分析安全控制系统在机械制造中的作用
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科技创 新 与应用 ｌ ２ ０ １ ３ 年 第５ 期
工 业 技 术
分析 安全控制 系统在机械制造 中的作用
刘 轶
（ 中国第一重型股份公 司重型装备制造分厂， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ４ ２ ） 摘 要： 世界 上对机械安全性是否达到逻辑 需求的界定在于其对安全性的掌握能力上 ， 进而机械控制 系统的优 良也就是机械优 良的风 向标 。 文章 中不仅 对安 全 系统 整体 进行 分 析 ， 还将 对 其 系统进 行 深入 的 逻辑 研 究 ， 具 体研 究 ， 这 对 于机 械 制造 行 业 尤 为重
要 的安 全性 来 讲是 重 中之 重 。 关键 词 ： 机械 制 造 ； 控 制 系统 ； 安全
引言
机械安全是指机械设备在使用说 明书的要求下执行应有功能 时不对机械本身产生危害或者对操作人员健康产生危害的能力。 每 部 机械 设 备都 可 能存 在 自己 的问题 ， 也会 导 致 不 同类 别程 度 的危 险 。这样 就 会发 生 工作 事 故 ， 进 而对 操 作机 械 人 员造 成 不 必要 的 伤 害。 如 果 我们 能 够充 分 地提 高在 机 械设 备制 造 过程 中的一 些 安全 意 识， 我 们 所 生产 出来 的产 品 可能 安 全性 能 会更 加 可靠 。那 么 如何 判 断一 台同标准正规 的条件要求相一致 ， 其重要 的步骤就是要在机械 设备 的生产 上 与安 全 控制 方 面相 着 眼 ， 系 统 能否 安全 稳 定 的运 行 与 其 精 密合 理 的设 计 紧密 相 关 ， 很显然 ， 系统 性 能 的稳 定 可 靠 是 对 其 进行 正 规 标准 合格 的重要 依 据 ， 因 此文 章 主要 就 对 以上 的问 题进 行 讨论 和说 明 。
一
２ ． ２安 全 可编 程控 制 器 为 了满足 复 杂 、 多样 、 繁冗 的控 制 要 求 ， 安全 可 编程 控 制 器 常常 利 用 多种 多样 的 中央处 理 系统 ， 甚 至 每种 不 同 的 中央 处理 系 统 的生 产 单 位 也 不尽 相 同 ，这也 正 是 安全 Ｐ Ｌ Ｃ与 普 通 Ｐ Ｌ Ｃ最 基 本 的不 同 之 处 。如 果机 械 内部 出现 了一 部 分 中央 处理 系 统 失灵 ， 那 么 其他 的 处 理 器仍 然 可 以完 成 自我 安全 保 护功 能 ， 剩 余部 分 的 处理 器 会 马上 让 整 个 系 统 中 的输 出系 统停 止 运 行 ， 进 而 控制 机 械 设 备 运 行 ， 自然 的完 成控 制 器 的使命 。 不 同 的安 全处 理 系统 掌控 着机 械 设备 处 理器 的 问题数的过程， 安全 Ｐ Ｌ Ｃ都采用了冗余 控制的方式 。当信号进入 Ｐ Ｌ Ｃ后， 分别进入多个输入寄存器， 再通过 对应 的多个 中央处 理器 的处 理 ， 最 后 进 入多 个 输 出寄 存 器 。这样 ， 安 １安全 控 制 系统 全Ｐ Ｌ Ｃ就 构 成 了多个 冗 余 的通道 。 整个 过 程之 中， 信号 状 态 、 处 理 结 安 全 控 制 系统 ， 简 单地 说 就 是 在 机械 运 转 过 程 、 或 者在 操 作 流 果 等可 以 通过 安全 Ｐ Ｌ Ｃ内部 的暂 存 装 置进 行 相互 比较 ， 如果 出现 不 程中间能够为机械本身以及操作人员提供安全保障的装置 。 如果机 致， 则可以根据不 同的系统特性， 进入故障安全状态或将故障检测 械 在 使 用 过程 中 ， 自身 出现 安全 问题 ， 或 者 由于 人 为 因 素 而产 生 危 出来 。 险 状 况 的时候 ， 安 全 控制 系 统可 以很快 地 做 出相 应 的 应对 并 且 能够 输 入 回路 可 以采 用 双通 道 的方 式 ， 通过 ２ 条 物 理 接线 进 入 安 全 有 效地 控 制机 械 自身装 置 ， 为操 作者 提 供保 护 。 拿汽 车来 说 ， 当 由于 Ｐ Ｌ Ｃ 。 安全 Ｐ Ｌ Ｃ也可 以提供 安全 测试 脉 冲， 用 以检测 输 入通 道 中 的故 汽 车 自身 原 因产 生危 险 或 者 由于人 为 原 因使 汽 车 出 现险 情 的 时候 ， 障。 安全 Ｐ Ｌ Ｃ的输 出 内部 电路 也采 用 了冗 余 、 多样 性 的方 式 ， 对 一 个 汽 车 的安 全控 制 系统 可 以迅 速 准 确地 对 突发 情 况 给予 反 馈信 息 ， 并 输 出节 点 进 行安 全 可靠 控 制 。安 全 Ｐ Ｌ Ｃ可 以通 过 ２种 不 同 的手段 ， 且能够发出正确 的信号 ， 使险情中的车辆能够及 时停车 ， 以免危 险 即切 断基 极 信 号和 切 断集 电极 电源 两 种不 同 的方 式 ， 将输 出信 号 由 的发生或者事故的扩大。它包括了现场 的安全信号， 如安全进入信 １ 转变为 ０ 。无 论那 种 方式 出现 故 障， 另外 一种 方 式依 然完 好 的执 行 号、 阀反馈信号 、 紧急停止信号 、 液位信号等 。无论在机械制造领域 安全功能。同时， 安全 Ｐ Ｌ Ｃ提供了内部检测脉冲， 以检测 内部故障。 还 是 在 流 程化 工 领域 ， 安 全 控 制系 统是 整个 系 统 运转 中不 可 或 缺 的 安全 Ｐ Ｌ Ｃ的 扫描 时间 要 求 为每 千 条 指令 ｌ ｍ ｓ 以下 。 快速 的 中 部分。 央处 理 功能 不 仅可 以达 到 紧急停 车的 要 求， 同 时能 够 以较 短 的时 间 在安 全 控 制 系 统 中 ， 我 们很 容易 发 现 ， 整 个 系统 构 成 了 一 个链 完 成 整套 系统 的安全 功 能 自检 。 条结构 ， 主要包括 ： 输入 、 逻辑和输出装置。比方说 ， 传感器属于机械 在软件方面， 安全 Ｐ Ｌ Ｃ必须有可靠 的编程环境 、 校验手段， 以保 输入装置 ； 控 制 器 属 于逻 辑 分 析 控 制装 置 ； 而触 发 装 置 属 于 机 械 输 证 安全 。这主 要 可 以通过 规 范安 全 功能 编程 来 实现 。如 Ｐ ｉ ｌ ｚ 的安 全 出链 条 。出于 安全 信号 控 制力 强 弱 的考量 ， 我 们 以常 用 Ｐ Ｌ Ｃ 、 继 电器 Ｐ Ｌ Ｃ ， 提 供 了通 过认 证 的 ＭＢ Ｓ 安 全 标准 功 能块 ， 以帮 助 编程 人 员进 行 以及现场标准总线等等逻辑方 面功能较为突出的控制元件 ， 用 以达 合理的 、 安全的编程。这些安全功能块经过加密， 不能够修改 。我们 到我 们 外在 的 需求 。 与此 同时我 们也 要 清楚 的认 识 到 这些 元器 件 是 只需 要在 功 能块 的输 入 和输 出部 分填 人 相应 的地址 、 参数 和 中 间变 不属 于 任何 一 种安 全 系统 及元 件 附属 的 。 安 全 控制 问 题一 旦处 理 失 量 ， 即可 以完 成对 安全 功 能 的编 程 。这些 ＭＢ Ｓ功能 块 涵盖 了机 械制 当， 就会 给 系统 安全 造 成潜 在 的 问题 ， 常见 的安全 控 制 问题 如 下 ： 输 造 领 域及 流 程化 工 领域 的安 全 功能 控制 。 入／ 输 出卡 件 硬 件 故 障 、 处 理 器 不 规则 、 输 出元 器 件 故 障 、 信 息 反 馈 ２ － ３ 安全 总线 控 制 系统 出差 、 输入输出回路故障等。如是类似一些安全隐患最终的后果就 安 全现 场 总 线 系 统 是 以 安 全 Ｐ Ｌ Ｃ、 安 全输 入 输 出模 块 、 安 全 总 硬 件 和通讯 的安全 可 靠是 安全 总 线控 是安 全 失 去应 有保 障 ， 事 故不 期 自来 。 这样 看 来 ， 寻求 有效 可靠 的输 线构 成 一套 离散 式 控制 系统 。 出信 号 源来 完 成安 全控 制 系 统 的生 产是 必 要 的 ， 如果 真 的遇 到一 些 制 系统 的 可靠 性 判 断依 据 。在 硬 件上 ， 安全 总 线 系 统 的模 块 都 采用 系 统安 全 故 障问 题 ， 可 以 及 时 的做 出信 息 反馈 ， 并 且 能够 迅 速 的发 了冗 余 、 高 速 的可靠 元 器件 。 挥 机械 自身系 统 的补 救功 能 ， 以此 达 到防 患 于未 然 或者 减 小事 故 严 ３结 束语 重 程度 的 目的 。 安全 控 制 系统 的硬 件 主要 采取 了以下 措施 来 达 到安 相 对静 止 的机 械安 全控 制 系统 起 到安 全监 控 的作 用 。 系统 在安 控 制 系 统 没有 应 变 反 应 ， 而 一旦 系 统 运 行 过 程 中 产 生 全要求 ： 采用冗余性控制 ； 采用多样性控制； 频繁 、 可靠的检测 ； 程序 全 运行 期 间 ， Ｃ Ｒ Ｃ校 验 ； 安全 认 证 功能 块 。 故 障等 ， 控 制 系统就 会 进 行具 体 的应 变 。通 常 是 失去 系 统控 制 能力 我 们 日常 生 活 中可 以见 到 的安 全 输 入设 备 主要 有 ： 紧 急 情况 下 并 且 以逻辑 为 依托 进行 安 全 控制 ， 这 就 使 系统 的安全 性 和稳 定 性 得 也因此 ， 逻辑控制元件的地位也就显得举足轻重了。 不同 的制动装置 ， 安全广电设备 ， 逻辑控制制动装置主要有安全继 电器 ， 到了保障。 安全 Ｐ Ｌ Ｃ 。 的配置 方式 也 能适 应不 同的应 用 模式 。 参 考文 献 ２安全逻辑控制设备 ２ ． １安 全 继 电器 『 １ １ 陆武 ． 浅谈 故 障安 全控 制 系统 的 通信 自动化 仪表 ． ２ ｏ ｏ ７ （ １ １ ） ． 安 全 继 电 器， 是最 简 单 的安 全 逻 辑 控制 元 器 件 。其 特 点 是 采用 ｆ ２ １ 马振 华， 李丹 ． 浅析 机械 制造 自动 化 的发 展 趋 势 ｆ Ｊ １ ． 科 技 创 新 导报 ． 了冗 余 的输 出控 制 和 自我检 测 的 功能 ， 实现 了对 输 出 负载 的可 靠控 ２ ０ ０ ８ （ ２ ２ ） ． 制��
工 业 技 术
分析 安全控制 系统在机械制造 中的作用
刘 轶
（ 中国第一重型股份公 司重型装备制造分厂， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ４ ２ ） 摘 要： 世界 上对机械安全性是否达到逻辑 需求的界定在于其对安全性的掌握能力上 ， 进而机械控制 系统的优 良也就是机械优 良的风 向标 。 文章 中不仅 对安 全 系统 整体 进行 分 析 ， 还将 对 其 系统进 行 深入 的 逻辑 研 究 ， 具 体研 究 ， 这 对 于机 械 制造 行 业 尤 为重
要 的安 全性 来 讲是 重 中之 重 。 关键 词 ： 机械 制 造 ； 控 制 系统 ； 安全
引言
机械安全是指机械设备在使用说 明书的要求下执行应有功能 时不对机械本身产生危害或者对操作人员健康产生危害的能力。 每 部 机械 设 备都 可 能存 在 自己 的问题 ， 也会 导 致 不 同类 别程 度 的危 险 。这样 就 会发 生 工作 事 故 ， 进 而对 操 作机 械 人 员造 成 不 必要 的 伤 害。 如 果 我们 能 够充 分 地提 高在 机 械设 备制 造 过程 中的一 些 安全 意 识， 我 们 所 生产 出来 的产 品 可能 安 全性 能 会更 加 可靠 。那 么 如何 判 断一 台同标准正规 的条件要求相一致 ， 其重要 的步骤就是要在机械 设备 的生产 上 与安 全 控制 方 面相 着 眼 ， 系 统 能否 安全 稳 定 的运 行 与 其 精 密合 理 的设 计 紧密 相 关 ， 很显然 ， 系统 性 能 的稳 定 可 靠 是 对 其 进行 正 规 标准 合格 的重要 依 据 ， 因 此文 章 主要 就 对 以上 的问 题进 行 讨论 和说 明 。
一
２ ． ２安 全 可编 程控 制 器 为 了满足 复 杂 、 多样 、 繁冗 的控 制 要 求 ， 安全 可 编程 控 制 器 常常 利 用 多种 多样 的 中央处 理 系统 ， 甚 至 每种 不 同 的 中央 处理 系 统 的生 产 单 位 也 不尽 相 同 ，这也 正 是 安全 Ｐ Ｌ Ｃ与 普 通 Ｐ Ｌ Ｃ最 基 本 的不 同 之 处 。如 果机 械 内部 出现 了一 部 分 中央 处理 系 统 失灵 ， 那 么 其他 的 处 理 器仍 然 可 以完 成 自我 安全 保 护功 能 ， 剩 余部 分 的 处理 器 会 马上 让 整 个 系 统 中 的输 出系 统停 止 运 行 ， 进 而 控制 机 械 设 备 运 行 ， 自然 的完 成控 制 器 的使命 。 不 同 的安 全处 理 系统 掌控 着机 械 设备 处 理器 的 问题数的过程， 安全 Ｐ Ｌ Ｃ都采用了冗余 控制的方式 。当信号进入 Ｐ Ｌ Ｃ后， 分别进入多个输入寄存器， 再通过 对应 的多个 中央处 理器 的处 理 ， 最 后 进 入多 个 输 出寄 存 器 。这样 ， 安 １安全 控 制 系统 全Ｐ Ｌ Ｃ就 构 成 了多个 冗 余 的通道 。 整个 过 程之 中， 信号 状 态 、 处 理 结 安 全 控 制 系统 ， 简 单地 说 就 是 在 机械 运 转 过 程 、 或 者在 操 作 流 果 等可 以 通过 安全 Ｐ Ｌ Ｃ内部 的暂 存 装 置进 行 相互 比较 ， 如果 出现 不 程中间能够为机械本身以及操作人员提供安全保障的装置 。 如果机 致， 则可以根据不 同的系统特性， 进入故障安全状态或将故障检测 械 在 使 用 过程 中 ， 自身 出现 安全 问题 ， 或 者 由于 人 为 因 素 而产 生 危 出来 。 险 状 况 的时候 ， 安 全 控制 系 统可 以很快 地 做 出相 应 的 应对 并 且 能够 输 入 回路 可 以采 用 双通 道 的方 式 ， 通过 ２ 条 物 理 接线 进 入 安 全 有 效地 控 制机 械 自身装 置 ， 为操 作者 提 供保 护 。 拿汽 车来 说 ， 当 由于 Ｐ Ｌ Ｃ 。 安全 Ｐ Ｌ Ｃ也可 以提供 安全 测试 脉 冲， 用 以检测 输 入通 道 中 的故 汽 车 自身 原 因产 生危 险 或 者 由于人 为 原 因使 汽 车 出 现险 情 的 时候 ， 障。 安全 Ｐ Ｌ Ｃ的输 出 内部 电路 也采 用 了冗 余 、 多样 性 的方 式 ， 对 一 个 汽 车 的安 全控 制 系统 可 以迅 速 准 确地 对 突发 情 况 给予 反 馈信 息 ， 并 输 出节 点 进 行安 全 可靠 控 制 。安 全 Ｐ Ｌ Ｃ可 以通 过 ２种 不 同 的手段 ， 且能够发出正确 的信号 ， 使险情中的车辆能够及 时停车 ， 以免危 险 即切 断基 极 信 号和 切 断集 电极 电源 两 种不 同 的方 式 ， 将输 出信 号 由 的发生或者事故的扩大。它包括了现场 的安全信号， 如安全进入信 １ 转变为 ０ 。无 论那 种 方式 出现 故 障， 另外 一种 方 式依 然完 好 的执 行 号、 阀反馈信号 、 紧急停止信号 、 液位信号等 。无论在机械制造领域 安全功能。同时， 安全 Ｐ Ｌ Ｃ提供了内部检测脉冲， 以检测 内部故障。 还 是 在 流 程化 工 领域 ， 安 全 控 制系 统是 整个 系 统 运转 中不 可 或 缺 的 安全 Ｐ Ｌ Ｃ的 扫描 时间 要 求 为每 千 条 指令 ｌ ｍ ｓ 以下 。 快速 的 中 部分。 央处 理 功能 不 仅可 以达 到 紧急停 车的 要 求， 同 时能 够 以较 短 的时 间 在安 全 控 制 系 统 中 ， 我 们很 容易 发 现 ， 整 个 系统 构 成 了 一 个链 完 成 整套 系统 的安全 功 能 自检 。 条结构 ， 主要包括 ： 输入 、 逻辑和输出装置。比方说 ， 传感器属于机械 在软件方面， 安全 Ｐ Ｌ Ｃ必须有可靠 的编程环境 、 校验手段， 以保 输入装置 ； 控 制 器 属 于逻 辑 分 析 控 制装 置 ； 而触 发 装 置 属 于 机 械 输 证 安全 。这主 要 可 以通过 规 范安 全 功能 编程 来 实现 。如 Ｐ ｉ ｌ ｚ 的安 全 出链 条 。出于 安全 信号 控 制力 强 弱 的考量 ， 我 们 以常 用 Ｐ Ｌ Ｃ 、 继 电器 Ｐ Ｌ Ｃ ， 提 供 了通 过认 证 的 ＭＢ Ｓ 安 全 标准 功 能块 ， 以帮 助 编程 人 员进 行 以及现场标准总线等等逻辑方 面功能较为突出的控制元件 ， 用 以达 合理的 、 安全的编程。这些安全功能块经过加密， 不能够修改 。我们 到我 们 外在 的 需求 。 与此 同时我 们也 要 清楚 的认 识 到 这些 元器 件 是 只需 要在 功 能块 的输 入 和输 出部 分填 人 相应 的地址 、 参数 和 中 间变 不属 于 任何 一 种安 全 系统 及元 件 附属 的 。 安 全 控制 问 题一 旦处 理 失 量 ， 即可 以完 成对 安全 功 能 的编 程 。这些 ＭＢ Ｓ功能 块 涵盖 了机 械制 当， 就会 给 系统 安全 造 成潜 在 的 问题 ， 常见 的安全 控 制 问题 如 下 ： 输 造 领 域及 流 程化 工 领域 的安 全 功能 控制 。 入／ 输 出卡 件 硬 件 故 障 、 处 理 器 不 规则 、 输 出元 器 件 故 障 、 信 息 反 馈 ２ － ３ 安全 总线 控 制 系统 出差 、 输入输出回路故障等。如是类似一些安全隐患最终的后果就 安 全现 场 总 线 系 统 是 以 安 全 Ｐ Ｌ Ｃ、 安 全输 入 输 出模 块 、 安 全 总 硬 件 和通讯 的安全 可 靠是 安全 总 线控 是安 全 失 去应 有保 障 ， 事 故不 期 自来 。 这样 看 来 ， 寻求 有效 可靠 的输 线构 成 一套 离散 式 控制 系统 。 出信 号 源来 完 成安 全控 制 系 统 的生 产是 必 要 的 ， 如果 真 的遇 到一 些 制 系统 的 可靠 性 判 断依 据 。在 硬 件上 ， 安全 总 线 系 统 的模 块 都 采用 系 统安 全 故 障问 题 ， 可 以 及 时 的做 出信 息 反馈 ， 并 且 能够 迅 速 的发 了冗 余 、 高 速 的可靠 元 器件 。 挥 机械 自身系 统 的补 救功 能 ， 以此 达 到防 患 于未 然 或者 减 小事 故 严 ３结 束语 重 程度 的 目的 。 安全 控 制 系统 的硬 件 主要 采取 了以下 措施 来 达 到安 相 对静 止 的机 械安 全控 制 系统 起 到安 全监 控 的作 用 。 系统 在安 控 制 系 统 没有 应 变 反 应 ， 而 一旦 系 统 运 行 过 程 中 产 生 全要求 ： 采用冗余性控制 ； 采用多样性控制； 频繁 、 可靠的检测 ； 程序 全 运行 期 间 ， Ｃ Ｒ Ｃ校 验 ； 安全 认 证 功能 块 。 故 障等 ， 控 制 系统就 会 进 行具 体 的应 变 。通 常 是 失去 系 统控 制 能力 我 们 日常 生 活 中可 以见 到 的安 全 输 入设 备 主要 有 ： 紧 急 情况 下 并 且 以逻辑 为 依托 进行 安 全 控制 ， 这 就 使 系统 的安全 性 和稳 定 性 得 也因此 ， 逻辑控制元件的地位也就显得举足轻重了。 不同 的制动装置 ， 安全广电设备 ， 逻辑控制制动装置主要有安全继 电器 ， 到了保障。 安全 Ｐ Ｌ Ｃ 。 的配置 方式 也 能适 应不 同的应 用 模式 。 参 考文 献 ２安全逻辑控制设备 ２ ． １安 全 继 电器 『 １ １ 陆武 ． 浅谈 故 障安 全控 制 系统 的 通信 自动化 仪表 ． ２ ｏ ｏ ７ （ １ １ ） ． 安 全 继 电 器， 是最 简 单 的安 全 逻 辑 控制 元 器 件 。其 特 点 是 采用 ｆ ２ １ 马振 华， 李丹 ． 浅析 机械 制造 自动 化 的发 展 趋 势 ｆ Ｊ １ ． 科 技 创 新 导报 ． 了冗 余 的输 出控 制 和 自我检 测 的 功能 ， 实现 了对 输 出 负载 的可 靠控 ２ ０ ０ ８ （ ２ ２ ） ． 制��
