功能安全,正在成為越來越的多用戶關注的焦點。尤其對于規劃“出海”的本土機器制造商而言,功能安全,是一個需要未雨綢繆的技術布局。在很長時間里,人們都認為安全是高投入而低回報。但,首要的在于生命的重要性,其次,對于用戶而言,安全還意味著重值資產的保護。對于機器制造商,安全它也意味著一個機遇,進入新市場,拉開在競爭中的差距,獲得高回報市場。
安全-作為一種準入門檻
功能安全(Funtional Safety),就是進入工廠的設備需要滿足功能安全一致性認證的需求。它主要為了避免重大的人身安全事故。因為如果出現人身安全事故,對于大型的終端生產企業而言,都意味著巨額賠償,以及監管的審查,停業整頓等。這將造成較大的企業財務及形象等多方位的損失。因此,終端生產企業,會對裝備提出安全方面的設計需求,以和自身工廠的其他安全系統構成整體的安全保障。
安全關乎效率
事實上,功能安全的設計思想在于“平衡效率與安全之間的關系”,既要保證安全,又要確保生產的連續性。以幾個典型場景來說明:
場景1:SLS-安全速度限制
對于很多連線的生產,如果因為安全而造成了停機的話,就會造成在制品的損耗,以及為此而需要重啟生產帶來的開機浪費。對于一些高附加值的生產來說,這就會是較大的損失。那么,如果采用SLS-安全限速,這是基于較高動能的設備會造成人身傷害,但如果這個速度僅極低速度,例如從10m/S降低到0.5m/S,它并未完全停止,但又不會對人造成傷害。
圖1-SLS作為速度限制確保安全
場景2:STO-安全扭矩切出
對于進入一個裁切刀的區域的人來說,這個風險會較大,但采用STO,它就可以讓這個伺服驅動器處于停止,其編碼器位置并未丟失。當人離開這個危險區域的時候,那將繼續工作,從原來的位置開始,并不會丟失工作信息。
圖2-STO安全扭矩切出
凡此種種,包括在安全系統的設計,在安全系統的規劃中,都預先需要考慮這些問題。
場景3:當機器的配置更換時,安全系統如何適應這個變化?
安全系統需要嚴格的設計,若是每次都要重復繁雜的驗證過程的話,那就會帶來較大的工程不便。而基于“模塊化”的軟件思想構建的安全系統,則可以采用模塊化的機器構造了構造安全系統。它在系統拆除其中一個機械單元,或新增一個單元時,僅需配置或系統的自動識別來實現安全系統的適配。
圖3-生產系統的變化-安全配置的調整
這些經常發生在長流程類的生產如印刷后道裝訂、食品飲料包裝等領域。機器系統組合發生變化的時候,安全系統也可以跟隨其配置變化。
安全-須未雨綢繆
對于今天中國的機器制造商,越來越多的希望“出海”,但是安全就是個必須要考慮的。之所以如此,因為,安全還是一個較長周期的開發任務。安全是一個包括了風險評估、系統選型、程序、測試驗證、運行部署、維護、拆除全生命周期的概念的系統。因此,它通常需要較長的技術布局,要讓安全的應用處于“Ready”的狀態,才能在一旦需要時,快速把握市場的機會。
完整的安全產品家族
貝加萊的機器功能安全是具有非常悠久的歷史產品線,并經過不斷的更新發展,已經形成了非常完整的安全系列。
圖4-貝加萊完整的安全產品與技術
它包括了以下幾個方面:
01SafeLOGIC
安全邏輯控制器,基于功能安全規范設計的安全型控制器,其內部采用冗余架構支持,包括安全的芯片及設計認證。
圖5-安全邏輯控制器
貝加萊安全控制器包括標準的SafeLOGIC和小型的SafeLOGIC X,后者僅針對20個安全節點的小型安全應用。
02SafeMOTION
貝加萊的SafeMOTION包括了硬件的安全電機,以及安全的驅動器ACOPOSmulti、ACOPOS P3、ACOPOSmotor均有安全認證。同時,也包括這些安全硬件運行的安全功能。
圖6-SafeMOTION支持的安全功能
SafeMOTION包括了:
●STO:安全扭矩切出
●SOS:安全停車
●SLS:安全速度限制
●SLI:安全增量限制
●SLA:安全加速限制
●SLT:安全扭矩限制
●RSP:安全的剩余位置
●SBT:安全剎車測試
●SBC:安全剎車控制
●SSO:安全速度觀測器其它包括安全的編碼器監測、停電模式、安全節點參數功能等。
03SafeROBOTICS
機器人系統由于其牽扯到坐標變換,以及每個軸的動作解析。其功能安全主要聚焦于末端中心點(TCP)的相關功能,如SLS@TCP-即,末端中心點的速度限制。即,通過TCP的速度限制,來降低安全風險。如圖,還包括位置限制、方向限制以及空間限制。
圖7-SafeROBOTICS的安全功能
04SafeIO
圖8-安全I/O產品
除了如圖9的X20系列刀片I/O的安全模塊,貝加萊還有IP67防護等級的安全I/O模塊;同時,安全I/O還包括了模擬量和溫度的模塊;這些I/O本身也是做了涂層處理,包括寬溫、潮濕工況下的適應力。
05SafeDesigner
在功能安全系統設計中,其設計軟件本身也是要經過認證的,SafeDesigner則是貝加萊針對安全類應用的設計軟件。實際上,它也是遵循PLCopen Safety的標準化模塊編程,并經過測試認證的軟件。
圖9-SafeDesigner可以快速開發安全應用
06 openSAFETY
openSAFETY是安全的控制器、驅動、I/O站以及第三方安全設備間的通信規范。它能夠實現確保功能安全的數據通信,包括對安全相關的交互,以及安全相關的數據幀出現差錯的處理機制。openSAFETY是經過嚴格現場驗證的成熟總線,基于POWERLINK的網絡傳輸機制,符合IEC61784-3標準的規范。以上,可以全景看到貝加萊有非常完整的功能安全產品技術體系。滿足各個領域的機器安全開發所需的基礎平臺支撐。
安全認證
貝加萊的安全認證包括來自TUV/GL/UL相關的認證,最新的UL6200為進入氫能領域的設備也提供安全控制系統。
圖10-安全相關認證
貝加萊還通過以下眾多的安全相關標準
●IEC 61508 ED 2《電氣/電子/可編程電子安全系統的功能安全》
●ISO 13849-1《機械安全控制系統設計原則》
●IEC 62061《機械安全-- 與安全有關的電氣、電子和可編程電子控制系統的功能安全》
●IEC 61511《過程工業安全儀表系統》
●EN 50156《熔爐與附屬設備的安全系統》
●EN 692 / EN 693 / EN 12622 / EN 13736,分別是針對《機床-機械壓力機的安全》、液壓機CE認證及安全、《機床安全-液壓制動器》、《機床安全-氣動壓力機》等的安全標準與規范。
除了安全相關認證,貝加萊的全系列控制產品都是經過了如DNV-GL的船級社認證的。因此,如果您希望能夠安全來為您開辟新機遇,可以留言告訴您的需求、期待以及聯絡方式。我們共同探討如何讓機器在競爭中,通過安全能力增值。