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Schmersal | 小型機(jī)械的安全控制技術(shù)

2022/12/5 15:25:09

安全控制器作為繼電器模塊的替代品越來(lái)越受歡迎，甚至在較小的機(jī)械上也是如此。一些設(shè)計(jì)人員傾向于將安全集成到自動(dòng)化 PLC 中，但單獨(dú)的（小型）安全控制器具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

“安全集成”或“安全分離”：機(jī)器安全應(yīng)該集成到 PLC 中，還是使用單獨(dú)的硬件和軟件單獨(dú)實(shí)施？這是如今每個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)師都需要問的問題。

替代繼電器模塊

對(duì)于具有一定數(shù)量的安全功能和開關(guān)設(shè)備的小型機(jī)械來(lái)說，有一個(gè)明顯的趨勢(shì)，傾向于用一個(gè)小型安全控制器或具有集成安全功能的 PLC 來(lái)替代多個(gè)安全繼電器模塊。這種趨勢(shì)背后有充分的理由：

*首先，機(jī)器變得越來(lái)越復(fù)雜。

它們具有額外的、不同的安全功能，在某些情況下還可與操作人員互動(dòng)，比如設(shè)置觸摸模式或故障排除。然而，前提是這些選項(xiàng)可以在以安全為重點(diǎn)的控制系統(tǒng)中進(jìn)行映射和監(jiān)控。

*此外，對(duì)機(jī)械安全的要求變得越來(lái)越嚴(yán)格。

一部分原因是人們對(duì)危險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)不斷提高，另一部分是通用標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械特定標(biāo)準(zhǔn)的差異越來(lái)越大。

生產(chǎn)力和可用性

同樣重要的是，差異化、以及基于需求的安全要求實(shí)施，也可以提高用戶的可操作性和機(jī)械生產(chǎn)力。借助以安全為中心的控制系統(tǒng)，機(jī)械制造商可以創(chuàng)造先決條件，以便在出現(xiàn)異常情況時(shí)僅停止機(jī)器的一部分。

此外，安全功能可以連接在一起，這也可以提高生產(chǎn)力并避免計(jì)劃外停機(jī)。與安全繼電器模塊相比，增強(qiáng)的診斷選項(xiàng)可以在發(fā)生故障時(shí)更快速地定位故障原因。

對(duì)于傳統(tǒng)的繼電器模塊，當(dāng)安全功能達(dá)到一定復(fù)雜性時(shí)，模塊解決方案的接線、文檔編制和驗(yàn)證所需的工作量會(huì)變得異常大。有了安全控制系統(tǒng)，接線工作就減少了；配置也更簡(jiǎn)單，可以更好地適應(yīng)個(gè)別應(yīng)用，因?yàn)樗梢酝ㄟ^參數(shù)化和編程在廣泛的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)。

集成還是分離？

機(jī)械制造商是否應(yīng)該通過集成或分離的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)這些好處，以確保機(jī)械安全？

乍一看，支持集成的論據(jù)不止一個(gè)——例如，現(xiàn)代 PLC 涵蓋了機(jī)械任務(wù)的安全性，并且用戶可以節(jié)省成本和控制柜中的空間。此外，集成已成為自動(dòng)化和數(shù)字化領(lǐng)域的流行概念是有充分理由的。至少在理論上，集成解決方案保證了功能的協(xié)調(diào)和簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)減少了硬件工作量。

分離式安全基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)點(diǎn)：

*一是安全概念可以獨(dú)立于自動(dòng)化解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，也可以獨(dú)立于機(jī)械制造商指定的功能控制系統(tǒng)的制造商。所以，即使使用客戶特定的自動(dòng)化 PLC，也可以在始終相同的組件和硬件基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的安全概念。

*另一個(gè)好處是，您無(wú)需成為 PLC 專家即可對(duì)安全功能進(jìn)行編程——與自動(dòng)化控制系統(tǒng)相比，其語(yǔ)言范圍是易于管理的。

集成選項(xiàng)

選擇分離式的安全解決方案并不意味著不能集成。

事實(shí)上恰恰相反——總線協(xié)議可以集成到更高級(jí)別的控制系統(tǒng)中，當(dāng)需要集成由來(lái)自不同供應(yīng)商的多個(gè)子系統(tǒng)組成的生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)，這可能是必需的。在這種情況下，必須連接各個(gè)系統(tǒng)的安全解決方案，以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的緊急停止功能。

如果更高級(jí)別的安全概念基于安全集成解決方案，則以獨(dú)立模式運(yùn)行的機(jī)械和子系統(tǒng)通常只能以基本方式運(yùn)行。

另一方面，像 Schmersal 的 Protect PSC1 這樣的緊湊型安全控制器通過集成安全協(xié)議（Profisafe 和 FSoE）提供了一個(gè)簡(jiǎn)單靈活的選項(xiàng)，以操作此類機(jī)械，并在需要時(shí)將它們集成到故障安全現(xiàn)場(chǎng)總線架構(gòu)中，而無(wú)需對(duì)安全應(yīng)用程序進(jìn)行更改。

緊湊而完整

小型機(jī)器的制造商尤其面對(duì)著越來(lái)越嚴(yán)格的安全要求。此外，終端客戶對(duì)診斷選項(xiàng)和易于維護(hù)的期望也在不斷增加。使用小型安全控制器可以輕松且經(jīng)濟(jì)高效地映射此要求配置文件。根據(jù)應(yīng)用的不同，小型控制器也可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化，并且可以“反向”實(shí)現(xiàn)集成。

施邁賽集團(tuán)提供兩種選擇來(lái)幫助在小型機(jī)械上實(shí)現(xiàn)安全分離概念。Protect Select 小型安全控制器專為此應(yīng)用而開發(fā)。

用戶不必對(duì)控制器進(jìn)行編程，可以從預(yù)先配置的程序中進(jìn)行選擇，只需輸入相應(yīng)的參數(shù)即可。

此外，用戶還可以激活特殊功能，例如自由分配反饋電路 (EDM)、啟動(dòng)測(cè)試、循環(huán)測(cè)試和每個(gè)程序的自動(dòng)啟動(dòng)。還可以實(shí)現(xiàn)附加功能和操作模式（設(shè)置模式、過程監(jiān)控）。

模塊化緊湊型安全控制器

如果需要更高級(jí)別的定制和適應(yīng)性，可以選擇 Protect PSC1 安全 PLC。由于其模塊化設(shè)計(jì)，無(wú)論是需要評(píng)估來(lái)自急?？刂蒲b置、機(jī)電安全開關(guān)設(shè)備、觸動(dòng)保護(hù)裝置、安全傳感器或安全光電裝置的信號(hào)，都可以輕松適應(yīng)用戶要求。許多模塊可用于故障安全驅(qū)動(dòng)監(jiān)控，它們可靠的監(jiān)控參數(shù)，包括位置、速度和增量。

此外，控制器還可以補(bǔ)充通用通信接口，用戶只需使用軟件選擇和設(shè)置各種總線協(xié)議，例如 Profinet、Ethercat、Ethernet/IP、Profibus 或 CANopen。該接口還允許安全遠(yuǎn)程 I/O 通信以及通過以太網(wǎng)的安全交叉通信同時(shí)連接多達(dá)四個(gè)系統(tǒng)，還可以集成 OPC UA 服務(wù)器?？傊?，安全分離的安全概念可以在標(biāo)準(zhǔn)化、操作便利性和靈活性方面提供顯著優(yōu)勢(shì)。