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編者語(yǔ)：集成安全系統(tǒng)，同其他控制系統(tǒng)一樣，通常包含了傳感器、邏輯單元和制動(dòng)單元，同時(shí)亦集成了I/O端子，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和軟件連接在一起。在傳感器功能改進(jìn)和價(jià)格降低的同時(shí)，冗余和故障安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也降低了安全系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。

生命無(wú)價(jià)，這也是集成安全系統(tǒng)所致力保護(hù)的，它可以保護(hù)工人、設(shè)備、環(huán)境和周邊生物免受工廠危險(xiǎn)環(huán)境的影響。只有在足夠的教育培訓(xùn)基礎(chǔ)上，智能化設(shè)計(jì)和技術(shù)才能真正避免人為因素——培訓(xùn)不足和判斷失誤，所造成的事故。

Tower Elevator Systems Inc.公司的官員從較高的視角，展示了工業(yè)傳感器和智能設(shè)計(jì)是如何集成到一個(gè)安全系統(tǒng)中的。

安全傳感器劃出一個(gè)限制進(jìn)入?yún)^(qū)域，安全傳感技術(shù)可以檢測(cè)對(duì)此區(qū)域的入侵，并向相應(yīng)邏輯單元發(fā)送信號(hào)，將有可能引發(fā)危險(xiǎn)的(水壓、氣動(dòng)、電子)執(zhí)行動(dòng)作延遲或者大幅降速。另外，安全傳感器被設(shè)計(jì)成故障安全型，這意味著一旦測(cè)量或者信號(hào)傳輸發(fā)生了問(wèn)題，相連的邏輯單元仍舊能確保一個(gè)安全的結(jié)果。

安全傳感器也可以包括冗余單元，所以如果一個(gè)單元失效了，另一個(gè)單元馬上接替工作，避免由于停運(yùn)帶來(lái)的生產(chǎn)損失。冗余并不一定代表系統(tǒng)安全，就如同安全自動(dòng)化單元并不意味著其集成系統(tǒng)是安全的。使用安全完整性水平來(lái)分級(jí)(SIL4是最安全的)的安全自動(dòng)化系統(tǒng)可以增加安全性，而認(rèn)證會(huì)增加費(fèi)用；它集成到一個(gè)設(shè)計(jì)中的方法也大不相同。談及可以應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn).代碼和最佳實(shí)踐，以及使用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估程序來(lái)把危險(xiǎn)降低到可以接受的等級(jí)的問(wèn)題(不可能完全沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn))，將在其他文章中論述。

　　敏感度與費(fèi)用問(wèn)題

安全傳感器或開(kāi)關(guān)產(chǎn)品可以包含自動(dòng)化安全柵、安全觸板、電子安全傳感器、緊急止動(dòng)器、雙手按鍵、安全控制裝置、激光掃描 儀、光幕、光墊、光電器件（單一或者多束光線)和雙手安全控制器。

Omron Scientific Tech-nologies lnc.的工程副總裁John Drinkard說(shuō)道，安全傳感器的發(fā)展趨勢(shì)包括:更高的集成度，例如將光電二極管和放大器集成到同一塊芯片中；傳感單元更高的敏感度；更有效率的光電二極管(LEDs);更低的價(jià)格;更多的產(chǎn)品種類和供應(yīng)商;更好的功能安全和可靠性設(shè)計(jì)。

Drinkard說(shuō)道:"安全產(chǎn)品和非安全產(chǎn)品的區(qū)別在于:出現(xiàn)異常時(shí),安全產(chǎn)品的組件失效，而非安全產(chǎn)品則會(huì)規(guī)避安全功能，做出不當(dāng)操作嘗試。安全產(chǎn)品的設(shè)計(jì)就是要檢測(cè)這些條件并做出安全的響應(yīng)，切斷命令輸出。"而且，安全裝置的設(shè)計(jì)可以根據(jù)特定的應(yīng)用而改變，力求得到更好的效果，例如具有消聲或消隱特性的光幕，通過(guò)dip開(kāi)關(guān)或者計(jì)算機(jī)來(lái)控制，大大簡(jiǎn)化了設(shè)置過(guò)程。Drinkard補(bǔ)充道:"每當(dāng)我們開(kāi)發(fā)出了安全傳感新技術(shù)，我們都要考慮它是否會(huì)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品帶來(lái)提升。"

　　3D安全區(qū)域

隨著速度更快、功耗更低、更易使用、更經(jīng)濟(jì)型技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有安全傳感技術(shù)的新發(fā)明不斷涌現(xiàn)。一家主要的安全自動(dòng)化公司的技術(shù)開(kāi)發(fā)人員說(shuō)道:安全領(lǐng)域的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是安全技術(shù)發(fā)展的下一步，他期待COMS成像技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

隨之而來(lái)的是Pilz Automation Safety LP公司去年6月份發(fā)布的SafetyEye，它被Pilz稱為世界上第一款用于控制和監(jiān)控領(lǐng)域的3D安全攝像系統(tǒng)。此基于視覺(jué)的三維安全系統(tǒng)可以完成傳感和監(jiān)控作業(yè)，并控制具有潛在危險(xiǎn)性的流程，這比使用光幕和其他手段的二維傳感器網(wǎng)絡(luò)要簡(jiǎn)單得多。Pilz說(shuō)，SafetyEye3D系統(tǒng)通過(guò)使用便于用電腦設(shè)置的檢測(cè)區(qū)域 提供了更高的安全性和更快的診斷速度，這適用于快速查錯(cuò)和無(wú)障礙情況。

Sick公司安全系統(tǒng)分布的汽車市場(chǎng)經(jīng)理lsrael Alguindigue說(shuō)道:"隨著安全傳感器技術(shù)日趨成熟，設(shè)備都添加了自診斷功能，可以提供設(shè)備的健康和狀態(tài)信息，大多數(shù)情況下，提供的是整臺(tái)設(shè)備的信息。這些信息可以被設(shè)備用戶和搭建者使用，以設(shè)計(jì)出比事后維護(hù)更好的維護(hù)計(jì)劃，使設(shè)備的可用性最大化。"

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例如，Alguindigue說(shuō)，用于折彎?rùn)C(jī)的基于視覺(jué)技術(shù)的新型安全裝置可以從設(shè)備搜集有價(jià)值的性能數(shù)據(jù),例如最大速度和減速，用于評(píng)價(jià)此折彎?rùn)C(jī)的健康狀況。"此安全裝置的歷史信息可以隨時(shí)得到，為了確保操作人員的人身安全和操作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行的操作，安全傳感器的精度很高，也正由于此，它還可以提供其他有用的信息,例如方位、角度和位置。"

一個(gè)垂直應(yīng)用可以解釋安全傳感器是如何使設(shè)備更加安全的。Tower Eleva-tor Systems lnc.(TESI)公司對(duì)其工業(yè)升降機(jī)應(yīng)用了ASMEAl7.l Safety Code。這是時(shí)下唯一使用了具有TUV SIL 4等級(jí)認(rèn)證的安全PLC的工業(yè)升降機(jī)。此產(chǎn)品可以用于廣播塔、研磨廠、礦井、電站煙囪、石油鉆塔、船舶和其他應(yīng)用場(chǎng)合。它結(jié)合了TESI公司的Smart Reel技術(shù)和冗余安全系統(tǒng)，以及Siemens公司的硬連線控制系統(tǒng)，在此平臺(tái)上運(yùn)行Profisafe網(wǎng)絡(luò)。

　　五重保護(hù)

ETSI控制系統(tǒng)經(jīng)理Mark Burnett說(shuō)道:"工程師們力圖堅(jiān)持3重安全保護(hù)，而我們的系統(tǒng)已經(jīng)具有5重保護(hù)，確保升降機(jī)乘客的安全，在有人員進(jìn)出時(shí)候停止升降機(jī)。這具備了更高水平的安全性，是對(duì)企業(yè)最重要資本的投資，這個(gè)資本就是人。"

Burnett說(shuō)最近的Tower Elevator控制系統(tǒng)提供了自監(jiān)控和自動(dòng)安全防護(hù)關(guān)閉功能，以防錯(cuò)誤發(fā)生。帶有變頻驅(qū)動(dòng)器(VFD)和編碼器的控制器檢查汽車的速度波動(dòng)，如果實(shí)際速度超過(guò)了期望容限，或者VFD檢測(cè)到了問(wèn)題以及電機(jī)和閘的供電中斷，控制器就會(huì)關(guān)斷系統(tǒng)。

機(jī)械保險(xiǎn)制動(dòng)器提供了額外的安全性。每次系統(tǒng)關(guān)斷時(shí)，健康監(jiān)視系統(tǒng)都要對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行檢查，而通常的系統(tǒng)則僅僅根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，每年或每五年進(jìn)行例行檢查一次，Burnett指出。

Tower Elevator公司總裁和首席運(yùn)營(yíng)官Todd Grovatt說(shuō)，速度和位置傳感器包括增量積分編碼器、非接觸式漸進(jìn)傳感器以及接觸式終端超行程限位開(kāi)關(guān)。齒條和齒輪機(jī)構(gòu)確保與傳動(dòng)軸可靠連接，不會(huì)滑動(dòng)。

每當(dāng)系統(tǒng)重回到低位層站停止，非接觸式漸進(jìn)傳感器都要恢復(fù)到基準(zhǔn)位進(jìn)行校準(zhǔn)，同時(shí)計(jì)數(shù)歸零。另一個(gè)測(cè)量參數(shù)是馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電流,以判斷系統(tǒng)是否被過(guò)度拖拽，導(dǎo)致在置物架上的位置偏離。

　　冗余與集成

其他系統(tǒng)使用一組機(jī)械限位開(kāi)關(guān)和凸輪來(lái)減緩車輛，另一組用來(lái)停止車輛，其他的則用于鎖定和解鎖防護(hù)門(mén)。Grovatt說(shuō)道:TClK使用先進(jìn)的控制系統(tǒng)邏輯和電子器件來(lái)控制所有這些和其他功能。安全PLC掌控所有的功能，例如帶有雙重安全接觸器的獨(dú)立制動(dòng)器。使用經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)的安全控制器的第一臺(tái)系統(tǒng)于3月底在一棟80英尺的測(cè)試塔上進(jìn)行了測(cè)試，并于6月底安裝。

Siemens Energy and Automation公司的商業(yè)發(fā)展及工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)部經(jīng)理J.B.Titus說(shuō)道：在老實(shí)巴交4到5年廣泛使用的集成安全系統(tǒng)正在向其他應(yīng)用擴(kuò)展，例如工業(yè)升降機(jī)。這導(dǎo)致了開(kāi)機(jī)時(shí)間、安全性的提高，以及安裝、布線、診斷上成本的降低，當(dāng)然還有更便捷的操作。

Rockwell Automation公司注意到安全自動(dòng)化的價(jià)值和發(fā)展，收購(gòu)了Cedes公司的安全自動(dòng)化業(yè)務(wù)，據(jù)稱Cedes公司是歐洲的頂級(jí)光幕和光電傳感器供應(yīng)商。ARC咨詢集團(tuán)稱，Rockwell Automation公司至此掌握了最先進(jìn)的機(jī)械和過(guò)程安全技術(shù)。

Rockwwell Automation公司安全產(chǎn)品市場(chǎng)開(kāi)發(fā)部經(jīng)理Dan Hornbeck說(shuō)，安全產(chǎn)品的最新發(fā)展使其能為整個(gè)安全系統(tǒng)提供信息。

Rockwwell Automation公司安全器件市場(chǎng)部經(jīng)理Richard Galera說(shuō)：“如果某處出錯(cuò)了，系統(tǒng)需要確保設(shè)備停機(jī)，而且不會(huì)傷害人員或損壞設(shè)備。”為了提高可靠性，安全傳感器內(nèi)部設(shè)有冗余機(jī)構(gòu)，例如雙重直接接觸器或者雙處理器。一些老式設(shè)備往往都在周圍加裝了安全防護(hù)裝置，作為一種補(bǔ)救措施，但這種附加的裝置有時(shí)候會(huì)起到相反的效果。Galera說(shuō)，現(xiàn)在的安全系統(tǒng)都是以機(jī)械、電子或兩者結(jié)合的方式集成的，既提高了安全性能又促進(jìn)了產(chǎn)量。Hornbeck補(bǔ)充道：“如果你需要保持一扇門(mén)敞開(kāi)，那么請(qǐng)選擇光幕吧?！?/P>

SmartSignal公司副總工程師Bell說(shuō)，分析一臺(tái)設(shè)備的傳感輸出有助于確保其工作效率和安全性。從經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)證實(shí)的傳感器得出振動(dòng)波形，可以確保設(shè)備安全(例如重達(dá)上百噸、速度為360Orpm的旋轉(zhuǎn)蒸汽渦輪，或者機(jī)械打漿機(jī))。他還提到:傳感器可以檢測(cè)機(jī)械或電子系統(tǒng)何時(shí)失效。為了給設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況界定一個(gè)基準(zhǔn)，SmartSignal軟件可以很輕松地發(fā)現(xiàn)3%到8%的傳感器損壞。

Pepperl+Fuchs智能系統(tǒng)組的經(jīng)理Helge Hornis說(shuō)道:傳感器數(shù)據(jù)可以和安全網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合，以劃定一個(gè)安全區(qū)域，這比用硬件連接實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單得多。這樣可以提高生產(chǎn)率。Homis說(shuō)道:"例如，鈑金成形工藝中，有很多料位。"如果壓鑄設(shè)計(jì)允許鈑金在進(jìn)給過(guò)程間斷時(shí)繼續(xù)安全前行，那么就有維持工藝不間斷的可能，這時(shí)工人可以去拿新的物料，并調(diào)整壓鑄進(jìn)給。

便于使用、產(chǎn)量的提高、更安全的設(shè)計(jì)……似乎設(shè)備安全傳感器的前進(jìn)步伐將永不停歇。