1、基于安全控制器的压力机安全系统搭建摘 要随着汽车行业的迅速发展，作为汽车制造四大工艺之首的冲压工艺也因此得到了快速发展。汽车零配件制造的规模越大，低成本高产出就显得越为重要，多工位压机的使用很大提高了冲压生产的效率。但是由于多工位压机系统庞杂，工作区域分散随之带来的安全问题也越来越值得我们的关注。为了保证安全性、可靠性，就必须对压机安全系统的合理设计提出更高的要求。 关键词多工位压机安全控制系统安全继电器 中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）23-0345-01 压机厂商对设备自动化的要求越来越高，机器和设备也越来越复杂、速度也越来越快。因此，厂商对这些机
2、器的安全要求也越来越高。压机的安全功能在工业设备上的使用在许多发达国家已十分普及并且被要求强制执行。例如，在欧洲有强制的安全标准，只有达到相应安全级别的设备才能投产，在美国则依靠高额的事故赔偿来强制设备的安全性。同样在我国随着人们对设备安全认识的不断深入，设备的安全性也在得到越来越多的重视。 1 安全控制系统的组成 多工位压机引入安全控制系统的目的是提供一种高度可靠地安全保护手段，从而能够最大限度地避免或者消除设备的不安全隐患，使人身和设备的安全得到保证，杜绝恶性安全事故的发生。安全 PLC 不但要在开/停机，出现工艺扰动以及正常的使用和维护操作期间实时监控设备状态，一旦设备出现危险，系统立即
3、做出反应并输出正确的信号，使设备安全停机。安全控制器系统能够持续监控输入原件锁输入的设备状态。如紧急停止按钮、安全门开关、安全光栅等，从而通过输出模块对能源点或者主电路做出相应的操作。 安全原器件和安全线路是使设备保证相应的安全等级的必要条件，必须是双回路连接安全控制器达到安全输入进行持续的监控。普通的原器件从表面上看，在一定条件下也能够保证安全性，但是当这些原器件由于自身缺陷可能会丧失安全保护功能并引发故障。对于安全控制模块（安全继电器）而言，由于结构的冗余性和多样性的使用，以及自我监控，可靠的电气元件，反馈回路和其他安全措施，不仅可以确保缺陷或外部故障条件，还可以保证安全功能，并能及时的故
4、障检测。从而最大程度上保证了整个控制系统的正常运行，保护了人员和设备的安全。 2 安全控制系统特点和结构 目前使用最多的安全器件是安全 PLC 和安全继电器，这类原器件并不是指没有故障的原件，而是发生故障时会做出规则的动作。根据工业安全标准安全器件必须使用双回路控制，即使一条线路发生故障，依然能够保证设备在不满足条件的状况下运行或者立即可控的停机。长时间频繁通断使用，常见的继电器有可能导致触点粘附现象。通过安全继电器和安全电路，做到异常缺陷互补从而达到正确且低误动作的功能，换句话讲使其失误和失效值越低，安全因素则越高，因此需设计出不同功能的安全控制系统以保护不同等级机械。 3 多工位压机安全系
5、统构成 多工位压机以其高产出率和高可靠性，广泛被汽车零配件供应商使用。该设备的核心装置由一般由开卷单元、送料机构、压力机和下料传送部分等几个工作区域。每个区域都由 2 个安全提升门或者安全开关和若干的紧急停止按钮，外围还需要有安全光栅保护换模和上料的区域；此外多工位压机中还有大量的安全信号，例如滑块锁定、双手控制、压机模式、离合器状态等需要作为安全输入接进压机的安全控制系统，这些安全输入以复杂的逻辑关系贯穿于整个安全控制回路。根据多工位压机安全需求的特殊性，可编程安全继电器和安全总线系统是最为合适的解决方案。安全继电器可以通过 PC 对输入输出信号进行逻辑编程。通过安全总线可以将分布式安全模块
6、和分散在现场的安全输入信号通过总线集中至主站进行逻辑运算。 可编程安全继电器又叫做安全 PLC，目前 PILZ 品牌的应用较为广泛，由处理单元、输出单元、总线单元组成，具有一定的可编程性。同时以功能模块的形式存在可以扩展非常方便。安全继电器优势在于可编程安全继电器的安全电路可在个人电脑上使用图形配置工具轻松生成。通过功能模块上的以太网通讯接口可以直接向可编程安全继电器写入程序。这种完整的环路可以感应到潜在的危险，并且能够采取必要的措施来降低这种危险。安全继电器采用双回路串联的方式接入电路，在紧急停止解除时，机器不能出现突然再启动，需要操作人员确认并且复位后再启动设备。同时如果安全回路发生故障时
7、，安全回路必须立即切断动力电源和其他能源输入。符合 EN954-1 标准的安全继电器有强制导向来防止常开和常闭触点在接点熔敷时同时工作，这使得安全继电器自身就能检测触点熔敷、短路的功能。 多工位压机线的安全回路中所有安全元件都使用双触点，安全控制器要在元件动作时比较同步性，如果双触点吸合或者打开时间差超过500ms 那么系统要提示报警并且不能启动设备，反之在安全回路自检完毕可由操作人员确认后启动设备。还有从另一个角度来说，冗余输入且严格的时差比较可以有效避免因为信号扰动引起的启停设备的可能性。而且可编程安全继电器可以监控功率、电流、电压、接地故障、相位序列，可确保更快的试运行，有最小的空间，有
8、最高的安全等级，极好的性价比，通用电源的低存储成本。 4 设备安全重要意义 任何自动保护系统都应该尽量做到安全功能的可靠性和完整性，在设备的设计阶段就要认识到危险程度越高所需的安可靠性和全完整性也应该越高。根据国际标准，这种完整程度被定义为“安全完整水平”（SIL） 。国际标准 EN954-1 和 ISO13849 中规定了四个等级的安全完整水平，四级表示最高的完整程度，一级表示最低的完整程度。对应着每一种安全完整水平，都规定了可以降低设计错误的设计规范。在许多工业领域中，如何避免操作过程的错误停止也是同样重要的。因此安全系统必须能够提供高度的安全完整性与可用性。多工位压机如果操作过程设计良好
9、，是不会发生危险的。在使用阶段为了提高安全性与可靠性，必须对安全元件进行定期检查。在定期检查中，可以对急停、安全门开关、双手按钮等进行全进程测试。通过测试可以探测到许多故障。设备的安全性能是必不可少的，安全电气原件逐渐成为一种成熟的产品。文章介绍了多工位压机安全控制系统的组成和对安全元器件的需求，通过使用安全 PLC、安全继电器建立了多工位压机的安全控制系统，满足了多工位压机生产和维护的安全需要。 5 结语 安全设计的宗旨是通过必要的安全防护规划和适当的技术选择，最大限度降低或消除危险点。为避免产生附属成本，改善机器的可用率， 并最大限度减少故障停机时间，提高了生产的安全性。随着人们对安全理念的深入理解，相信安全控制在未来的工业生产中将得到更加广泛的应用。 参考文献 1 吴宁宁，刘进.安全继电器的安全验证技术 M.自动化与仪器仪表，2012.1. 2 邹阳方，孙长春，张文宏. PNOZmulti 模块化安全继电器在涂装车间的应用M.汽车工艺与材料，2008.12 3 徐子龙.功能安全型安全继电器的研究与设计M.华东理工大学，2014.5.1. 崔祺 1982 年 9 月 21 日性别：女籍贯：辽宁省沈阳市学历：本科职称：助理工程师研究方向：自动化
