安全控制器:入门

本文是文章的扩展版本2002年9月控制工程的回归基础部门．

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机器安全标准典型的“安全认可”机器防护部件

显然，机械制造商和最终用户对提供更安全的工作场所越来越感兴趣。新的和新兴的安全标准和指南(如欧洲机械指令，ANSI B11.19, ANSI B11.20, ANSI/RIA 15.06, OSHA国家重点计划)，以及对更安全工作环境的好处的认识的提高，激发了这种兴趣。

越来越多地使用“安全批准”的机器防护组件(参见典型的机器防护组件部分)，以及设备设计师和最终用户对风险评估重要性的更高认识，标志着人们的兴趣水平。

从事工作场所保护和机械防护的人员受到越来越多的标准和法规的影响(见随附的标准来源清单)。特别是决策树模型(如EN 954)，以及最近出版的ANSI风险评估指南(ANSI技术报告B11.TR3)，促使oem和最终用户认识到通过使用“安全控制器”进行故障监测和检测，确保安全电路可靠运行的重要性(见图)。

安全控制器定义

基于微处理器和机电的安全控制器用于各种机器防护应用，以帮助保护工人免受伤害。资料来源:德国施迈赛

安全控制器是安装在机器保护输入设备和机器主要停止控制(如电机接触器或控制继电器)之间的机电或微处理器监控设备。这些控制器通常包含冗余，自检安全系统监控电路和正导输出继电器，通常称为“安全继电器”(见插图)。

每个控制器都设计用于检测安全电路组件和互连布线中的故障，以及其内部监控电路和输出继电器中的故障。此外，它感知机器保护联锁/E-stop开关的驱动。

如果控制器检测到故障或打开机器保护，它禁用输出信号，停止机器，和/或保持机器重新启动，直到故障被纠正。单位可用于机器保护联锁，编码磁传感器，安全边缘，安全限位开关，双手控制，光幕，e停止，紧急电缆拉开关，安全垫和激光扫描仪，以满足广泛的停止类别0/1应用要求。

这种基本的安全控制系统使用安全控制器(“黑匣子”)提供简单而廉价的故障检测以及交叉监测和自检。安全控制器实现了与由三个正导继电器和40多个接线点组成的硬连线电路相同的功能。资料来源:德国施迈赛

检测安全电路故障

根据其设计，安全控制器能够检测可能危及安全电路性能的各种类型的故障。这些包括:

• 焊接或卡死联锁/E-stop开关触点;

• 错位的守卫。

• 互连布线中的开路;

• 互连布线短路;

• 互连接线短路接地故障;

• 控制器监控电路故障;

• 控制器安全继电器接点焊接或卡死;

• 控制器工作电压不足;

• 对控制器输入的电容/电感干扰;和

• 在受控的主机器停止元件(如正导电机接触器或控制继电器)中焊接或卡住的触点。

快速故障定位器 大多数基于微处理器的安全控制器具有闪烁LED显示模式，以识别和/或定位故障并最大限度地减少设备停机时间。这里显示了一些典型的指示器(用于特定的安全控制器)及其含义
Led故障码	故障定位
绿色的‘上’	未检测到故障，继电器触点闭合
黄色脉冲@ 0.5 Hz	警卫打开
黄色脉冲@ 2赫兹	保护装置未对准(或)开关触点焊接/卡死(或)无启动信号(或)需要启动测试
红色(1脉冲)	保护开关电路
红色(4次脉冲)	输入端电容/电感干扰
红色(5次脉冲)	电源电压下降(或)内部继电器故障
红色(6次脉冲)	继电器内部触点焊接/卡死
红色(7次脉冲)	安全控制器监控电路故障
资料来源:德国施迈赛

一些基于微处理器的安全控制器还具有集成的系统诊断与LED显示屏，指示故障类型和位置，加快故障排除和最大限度地减少机器停机时间(见故障定位表)。

确保安全系统能够正常工作，需要能够检测安全电路/组件故障，然后关闭机器，直到故障被纠正。安全控制器提高了安全系统的可靠性，减少了工人受伤的可能性。

推荐使用

许多应用都鼓励或推荐使用安全控制器。这些包括但不限于以下应用:

• 评估的受伤风险相对较高。例如，使用EN954评估为安全类别3或4的应用，或使用ANSI B11评估为中等或高风险级别的应用。古墓的指导方针;

• 安全系统输入来自编码磁铁(基于簧片开关)传感器;

• 设计者希望满足ANSI的“控制可靠性”要求;和

• 存在相对较低的风险评估水平(例如EN 954安全类别1或2)，设计者/用户希望提高安全系统的整体可靠性。

Maurizio Lauria是纽约州埃尔姆斯福德Schmersal公司的一名应用工程师。

评论?电子邮件jkatzel@reedbusiness.com

机器安全标准

有关标准的更多信息或个别标准或法规的副本，请联系主办组织:

EN和IEC标准:
全球工程文档
东因弗内斯路15号
恩格尔伍德，科罗拉多州80112
800-854-7179

EN, IEC, NFPA和ANSI标准:
美国国家标准协会
西42街11号。
纽约，NY 10036
212-642-4900

OSHA的规定:
文件监督
政府印务署
华盛顿特区20402-9371
202-783-3238

欧洲标准- www.cenelec.org
职业安全与健康管理局www.osha.gov
美国国家标准协会www.ansi.org
RIA(机器人工业协会)-www.robotics.org
ISA(仪表、系统和自动化协会)www.isa.org
美国消防协会(NFPA) -www.nfpa.org
UL (Underwriters Laboratories, Inc.www.ul.com

典型的“安全认可”机器防护部件

以下设备被认为适合保护操作人员免受伤害:

• 具有正断触点的键控联锁开关

• 具有“推”/“拉”操作的紧急电缆拉开关

• 带有正断触点的铰接联锁开关

• 正断E-Stop按钮

• 安全限位开关

• Coded-magnet传感器

• 安全边缘

• 光窗帘

• 安全光束

• 激光扫描仪

• 安全垫

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