自動化集成安全系統(tǒng)技術
林建平
發(fā)布于2022-10-18 19:31
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標簽:自動化
機器設備加裝安全光柵、急停按鈕等安全元件是工業(yè)設備中經常采用的安全防護方式。但是這種傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)存在缺陷,例如,需要大量的硬接線和機柜空間將所有的繼電器、急停按鈕、控制器和傳感器連接起來。這種傳統(tǒng)的硬接線安全系統(tǒng)通常是被設計為獨立于原有的控制系統(tǒng),是被附加上去的,不是與其他控制系統(tǒng)一起設計的。另一方面,傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)在機器非正常運行情況下會切斷電源,讓設備停機或者部分設備停機,而安全集成系統(tǒng)不一定要設備完全停機,而是讓設備運轉的速度降低,對操作人員不會造成人身傷害。
安全集成系統(tǒng)是將標準系統(tǒng)和安全系統(tǒng)合二為一的設計。安全集成系統(tǒng)能夠感知非正常工作狀態(tài)并采取動作,它與機器的標準控制系統(tǒng)共存,共享一個數(shù)據(jù)網絡。安全集成系統(tǒng)的模塊在原有的自動化系統(tǒng)和運動控制硬件上運行,可以帶來更高的生產效率。以安全運動控制系統(tǒng)來說,安全技術集成到伺服驅動系統(tǒng)中能夠提供小于2ms的反應時間,且易于安裝。與安全相關的數(shù)據(jù)在兩個有獨立微處理器的通道中被傳輸和處理,當發(fā)現(xiàn)某個通道中有監(jiān)視參數(shù)存在誤差時,驅動系統(tǒng)就會進入安全模式。
各大致力于安全自動化設備的廠商,如西門子、Rockwell Automation、貝加萊等公司不斷推出安全集成模塊,這些全系列的安全產品模塊包括現(xiàn)場安全檢測產品、互鎖開關、安全繼電器、急停裝置、安全PLC、安全接觸器、安全變頻器、安全運動控制器以及安全網絡等,它們涉及感應輸入、信息傳送、邏輯控制、輸出執(zhí)行等各環(huán)節(jié)。例如,貝加菜公司推出的集成安全系統(tǒng)解決方案是以Safe Logic 為安全控制器,以工業(yè)以太網 Ethemet Powerlink為安全現(xiàn)場總線的安全控制系統(tǒng),還包括Safe I/O、安全電源、安全伺服、安全設計軟件等安全模塊,可以在標準的UO組中加上內嵌安全功能的I/O模塊,通過編程組態(tài)而不是硬接線來實現(xiàn)安全控制。由于安全集成系統(tǒng)與原有的自動化系統(tǒng)共享一個數(shù)據(jù)總線或者一些硬件,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和處理速度都可以大幅度提高,同時還節(jié)省了大量布線、安裝、試運行和維護的成本。集成安全系統(tǒng)采用最高速的實時安全總線系統(tǒng),可滿足SIL3標準的性能要求,其響應時間可與硬接線方式相媲美。集成安全系統(tǒng)采用市場上最快的CPU,循環(huán)周期可達小于1ms。安全應用的編程使用的是經過認證的PLC 999n Safety庫中的功能塊,可以在安全功能之間虛擬接線。由于使用了開源的總線標準,因此會對后續(xù)的設備連接保持開放性。集成安全系統(tǒng)借助于分布式的安全技術、靈活的編程,重用現(xiàn)有的系統(tǒng)架構來降低成本。典型的分布式集成安全系統(tǒng)結構如圖2.30所示。集成安全系統(tǒng)僅使用一根電纜來傳輸安全數(shù)據(jù),這使得系統(tǒng)基本上只要沿用老的系統(tǒng)結構而不需要額外的安全連線。安全應用和標準應用之間復雜的通信機制已經成為了過去,智能安全響應取代了設備硬停機,為流程提供優(yōu)化,提高設備價值。