确保机器安全

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一目了然 机器安全选择 避免伤害的底线影响 世界各地的安全规定各不相同 对周期时间有积极影响 栏: 独家:西门子组建安全集成技术集团 独家:安全光幕速度部分加载;提高机器吞吐量10% 不要因为安全问题而失去理智

你如何给生命和肢体定价?更快的机器，如果整合得好，有可能赚更多的钱。停机时间或机器伤害造成的时间损失对任何操作来说都是人身和经济损失。根据美国劳动、职业安全与健康管理局(OSHA)的统计数据，仅在美国，每年就有800人死亡，18000人截肢、割伤、挤压伤和擦伤与机器有关。

法律、法规和指导方针提供保护。培训、程序和个人责任可以减少风险和经济、民事甚至刑事责任。好的设计也有帮助。一般来说，与机械相关的危险可以是封闭的，被动或主动地锁定在外，或者可以感知入侵并及时停止过程，以避免伤害。

监管的世界

安全标准可电气;应用或产品相关;并包括安全元件装置的设计和运行。建立规则和指导方针的组织和过程在全球各不相同，以帮助避免一个充满伤害的世界。(见地图上的样本。)此外，十多个管理组织制定了相关规定。

自动化供应商可以解释标准，指出一些重要的部件与其他标准的关系，并要求客户阅读这些标准，施耐德电气机器保护产品区域的戴夫柯林斯说，“但最终，我们不能告诉人们他们应该做什么。”

柯林斯偶尔也会伸出援助之手，或者至少是一些手指。有一次，“我看到一件设备，有一个地方有人把守。我摸了附近的另一个地方，因为我知道，如果它一直在工作，我的手指会被烫伤的。机器制造商说，‘嘿，你不应该摸那’很明显，他们忽略了一些东西，”柯林斯说。

罗克韦尔自动化安全项目经理Art Pietrzyk回忆说，在这些新标准出台之前，每台机器在最坏的情况下都必须被认为是非常危险的。现在进行风险评估，以确定必须达到的安全完整性水平(SIL)，以降低风险。此外，Pietrzyk建议，客户现在可以使用SIL标准来比较自动化供应商的产品。例如，客户可以查看定量措施，如故障之间的平均时间和故障的概率按需，和定性措施，包括诊断范围或故障安全设计。罗克韦尔自动化具有IEC 61508 TÜV-certified控制器:controllogix控制器在SIL 2, GuardPLC在SIL 3。安全级别和相关的安全需求影响所使用的控制类型。

欧姆龙电子安全产品经理Mike Frey坚持说:“建立安全需求并应用安全组件来满足这一需求是客户的责任。”他说，风险评估过程有助于确保一个符合安全标准的工作环境，以避免事故发生。“为了量化工人的薪酬，手指是40周的工资，拇指是70周的工资，手是190周的工资，手臂是235周的工资。每小时18美元的工资，按照三分之二的工资率(例如伊利诺伊州的要求)，一只手臂的成本为11.3万美元。”除此之外，还有医疗保健费用、罚款和/或诉讼，以及难以量化但真实的人类痛苦成本、士气和生产力下降。弗雷说:“这往往会引起人们的注意。”

标准的自助餐

这张地图显示了与机器安全相关的十几个组的样本，其中包括来自Idec的信息。

渴望指导?以下是欧姆龙电子公司的“安全产品指南”总结的四项监管抽样。

• OSHA要求雇主和原始设备制造商遵守第29条联邦法规(CFR)第1910部分。OSHA认可自愿协商一致制定的标准，例如美国国家标准协会(ANSI)制定的标准。组织申请标准审查的ANSI委员会。已提交并已批准和注册标准的组织包括美国机械工程师协会、机器人工业协会、国家消防署和制造技术协会。

• 尽管做出了所有这些努力，但一些技术，如光幕，并不直接适用于美国的规定，因此必须寻求其他组织的指导。这些包括来自欧洲经济联盟(EU)的法规，称为欧洲标准(EN标准)，以及其他总部设在欧洲的法规，如国际电工委员会(IEC)和国际标准化组织(ISO)。

• 欧盟法规包括1995年通过的“机械指令”，该指令管理在欧洲销售的新机械，1997年通过了安全部件。1997年开始的《工人在工作中使用工作设备指令》涵盖了新的和现有机器的预防措施，如风险分析、事故预防培训和优先保护。欧盟还要求欧洲标准机构CEN和CENELEC为欧盟制定统一标准。分为三类:A类基本安全标准、B类团体安全标准和C类个人安全标准。

• 特定国家和其他管理机构也可以影响机器安全。这些标准包括加拿大各省、加拿大标准协会和日本工业标准，这些标准根据世界贸易组织的条款进行了修订，以更紧密地与IEC和ISO标准保持一致。

成本，类型，设计在安全

遵从性的成本因技术、策略和应用而异。法律法规因应用、地区和无数其他因素而有很大差异。方法和技术可以包括围栏、笼子、警卫、报警器、光幕、区域扫描仪、双手控制、安全垫、安全继电器、联锁和开关、电子停止按钮等。设计本身可以通过考虑俯仰点来帮助保护手指和其他肢体，即使在特殊情况下，这些区域也会对附属物造成挤压。

在欧洲，倾向于预先规定要求。美国的做法倾向于先阐明规定，然后通过罚款和事后处罚来执行。规则从来都不是一成不变的。例如，由于NFPA79允许将安全组件纳入控制网络，美国原始设备制造商面临着新的机遇。举例来说，西门子能源与自动化的客户皮尔逊包装系统公司花了368个小时来硬连接一台机器，切换到使用AS-i网络，将时间减少到96个小时。用同样的资源，他们每年可以多生产和销售两台机器。

幸运的是，对于最终用户和原始设备制造商来说，安全相关技术的制造商提供了帮助，包括网站、员工专家和包含安全的培训。

好的产品设计从安全开始。在各行各业的数千个可能的例子中，Mazak VTC-300C立式加工中心使用固定工作台和移动柱，这有助于减少操作员的疲劳，并允许方便的可访问性，方便(和更安全)的零件交换。可移动的CNC操作面板使其易于接触。联锁装置确保零件在加工开始前是封闭的。位于肯塔基州佛罗伦萨的Mazak美国公司的工程师和项目经理定期帮助客户安全设计、建造和安装机器;9个区域培训中心帮助客户学习安全操作。

随着法规的变化，许多原始设备制造商仍然很敏感，他们会帮助客户选择合适的、最经济的方式来改变已经安装的设备，以符合升级后的标准。

Milacron Inc .)位于俄亥俄州巴达维亚的塑料技术集团记录了如何更新其卧式注塑机，以满足ANSI/SPI B151.1标准的第6条要求。米拉克龙在几个方面提供了升级服务，以帮助客户遵守规定，但米拉克龙建议，终端用户或当地承包商可以更快地以更低的成本完成防护工作，尽管这是塑料工业协会的要求。

Machine-safety技术

另一个安全领域是保证机器在部件故障时不会造成伤害。例如，IEC 61508规定，所有与安全相关的电子设备都应该有冗余，以便在电线或组件发生故障时允许安全故障。这可能取决于系统设计，而不仅仅是可靠的组件。罗克韦尔自动化安全控制经理Richard Galera表示，IEC 61508的四个功能安全领域目前备受关注。但最终，“由客户来分析应用程序，指定类别，并决定采用何种技术，”加莱拉说。

用于机器安全的产品在类型、样式和制造商方面差别很大。与这篇文章一起出现在网上的是十多种安全相关产品的样本。

11月封面故事在线Extra

• 组织影响机器安全
• 来自控制工程的安全相关阅读
• 光幕的类型在保护方面有所不同
• 清理整合:更多关于光幕在Ransohoff的使用
• 独家:“我需要一些安全产品的帮助，请。”
• 产品有助于机器安全

组织影响机器安全
以下组织是影响各行业机器安全的众多组织之一。如图所示，在美国，许多组织在许多方面都是相互依赖安全的

虽然全球标准可以被视为产品开发的又一个步骤和费用，但也有人认为，它们有助于全球健康、安全和贸易。在10月14日的世界标准日，IEC、ISO和ITU的领导人发表了一份联合声明，部分建议，更广泛地参与国际标准制定工作有助于“降低成本，扩大合作伙伴和供应商的选择，创造具有全球市场覆盖和接受的产品，并通过减少技术贸易壁垒扩大出口机会。”

制造技术协会
美国国家标准协会
美国机械工程师学会
CCC CCC(中国强制认证)标志
欧洲标准化委员会
欧洲电工标准化委员会
加拿大标准协会;CSA国际公司
德国Normung研究所
欧盟欧洲经济联盟(EN标准)
美国食品和药物管理局
IEC国际电工委员会
电气和电子工程师协会
仪表、系统与自动化学会
ISO国际标准化组织
国际电信联盟
JIS日本工业标准
美国消防协会(国家电气规范，NEC)
职业安全与健康管理局(美国劳工部)
机器人工业协会
SPI塑料工业协会

法规定期变化;认证机构可以帮助更新。例如，根据美国保险商实验室(UL)，即中国强制认证(CCC)标志，产品才能在中国销售。UL说，今年8月，中国通过了一项新的强制性安全认证要求，即强制性产品认证体系(CPCS)，以统一现有的产品标志——电气设备合格认证(CCEE)标志和中国商品检验局(CCIB)标志，以符合世界贸易组织的《技术性贸易壁垒协定》。

有关其他机构和组织的信息或帮助各种认证，请参阅主文章中的地图和下面的链接。
腹肌
BG-PRÜFZERT德国认证机构
CE标志为欧盟产品指令，EU
C-tick澳大利亚通信管理局(ACA) EMC保护
Demko (UL子公司);德国马克)
Denan [Dentori (E)] -日本经济产业省(METI)执行《电器和材料安全法》(Denan)。
挪威船级社
Fimko (SGS)
调频
劳氏船级社
Nemko
Semko
SGS(法国兴业银行)集团
德国莱茵
保险商实验室公司
电气、电子和信息技术协会

来自控制工程的安全相关阅读

封面故事:一个控制器，多种用途

“保护工厂人员”(附有风险评估图表)

“安全网络开始出现”(图表:紧急停止，安全组件组)

“回到基础:‘部门’或‘区域’的任何其他名称仍然是危险的”

ATEX及其对第2区防护的影响

“分区还是区域”的扩展版本点击这里

光幕的类型在保护方面有所不同
所以你已经阅读了规定，做了风险评估，考虑了其他安全设备是否合适(安全垫，安全开关，硬防护，或一些组合)，并认为光幕是最合适的答案。

在审查了适当的规范性文件(如ANSI B11)之后。TR3, ANSI/RIA R15.06-1999和/或EN1050，请记住，光幕的保护级别在2型和4型之间变化，科学技术公司的产品经理Sergio Aguilar建议。此外，2型设备不适用于适用于ANSI B11.19, OSHA 1910.212或217的地方，并且不应在机械压力机上使用，Aguilar警告说;2型设备不得用于法规要求使用控制可靠电路的地方。

阿吉拉尔说，主要的区别是:

1. 故障检测电路。2型光幕不符合OSHA或ANSI控制可靠性标准。4型安全光幕。

2. 光学角。4型安全光幕提供有效的光学角度

3. 价格。2型设备通常比同等的4型设备便宜15-30%。较低的成本源于较不复杂的故障检测电路，较不精确的光学角度，以及更少的特征。

安全策略、风险评估和正式程序文件可通过点击这里。

清理整合:更多关于光幕在Ransohoff的使用
凯蒂公司测试。Lean-Jet系列水清洗系统集成了science Technologies Inc.的MiniSafe MS4600系列安全光幕与Lean-Jet的主控制系统。

在“操作点”配置中，将安全光幕集成到机器的控制系统中，操作员将部件放入机器并从机器中取出，故意破坏光幕的感应光束。

光幕具有自我监控功能的控制可靠电路。它还监测Lean-Jet的主要控制元件，作为其自动诊断程序的一部分，以确保安全运行。将光幕的内置处理器与Lean-Jet的闭环控制系统集成在一起，简化了操作人员的交互，提高了操作人员的效率。MS4600安全光幕控制器位于接收器外壳内。没有外部控制器可以节省内部空间。

使用光幕简化了物流。如果没有将STI的MS4600安全光幕集成到Lean-Jet的闭环控制系统中，操作人员将需要启动手动开关来打开和关闭机器的电源电路，以安全地加载和拆卸部件。如果机器仍在运行，这种方法会使操作人员面临潜在伤害的风险。操作开关所需的额外时间和动作也增加了周期时间和工人压力，从而降低了吞吐量和整体生产率。

了解机器的工作原理是了解与之配套的安全策略的一部分。Lean-Jet系列使用高冲击水喷雾进行洗涤和漂洗，并使用节能，高速加热鼓风机干燥部件。脚轮安装的304不锈钢包覆系统设计便于安装，并具有比以前的零件垫圈(3英尺宽5英尺5英寸)更小的占地面积。深)。

系统配置使用通用装卸站，使操作人员能够处理尺寸为12英寸的重型部件。高12英寸。直径。每小时高达120个循环有助于提高吞吐量。提高生产能力的另一个因素是Lean-Jet能够快速配置小批量连续流生产的工作单元，以及离线清洁和维修。

Lean-Jet系列的内部设计消除了工作通道开口，并防止洗涤，漂洗和干燥区域之间的交叉污染。与封闭的自通风系统相结合，这些功能还通过消除与其他部件洗涤系统相关的蒸汽和雾，使环境更加工人友好。

连续操作是自动化的，使用旋转口袋轮，这是Ransohoff创造并获得专利的关键设计元素。这些轮子以独立于零件垫圈的旋转运输台的运动旋转零件。这使得周围的喷雾可以完全进入任何放置在Lean-Jet系统中的部件。结合高冲击喷射射流，该系统提供一致的，彻底的清洗，每一面的部分。

除了紧凑的设计外，Lean-Jet还可以通过使用自动控制和安全设备进行连续循环。PLC最多可存储三个用户定制的零件清洗批量程序，其中包括操作的每个步骤的顺序时间和温度。一旦程序启动，它将自动运行，无需进一步的操作人员干预。触摸屏允许操作员选择存储的程序进行操作，启动或停止机器，并查询系统的诊断信息。

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独家:“我需要一些安全产品的帮助，请。”
这几乎就像给你的薯条加码一样简单——西门子能源与自动化公司提供的服务和培训自动化价值卡可以简化和增强组织和个人从西门子能源与自动化公司获得帮助的方式。积分卡系统包括协助执行安全倡议。此外，为了更好地满足客户需求，西门子成立了一个与安全相关的服务集团，这一消息首次在2003年11月的《控制工程》杂志上公布。

部分原因是NFPA79允许将安全组件集成到控制网络中，以及其他安全要求，安全相关的自动化被认为是一个增长领域，近年来一些自动化供应商已经加强了他们的产品。以前，控制系统和安全系统是分开的，安全系统总是硬连接的。对自动化供应商来说，让客户了解集成带来的好处仍然是一个挑战。成立专门的西门子安全小组和自动化价值卡计划，改善与安全相关的帮助和教育。

西门子E&A团队的成员今年早些时候参加了与控制工程公司的圆桌会议，讨论了公司的安全举措和相关趋势，包括预期宣布的安全中心。

西门子自动化业务经理Filomena Wardzel表示，在整合最新的安全技术和举措方面，美国的应用程序并不像欧洲制造商那样积极主动。西门子as接口、Siguard安全产品产品经理Brian Libby表示，将安全和控制结合起来的能力提高了操作员的意识，并通过安全总线将电子停车连接到可编程逻辑控制器和人机界面，从而简化了系统。

安全需要从一开始就考虑。西门子安全集成经理J.B. Titus表示:“在设计阶段考虑安全性可以降低设备生命周期中的成本。控制面板的尺寸可以缩小，而布线，启动，调试和升级更容易。例如，当一个系统被硬连接并导致间歇性跳闸时，就不会形成记录。当一切都联网时，每个事件都有一个时间戳，可以更快地解决任何问题。”

西门子安全集成业务发展Christian Kurtz表示，简化通信，西门子在安全应用中使用ASi-Safe和ProfiSafe，这是一种经济的现有解决方案。他说:“直接诊断是可行的，从传感器到安全块I/O设备到PLC到HMI只需要一条总线。”Titus补充说，安全网络经过认证，可以与供应商提供的各种产品一起工作。

分离或集成
Wardzel指出:“可以在机器内部使用单独的安全网络，也可以与控制网络集成。”例如，皮尔逊包装系统(斯波坎，华盛顿州https://www.pearsonpkg.com)，正如在主要文章中提到的，在不到三分之一的时间内连接了一台机器。利比是NFPA79委员会成员之一，他说，根据NFPA79-02，安全网络的性能需要达到或超过硬线路的性能。(另一个领先的标准是IEC 61508，该标准规定，所有与安全相关的电子设备都应该有冗余，如果电线或组件出现故障，它应该是故障安全的。Kurtz指出，安全故障与冗余不同，冗余允许继续运行。冗余也可以设计成一个系统，但成本较高。)

Wardzel说，另一种选择是在机器内应用AS-i总线和Profisafe连接全自动化线。除了通过使用传感器级网络节省安装费用外，运营商还将从整合两组先前独立的信息中获益。Wardzel表示，这种集成允许“立即显示诊断信息，以帮助排除故障，并更快地找到根本原因，从而缩短平均维修间隔时间和平均故障间隔时间。”Libby说，预测何时需要维护可以减少停机时间，这取决于行业和应用，每小时的停机时间可以从1万美元到100万美元不等。

提图斯表示，其他成本也有助于证明这笔费用的合理性。“建立工厂安全计划，提高工厂安全的重要性，并在组织的各个层面提高安全能见度，可以帮助减少向国家工人赔偿局支付的费用。西门子已经确定了可以帮助进行风险分析的工程公司和系统集成商。“与流程应用程序相比，离散应用程序的客户不习惯进行风险分析，但分析在许多方面是相似的，”Titus说。

Wardzel表示，随着安全措施的快速增长，一些原始设备制造商将通过改变设备设计来满足他们所服务的多个行业的安全需求，从而节省资金。

在应用工程服务方面，从2003年1月到9月，西门子对服务的自动化价值卡系统进行了试点和完善。这是一种经济有效的售后支持方式，并有助于跟踪客户历史、需求和要求。培训课程作为产品包含在卡片上，”Wardzel补充道。

7月1日标志着安全组织的内部开始。西门子安全产品通过TÜV认证和UL认证。产品包括安全plc，总线系统，电机启动器，驱动器，运动控制和继电器等。

- - - - - -马克·霍斯克，《控制工程》主编

产品有助于机器安全

各种各样的产品有助于机器安全。这些包括紧急停止，硬防护(如门和围栏)，联锁和使能开关，非接触式安全联锁开关，周边访问防护装置，安全配电装置，安全联锁开关，安全激光扫描仪，安全光幕，安全限位开关，安全监控继电器和安全可编程逻辑控制器(plc)等。

点击这里阅读安全产品样本，这是2003年11月《控制工程离散控制》电子邮件通讯的一部分。

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独家:西门子组建安全集成技术集团

西门子能源与自动化公司成立了安全集成技术中心，以帮助客户满足不断变化的行业标准和日益增长的安全需求。该公司在2003年11月的北美版中独家宣布了这一举措控制工程。最初的市场包括汽车、食品和饮料、消费品、材料处理、包装和金属成型。这项计划的目标是为美国制造商提高安全集成技术和服务。

作为西门子安全集成经理，J.B. Titus领导美国的工作，他说，这一战略举措与西门子在德国、加拿大和墨西哥的部门和业务紧密相连。Titus表示:“工程师和决策者正在利用我们新认证的安全技术节省成本，提高生产力，提高效率和正常运行时间，这些技术是西门子全集成自动化的重要组成部分。现在，在任何工厂设计、实施和维护安全都变得更加容易。”他解释说，来自欧洲的西门子总线(工业网络)设计、诊断和可编程性现在可以通过西门子在美国的销售专业人员、业务开发人员和应用工程师获得。

Titus解释说:“减少停机时间可以节省成本，因为技术人员不再需要拉线和进行点对点检查。“他们可以在电缆上安装e-stop，并利用总线技术的内置诊断功能。”Titus声称西门子拥有全球范围内唯一经过认证和上市的故障安全自动化解决方案。

独家:安全光幕速度部分加载;提高机器吞吐量10%

光幕通常用于在光束断裂时停止操作。拥有超过85年历史的水性部件清洗系统制造商Ransohoff inc .也开始使用光幕。

为了提高用户清洗和清洁制造零件的效率，这家总部位于俄亥俄州辛辛那提的公司开发了Lean-Jet系列水清洗系统。新的设计显著改善了工作流程，有助于减少在制品库存和相关的仓储材料成本。

部分好处是通过将科学技术公司的MiniSafe MS4600系列安全光幕与Lean-Jet的主控制系统集成而实现的。安全光幕作为安全装置和存在传感器，减少了机器操作员所需的顺序步骤的数量。通过简化操作，并根据传感状态和输入信号通知系统开始其周期，安全光幕每小时最多可增加10个机器周期(比以前没有安全光幕的系统增加10%的吞吐量)。

由于安全光幕提供的保护，操作员可以在每个操作周期之间安全地将零件送入机器。这是通过将光幕集成到存在感测设备启动(PSDI)控制方案中来实现的。在这种模式下，控制系统允许操作员将零件放入Lean-Jet系统中，然后返回。当光幕检测到没有光束被阻挡时，机器在预设时间后自动循环。

使用PSDI减少了操作人员启动/停止操作开关所需的时间。在某些情况下，Lean-Jet用户已经实现了高达50%的零件加载和周期启动节省。此外，这种操作模式可以减少机器操作员的重复运动和压力水平。

Russ Wood是加州弗里蒙特市科学技术公司的应用工程经理

不要因为安全问题而失去理智

参观工厂总能学到一些东西，包括如何在安全问题上保持清醒。

导游刚刚警告一群人不要太靠近一个小部件拾取机器人的牢房。就在这时，有人把他的头伸进安全光幕里，想仔细看看这个过程，完美地展示了一个细胞是如何关闭以防止机器引起的混乱的。接线员似乎对必须重新设置线路有点恼火，而肇事者看起来很尴尬，但其他人似乎很喜欢看到光幕如何帮助避免受伤。

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