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1、关于机械制造中的平安控制系统0 引言 机械的平安性是机械平安使用说明书规的预定使用条件下执行其功 能和在输、安装、调整、拆和处理时不产生伤或危害健康的能力。任 何台机械都有风险，会导致危。这些风险和危险都会导致事故发生、 对人员造成害。 当我们能够关注机械本身的全性能的时候， 其全功能 应该由平安自动控制系统来实现。 平安控系统的正确设计会影响机械 的平安性能。全控制系统的可靠性是衡该台机械是否符合平安要求的 重要据 1，本文对于机械制造中平安控制系统相关问题进分析。1 平安控制系统 所谓的平安系统，是在开车、停、出现工艺扰动以及正维护、操作期 间对生产装置提供全保护。 一旦当工厂装置身出现危
2、险， 或由人为原 因而导致危险时，系统即做出反响并输出正信号，使装置平安停车， 以阻止危的发生或事故的扩散。 它包了现场的平安信号， 如紧急停信 号、平安进入信号、阀反信号、液位信号等，逻辑控单元和输出控制 单元2 。论在机械制造领域还在流程化工领域，全控制系统是整个 系统运转中可或缺的一局部。从平安控制系统结构图我们可以看，平安控制链由输、逻辑、输出构 成从逻辑上来说，对于安信号的控制功能可以采普通继电器、普通PLC、标准现场总线 DCS等逻辑控元器件，从外表上到达我们所需 要逻辑输出。但是，我们可注意到，普通继电器、普通PLC、标准现 场总线或 DCS 不属于全相关元器件或系统。它们在行平
3、安相关控制 的时候能会出现以下平安患 :处理器不规那么、输入 /出卡件硬件故障、 输入回路障、 输出元器件故、 输出回路障、通讯误等。 这些平安隐患， 都会导致全功能失效，从而致事故的发生。所以，平安控制统就是要 求能够可靠的控制安输入信号， 一旦当平安输信号变化或平安控制系 统中出任何故障，立即做出反并输出正确信号，使机器平安停，以阻 止危险的发生或事的扩散。平安控制系的硬件主要采取了以下措来到达平安要求 :1采用冗余性 控制;2采用多样性控制 ;3繁、可靠的检测 ;4程序 CRC 校验;5平安认 证功能块。常见的平安输入设备包括由紧停止设备、 平安进入装置、 平安光电设 备。平安辑局部常采
4、用平安继电器、平安 PLC 和平安总线统。 2平安逻辑控制设备 逻辑制设备是整个平安控系统中最重要的一局部它需要接收平安信 号，进逻辑分析， 可靠的进平安输出控制。 现代自动平安控制领域中， 平安统的控制元器件有平安电器、平安 PLC 和平安总线控制系统2.1 平安继电器 平安继电器，者称为平安继电器模，是最简单的平安逻辑控制元件。 其特点是采用了余的输出控制和自检测的功能， 实现了输出负载的可 靠控制。该模块的存在 2 个全输出触点，这两个平安输出触点内部是由来自 2 个不同的特殊电器 K1K2 的常开触串连而组成。当 K1 出现故障的时 候， K2 依然可实现平安触点断开功能。同时，平安继
5、电模块可以通 过内部电进行自检，检测出外部接线故和内部元器件的故。2.2 平安可编程控制器 平安可编程制器采用了多套中央理器进行控制， 并且这些处理器自不 同的生产商。这样的制方式符合了冗余、多样控制的要求。这是平安 PLC 与普通 PLC 最根的区别。当一定数量的理器出现故障后，完好 的处理器依执行平安功能， 切断有平安输出使系统停机。 导致系统机 的处理器的故障数量取决于不同系统。如， 1oo2 系统，一旦一个处 理器出现障，系统立刻进入故平安状态 ;又如， 2oo3 系统，当一个处 理出现故障，系统并不会停机。系统有在 2个处理器同时出现故的情 况下才会导致系统停机。 前者们通常成为 2
6、 重冗余系，平安可靠性较 高、可用性低 ;后者我们通常成为 3 重冗余系统，其全可靠性和可用 性较高，但相比前本钱高。免 对于信号的采集、理和输出的过程，平安 PLC 都采用了冗余制的方 式。当信号进入 PLC 后，别进入多个输入存放器，通过对应的多个 中央处理的处理，最后进入多个输出存放器这样，平安 PLC 构成了 多个冗余的道。整个过程之中，信号状态处理结果等可以通过平安 PLC内部的暂存装置行相互比拟，如果出现不一致，那么以根据不同的 系统特性，入故障平安状态或将障检测出来。输回路可以采用双通道方式，通过 2条物理接线进入全 PLC。平安 PLC 也可以提平安测试脉冲，用以检输入通道中的
7、故障。平安 PLC 的输出内部电路采用了冗余、 多样性的方式， 一个输出节点进行平安 可靠控制平安 PLC 可以通 2 种不同的段，即切断基极信和切断集电 极电源两种同的方式，将输出信号由 1 转变为 0。无论那方式出现故 障，另外一方式依然完好的执行平安功能。同，平安 PLC 提供了内 部检测脉冲，检测内部故障。平安 PLC 的扫描时要求为每千条指令 1ms 以下。快速中央处理功能 不仅可以到达紧急车的要求， 同时能够以短的时间完成整套系统的安 全功自检。在软件方面，全 PLC 必须有可的编程环境、校验手段，以保平安。这主要可以通过标准安功能编程来实现。 如Pilz的平安PLC,提供了 通过
8、认证 MBS 平安准功能块， 以帮助编程人进行合理的、 平安编程。 这些平安功能块经过密， 不能够修改。 我们只需在功能块的输入和输 出局部入相应的地址、参数和间变量，即可以完成对平安功的编程。 这些 MBS 功能块涵盖了机械造领域及流程化工领的平安功能控制。2.3 全总线控制系统平安现场总线系统是以安PLC、平安输入输模块、平安总线构成一离 散式控制系统。 硬和通讯的平安可靠是平安总线控制统的可靠性判断 依据。在硬件，平安总线系统的模块都采用了余、 高速的可靠元器件。3 结论平安控制系统是一个静的系统， 其监控系统中的平安相关参数。 在系 统正常行期间，平安控制系统不作任何响应。但是当系统出现异常、 平安相关信号被触发， 平安控制统立刻夺去系统的控权， 根据其内部 逻，对输出设备进行平安控制，从而证了整个系统的平安。平安控制系中的逻辑控制元器件是决整个平安控制系统平安等、设计本钱、运行质的重要因素之一。在平安自动化域，常用的平安逻辑制元器件包 括有平安继器模块、平安可编程制系统和平安总线系统针对不同的应 用场合，这平安逻辑元器件可以置成适宜的平安解决方案