在追求高效生產(chǎn)的工業(yè)自動化領(lǐng)域,“屏蔽”(Muting)技術(shù)允許物料在不中斷生產(chǎn)的情況下通過光幕、激光掃描儀等安全防護(hù)設(shè)備,是提升產(chǎn)能的關(guān)鍵。然而,若應(yīng)用不當(dāng),反而可能埋下嚴(yán)重的安全隱患。
國際標(biāo)準(zhǔn) DIN EN IEC 62046 對帶屏蔽功能的出入口站提出了明確要求,其核心在于:屏蔽必須通過至少兩個獨(dú)立信號激活,并且必須能夠防止可預(yù)見的誤操作與人為篡改。但在實(shí)踐中,常因各種原因未能完全遵守標(biāo)準(zhǔn)。
安全隱患一:托盤檢測的“盲區(qū)”
在自動化系統(tǒng)中,網(wǎng)狀料箱等物體由于其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)存在大量開口,屏蔽傳感器無法產(chǎn)生穩(wěn)定的開關(guān)信號,導(dǎo)致安全裝置無法正常觸發(fā)屏蔽,通常借助托盤進(jìn)行運(yùn)輸。
潛在風(fēng)險:如果有人故意將一個空托盤送入光幕區(qū)域,系統(tǒng)便會錯誤地觸發(fā)屏蔽。操作人員便可緊隨其后,或從旁側(cè)潛入機(jī)器人工作區(qū)等危險區(qū)域,而系統(tǒng)不會報警停機(jī)。這是標(biāo)準(zhǔn)明確禁止的危險操作。
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安全解決方案:智能過程門控SPG
此方案無需外部屏蔽傳感器,而是通過兩個獨(dú)立信號激活屏蔽功能:
來自系統(tǒng)PLC的控制信號(CS) 作為啟動信號。
由貨物進(jìn)入光幕保護(hù)區(qū)域產(chǎn)生的保護(hù)區(qū)域中斷信號作為驗(yàn)證信號。
當(dāng)貨物在CS信號發(fā)出后4秒內(nèi)進(jìn)入光幕,且貨物與保護(hù)區(qū)的距離小于200毫米時,安全光幕會釋放臨時放行信號。貨物通過后,系統(tǒng)自動終止屏蔽,安全實(shí)現(xiàn)人貨分離,特別適用于安裝空間有限的設(shè)備。
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安全隱患二:未滿載托盤的“隱蔽間隙”
當(dāng)托盤未完全裝載,或貨物寬度遠(yuǎn)小于輸送系統(tǒng)時,屏蔽過程中會產(chǎn)生側(cè)邊間隙。若此間隙超過標(biāo)準(zhǔn)允許的200毫米,人員便可沿貨物側(cè)邊進(jìn)入危險區(qū)域而不會觸發(fā)不會觸發(fā)安全停機(jī)。
潛在風(fēng)險:人員可以緊貼貨物,從這個過寬的間隙中悄然潛入危險區(qū)。由于系統(tǒng)認(rèn)為只是“貨物在通過”,安全功能不會被觸發(fā),從而造成防護(hù)真空。
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安全解決方案:動態(tài)格式適應(yīng)的入口防護(hù)
該方案使用兩個安全激光掃描儀生成一個閉合的垂直防護(hù)區(qū)域。同時,通過安裝在輸送帶兩側(cè)的距離傳感器檢測托盤上貨物的位置和寬度。安全系統(tǒng)利用此信息在防護(hù)區(qū)域中臨時釋放一個對應(yīng)的通道,輸送貨物可以不受干擾地通過該區(qū)域。貨物兩側(cè)的區(qū)域始終保持標(biāo)準(zhǔn)要求的防護(hù)狀態(tài)。輸送貨物通過后,防護(hù)區(qū)域自動重新關(guān)閉。如果有人在其旁邊行走或駕駛,也會被可靠地檢測到。該安全解決方案的創(chuàng)新安全概念達(dá)到了符合 EN ISO 13849-1 標(biāo)準(zhǔn)的性能等級PL d。
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安全隱患三:叉車觸發(fā)的“狀態(tài)誤判”
傳統(tǒng)方案中,叉車通過壓過地面感應(yīng)線圈來觸發(fā)屏蔽,使光幕安全功能暫時失效。
潛在風(fēng)險:根據(jù) DIN EN 415-4新標(biāo)準(zhǔn)理念,此方案已不符合最新安全要求。最大的風(fēng)險在于“狀態(tài)誤判”:人員看到光幕被觸發(fā),可能誤認(rèn)為區(qū)域安全而進(jìn)入,但此時光幕的防護(hù)已被屏蔽,危險設(shè)備可能仍在運(yùn)行。
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安全解決方案:順序重啟
此方案確保一旦光幕的防護(hù)區(qū)域被中斷,危險運(yùn)動必須立即停止。當(dāng)叉車離開危險區(qū)域時,特殊布置的感應(yīng)回路會產(chǎn)生一個確定的序列,使系統(tǒng)能夠自動重新啟動。
如果無法在地面安裝感應(yīng)回路,也可使用雷達(dá)傳感器監(jiān)控叉車的運(yùn)動。兩種方法均滿足功能安全要求,并能可靠防止人為篡改。該方案同樣符合EN ISO 13849-1 標(biāo)準(zhǔn)性能等級 PL d。
總結(jié)與建議:
屏蔽技術(shù)能夠有效區(qū)分貨物與人員,助力自動化與效率提升,但其設(shè)計必須能夠防范可預(yù)見的誤操作與篡改。在以下場景,應(yīng)考慮采用標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)的替代安全方案:
屏蔽傳感器無法可靠檢測運(yùn)輸物體時。
物體寬度變化大,導(dǎo)致側(cè)邊間隙過寬時。
涉及叉車觸發(fā)屏蔽的應(yīng)用(該方式已非當(dāng)前安全技術(shù)下的最佳實(shí)踐)。
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