幾乎所有的機(jī)器都具有控制電路，而且大多數(shù)機(jī)器的安全防護(hù)將與控制系統(tǒng)的安全相關(guān)部件(SRP/CS)相連。雖然我們投入了大量關(guān)注和資源，旨在確保SRP/CS的電氣部件、組件以及結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的安全性通常能夠滿足相關(guān)機(jī)器的安全要求，但氣動(dòng)系統(tǒng)則并未獲得這種關(guān)注。因此，氣動(dòng)系統(tǒng)在一些情況下并不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或指令，以至于由于設(shè)計(jì)不充分而在某些情況下，導(dǎo)致機(jī)器進(jìn)入不安全狀態(tài)。本文將介紹SRP/CS的氣動(dòng)部件并探討常見的缺陷和故障。
在提出請求后，SRP/CS通常斷開致動(dòng)器的供電，使機(jī)器進(jìn)入安全狀態(tài)。ISO 13849-1標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)械安全 - 控制系統(tǒng)安全相關(guān)部件》要求：在風(fēng)險(xiǎn)評估過程中，確定SRP/CS的性能等級(PL)。PL表示SRP/CS降低危險(xiǎn)發(fā)生幾率(風(fēng)險(xiǎn))的能力。它共分為5級(PLa至PLe)，PLa表示風(fēng)險(xiǎn)降低能力最低，PLe表示風(fēng)險(xiǎn)降低能力最高。SRP/CS的PL通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(類別)以及組件的集成度、配置和執(zhí)行情況綜合確定。但是，在通常情況下，所用氣動(dòng)組件沒有經(jīng)過安全性評估或者其集成方式無法達(dá)到所需集成度。
許多機(jī)器設(shè)計(jì)者在SRP/CS中使用標(biāo)準(zhǔn)氣動(dòng)組件。當(dāng)SRP/CS的PL較低時(shí)，這種方法比較適合機(jī)器的多數(shù)部件;但是，當(dāng)PL較高(PLd或PLe)時(shí)，這種方法并不適合。為了實(shí)現(xiàn)較高的PL，在大多數(shù)情況下都需要采用冗余結(jié)構(gòu)(3或4類系統(tǒng))。舉例來說，某個(gè)系統(tǒng)具有兩個(gè)串聯(lián)的閥門，以便在SRP/CS提出請求時(shí)去除氣動(dòng)能。兩個(gè)壓力傳感器用于向邏輯控制器反饋情況。這兩個(gè)閥門將實(shí)現(xiàn)冗余。然而，在檢測故障或診斷故障時(shí)，將出現(xiàn)問題。如果SRP/CS提出請求且第一個(gè)閥門工作，系統(tǒng)的氣壓將會釋放。兩個(gè)壓力傳感器都將沒有氣壓讀數(shù)。如果第二個(gè)閥門出現(xiàn)故障，系統(tǒng)不會檢測出故障。ISO 13849-1要求：在合理可行的情況下，3類系統(tǒng)能夠檢測出單一故障;4類系統(tǒng)應(yīng)能檢測出所有故障。綜上可以看出，閥門的故障檢測合理且可行;因此，無需滿足任一類系統(tǒng)的要求。
此外，氣動(dòng)控制系統(tǒng)可能還存在以下危險(xiǎn)：
· 由于氣體出現(xiàn)泄漏或傾瀉情況，部件或機(jī)器本身的部件將會掉落。
· 閥門可能中斷機(jī)器的氣體供應(yīng)。如果此閥門沒有排氣口，在SRP/CS提出請求后，機(jī)器的致動(dòng)器將始終承受壓力。
· 如果SRP/CS已經(jīng)傾瀉氣體，重新送電可能造成人員損傷。致動(dòng)器沒有反壓力，它的移動(dòng)速度很高且無法預(yù)測，所以可能導(dǎo)致上述情況。為了克服這種問題，應(yīng)使用軟啟動(dòng)閥門。這種閥門將在啟動(dòng)時(shí)逐漸增加壓力，防止氣動(dòng)致動(dòng)器突然移動(dòng)。
在另一種情況下，機(jī)器處于鎖定和標(biāo)記狀態(tài)(LoTo)，人們通常很少考慮采用氣動(dòng)元件。電能通常最先隔絕，我們可以假設(shè)機(jī)器已經(jīng)完全隔絕。電動(dòng)傾瀉閥等裝置可能用于隔絕氣體。系統(tǒng)不會驗(yàn)證傾瀉閥是否工作;因此，如果傾瀉閥出現(xiàn)故障，將無法隔絕機(jī)器的氣體供應(yīng)。這并不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在突然啟動(dòng)時(shí)，也可能導(dǎo)致人員傷亡。
上述情況說明：如果沒有綜合考慮機(jī)械安全性，我們可能忽略某些機(jī)械安全性相關(guān)方面或危險(xiǎn)。機(jī)器可能符合某一機(jī)械安全領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)和指令，但是，如果機(jī)器不符合所有適用標(biāo)準(zhǔn)，整臺機(jī)器更可能不安全，而且將不會符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。確保機(jī)械安全性的一種方法就是參加培訓(xùn)，這種培訓(xùn)采用360°的全方位方法，主題涵蓋了機(jī)械安全性的所有方面和方法。Certified Machinery Safety Expert培訓(xùn)(CMSE?)等國際認(rèn)證培訓(xùn)課程均采用這種方法，涵蓋從標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、機(jī)器安全防護(hù)、電子控制系統(tǒng)、流體控制系統(tǒng)、用電安全、安全組件到PPE和組織措施的機(jī)械安全性各個(gè)方面。
Certified Machinery Safety Expert——認(rèn)證機(jī)械安全專家
