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安全101|什么樣的串聯才安全?

安全101|什么樣的串聯才安全?

2022/10/20 15:16:12

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言歸正傳,以下我們將從如下3個方面來跟大家詳細介紹一下“安全串聯”系統的相關知識。

背景

1.DC-故障診斷覆蓋率

如下圖所示,DC(Diagnostic coverage),即診斷覆蓋率,是影響安全等級的主要因素之一。用于衡量診斷有效性,確定了能識別到的危險故障(故障率)與系統總體危險故障(故障率)之間的比例。

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根據不同的系統設計和檢測手段,DC可參照相關標準進行量化,最終形成無—低—中等—高四個等級,來參與最終安全等級的計算和評估。

2.故障掩蔽

EN ISO 14119 標準以及技術報告 ISO TR 24119 規定了對位置開關邏輯串聯的要求(下文簡稱為安全開關)。

在傳統的安全開關串聯(即簡單地將觸點手拉手串聯)中,潛在的“故障掩蔽”風險限制了可達到的性能等級,使得在某些應用中無法實現此類串聯。

簡而言之,帶有無電勢觸點的開關(例如安全門開關,安全門鎖,非接觸式安全開關,急停按鈕等)串聯時可能出現故障掩蔽??刂茊卧ò踩^電器或者安全PLC)僅評估完整串聯的信號,因此可能妨礙故障識別。

也就是說當串聯在一起的多個傳感器中的一個發生故障(如短路或交叉電路)時,沒有及時被控制單元診斷出來,最終造成安全功能失效。

如需詳細了解具體的“故障掩蔽”細節,可參考如下實例說明:

故障掩蔽過程示例

① 初始故障出現(例如安全開關2上因為電纜損壞而出現短路)。

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② 損壞的安全開關被激活(安全門2、1打開并重新關閉),評價單元識別到一個差異,因此關閉并進入鎖定模式(無法復位)。

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③ 在查找故障時操作了另一個安全開關(安全門3、1被打開,然后重新關閉)。由于此安全開關上沒有故障,因此兩個通道同步關閉。不再存在差異。

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④ 滿足評價單元的輸入要求:復位評價單元,從而掩蔽初始故障。

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⑤ 復位評價單元使危險機器功能可以繼續運行,但故障仍然存在。

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⑥ 另一個通道的另一個故障(例如因為導線的進一步損壞)會導致安全功能失效(例如在打開安全門2、1) 時,評價單元可能無法發出停止指令)。

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傳統串聯造成的風險

如下表,可以看出,隨著串聯的安全傳感器以及操作頻次的變化,DC-診斷覆蓋率會發生降低:

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如下表是安全等級相關的因素之間的關系,可以發現隨著DC-診斷覆蓋率的降低,系統能達到的安全等級也會降低:

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實現方式

考慮前述說明,傳統串聯方法存在重大缺陷,會帶來安全等級的降低,同時有限的診斷功能會導致不必要的停工期和較高的維護和維修成本。

然而來自SICK的Flexi Loop結束了這一切:

節省成本、支持診斷、安全可靠——Flexi Loop 是在一臺機器中串聯安全開關和其它安全傳感器的出色解決方案。

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要實現上述安全串聯主要有2種方式:

?  針對復雜應用,可實現豐富的邏輯控制和診斷信息

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例如,采用安全控制器 Flexi Soft或Flexi Compact,配套相關Loop節點,可通過直觀,自由的軟件進行設置和程序編輯,實現相對復雜的邏輯控制和應用功能。

針對不同的傳感器類型配套不同的Loop節點,而且兼容不同廠家的傳感器類型,大大擴展了其應用范圍。

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(安全串聯系統)

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(各類Loop節點)

?  針對簡單的安全串聯應用,保證一定的安全功能和安全等級

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例如,采用RLY3-LOOP1/UE410類安全繼電器與Flexi Loop節點相結合,是一種用于安全傳感器級聯,最多32個傳感器、經濟且無需軟件的解決方案。

通過獨立監控,可以在不降低安全等級的情況下達到性能等級PLe(SIL3)。相對于單獨布線,明顯減少了安裝,調試等成本。

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(Rely安全繼電器)

典型案例

如下圖所示,為一臺自動化涂布機,該設備結構龐大,分布2層,涉及多個工藝流程,但需要集中控制,在每個機臺均配置了相關的安全類產品,例如:安全光幕,安全門開關,緊急停止等等。

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通過SICK 的安全串聯解決方案:Flexi Soft/Flexi Compact配套Loop節點,有效地實現了客戶的應用端需求。

系統局部配置

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采用的產品

Flexi Soft主模塊,IO模塊及通訊模塊,Flexi Compact控制器,安全光幕(C4RD,C4C類),各類Flexi loop節點,安全門開關(RE13,STR1等),安全光電L41等。

客戶受益

?  借助Flexi Loop安全串聯,客戶輕松地將多個傳感器連接在一起,實現遠距離傳輸,輕松高效地解決了這個問題。

?  整個調試軟件系統易于部署和操作,由于模塊化設計和直觀的配置軟件,還節省了成本,而且可以使用相關模塊,例如可以選用非安全的模塊作為標準輸入或輸出。

?  基于高安全級別的產品應用(特別是Flexi Loop的安全功能),它幫助客戶實現了PLe Category 4,這是一些終端客戶高度重視的。

?  他們的主控制器還可以通過相關網關模塊獲取診斷或監控信息,這使得控制連接和信息透明成為可能。

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審核編輯(
王靜
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