Pilz 安全產(chǎn)品在汽車(chē)制造行業(yè)的應(yīng)用

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(gè)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(bào)警信息；同時(shí)，安全可編程控制器對(duì)內(nèi)部的RAM，EPROM，輸入輸出寄存器等元件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且采用特殊的測(cè)試脈沖對(duì)輸入信號(hào)和輸出被控元件進(jìn)行檢測(cè)，一旦出現(xiàn)任何不安全隱患，控制器立刻切換至安全保護(hù)狀態(tài)。

Pilz 安全總線系統(tǒng)SafetyBUS p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(chǎng)總線的基礎(chǔ)上，采用了一系列的時(shí)間檢測(cè)、地址檢測(cè)、連接檢測(cè)和CRC冗余校驗(yàn)等措施，達(dá)到高的安全等級(jí)。

對(duì)于汽車(chē)制造工業(yè)的不同車(chē)間和設(shè)備，以上安全產(chǎn)品的正確選擇、設(shè)計(jì)和使用，對(duì)于成本的降低、設(shè)備的安全可靠性、維護(hù)的便易性至關(guān)重要。

對(duì)于安全功能4個(gè)以下的單臺(tái)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(dòng)力車(chē)間中的單臺(tái)數(shù)控機(jī)床，其安全功能通常包括數(shù)個(gè)緊急停止按鈕、一扇至二扇安全門(mén)，并且安全等級(jí)在3級(jí)以上。對(duì)于這樣一個(gè)應(yīng)用，我們可以采用一個(gè)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(gè)緊湊型安全繼電器控制1/2扇安全門(mén)。任何一個(gè)安全繼電器被觸發(fā)，安全輸出必須切斷相關(guān)負(fù)載（如控制軸運(yùn)動(dòng)的變頻器或伺服）。

對(duì)于安全功能在4至14個(gè)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(lái)得到更高的靈活性和更低的成本。我們以一條油漆自動(dòng)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(jìn)出口的2對(duì)安全光柵、4/8個(gè)安全門(mén)、若干個(gè)緊急停止按鈕、2套屏蔽傳感器，并且安全等級(jí)在 3級(jí)以上。我們當(dāng)然可以選用緊湊型的安全繼電器來(lái)實(shí)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(jì)、購(gòu)買(mǎi)、維護(hù)中降低成本。

對(duì)于安全功能在數(shù)十個(gè)以上、或者大部分的安全功能都離散分布的現(xiàn)場(chǎng)，可編程安全系統(tǒng)PSS和安全總線系統(tǒng)SafetyBUS p 可以使復(fù)雜的安全控制變得簡(jiǎn)便、清晰。在大型沖壓流水線中，PSS和SafetyBUS p都有成功的應(yīng)用案例。通常，一條沖壓流水線高10m，長(zhǎng)50m，分為涂油、沖壓、剪切等幾個(gè)工作區(qū)域。每個(gè)區(qū)域都有2扇沖程門(mén)和若干的緊急停止按鈕；外圍還需要有安全光柵保護(hù)換模區(qū)域；此外沖壓機(jī)械中還有大量的安全信號(hào)（比如上死點(diǎn)、閥信號(hào)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(gè)安全控制回路。在這種情況下，PSS安全可編程控制器和SafetyBUS p 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(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯關(guān)系。通過(guò)SafetyBUS p安全總線可以將分散在現(xiàn)場(chǎng)的安全輸入信號(hào)通過(guò)一根電纜集中至PSS主站進(jìn)行控制。同時(shí)，PSS可以通過(guò)普通現(xiàn)場(chǎng)總線如Profibus、 DeviceNET與現(xiàn)場(chǎng)的其他系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

安全傳感器技術(shù)在汽車(chē)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用

現(xiàn)在，機(jī)器人已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于汽車(chē)制造領(lǐng)域。機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的區(qū)域?yàn)槲ｋU(xiǎn)區(qū)域。我們經(jīng)常使用安全光柵/光幕、安全掃描儀、安全地毯和防護(hù)柵欄，以避免保護(hù)工作人員收到受機(jī)械手的傷害。如下圖，2套安全光柵、2個(gè)安全掃描儀和大量的防護(hù)柵欄被用于2個(gè)機(jī)械手的危險(xiǎn)隔離。在這里，3種不同的安全防護(hù)技術(shù)被應(yīng)用于這個(gè)解決方案。而Pilz最新推出的產(chǎn)品SafetyEYE可以使用一種技術(shù)就可以完成以上所有的安全功能，并使成本更加低、使用更加靈活?！　?p style="text-align: center">

安全照相系統(tǒng)的SafetyEYE包含兩個(gè)相互作用的單元：傳感裝置包含照相機(jī)和分析單元，分析單元用以分析圖像信息并且通過(guò)一個(gè)可編程的安全控制系統(tǒng)提供一個(gè)自動(dòng)化的界面。照相機(jī)每秒鐘能記錄下多個(gè)圖像信息用于計(jì)算目標(biāo)的物理位置，然后將其與檢測(cè)區(qū)域和警告區(qū)域進(jìn)行比較，根據(jù)不同的比較結(jié)果可以設(shè)定不同的輸出，并且可以通過(guò)安全的總線系統(tǒng)SafetyBUS p和未來(lái)的SafetyNET p進(jìn)行設(shè)置。SafetyEYE是在三維視覺(jué)理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它要形成一個(gè)真實(shí)空間中目標(biāo)的圖像信息至少需要來(lái)自兩個(gè)角度的信息，就像人的兩只眼睛一樣，SafetyEYE需要一些傳感器也就是一些照相機(jī)來(lái)保證獲取所需的信息。SafetyEYE配置了三個(gè)照相機(jī)為的是能夠獲取所有情況及每個(gè)可能的可視和實(shí)際情況下的圖像信息。人眼之間的距離能夠與SafetyEYE鏡頭間的距離相比較。由于所有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的目標(biāo)都可以被監(jiān)控，單個(gè)的照相機(jī)必須同時(shí)采集信息，SafetyEYE的傳感裝置每秒鐘可以采集20個(gè)圖像信息，通過(guò)光纖電纜傳輸?shù)椒治鰡卧?，隨著單個(gè)照相機(jī)間的距離的確定也建立起深度效果。靈活的設(shè)計(jì)使得風(fēng)景顯得相對(duì)平坦，例如，對(duì)于一個(gè)具體的應(yīng)用，基本距離間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，鏡頭的布局以及照相機(jī)的像素都應(yīng)該作為參考，用以確定最小的可發(fā)覺(jué)的目標(biāo)的大小。

對(duì)于汽車(chē)制造領(lǐng)域中的機(jī)器人控制，采用SafetyEYE即可達(dá)到類(lèi)似下圖中的效果。一套系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)原先需要三套甚至更多系統(tǒng)才能夠完成的安全功能！　　

我們以總裝車(chē)間中的涂膠工作站為例，操作人員需要將一個(gè)前擋風(fēng)玻璃插入到一個(gè)裝置中，擋風(fēng)玻璃通過(guò)排煙罩殼固定，操作人員安裝真空固定的光、雨傳感器，然后在外邊緣涂上膠粘劑，從而使得擋風(fēng)玻璃能夠連接到車(chē)身上，要完成整個(gè)的工作流程，操作人員必須離開(kāi)工作站并啟動(dòng)自動(dòng)模式。這些工作站的大小大約是3 x 1 x 2米（寬、深、高），在這樣的工作站內(nèi)，操作人員的安全保障主要是通過(guò)光幕和激光掃描儀來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)有操作人員進(jìn)入到工作站時(shí)，光幕就會(huì)切斷所有危險(xiǎn)的移動(dòng)。激光掃描儀用于防止侵入被保護(hù)的區(qū)域，這也就意味著直到人離開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)域才可以通過(guò)腳踏開(kāi)關(guān)或按鈕開(kāi)啟工作站。除了單個(gè)系統(tǒng)的投資之外，在工廠的工程、安裝和調(diào)試的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)?shù)馁M(fèi)用，所有的安全元件都必須安裝、固定并且在相應(yīng)的總線分站上建立獨(dú)立的紀(jì)錄文檔，當(dāng)然我們也不能忘記在操作的過(guò)程中產(chǎn)生的費(fèi)用，包括在設(shè)定的間隔內(nèi)重復(fù)測(cè)試所產(chǎn)生的費(fèi)用。現(xiàn)在我們可以利用SafetyEYE來(lái)保護(hù)兩個(gè)互成90°的兩個(gè)車(chē)間。兩個(gè)車(chē)間連接處的檢測(cè)區(qū)域?qū)⑼ㄟ^(guò)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。SafetyEYE將會(huì)被安裝在大約4米能夠看到兩個(gè)工廠的高度，也會(huì)對(duì)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。因此每個(gè)工作站被定義為一個(gè)檢測(cè)區(qū)域組，這些工作組將會(huì)獨(dú)立于其他的元件單獨(dú)轉(zhuǎn)換。使用了SafetyEYE之后，其他的安全裝置如激光掃描儀和光幕現(xiàn)在就可以拆除了，因?yàn)椴辉傩枰切┰谠O(shè)備邊緣的防護(hù)裝置，整個(gè)的工作站將會(huì)變得非常得開(kāi)放。整個(gè)的設(shè)備現(xiàn)在可以更好得滿足員工對(duì)環(huán)境的需求。