出故障,維護費用高; 新方法―集成在機械控製係統中的基於標準工業網絡的安全網絡――更有效、不易引發危險。 它的安全功能是這樣作用的: X博士向客戶演示大型定製質子加速器,他並沒有打開高電壓能量束的電源供給,隻是顯示雙等離子管質子槍能以60KeV的電壓射出150mA的質子束。 150mA、60KeV意味著9000W的質子束――如果沒有水冷卻的話,它足夠將質子束的不鏽鋼管壁烤得紅熱。X博士在預熱係統時候解釋說:“當然,我們安裝了連動裝置,來確保在沒有水冷的時候,操作人員不能打開質子加速器。” 不幸的是,他緊跟著就補充道:“在最後一次裝配和測試時,我們放棄了連動裝置,在安裝和測試區,采用智能安全設備而不是連動裝置。” 他剛說完,人群就被巨響嚇到了,六個12英寸的氣動真空閥關閉了,緊接著是警笛聲,因為真空係統感測到了質子束的熱量熔化了真空密封裝置中的銅。 如(ru)今(jin)自(zi)動(dong)化(hua)設(she)備(bei)的(de)安(an)裝(zhuang)比(bi)那(na)些(xie)粗(cu)糙(cao)的(de)半(ban)人(ren)工(gong)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)要(yao)複(fu)雜(za)的(de)多(duo),以(yi)前(qian)他(ta)隻(zhi)帶(dai)有(you)幾(ji)是(shi)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi),現(xian)在(zai)的(de)自(zi)動(dong)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)可(ke)以(yi)帶(dai)有(you)幾(ji)百(bai)個(ge)傳(chuan)感(gan)器(qi)。連(lian)接(jie)在(zai)控(kong)製(zhi)器(qi)上(shang)的(de)簡(jian)單(dan)的(de)連(lian)動(dong)開(kai)關(guan)已(yi)經(jing)無(wu)法(fa)勝(sheng)任(ren)這(zhe)些(xie)工(gong)作(zuo)。 在zai通tong常chang使shi用yong中zhong,這zhe些xie連lian動dong裝zhuang置zhi是shi很hen有you效xiao的de,但dan是shi在zai安an裝zhuang和he維wei護hu時shi就jiu不bu那na麼me有you效xiao了le。特te別bie是shi在zai故gu障zhang處chu理li時shi,他ta很hen難nan起qi到dao作zuo用yong,而er此ci時shi正zheng是shi急ji需xu它ta起qi到dao作zuo用yong的de時shi刻ke。
 模擬點對點安全係統可以製造出一個銅線鼠巢(紅色部分),用於引入傳感器信號到達運動控製器和驅動,達到出錯時自動切斷的目的。 急需改變 Molex分公司Woodhead的總經理Edmund Nabratzky說:“renmenyidurenweiruguoniyaoquebaoanquan,jiubudebubayigenyingtongxianchuanguodaoguan,zaiyongluomaoyajin。nixuyaoyigediangongzhuanmenzuozhejianshi,erqiemeiciniyaozengjiayigetingzhianniuhuoyigeanquanzhadeshihou,nidouxuyaozaiyinchuyitiaoyingtongxian,zhijieliandaomianbanhoumian。” 這些做法,在很長的一個時間段內,被認為是確保安全的唯一方法。事實卻完全不是這樣。 Nabrotzky報告說:“在(zai)實(shi)際(ji)安(an)裝(zhuang)中(zhong)我(wo)們(men)注(zhu)意(yi)到(dao)了(le),這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)很(hen)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)故(gu)障(zhang)。他(ta)們(men)的(de)機(ji)械(xie)特(te)性(xing)使(shi)他(ta)們(men)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)地(di)容(rong)易(yi)粘(zhan)連(lian)和(he)磨(mo)損(sun),隨(sui)之(zhi)而(er)來(lai)的(de),是(shi)連(lian)接(jie)變(bian)得(de)不(bu)可(ke)靠(kao),經(jing)常(chang)出(chu)問(wen)題(ti),安(an)全(quan)係(xi)統(tong)也(ye)就(jiu)無(wu)安(an)全(quan)可(ke)言(yan)了(le)。” “我(wo)們(men)也(ye)同(tong)樣(yang)發(fa)覺(jiao)這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)很(hen)麻(ma)煩(fan),當(dang)係(xi)統(tong)中(zhong)某(mou)處(chu)發(fa)生(sheng)了(le)錯(cuo)誤(wu),整(zheng)個(ge)條(tiao)線(xian)都(dou)癱(tan)瘓(huan)了(le)。而(er)且(qie)對(dui)於(yu)關(guan)鍵(jian)安(an)全(quan)環(huan)節(jie)和(he)非(fei)關(guan)鍵(jian)環(huan)節(jie)的(de)區(qu)分(fen)是(shi)沒(mei)有(you)什(shen)麼(me)捷(jie)徑(jing)可(ke)循(xun)的(de)。通(tong)常(chang)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)法(fa)是(shi)係(xi)統(tong)停(ting)運(yun),等(deng)待(dai)發(fa)現(xian)故(gu)障(zhang)的(de)所(suo)在(zai),然(ran)後(hou)獲(huo)得(de)授(shou)權(quan),重(zhong)新(xin)設(she)置(zhi)。” Bosch Rexroth公司驅動和控製分公司的自動化和機床分部經理Karl Rapp指出:“機械的運轉越來越快,而人的反應速度是不變的,所以例如門限和開關的老方法(通過打開門限或按緊急停止開關來關閉係統)就不足以完成 機械控製了。” 在20世紀80年代,機床的加速度通常是0.2到0.4G。如今,機床的加速度可以高達1到2G。而er且qie,係xi統tong複fu雜za,加jia工gong昂ang貴gui。在zai需xu要yao打da開kai門men限xian或huo按an急ji停ting按an鈕niu時shi的de任ren何he猶you豫yu都dou回hui隊dui設she備bei造zao成cheng損sun壞huai。除chu此ci之zhi外wai,如ru果guo你ni隻zhi是shi切qie斷duan電dian源yuan,設she備bei的de減jian速su會hui很hen不bu協xie調tiao。 Rapp繼續道:“然後,人們將延時繼電器引入,如果你按了急停按鈕,轉軸會減速,關鍵軸同步停止,這樣控製者就有機會進行調整。” 故(gu)障(zhang)需(xu)要(yao)清(qing)除(chu),係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)工(gong)作(zuo),工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)需(xu)要(yao)檢(jian)驗(yan)是(shi)否(fou)所(suo)有(you)的(de)軸(zhou)都(dou)就(jiu)位(wei)。視(shi)覺(jiao)校(xiao)正(zheng)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)移(yi)動(dong)相(xiang)應(ying)的(de)軸(zhou),但(dan)是(shi)在(zai)門(men)限(xian)外(wai)部(bu)視(shi)覺(jiao)校(xiao)正(zheng)有(you)可(ke)能(neng)無(wu)法(fa)實(shi)施(shi)。 這導致重複的工作,調整、關閉門限、重置控製器、係統上電、係統慢行,係統斷電、打da開kai門men限xian進jin行xing檢jian查zha,這zhe個ge過guo程cheng一yi直zhi反fan複fu循xun環huan知zhi道dao校xiao準zhun結jie束shu。最zui好hao的de情qing況kuang是shi,此ci過guo程cheng隻zhi是shi令ling人ren覺jiao得de厭yan倦juan而er已yi,最zui壞huai的de情qing況kuang是shi,操cao作zuo人ren員yuan使shi安an全quan特te性xing失shi效xiao。
 網絡安全係統使用現有的高速數據網絡來承載安全信號和控製信號。智能傳感器可以發送狀態信息和出錯信息。 新標準 現代機械安全技術在歐洲發展的很完善,正在向世界其它地方擴張,它包括兩個基本組件。 安全網絡是基於標準機械控製網絡的安全性版本,例如CANbus,加上協議的特征,使之能夠可靠地承載要求安全的信號。 集成安全的概念是將安全特性集成於控製器和驅動軟硬件中,例如可以將機器速度減慢至人類速度的能力。 Rapp回憶道:“在90年(nian)代(dai)中(zhong)期(qi),很(hen)多(duo)最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)致(zhi)力(li)於(yu)推(tui)進(jin)係(xi)統(tong)的(de)安(an)全(quan)化(hua),這(zhe)使(shi)得(de)設(she)置(zhi)和(he)恢(hui)複(fu)變(bian)得(de)安(an)全(quan)了(le)。我(wo)們(men)開(kai)發(fa)了(le)一(yi)種(zhong)雙(shuang)通(tong)道(dao)策(ce)略(lve),控(kong)製(zhi)器(qi)在(zai)一(yi)個(ge)通(tong)道(dao)上(shang),驅(qu)動(dong)器(qi)在(zai)另(ling)一(yi)個(ge)通(tong)道(dao)上(shang)。連(lian)接(jie)到(dao)驅(qu)動(dong)器(qi)上(shang)的(de)指(zhi)令(ling)變(bian)成(cheng)了(le)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao),這(zhe)樣(yang)控(kong)製(zhi)器(qi)上(shang)的(de)I/O通道就變成了安全通道。”
 需要重點強調的是I/O接口,它從點對點的模擬信號連線轉變成了數字信號總線式結構。這很大程度地減少了連接的數量和指令的數量。 任何信號係統都為每一個傳感器提供2部分信息:傳(chuan)感(gan)器(qi)輸(shu)出(chu)值(zhi)和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)編(bian)號(hao)。在(zai)點(dian)對(dui)點(dian)的(de)模(mo)擬(ni)係(xi)統(tong)中(zhong),模(mo)擬(ni)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)承(cheng)載(zai)著(zhe)這(zhe)個(ge)輸(shu)出(chu)值(zhi),但(dan)是(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)編(bian)號(hao)是(shi)由(you)電(dian)壓(ya)線(xian)承(cheng)載(zai)的(de)。在(zai)串(chuan)行(xing)總(zong)線(xian)通(tong)信(xin)中(zhong),這(zhe)兩(liang)部(bu)分(fen)信(xin)息(xi)都(dou)出(chu)現(xian)在(zai)同(tong)一(yi)組(zu)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)段(duan)中(zhong),使(shi)用(yong)相(xiang)同(tong)的(de)指(zhi)令(ling)集(ji)。模(mo)擬(ni)連(lian)線(xian)的(de)複(fu)雜(za)度(du)和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)數(shu)量(liang)成(cheng)正(zheng)比(bi),而(er)數(shu)字(zi)總(zong)線(xian)連(lian)線(xian)的(de)複(fu)雜(za)度(du)是(shi)恒(heng)定(ding)的(de)。例(li)如(ru)CANbus,兩條線就足以承載所有的信號,不管傳感器的數量是2還是20。 Rapp回憶道:“很多歐洲供應商開發數字總線係統,在無需關斷電源的情況下提供安全運動。例如,德國80年代時,針對電控機械,已經出現了很多機械安全標準。” 歐洲的OEM廠(chang)商(shang)通(tong)過(guo)向(xiang)美(mei)國(guo)出(chu)口(kou)這(zhe)種(zhong)係(xi)統(tong)將(jiang)安(an)保(bao)技(ji)術(shu)帶(dai)入(ru)了(le)美(mei)國(guo),但(dan)是(shi)卻(que)並(bing)不(bu)很(hen)受(shou)歡(huan)迎(ying)。一(yi)些(xie)美(mei)國(guo)的(de)最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)做(zuo)了(le)些(xie)本(ben)土(tu)化(hua)的(de)修(xiu)改(gai)後(hou)加(jia)以(yi)使(shi)用(yong),一(yi)些(xie)最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)幹(gan)脆(cui)將(jiang)一(yi)些(xie)功(gong)能(neng)關(guan)閉(bi)。他(ta)們(men)不(bu)喜(xi)歡(huan)這(zhe)種(zhong)安(an)全(quan)運(yun)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi)他(ta)們(men)每(mei)次(ci)開(kai)門(men),係(xi)統(tong)都(dou)會(hui)被(bei)內(nei)部(bu)聯(lian)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)關(guan)斷(duan)一(yi)次(ci)。 在過去的幾年裏,這種狀況開始改變了。在美國 和歐洲標準統一上所做的努力讓美國工業界開始重新重視電控運動設備的安全標準。 國際電工委員會(IEC)是這種努力的先驅。作為IEC正常工作的一部分,現行標準IEC61508現在被修訂了。歐洲模式的安全係統將被加入其中。點對點連線係統會被排除在外。美國作為IEC的成員國,會采用新標準。1到7部分的最終草案將在2008年1月份國家委員會內投票,最終版本將在2008年5月份發布。 不隻是方便 Woodhead公司的Nabrotzky說:“網wang絡luo所suo做zuo的de並bing不bu隻zhi是shi節jie省sheng了le布bu線xian和he安an裝zhuang上shang的de開kai銷xiao,它ta同tong樣yang開kai創chuang了le一yi個ge新xin世shi界jie,它ta將jiang外wai部bu診zhen斷duan技ji術shu和he其qi他ta功gong能neng引yin入ru係xi統tong,這zhe些xie功gong能neng對dui於yu傳chuan統tong的de標biao準zhun二er進jin製zhi信xin號hao是shi根gen本ben不bu可ke能neng實shi現xian的de。如ru果guo一yi個ge設she備bei除chu了le問wen題ti、如果攝像頭的鏡頭髒了、如果流量被粘連的閥體阻斷,這些診斷信息可以打包成複雜的數據報,通過網絡傳輸,這使得網絡很有價值。” 過去你有兩個控製器:安全控製器和運動控製器,安全控製器負責控製所有的安全門限、安全墊、光幕傳感器和按鈕。Nabrotzky說:“新標準允許你把兩者合二為一,你不再有兩個係統,很明顯,這樣節省成本――你隻需要購買一半的設備,卻可以同樣滿足要求。” Siemens公司的Titus指出:“安全的PLC分布式地滿足IEC61508,它具有一塊智能自動防故障I/O卡,能對故障作出直接的快速響應,無需PLC做上層監控。” Nabrotaky說:“機械和人可以更近距離的工作。”liru,zaichuantongmonixitongzhong,yigejiqirenzhouweiyouyigequyu,shiyangexianzhijinrude。zhiyaorenleiyijiejinjiqiren,zhenggexitongjiuguanduan。ruguonijichenglekongzhiheanquanxitong,jiukeyizhidaojiqirendeweizhihetazhengzaizuoshenme。ruguotazhengzaigongzuoquyudezuobiangongzuo,ercishirenjinruleanquanquyudeyoushoubian,jiqirenshimeiyoubiyaoguanduande。zhiyaomeiyouquyushangdechongtu,jiukeyiyizhigongzuo。ruguochengxukongzhidedongzuochaoxianggongzuorenyuan,jichengdezhinengxitongjiukeyiyongchuanganqilaishibie,bingzuochushidangdefanyinglaiquebaoanquan。“這就意味著你可以使用更小的廠房。” 安全網絡和集成安全係統提供了多種方法以節約成本: ■ 自動化設計人員們在設計安全係統的時候,可以不再使用外部電路、熔絲、斷路器、銅線和導管。 ■ 他們可以直接使用已經在廠區使用的控製係統網絡光纜作為安全網絡的物理媒介。 ■ 在控製係統和安全係統的實現上,他們有更多智能化的選擇。 ■ 一個更智能的安全/控製係統可以持續可靠運轉,具有更高的安全性和更少的故障。 光(guang)幕(mu)傳(chuan)感(gan)器(qi)或(huo)區(qu)域(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)仍(reng)舊(jiu)使(shi)用(yong),但(dan)是(shi)連(lian)接(jie)到(dao)網(wang)絡(luo)上(shang),而(er)不(bu)是(shi)單(dan)線(xian)。網(wang)絡(luo)可(ke)以(yi)節(jie)省(sheng)資(zi)金(jin),避(bi)免(mian)外(wai)部(bu)布(bu)線(xian)。而(er)且(qie)網(wang)絡(luo)具(ju)有(you)複(fu)雜(za)的(de)信(xin)號(hao)係(xi)統(tong),光(guang)幕(mu)傳(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)僅(jin)僅(jin)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)自(zi)己(ji)是(shi)“開”還是“關”的信息,它甚至可以提供“鏡頭髒了”和“固定鬆動”等信息。 安全選項 安全網絡規範和標準的深入分析將會是很複雜混亂的事情,但是,有兩件事是很清楚的: ■ 事實上所有流行的機械控製網絡標準都有一個安全運動變量。 ■ 事實上主要的控製設備生產商都有安全運動特征,不管是內嵌的還是通過附加選件。 為(wei)了(le)簡(jian)化(hua)安(an)全(quan)運(yun)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)選(xuan)型(xing),首(shou)先(xian)選(xuan)擇(ze)控(kong)製(zhi)網(wang)絡(luo)和(he)設(she)備(bei)供(gong)應(ying)商(shang),然(ran)後(hou)詢(xun)問(wen)安(an)全(quan)運(yun)動(dong)和(he)安(an)全(quan)功(gong)能(neng)如(ru)何(he)與(yu)係(xi)統(tong)其(qi)他(ta)部(bu)分(fen)集(ji)成(cheng)。確(que)保(bao)供(gong)應(ying)商(shang)明(ming)白(bai)你(ni)需(xu)要(yao)的(de)是(shi)符(fu)合(he)新(xin)版(ban)IEC61508標準的係統,然後再詢問其他相關產品的性能。 尋找安全網絡(在控製網絡上傳輸安全相關信號)和集成安全特性(確保工作人員能夠靠近正在運行的設備,而無須去掉聯動裝置) Nabrotzky總結道:“xianzaiwomenzhengzaishiyongdeshiyingjiexiananquanxitong,tayouhenduoguanluhetongxianlianjiezucheng,jiguineibumanlejidianqiheduanluqi,weianquanxitongdandupeizhileyigekongzhiqi。zaijianglai,zhexieshebeidoujiangxiaoshi,anquanhekongzhixitongjichengzaiyiqi,yiyizhongjinengquebaozhengchanggongzuoyounengjieshengzijindefangshi。” |