Pilz 安全產品在汽車制造行業(yè)的應用

安全可編程控制器適用于中、大型的安全控制系統(tǒng)。Pilz的安全可編程控制器PSS的CPU采用冗余的多處理器結構。各個處理器之間相互監(jiān)控，一旦出現不一致，立刻使控制器處于安全狀態(tài)，并且發(fā)出報警信息；同時，安全可編程控制器對內部的RAM，EPROM，輸入輸出寄存器等元件進行實時監(jiān)控，并且采用特殊的測試脈沖對輸入信號和輸出被控元件進行檢測，一旦出現任何不安全隱患，控制器立刻切換至安全保護狀態(tài)。

Pilz 安全總線系統(tǒng)SafetyBUS p則適用于大型、離散式的安全控制系統(tǒng)。其原理是在現有工業(yè)現場總線的基礎上，采用了一系列的時間檢測、地址檢測、連接檢測和CRC冗余校驗等措施，達到高的安全等級。

對于汽車制造工業(yè)的不同車間和設備，以上安全產品的正確選擇、設計和使用，對于成本的降低、設備的安全可靠性、維護的便易性至關重要。

對于安全功能4個以下的單臺設備或流水線，我們可以使用緊湊型安全繼電器。例如，在動力車間中的單臺數控機床，其安全功能通常包括數個緊急停止按鈕、一扇至二扇安全門，并且安全等級在3級以上。對于這樣一個應用，我們可以采用一個緊湊型安全繼電器控制所有的緊急停止按鈕；再使用1/2個緊湊型安全繼電器控制1/2扇安全門。任何一個安全繼電器被觸發(fā)，安全輸出必須切斷相關負載（如控制軸運動的變頻器或伺服）。

對于安全功能在4至14個的設備或流水線，我們推薦使用模塊化的安全繼電器PNOZmulti來得到更高的靈活性和更低的成本。我們以一條油漆自動化線為例，在此生產區(qū)域中，通常包括在安裝在噴涂區(qū)域進出口的2對安全光柵、4/8個安全門、若干個緊急停止按鈕、2套屏蔽傳感器，并且安全等級在 3級以上。我們當然可以選用緊湊型的安全繼電器來實現以上安全功能。但是這種解決方案的成本較高、接線繁瑣、故障診斷困難。而PNOZmulti的應用，不但能夠可靠、高效的完成安全功能，并且能夠從設計、購買、維護中降低成本。

對于安全功能在數十個以上、或者大部分的安全功能都離散分布的現場，可編程安全系統(tǒng)PSS和安全總線系統(tǒng)SafetyBUS p 可以使復雜的安全控制變得簡便、清晰。在大型沖壓流水線中，PSS和SafetyBUS p都有成功的應用案例。通常，一條沖壓流水線高10m，長50m，分為涂油、沖壓、剪切等幾個工作區(qū)域。每個區(qū)域都有2扇沖程門和若干的緊急停止按鈕；外圍還需要有安全光柵保護換模區(qū)域；此外沖壓機械中還有大量的安全信號（比如上死點、閥信號等）需要接入安全控制系統(tǒng)，并且以復雜的邏輯關系貫穿于整個安全控制回路。在這種情況下，PSS安全可編程控制器和SafetyBUS p 安全總線系統(tǒng)是最為合適的解決方案。PSS可編程控制器可以簡便的實現復雜的邏輯關系。通過SafetyBUS p安全總線可以將分散在現場的安全輸入信號通過一根電纜集中至PSS主站進行控制。同時，PSS可以通過普通現場總線如Profibus、 DeviceNET與現場的其他系統(tǒng)進行通訊。

安全傳感器技術在汽車制造領域中的應用

現在，機器人已經被廣泛的應用于汽車制造領域。機械手運動的區(qū)域為危險區(qū)域。我們經常使用安全光柵/光幕、安全掃描儀、安全地毯和防護柵欄，以避免保護工作人員收到受機械手的傷害。如下圖，2套安全光柵、2個安全掃描儀和大量的防護柵欄被用于2個機械手的危險隔離。在這里，3種不同的安全防護技術被應用于這個解決方案。而Pilz最新推出的產品SafetyEYE可以使用一種技術就可以完成以上所有的安全功能，并使成本更加低、使用更加靈活。　　

安全照相系統(tǒng)的SafetyEYE包含兩個相互作用的單元：傳感裝置包含照相機和分析單元，分析單元用以分析圖像信息并且通過一個可編程的安全控制系統(tǒng)提供一個自動化的界面。照相機每秒鐘能記錄下多個圖像信息用于計算目標的物理位置，然后將其與檢測區(qū)域和警告區(qū)域進行比較，根據不同的比較結果可以設定不同的輸出，并且可以通過安全的總線系統(tǒng)SafetyBUS p和未來的SafetyNET p進行設置。SafetyEYE是在三維視覺理論的基礎上發(fā)展起來的，它要形成一個真實空間中目標的圖像信息至少需要來自兩個角度的信息，就像人的兩只眼睛一樣，SafetyEYE需要一些傳感器也就是一些照相機來保證獲取所需的信息。SafetyEYE配置了三個照相機為的是能夠獲取所有情況及每個可能的可視和實際情況下的圖像信息。人眼之間的距離能夠與SafetyEYE鏡頭間的距離相比較。由于所有靜態(tài)和動態(tài)的目標都可以被監(jiān)控，單個的照相機必須同時采集信息，SafetyEYE的傳感裝置每秒鐘可以采集20個圖像信息，通過光纖電纜傳輸到分析單元，隨著單個照相機間的距離的確定也建立起深度效果。靈活的設計使得風景顯得相對平坦，例如，對于一個具體的應用，基本距離間的結構設計，鏡頭的布局以及照相機的像素都應該作為參考，用以確定最小的可發(fā)覺的目標的大小。

對于汽車制造領域中的機器人控制，采用SafetyEYE即可達到類似下圖中的效果。一套系統(tǒng)既可以實現原先需要三套甚至更多系統(tǒng)才能夠完成的安全功能！　　

我們以總裝車間中的涂膠工作站為例，操作人員需要將一個前擋風玻璃插入到一個裝置中，擋風玻璃通過排煙罩殼固定，操作人員安裝真空固定的光、雨傳感器，然后在外邊緣涂上膠粘劑，從而使得擋風玻璃能夠連接到車身上，要完成整個的工作流程，操作人員必須離開工作站并啟動自動模式。這些工作站的大小大約是3 x 1 x 2米（寬、深、高），在這樣的工作站內，操作人員的安全保障主要是通過光幕和激光掃描儀來實現的。當有操作人員進入到工作站時，光幕就會切斷所有危險的移動。激光掃描儀用于防止侵入被保護的區(qū)域，這也就意味著直到人離開危險區(qū)域才可以通過腳踏開關或按鈕開啟工作站。除了單個系統(tǒng)的投資之外，在工廠的工程、安裝和調試的過程中也會產生相當的費用，所有的安全元件都必須安裝、固定并且在相應的總線分站上建立獨立的紀錄文檔，當然我們也不能忘記在操作的過程中產生的費用，包括在設定的間隔內重復測試所產生的費用?，F在我們可以利用SafetyEYE來保護兩個互成90°的兩個車間。兩個車間連接處的檢測區(qū)域將通過一個系統(tǒng)進行監(jiān)控。SafetyEYE將會被安裝在大約4米能夠看到兩個工廠的高度，也會對檢測區(qū)域進行相應的設置。因此每個工作站被定義為一個檢測區(qū)域組，這些工作組將會獨立于其他的元件單獨轉換。使用了SafetyEYE之后，其他的安全裝置如激光掃描儀和光幕現在就可以拆除了，因為不再需要那些在設備邊緣的防護裝置，整個的工作站將會變得非常得開放。整個的設備現在可以更好得滿足員工對環(huán)境的需求。