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    工業安全

    皮爾磁:氣動回路如何實現不同的安全等級?

      2022年02月25日  

      說到機械安全,安全等級絕對是繞不開的話題。無論是曾經的EN954-1還是現在的ISO 13849-1,都詳細描述了不同安全等級的定義。

      在設計一臺設備的安全控制回路時,電機控制部分可以通過切斷電機的電源或者控制器的STO端(安全扭矩關斷),使其達到相應的安全等級。

      你知道氣動控制部分該如何實現不同的安全等級嗎?

      氣動回路的主要參考標準

      氣動回路主要涉及的標準是ISO 4414(GB/T 7932-2017)-《氣動 對系統及其元件的一般規則和安全要求》,和安全等級相關的部分還是要參考ISO 13489-1(GB/T 16855.1-2018)-《機械安全 控制系統安全相關部件 第一部分:設計通則》的相關內容。

      安全控制系統的架構

      安全控制系統的架構可以分為五個類別,分別是類別B,類別1、類別2、類別3和類別4,安全控制系統的架構是決定其性能等級的重要因素之一。

      其中類別B是基本等級,所有等級都必須滿足類別B的要求;類別1的抗共因失效的能力高于類別B;類別2除了使用可靠的元器件外,必須設計為通過機械控制可在合適的時間間隔內自動測試系統的安全功能;類別3的控制系統需要設計為單一故障不會導致安全功能的丟失;類別4除了要達到單一故障不會導致安全功能的丟失,而且在執行下一次安全功能前需要檢測到單一故障。

      選對產品,輕松實現不同安全等級的氣動回路

      皮爾磁的PNOZ multi系列可編程安全控制器在軟件上集成了經過認證的安全閥輸出功能塊,可將安全閥與閥芯位置監控等信號連接到安全控制器上,通過使用認證的軟件功能塊可以幫助用戶快速實現不同安全等級的氣動回路。

      氣動控制回路不同安全等級的實現方法

      ● 類別B/1,安全等級PL a到c

      ? 氣缸的運動通過一個循環動作的換向閥(1VA/1VB)來實現

      ? 通過PS_OP壓力開關檢測壓力,當檢測到壓力不足時,將阻止啟動

      Cat. B/1的兩種實現方式:

     ?、偻ㄟ^總閥0V1關閉氣源和防止意外啟動

     ?、谕ㄟ^1VA和1VB關斷氣缸氣源,防止意外啟動

      由于閥未經過測試,因此安全功能丟失(閥控制失效)可能會發生,并無法被檢測出來。

      ● 類別2,安全等級PL a到d

      方式一:

      ? 氣缸運動由換向閥(1VA/1VB)控制,閥門的安全功能通過機器控制以及每次啟動過程進行測試

      ? 活塞的運動由位置開關(1AS2)監控

      ? 換向閥的失效不會影響測試功能,反之亦然

      ? 如果機器控制檢測到換向閥丟失,則通過關閉閥門0V1來停止機器

      方式二:

      ? 氣缸的往復運動由換向閥(1VA)控制

      ? 0V1每次接通前后都需要檢測一遍閥芯的位置(S1)狀態

      ? 如果檢測到閥芯位置(S1)有異常,則立馬關斷0V1切斷氣源

      方式二與方式一的區別在于主氣源部分使用了帶閥芯位置監控功能的安全閥(0V1)控制,閥門的安全功能直接通過檢測閥芯位置(S1)是否動作到位來實現。

      ● 類別3,安全等級PL a到e

      ? 氣缸的運動由控制閥0V1和1VA/1VB控制

      ? 閥0V1通過壓力開關PS_DIAG進行監控

      ? 閥1VA/1VB循環用于動作控制;如果閥門出現故障,機器將檢測到動作故障并停止工作,因此該閥門由動作狀態進行監控(例如通過末端執行器上的位置開關1AS1)

     

      ● 類別4,安全等級PLe

      ? 氣缸的往復運動由換向閥1VA控制,安全功能由帶閥芯位置監控功能的安全閥0V1&0V2控制

      ? 0V1&0V2每次接通前后都需要檢測一遍閥芯的位置(S1&S2)狀態

      ? 如果檢測到閥芯位置有異常,則立即關斷0V1&0V2切斷氣源

      另外,氣動回路的安全還應考慮到切斷氣源時不可帶來衍生的傷害,例如垂直運動的氣缸因為失壓自由下落或者工件夾爪的松開造成工件的掉落等等;更多的內容可以參閱ISO 4414(GB/T 7932-2017)-《氣動 對系統及其元件的一般規則和安全要求》標準進行了解。

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