
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(lián)”系統(tǒng)的相關(guān)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(tǒng)總體危險故障(故障率)之間的比例。

根據(jù)不同的系統(tǒng)設(shè)計和檢測手段,DC可參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)以及技術(shù)報告 ISO TR 24119 規(guī)定了對位置開關(guān)邏輯串聯(lián)的要求(下文簡稱為安全開關(guān))。
在傳統(tǒng)的安全開關(guān)串聯(lián)(即簡單地將觸點手拉手串聯(lián))中,潛在的“故障掩蔽”風(fēng)險限制了可達到的性能等級,使得在某些應(yīng)用中無法實現(xiàn)此類串聯(lián)。
簡而言之,帶有無電勢觸點的開關(guān)(例如安全門開關(guān),安全門鎖,非接觸式安全開關(guān),急停按鈕等)串聯(lián)時可能出現(xiàn)故障掩蔽?刂茊卧ò踩^電器或者安全PLC)僅評估完整串聯(lián)的信號,因此可能妨礙故障識別。
也就是說當(dāng)串聯(lián)在一起的多個傳感器中的一個發(fā)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(jié),可參考如下實例說明:
故障掩蔽過程示例
、 初始故障出現(xiàn)(例如安全開關(guān)2上因為電纜損壞而出現(xiàn)短路)。

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

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

、 滿足評價單元的輸入要求:復(fù)位評價單元,從而掩蔽初始故障。

、 復(fù)位評價單元使危險機器功能可以繼續(xù)運行,但故障仍然存在。

、 另一個通道的另一個故障(例如因為導(dǎo)線的進一步損壞)會導(dǎo)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(fā)出停止指令)。

傳統(tǒng)串聯(lián)造成的風(fēng)險
如下表,可以看出,隨著串聯(lián)的安全傳感器以及操作頻次的變化,DC-診斷覆蓋率會發(fā)生降低:

如下表是安全等級相關(guān)的因素之間的關(guān)系,可以發(fā)現(xiàn)隨著DC-診斷覆蓋率的降低,系統(tǒng)能達到的安全等級也會降低:

實現(xiàn)方式
考慮前述說明,傳統(tǒng)串聯(lián)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(dǎo)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(jié)束了這一切:
節(jié)省成本、支持診斷、安全可靠——Flexi Loop 是在一臺機器中串聯(lián)安全開關(guān)和其它安全傳感器的出色解決方案。

要實現(xiàn)上述安全串聯(lián)主要有2種方式:
針對復(fù)雜應(yīng)用,可實現(xiàn)豐富的邏輯控制和診斷信息

例如,采用安全控制器 Flexi Soft或Flexi Compact,配套相關(guān)Loop節(jié)點,可通過直觀,自由的軟件進行設(shè)置和程序編輯,實現(xiàn)相對復(fù)雜的邏輯控制和應(yīng)用功能。
針對不同的傳感器類型配套不同的Loop節(jié)點,而且兼容不同廠家的傳感器類型,大大擴展了其應(yīng)用范圍。

(安全串聯(lián)系統(tǒng))

。ǜ黝怢oop節(jié)點)
針對簡單的安全串聯(lián)應(yīng)用,保證一定的安全功能和安全等級

例如,采用RLY3-LOOP1/UE410類安全繼電器與Flexi Loop節(jié)點相結(jié)合,是一種用于安全傳感器級聯(lián),最多32個傳感器、經(jīng)濟且無需軟件的解決方案。
通過獨立監(jiān)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(diào)試等成本。


。≧ely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(shè)備結(jié)構(gòu)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(guān)的安全類產(chǎn)品,例如:安全光幕,安全門開關(guān),緊急停止等等。

通過SICK 的安全串聯(lián)解決方案:Flexi Soft/Flexi Compact配套Loop節(jié)點,有效地實現(xiàn)了客戶的應(yīng)用端需求。
系統(tǒng)局部配置

采用的產(chǎn)品
Flexi Soft主模塊,IO模塊及通訊模塊,F(xiàn)lexi Compact控制器,安全光幕(C4RD,C4C類),各類Flexi loop節(jié)點,安全門開關(guān)(RE13,STR1等),安全光電L41等。
客戶受益
借助Flexi Loop安全串聯(lián),客戶輕松地將多個傳感器連接在一起,實現(xiàn)遠距離傳輸,輕松高效地解決了這個問題。
整個調(diào)試軟件系統(tǒng)易于部署和操作,由于模塊化設(shè)計和直觀的配置軟件,還節(jié)省了成本,而且可以使用相關(guān)模塊,例如可以選用非安全的模塊作為標(biāo)準(zhǔn)輸入或輸出。
基于高安全級別的產(chǎn)品應(yīng)用(特別是Flexi Loop的安全功能),它幫助客戶實現(xiàn)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(guān)網(wǎng)關(guān)模塊獲取診斷或監(jiān)控信息,這使得控制連接和信息透明成為可能。
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