汽車制造中Pilz安全控制模塊的應(yīng)用

對于汽車制造工業(yè)的不同車間和設(shè)備，安全產(chǎn)品的正確選擇、設(shè)計和使用，對于成本的降低、設(shè)備的安全可靠性、維護的便易性至關(guān)重要。

在整個安全控制電氣系統(tǒng)中，安全控制模塊最為復(fù)雜。因為安全控制模塊，既要采集安全輸入信號，并且根據(jù)邏輯要求，進行安全的輸出控制。安全控制模塊不但在自身出現(xiàn)缺陷的情況下依然要能夠保持高安全可靠性，同時也要能夠檢測安全輸入信號和被控輸出元件的故障，并及時做出合理的反應(yīng)。在安全控制領(lǐng)域，常用的安全控制模塊有安全繼電器、安全可編程控制器、安全總線系統(tǒng)。

Pilz緊湊型安全繼電器PNOZX、elog和Sigma系列可以用于控制單一安全功能，適用于小型的安全控制系統(tǒng)。其安全輸出通常有繼電器觸點輸出或晶體管輸出。無論采用何種形式的輸出結(jié)構(gòu)，安全繼電器都能夠保證至少2個通道進行輸出的控制。在一個輸出通道出現(xiàn)故障的情況下，另外一個冗余的通道依然能夠保證安全繼電器的安全功能，并且及時檢測出故障通道。

Pilz模塊化安全繼電器PNOZmulti是一個多功能、可自由配置的模塊化安全系統(tǒng)。與其他PNOZ安全繼電器不同，PNOZmulti的安全電路可在個人電腦上使用圖形配置工具輕松生成。PNOZmulti由一個PNOZm0(1/2)p基礎(chǔ)模塊和若干個擴展模塊組成?；A(chǔ)模塊可單獨使用，包括20個可連接急停按鈕、安全門、雙手控制器等所有安全功能的輸入點;4個2A容量的半導(dǎo)體安全輸出;2個繼電器安全輸出;一個輔助非安全輸出以及4個測試脈沖輸出?？梢允褂脭U展模塊來達到增加輸入輸出點、速度監(jiān)視、現(xiàn)場總線連接的功能。通過基礎(chǔ)模塊上的RS232接口可以直接向PNOZmulti寫入程序，或使用讀卡器向SIM智能卡寫入程序后插入PNOZmulti運行。

安全可編程控制器適用于中、大型的安全控制系統(tǒng)。Pilz的安全可編程控制器PSS的CPU采用冗余的多處理器結(jié)構(gòu)。各個處理器之間相互監(jiān)控，一旦出現(xiàn)不一致，立刻使控制器處于安全狀態(tài)，并且發(fā)出報警信息;同時，安全可編程控制器對內(nèi)部的ram，EPROM，輸入輸出寄存器等元件進行實時監(jiān)控，并且采用特殊的測試脈沖對輸入信號和輸出被控元件進行檢測，一旦出現(xiàn)任何不安全隱患，控制器立刻切換至安全保護狀態(tài)。

Pilz安全總線系統(tǒng)SafetyBUSp則適用于大型、離散式的安全控制系統(tǒng)。其原理是在現(xiàn)有工業(yè)現(xiàn)場總線的基礎(chǔ)上，采用了一系列的時間檢測、地址檢測、連接檢測和CRC冗余校驗等措施，達到高的安全等級。

對于安全功能4個以下的單臺設(shè)備或流水線，我們可以使用緊湊型安全繼電器。例如，在動力車間中的單臺數(shù)控機床，其安全功能通常包括數(shù)個緊急停止按鈕、一扇至二扇安全門，并且安全等級在3級以上。對于這樣一個應(yīng)用，我們可以采用一個緊湊型安全繼電器控制所有的緊急停止按鈕;再使用1/2個緊湊型安全繼電器控制1/2扇安全門。任何一個安全繼電器被觸發(fā)，安全輸出必須切斷相關(guān)負載(如控制軸運動的變頻器或伺服)。

對于安全功能在4至14個的設(shè)備或流水線，我們推薦使用模塊化的安全繼電器PNOZmulti來得到更高的靈活性和更低的成本。我們以一條油漆自動化線為例，在此生產(chǎn)區(qū)域中，通常包括在安裝在噴涂區(qū)域進出口的2對安全光柵、4/8個安全門、若干個緊急停止按鈕、2套屏蔽傳感器，并且安全等級在3級以上。

我們當然可以選用緊湊型的安全繼電器來實現(xiàn)以上安全功能。但是這種解決方案的成本較高、接線繁瑣、故障診斷困難。而PNOZmulti的應(yīng)用，不但能夠可靠、高效的完成安全功能，并且能夠從設(shè)計、購買、維護中降低成本。

對于安全功能在數(shù)十個以上、或者大部分的安全功能都離散分布的現(xiàn)場，可編程安全系統(tǒng)PSS和安全總線系統(tǒng)SafetyBUSp可以使復(fù)雜的安全控制變得簡便、清晰。在大型沖壓流水線中，PSS和SafetyBUSp都有成功的應(yīng)用案例。通常，一條沖壓流水線高10m，長50m，分為涂油、沖壓、剪切等幾個工作區(qū)域。每個區(qū)域都有2扇沖程門和若干的緊急停止按鈕;外圍還需要有安全光柵保護換模區(qū)域;此外沖壓機械中還有大量的安全信號(比如上死點、閥信號等)需要接入安全控制系統(tǒng)，并且以復(fù)雜的邏輯關(guān)系貫穿于整個安全控制回路。在這種情況下，PSS安全可編程控制器和SafetyBUSp安全總線系統(tǒng)是最為合適的解決方案。PSS可編程控制器可以簡便的實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯關(guān)系。通過SafetyBUSp安全總線可以將分散在現(xiàn)場的安全輸入信號通過一根電纜集中至PSS主站進行控制。同時，PSS可以通過普通現(xiàn)場總線如Profibus、DeviceNET與現(xiàn)場的其他系統(tǒng)進行通訊。