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安全的运动控制

作者:C.G. Masi Control Engineering 编辑2007.08.05阅读 3153

  自动化机械的硬接线点对点式安全系统已经过时了,机械制造商们带来了安全运动的新时代,它集成在机械控制系统中,并引入了标准网络体系结构。

  iemens Energy & Automation的市场开发部和工业标准部经理J.B.Titus说:“运动控制工业正在发生巨大的变化,新标准应运而生,这将为机械操作者带来新的安保方法。”这一切正在发生。
  旧方法—自动机械安装的点对点式布线连接安全系统——比光纤差,容易出故障,维护费用高;
  新方法—集成在机械控制系统中的基于标准工业网络的安全网络——更有效、不易引发危险。
  它的安全功能是这样作用的:
  X博士向客户演示大型定制质子加速器,他并没有打开高电压能量束的电源供给,只是显示双等离子管质子枪能以60KeV的电压射出150mA的质子束。
  150mA、60KeV意味着9000W的质子束——如果没有水冷却的话,它足够将质子束的不锈钢管壁烤得红热。X博士在预热系统时候解释说:“当然www.cechina.cn,我们安装了连动装置,来确保在没有水冷的时候,操作人员不能打开质子加速器。”
  不幸的是,他紧跟着就补充道:“在最后一次装配和测试时,我们放弃了连动装

置,在安装和测试区,采用智能安全设备而不是连动装置。”
  他刚说完,人群就被巨响吓到了,六个12英寸的气动真空阀关闭了,紧接着是警笛声,因为真空系统感测到了质子束的热量熔化了真空密封装置中的铜。
  如今自动化设备的安装比那些粗糙的半人工的控制系统要复杂的多,以前他只带有几是个传感器,现在的自动生产线上可以带有几百个传感器。连接在控制器上的简单的连动开关已经无法胜任这些工作。
  在通常使用中CONTROL ENGINEERING China版权所有,这些连动装置是很有效的,但是在安装和维护时就不那么有效了。特别是在故障处理时,他很难起到作用,而此时正是急需它起到作用的时刻。

模拟点对点安全系统可以制造出一个铜线鼠巢(红色部分)用于引入传感器信号到达运动控制器和驱动达到出错时自动切断的目的
模拟点对点安全系统可以制造出一个铜线鼠巢(红色部分),用于引入传感器信号到达运动控
制器和驱动,达到出错时自动切断的目的。

  急需改变
  Molex分公司Woodhead的总经理Edmund Nabratzky说:“人们一度认为如果你要确保安全,就不得不把一根硬铜线穿过导管,再用螺帽压紧。你需要一个电工专门做这件事控制工程网版权所有,而且每次你要增加一个停止按钮或一个安全栅的时候,你都需要再引出一条硬铜线,直接连到面板后面。”
  这些做法,在很长的一个时间段内,被认为是确保安全的唯一方法。事实却完全不是这样。
  Nabrotzky报告说:“在实际安装中我们注意到了控制工程网版权所有,这些器件很容易产生故障。他们的机械特性使他们不可避免地容易粘连和磨损,随之而来的,是连接变得不可靠,经常出问题,安全系统也就无安全可言了。”
  “我们也同样发觉这些器件很麻烦,当系统中某处发生了错误,整个条线都瘫痪了。而且对于关键安全环节和非关键环节的区分是没有什么捷径可循的。通常的解决方法是系统停运,等待发现故障的所在,然后获得授权,重新设置。”
  Bosch Rexroth公司驱动和控制分公司的自动化和机床分部经理Karl Rapp指出:“机械的运转越来越快,而人的反应速度是不变的,所以例如门限和开关的老方法(通过打开门限或按紧急停止开关来关闭系统)就不足以完成 机械控制了。”
  在20世纪80年代CONTROL ENGINEERING China版权所有,机床的加速度通常是0.2到0.4G。如今,机床的加速度可以高达1到2G。而且,系统复杂,加工昂贵。在需要打开门限或按急停按钮时的任何犹豫都回队设备造成损坏。除此之外,如果你只是切断电源,设备的减速会很不协调。
  Rapp继续道:“然后,人们将延时继电器引入,如果你按了急停按钮,转轴会减速,关键轴同步停止,这样控制者就有机会进行调整。”
  故障需要清除,系统需要工作,工作人员需要检验是否所有的轴都就位。视觉校正可以用来移动相应的轴,但是在门限外部视觉校正有可能无法实施。
  这导致重复的工作,调整、关闭门限、重置控制器、系统上电、系统慢行,系统断电、打开门限进行检查,这个过程一直反复循环知道校准结束。最好的情况是,此过程只是令人觉得厌倦而已,最坏的情况是,操作人员使安全特性失效。

网络安全系统使用现有的高速数据网络来承载安全信号和控制信号智能传感器可以发送状态信息和出错信息
网络安全系统使用现有的高速数据网络来承载安全信号和控制信号。智能传感器可以发送状态信息和出错信息。

  新标准
  现代机械安全技术在欧洲发展的很完善,正在向世界其它地方扩张,它包括两个基本组件。
  安全网络是基于标准机械控制网络的安全性版本,例如CANbus,加上协议的特征,使之能够可靠地承载要求安全的信号。
  集成安全的概念是将安全特性集成于控制器和驱动软硬件中,例如可以将机器速度减慢至人类速度的能力。
  Rapp回忆道:“在90年代中期,很多最终用户致力于推进系统的安全化,这使得设置和恢复变得安全了。我们开发了一种双通道策略,控制器在一个通道上,驱动器在另一个通道上。连接到驱动器上的指令变成了数字信号,这样控

标签:运动控制,
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