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看安全传感器怎样来提升系统安全

作者:Mark T. Hoske, Control Engineering2008.09.30阅读 4527

  集成安全系统,同其他控制系统一样,通常包含了传感器、逻辑单元和制动单元,同时亦集成了I/O端子控制工程网版权所有,并通过网络和软件连接在一起。在传感器功能改进和价格降低的同时,冗余和故障安全系统的设计也降低了安全系统的风险。  


  图中的工业升降机提供了五重安全保护,所采用的安全技术来自西门子、
Profisafe、SEW和Tower Elevator公司(该公司也是图片提供者)

  生命无价,这也是集成安全系统所致力保护的,它可以保护工人、设备、环境和周边生物免受工厂危险环境的影响。只有在足够的教育培训基础上,智能化设计和技术才能真正避免人为因素——培训不足和判断失误,所造成的事故。
  上图试验塔上的新型升降机,已经被广泛采用。Tower Elevator Systems Inc.公司的官员从较高的视角,展示了工业传感器和智能设计是如何集成到一个安全系统中的。
  安全传感器划出一个限制进入区域,安全传感技术可以检测对此区域的入侵,并向相应逻辑单元发送信号,将有可能引发危险的(水压、气动、电子)执行动作延迟或者大幅降速。另外,安全传感器被设计成故障安全型控制工程网版权所有,这意味着一旦测量或者信号传输发生了问题,相连的逻辑单元仍旧能确保一个安全的结果。
  安全传感器也可以包括冗余单元,所以如果一个单元失效了,另一个单元马上接替工作,避免由于停运带来的生产损失。冗余并不一定代表系统安全,就如同安全自动化单元并不意味着其集成系统是安全的。使用安全完整性水平来分级(SIL4是最安全的)的安全自动化系统可以增加安全性,而认证会增加费用;它集成到一个设计中的方法也大不相同。谈及可以应用的标准、代码和最佳实践,以及使用风险评估程序来把危险降低到可以接受的等级的问题(不可能完全没有风险),将在其他文章中论述。

  敏感度与费用问题
  安全传感器或开关产品可以包含自动化安全栅、安全触板、电子安全传感器、紧急止动器、双手按键、安全控制装置、激光扫描仪、光幕、光垫、光电器件(单一或者多束光线)和双手安全控制器。
  Omron Scientific Technologies Inc.的工程副总裁John Drinkard说道,安全传感器的发展趋势包括:更高的集成度,例如将光电二极管和放大器集成到同一块芯片中;传感单元更高的敏感度;更有效率的光电二极管(LEDs);更低的价格;更多的产品种类和供应商;更好的功能安全和可靠性设计。
  Drinkard说道:“安全产品和非安全产品的区别在于:出现异常时,安全产品的组件失效,而非安全产品则会规避安全功能,做出不当操作尝试。安全产品的设计就是要检测这些条件并做出安全的响应,切断命令输出。”而且,安全装置的设计可以根据特定的应用而改变,力求得到更好的效果,例如具有消声或消隐特性的光幕,通过dip开关或者计算机来控制,大大简化了设置过程。Drinkard补充道:“每当我们开发出了安全传感新技术,我们都要考虑它是否会对现有产品带来提升。”

  3D安全区域
  随着速度更快、功耗更低、更易使用、更经济型技术的发展,现有安全传感技术的新发明不断涌现。一家主要的安全自动化公司的技术开发人员说道:安全领域的机器视觉技术是安全技术发展的下一步,他期待COMS成像技术的进一步发展。
  随之而来的是Pilz Automation Safety LP公司去年6月份发布的SafetyEye,它被Pilz称为世界上第一款用于控制和监控领域的3D安全摄像系统。此基于视觉的三维安全系统可以完成传感和监控作业,并控制具有潜在危险性的流程,这比使用光幕和其他手段的二维传感器网络要简单得多。Pilz说,SafetyEye 3D系统通过使用便于用电脑设置的检测区域提供了更高的安全性和更快的诊断速度,这适用于快速查错和无障碍情况。
  Sick公司安全系统分布的汽车市场经理Israel Alguindigue说道:“随着安全传感器技术日趋成熟,设备都添加了自诊断功能,可以提供设备的健康和状态信息,大多数情况下,提供的是整台设备的信息。这些信息可以被设备用户和搭建者使用,以设计出比事后维护更好的维护计划,使设备的可用性最大化。”
  例如,Alguindigue说,用于折弯机的基于视觉技术的新型安全装置可以从设备搜集有价值的性能数据CONTROL ENGINEERING China版权所有,例如最大速度和减速,用于评价此折弯机的健康状况。“此安全装置的历史信息可以随时得到CONTROL ENGINEERING China版权所有,为了确保操作人员的人身安全和操作人员对设备进行的操作,安全传感器的精度很高,也正由于此www.cechina.cn,它还可以提供其他有用的信息,例如方位、角度和位置。”  


  对于操作点和区域防护应用,Sick公司的C4000安全光幕具有DIP开关配置,
一个集成的激光校准工具,并提供直觉诊断和将三种设备选择对进行分层显示的功能。

  一个垂直应用可以解释安全传感器是如何使设备更加安全的。

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