安全传感器是否一定要接入安全PLC才安全?

以仅接入PLC的普通IO点中?”

一、精简回答

如果使用了安全光幕等安全的输入单元,而使用普通PLC进行一个逻辑控制,整个安全系统的安全等级是不能达到一个比较高的安全等级的。因为普通PLC出错的几率会比安全控制器高很多,因此如果需要一个安全系统的整个回路达到比较高的安全等级来进行安全防护,整个系统回路中的所有元器件都需要达到比较高的安全等级,包括输入传感器、控制单元以及输出执行器。

 

二、详细说明

首先,根据机器安全国际标准ISO 13849-1“安全相关控制部分的系统设计方法 (SRP/CS)”,对应的国家标准GB/T 16855.1 2008中的规定,先对机器所有风险进行评估,评定出PLr (Performance Level requirement整个安全系统所需要的安全等级),再进行安全设计,通过对使用元器件的安全性能等级的评定,来确定最终安全系统的PL等级,最终看是否达到了PLr的要求。具体流程如下图所示:

 

展开来说:

第一步 进行PLr的评定

其中a是低风险,e是高风险

 

根据上述三个条件,最终确定这个工位危险所要做的安全防护需要达到的操作性能等级PLr.(Performance Level requirement),每种安全功能都要有各自的PLr来对相应的危险进行防护。

第二步 安全回路设计

评定完PLr之后,就针对不同的危险及其危险程度进行安全回路的设计,包括输入元件(急停,双手按钮,安全光幕,安全光栅,安全门锁等),控制单元(控制器等),输出元件(继电器,接触器,阀等)。

第三步 计算总的PL

针对不同的安全功能,计算出整个安全回路总的PL,看最终的结果是否大于等于PLr, 如果满足要求,即是一个合适的安全设计。如果不满足要求,需要重新进行设计或者更改一些元器件使系统总的PL大于等于PLr。

如果基于PL的元件结合一系列的控制系统SRC/PS,则总的PL也能够计算并考虑到以下:

a) 使用元件的最低性能等级 (PL low)

b) PL元件和元件的数量 = N low

下表给出一个简单的方法来评估整个系统可以达到的PL

 

即整个系统要达到某个PL值,整个系统每个元件的PL值至少都要大于等于这个值。

Sample:假设一个系统的最低性能等级为PLc, 一共有4个元件,则整个系统的PL值为PLb;如果一个系统最低性能等级为PLd,一共有3个元件,则整个系统的PL值为PLd。

三、简单举例

假设一个工位有机器人来取料,然后进入其他工位进行别的操作,人需要经常进出机器人取料的地方放置工件。

 

首先评定PLr 由于机器人打到人会造成重伤,所以选择S2,由于操作工需要频繁进入这个危险区域,因此选F2,如果机器人打过来,如果速度比较慢,根据操作工的熟练程度以及反应,是可以逃离这个危险的,选择P1, 最终PLr=PLd。

 

这样,根据总系统PL 简易估算表,安全设计需要使用输入和控制元件都需要至少PLd 以上的元件才可以。

由于普通可编程控制器的PL 等级是不会超过PLc,因此,整个系统的安全等级是不能满足PLr=PLd 的要求,因此是不符合安全标准的设计,必须使用PLd 以上的安全控制器。

至于单个元件的操作性能等级PL,有些可以从元件的参数表内找到,例如安全光幕,安全扫描仪,安全PLC 等。而有些元件是要通过计算来得到的,例如接触器,安全继电器模块等。

其中,子系统的PL 值可以通过SISTEMA 软件进行计算和评估并生成相应的报告。

西克中国一直关注工业安全,可以提供专门关于SISTEMA 软件以及其他安全概念、安全标准的培训课程。同时可以提供安全检查及停机时间测量服务和安全检查等系统的安全服务。


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