集成安全和控制的业务和设计效益
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在过去的几年中，安全与控制的集成一直是制造业讨论的主要话题。为了了解原始设备制造商是如何看待这场争论的，我们关注了一家包装机械的原始设备制造商——云包装解决方案——由于用户与他们的产品有大量的互动，而且全球安全标准的数量不断增加，对他们来说，安全一直是一个关键因素。
云包装解决方案，总部设在Des Plaines，伊利诺伊州，是高速包装机械的主要制造商。在20世纪50年代末，该公司开发了原始的水平形式填充密封式包装机-一种至今仍在使用的技术。云包装在全球销售其产品，其中50%在国内，50%在国际。
我们采访了Todd Hartman, Cloud Packaging Solutions的高级电气工程师，以了解Cloud Packaging是如何将安全整合到其机器中的。Hartman已经在公司工作了超过25年，见证了机器控制安全系统的发展。
告诉我们云包装是如何使用集成安全系统的。
集成安全解决方案用于我们制造的更复杂的机器。最近，我们在一台有17个运动轴的机器上使用了集成安全系统，这导致了相当复杂的安全系统要求。我们需要在这台机器上安装一个安全系统，既能快速、协调地放下所有的斧头，又能保证操作者和机器的安全。
我们的机器是硬保护和电磁闭锁联锁。紧急停止由电子停止按钮或过程中的故障触发(例如，如果伺服驱动器发生灾难性故障)。机器的17个运动轴的一部分是ATEX认证的(防爆)，因此我们必须建立净化控制区域。如果吹扫控制报警，所有电源被关闭，机器被带到安全停止。
在这台复杂的机器上使用集成安全装置的背后是客户的要求吗?
CE标准非常严格，在美国越来越普遍接受，这促使我们选择了这台机器的综合安全标准。在过去的几年里，我们在美国看到了一些关于安全和风险评估的新标准，我相信我们很快就会在全世界看到一套更统一的标准。在美国，这是一个彻底的改变，改变了老式的机械安全方法。
自从CE标准生效以来，机械制造商就有责任确保他们提供的机器是安全使用的，不会对设备的操作人员造成不当的风险。
在集成安全系统出现之前，安全控制系统将由一系列安全继电器组成，这些安全继电器将有长串的操作员输入或连接到安全继电器上的保护开关。我们制造的一些机器会有5到6个这样的安全继电器，它们不是便宜的设备，它们之间有复杂的线路，以确保系统的可靠性和安全性。此外，对于每个单独的设备，您将从每个安全继电器返回到PLC的诊断接线。这种设置导致了一个非常复杂的布线计划的安全系统。由于每个单独的设备都有很长的线路，所以接线错误是很常见的。每台设备都有两组电线——一组用于诊断，另一组用于安全——如果有错误接线，诊断结果可能不会告诉你真相。
集成安全，你只有一组电线，或最多两组从每个输入(电子停止，接触器，或保护开关)返回，直接到PLC和作为您的诊断和安全输入。有了更简单的布线，错误布线的可能性就小得多。
此外，通过一个触点返回PLC，很容易进行诊断，因为诊断也是您的安全信号。如果一个综合安全系统有任何接线错误，那是非常明显的。例如，如果您正在处理来自每个输入设备的冗余信号，则两个信号都必须为真才能使逻辑为真。如果其中任何一个不为真，则逻辑为假。您可以在设备I/O卡上看到这一点。
你们的包装机械采用哪些西门子系统?
SIMATIC S7300F系列故障安全控制器，西门子e-stop按钮和接触器，Masterdrives, Micromaster变频驱动器和SIMATIC HMI。最近业界有很多关于将安全和控制集成在一起还是将两者分开的讨论。你如何看待这场辩论?
对我来说，使用两个单独的控制场景的唯一原因是在相当简单的系统中——比如一台机器有一个电子停止按钮和两个警卫。在这些情况下，使用两个独立的系统成本效益更高。但如果机器比这更复杂，比如多轴伺服系统，你对安全系统的需求就会更复杂。
现在发生在安全领域的事情和运动控制领域的事情是一样的。过去，运动总是与控制系统分开处理，但现在有很大一部分机器在集成了控制逻辑的平台上进行运动。这种集成消除了许多相互连接的线路和相互连接的通信，这似乎总是另一个可能导致问题的东西。
对于那些认为如果安全和控制不分开，就不安全的人，我会反驳说，内置在高端安全plc中的交叉诊断是经过认证的，如果发生故障，总是以可靠的方式停止。这是任何安全系统的关键——难以置信的高可靠性和无法达到已知的安全状态。这些安全plc可以做到这一点。
从OEM的角度来看，使用集成安全和控制系统的商业利益是什么?
如果另一家OEM考虑在其机器上使用集成安全，您会给出什么建议?
我想说的是，如果你正在建造带有大型安全系统的机器，或者在安全系统中完成复杂的任务，那么应该考虑综合安全。由于减少了误接线，它提供了一个更容易的检查程序，当机器第一次启动。它还减少了机器交付给客户时，其安全系统可能无法按设计运行的可能性。
我还要提醒的是，真正集成安全系统的供应商并不多。那些不真实的系统是通过附加高端通信的辅助设备构建的，以将安全系统带入PLC。但这只解决了问题的一小部分。一个真正的集成系统，如西门子安全集成，将整个安全系统内置到PLC中，并在一个环境下编程。
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