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1、Pilz平安产品在汽车制造行业的应用中国智能化网导语：众所周知，当代汽车的制造分为冲压、焊装、涂装和总装四大工艺，再加上动力总成就组成了整车消费的五个密不可分的消费流程。前言众所周知，当代汽车的制造分为冲压、焊装、涂装和总装四大工艺，再加上动力总成就组成了整车消费的五个密不可分的消费流程。国内外的汽车制造商历来重视汽车制造经过中的平安与保护。随着产能的不断提升，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，厂商对这些机器的平安要求也越来越高。我们既要可以保证平安、可靠性，又要保证灵敏、易维护性。这就对平安元器件的正确和公道的设计和选择提出了一定的要求。为何在平安
2、控制系统中，需要使用特殊的平安控制模块来控制平安功能平安控制系统必须提供一种高度可靠的平安保护手段，最大限度地防止机器的不平安状态、保护消费装置和人身平安，防止恶性事故的发生、减少损失。该系统在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护操纵期间对机器设备提供平安保护。一旦当机器设备本身出现危险，或者由于人为原因此导致危险时，系统立即做出反响并输出正确信号，使机器平安停车，以阻止危险的发生或者事故的扩散。一套平安控制系统，由平安输入信号即平安功能，如紧急停顿信号、平安门信号等、平安控制模块如平安继电器、平安PLC、和被控输出元件如主接触器、阀等三局部组成。在国内不少具有平安要求的机器中，普通的继电器或
3、PLC被广泛地作为控制模块，对平安功能进展监控。从外表看来，这样的机器在一定条件下也可以保证平安性。但是，当普通的继电器和PLC由于自身缺陷或者外界原因导致功能失效时如触点熔焊、电气短路、处理器紊乱等故障，就会丧失平安保护功能，引发事故。而对于平安控制模块，由于其采用冗余、多样的构造，加之以自己检测和监控、可靠电气元件、反应回路等平安措施，保证在本身缺陷或者外部故障的情况下，仍然可以保证平安功能，并且可以及时的将故障检测出来。进而在最大程度上保证了整个平安控制系统的正常运行，保护了人和机器的平安。汽车制造行业的平安要求汽车制造行业需要运用到各种各样的设备和技术，包括有数控机床、冲压设备、机器人
4、控制、传送和传输装置等。这些设备根据不同应用和其本身的风险程度，有着不同的平安要求。通常，我们可以参照以下欧洲标准进展设备的设计：EN1050-1996机械平安风险评价EN2921：1991机器平安根本概念与设计通那么EN954-1机械平安控制系统有关平安部件第1局部设计通那么EN/IEC60204机械平安机械电气设备EN/ISO13894机械的平安控制系统有关的平安部件EN/IEC61508主要涵盖了电气/电子/可编程电子系统的功能平安EN418紧急制动设备EN1088与保护装置有关的连锁装置设计和选择原那么EN12415机床平安小型数控车床和车削中心EN12417机床平安加工中心EN124
5、78机床平安大型数控车床和车削中心EN692：1996机械压力机平安EN693：2000机床平安液压机EN1550：1997机床平安工件夹紧用卡盘设计和制造的平安要求这些标准中，我们如今比拟常用的有EN954-1(此标准将被ENISO13849替换)。其中以下的图表常被用于机械的等级判定。EN954-1中的等级分为B、1、2、3、4，分别由低到高。我们以冲压车间中的压机设备为例，经过分析，由于压机滑块会对人员造成重伤或者死亡的危害，我们选择S2；工作人员需要将加工件放入压机之下进展加工，连续工作12小时。也就是讲操纵人员需要经常面临此危险，所以我们选择F2；而滑块着落的时间远远低于人员反响和动
6、作的时间，即为人员几乎不可能防止此危险，所以我们选择P2。根据图表，对于压机的工作区域，我们可以得到其平安等级要求为4级。冲压车间为所有车间之中最为危险、平安等级最高的一个消费区域。对于油漆、总装、车身和动力车间，那么需要根据不同的设备、加工区域、传送流程进展各自的风险评估和等级划分。Pilz平安控制模块在汽车制造领域中的应用在确定了设备的平安等级之后，相应平安区域的平安控制电气回路也必须到达与之对应的平安等级。在整个平安控制电气系统中，平安控制模块最为复杂。由于平安控制模块，既要收集平安输入信号，并且根据逻辑要求，进展平安的输出控制。平安控制模块不但在自身出现缺陷的情况下仍然要可以保持高平安
7、可靠性，同时也要可以检测平安输入信号和被控输出元件的故障，并及时做出公道的反响。在平安控制领域，常用的平安控制模块有平安继电器、平安可编程控制器、平安总线系统。Pilz紧凑型平安继电器PNOZX、elog和Sigma系列可以用于控制单一平安功能，适用于小型的平安控制系统。其平安输出通常有继电器触点输出或者晶体管输出。无论采用何种形式的输出构造，平安继电器都可以保证至少2个通道进展输出的控制。在一个输出通道出现故障的情况下，另外一个冗余的通道仍然可以保证平安继电器的平安功能，并且及时检测出故障通道。Pilz模块化平安继电器PNOZmulti是一个多功能、可自由配置的模块化平安系统。与其他PNOZ
8、平安继电器不同，PNOZmulti的平安电路可在个人电脑上使用图形配置工具轻松生成。PNOZmulti由一个PNOZm01/2p根底模块和假设干个扩展模块组成。根底模块可单独使用，包括20个可连接急停按钮、平安门、双手控制器等所有平安功能的输入点；4个2A容量的半导体平安输出；2个继电器平安输出；一个辅助非平安输出以及4个测试脉冲输出。可以使用扩展模块来到达增加输入输出点、速度监视、现场总线连接的功能。通过根底模块上的RS232接口可以直接向PNOZmulti写入程序，或者使用读卡器向SIM智能卡写入程序后插入PNOZmulti运行。平安可编程控制器适用于中、大型的平安控制系统。Pilz的平安
9、可编程控制器PSS的CPU采用冗余的多处理器构造。各个处理器之间互相监控，一旦出现不一致，立即使控制器处于平安状态，并且发出报警信息；同时，平安可编程控制器对内部的RAM，EPROM，输入输出存放器等元件进展实时监控，并且采用特殊的测试脉冲对输入信号和输出被控元件进展检测，一旦出现任何不平安隐患，控制器立即切换至平安保护状态。Pilz平安总线系统SafetyBUSp那么适用于大型、离散式的平安控制系统。其原理是在现有工业现场总线的根底上，采用了一系列的时间检测、地址检测、连接检测和CRC冗余校验等措施，到达高的平安等级。对于汽车制造工业的不同车间和设备，以上平安产品的正确选择、设计和使用，对于
10、本钱的降低、设备的平安可靠性、维护的便易性至关重要。对于平安功能4个以下的单台设备或者流水线，我们可以使用紧凑型平安继电器。例如，在动力车间中的单台数控机床，其平安功能通常包括数个紧急停顿按钮、一扇至二扇平安门，并且平安等级在3级以上。对于这样一个应用，我们可以采用一个紧凑型平安继电器控制所有的紧急停顿按钮；再使用1/2个紧凑型平安继电器控制1/2扇平安门。任何一个平安继电器被触发，平安输出必须切断相关负载如控制轴运动的变频器或者伺服。对于平安功能在4至14个的设备或者流水线，我们推荐使用模块化的平安继电器PNOZmulti来得到更高的灵敏性和更低的本钱。我们以一条油漆自动化线为例，在此消费区
11、域中，通常包括在安装在喷涂区域进出口的2对平安光栅、4/8个平安门、假设干个紧急停顿按钮、2套屏蔽传感器，并且平安等级在3级以上。我们当然可以选用紧凑型的平安继电器来实现以上平安功能。但是这种解决方案的本钱较高、接线繁琐、故障诊断困难。而PNOZmulti的应用，不但可以可靠、高效的完成平安功能，并且可以从设计、购置、维护中降低本钱。对于平安功能在数十个以上、或大局部的平安功能都离散分布的现场，可编程平安系统PSS和平安总线系统SafetyBUSp可以使复杂的平安控制变得简便、明晰。在大型冲压流水线中，PSS和SafetyBUSp都有成功的应用案例。通常，一条冲压流水线高10m，长50m，分为
12、涂油、冲压、剪切等几个工作区域。每个区域都有2扇冲程门和假设干的紧急停顿按钮；外围还需要有平安光栅保护换模区域；此外冲压机械中还有大量的平安信号比方上死点、阀信号等需要接入平安控制系统，并且以复杂的逻辑关系贯串于整个平安控制回路。在这种情况下，PSS平安可编程控制器和SafetyBUSp平安总线系统是最为适宜的解决方案。PSS可编程控制器可以简便的实现复杂的逻辑关系。通过SafetyBUSp平安总线可以将分散在现场的平安输入信号通过一根电缆集中至PSS主站进展控制。同时，PSS可以通过普通现场总线如Profibus、DeviceNET与现场的其他系统进展通讯。Pilz平安技术在汽车制造领域中的
13、应用如今，机器人已经被广泛的应用于汽车制造领域。机械手运动的区域为危险区域。我们经常使用平安光栅/光幕、平安扫描仪、平安地毯和防护栅栏，以防止保护工作人员收到受机械手的伤害。如下列图，2套平安光栅、2个平安扫描仪和大量的防护栅栏被用于2个机械手的危险隔离。在这里，3种不同的平安防护技术被应用于这个解决方案。而Pilz最新推出的产品SafetyEYE可以使用一种技术就可以完成以上所有的平安功能，并使本钱更加低、使用更加灵敏。平安照相系统的SafetyEYE包含两个互相作用的单元：传感装置包含照相机和分析单元，分析单元用以分析图像信息并且通过一个可编程的平安控制系统提供一个自动化的界面。照相机每秒
14、钟能记录下多个图像信息用于计算目的的物理位置，然后将其与检测区域和警告区域进展比拟，根据不同的比拟结果可以设定不同的输出，并且可以通过平安的总线系统SafetyBUSp和将来的SafetyNETp进展设置。SafetyEYE是在三维视觉理论的根底上开展起来的，它要形成一个真实空间中目的的图像信息至少需要来自两个角度的信息，就像人的两只眼睛一样，SafetyEYE需要一些传感器也就是一些照相机来保证获取所需的信息。SafetyEYE配置了三个照相机为的是可以获取所有情况及每个可能的可视和实际情况下的图像信息。人眼之间的间隔可以与SafetyEYE镜头间的间隔相比拟。由于所有静态和动态的目的都可以
15、被监控，单个的照相机必须同时收集信息，SafetyEYE的传感装置每秒钟可以收集20个图像信息，通过光纤电缆传输到分析单元，随着单个照相机间的间隔确实定也建立起深度效果。灵敏的设计使得风景显得相对平坦，例如，对于一个详细的应用，根本间隔间的构造设计，镜头的布局以及照相机的像素都应该作为参考，用以确定最小的可觉察的目的的大小。对于汽车制造领域中的机器人控制，采用SafetyEYE即可到达类似下列图中的效果。一套系统既可以实现原先需要三套甚至更多系统才可以完成的平安功能！我们以总装车间中的涂胶工作站为例，操纵人员需要将一个前挡风玻璃插入到一个装置中，挡风玻璃通过排烟罩壳固定，操纵人员安装真空固定的
16、光、雨传感器，然后在外边沿涂上胶粘剂，进而使得挡风玻璃可以连接到车身上，要完成整个的工作流程，操纵人员必须分开工作站并启动自动形式。这些工作站的大小大约是3x1x2米宽、深、高，在这样的工作站内，操纵人员的平安保障主要是通过光幕和激光扫描仪来实现的。当有操纵人员进入到工作站时，光幕就会切断所有危险的挪动。激光扫描仪用于防止侵入被保护的区域，这也就意味着直到人分开危险区域才可以通过脚踏开关或者按钮开启工作站。除了单个系统的投资之外，在工厂的工程、安装和调试的经过中也会产生相当的费用，所有的平安元件都必须安装、固定并且在相应的总线分站上建立独立的纪录文档，当然我们也不能忘记在操纵的经过中产生的费用
17、，包括在设定的间隔内重复测试所产生的费用。如今我们可以利用SafetyEYE来保护两个互成90的两个车间。两个车间连接处的检测区域将通过一个系统进展监控。SafetyEYE将会被安装在大约4米可以看到两个工厂的高度，也会对检测区域进展相应的设置。因此每个工作站被定义为一个检测区域组，这些工作组将会独立于其他的元件单独转换。使用了SafetyEYE之后，其他的平安装置如激光扫描仪和光幕如今就可以撤除了，由于不再需要那些在设备边沿的防护装置，整个的工作站将会变得非常得开放。整个的设备如今可以更好得知足员工对环境的需求。完毕语Pilz作为第一个平安继电器的创造者，多年来一直致力于平安自动化技术和标准自动化技术的研究和开发。Pilz的各种产品被广泛的应用于汽车制造行业，并且获得客户极大的认可。随着国内对平安消费、以人为本的经营理念的不断认知，我们相信，国内汽车制造厂商对平安自动化技术的要求将会不断进步。Pilz将会保持客户至上的公司理念，为国内汽车制造领域的广阔用户提供更加可靠、更高性价比、更先进的平安与非平安的整体解决方案。