为汽车安全生产保驾护航 ——面向安全的创新自动化解决方案

随着全球安全标准和技术的不断发展,制造安全逐渐成为优化生产的有力工具。工业安 全标准和技术的实施不仅有助于促进风险管理和减少伤害,还可以大幅提升制造生产力和效 率以及员工和客户的积极性。

作为先进自动化水平的典型行业,现代汽车制造业的生产设备自动化程度越来越高,从生产到出厂,整个生产过程从冲压、焊装、涂装到总装的四大工艺,每个工艺生产车间所使用的设备各有不同,对于安全处理措施和要求也就不同。

采用符合安全标准的电气电子元器件和安全控制系统,是现代汽车生产安全迈向智能未来的不二之选。

 

安全标准及性能等级

汽车生产自动化系统的安全设计要考虑两个主要标准,即EN ISO 13849-1(控制系统的安全相关部件)和EN 62061(安全相关型电气、电子和可编程电子控制系统的功能安全)。这两个标准都涉及风险分析的风险评估部分。

作为机器总风险降低策略的一部分,设计师通常要通过应用包含一项或多项安全功能的安全防护装置来实现一定的风险降低。

通过风险评估才能确定机器设备所需的性能等级。控制系统的安全相关部件在可预测的条件下执行安全功能的能力分为五个等级,其被称为性能等级(PL)——即A级至E级(从最低到最高)共5个等级。

明确机器所必要的性能等级的第一步是,对机器执行风险分析。汽车设备制造商需要针对机器上已明确的每种风险,就以下3类问题予以回答,涉及严重程度、频率和(预防)几率。

Q:风险的严重程度如何?

S1. 轻微/可以挽回 - 示例:不带并发症的瘀伤或撕裂伤

S2. 严重/不可挽回/死亡 - 示例:截肢

Q:风险暴露频率如何?

如果累积暴露时间不超过总运行时间的1/20并且每15分钟的暴露频率不超过一次,可以选择F1。

如果暴露时间高于每15分钟一次,或者如果累积暴露时间超过机器总运行时间的1/20,选择F2。

Q:风险规避几率如何?

如果实际上有机会规避危害或者极大降低其影响(这其中不包含部署任何安全措施),则只应选择P1。这基于机器的当前设计方式。例如,如果机器缓慢移动零件,让操作员能够轻松取出零件,那么您在这里的答案可以是P1。在所有其他情况下都应选择P2。


 通过回答上述问题,并根据上图一步步进行选择,最终得到所需安全性能等级PLr,图中L代表对风险降低的贡献低,H代表对风险降低的贡献高。


护航汽车安全生产

作为创新自动化专家,德国巴鲁夫(Balluff)一直致力于为汽车制造业提供完整的安全元器件到系统级安全解决方案。

当前巴鲁夫提供的安全元器件产品包括:

1. 安全HUB - BNI0098 (BNI IOF-329-P02-Z038)
• 通过IO-Link连接到Profinet主站
• 使用PROFIsafe协议,通过Profinet主站直接与安全PLC收发安全报文。
• 允许通过M12连接器连接安全设备,简化接线,缩短安装时间。

2. 急停开关 - BAM02HA (BAM ES-XA-01D-01-R01-201-S92)
• 红色蘑菇头按钮,底座为黄色。
• 包含两个强制分离型触点
• 锁定在按压状态。
• 需要扭转动作来解锁并离开停止位置。

3. 光幕 - BLG000A (BLG4A015-600-014-O01-SX)
• 光幕对将包含发射器和接收器。
• 这些部件的订货编号完全相同。
• 当光幕连接到分线器插口,无需考虑哪个部件接入分线器插口的哪个通道:光幕能够以任意方式工作。
• 光幕的独特之处在于,它们能够生成自己的测试脉冲,因此在对它们进行配置时,必须禁用它们所连接的安全输入端口的测试脉冲。
• 巴鲁夫光幕的光栅长度为150mm至1800mm。

4. 安全门开关 - BID0004 (BID F101-2M1M3-M02AZ0-S115)
• 与机器控制系统和安全防护装置共同作用,隔离危险区域,提供人员和设备保护。
• 可供选择的有不配备防护锁的型号、配备机械式防护锁的型号或者配备电子防护锁的型号。
• 为解放受安全门开关保护的机器功能,必须使用合适的机械编码执行器在功能上与安全门开关结合,必要时,必须激活防护锁。
• 安全状态(停止危险的机器运动)的触发方式为:禁用防护锁,或者将执行器与安全门开关分离。执行器连接到用于此目的的活动件上,安全门开关则连接到安全防护装置的固定件上。

5. RFID安全防护锁 – BID0013 (BID Z01K-4R3M3R-O02KZ0-S115)
•   用于监控的防篡改RFID技术
•  通过防护锁定功能在过程安全中内置准入控制
•  即使在未锁定状态,也不易受震动影响
•  设备采用标准的M12(8针)连接头,易于连接
•  尤为适用巴鲁夫IO-Link安全Hub的8针端口
•  适合连接其他控制器

6. RFID安全传感器 – BID000H/BID000Z
•  防篡改,不易受污染影响,采用RFID原理,提供高编码等级
•  使用可嵌入磁块(约18N)的型号能增强抗震能力
•  标准的M12(5针)连接技术更节省成本
•  适合连接巴鲁夫的安全IO-Link的Hub或其他安全控制器

除了完整的安全元器件产品,巴鲁夫正在为先进的汽车设备制造商更进一步地提供系统级安全解决方案,兼顾标准自动化与安全自动化,合二为一。


基于IO-Link技术,巴鲁夫为汽车客户搭建起了一套系统级安全解决方案,从底层安全传感器开始到安全IO以及更上层的安全PLC,一应俱全,而且能够与标准自动化系统完美兼容并行,这一系统级方案大大简化了客户的安全系统设计和实施,主要体现在:

1、以硬接线方式连接到安全继电器的安全设备。

2、安全PLC实现以一个控制器控制标准设备和安全设备,但与接线排(左)或输入/输出模块的接线类似于上图所示。

3、巴鲁夫解决方案当前适用于使用Profisafe的客户。它允许使用客户当前的安全PLC,无需另外与接线排接线,也无需使用单独的安全网络(如DeviceNet)。其IO-Link主站能够扩展客户已有的Profinet网络。安全设备通过非常易于连接的M12连接器和标准传感器电缆连接到安全HUB,无需使用昂贵的专利电缆。

4、最后值得一提的是,巴鲁夫将直接在IO-Link上构建安全性 - 立即搭建IO-Link主站,不需要使用安全HUB。

 

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