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安全繼電器

德國安全繼電器在數(shù)控機(jī)床中的解決方案

發(fā)布日期:2022-10-09 點(diǎn)擊率:88

安全產(chǎn)品在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用 
    現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床逐步向高速、高效、高精、復(fù)合等功能的方向發(fā)展。在一臺高速和復(fù)雜的機(jī)床中保證高效生產(chǎn),安全可靠性是一個必要條件。所以,我們評價一臺機(jī)床的優(yōu)劣,不僅需要看其功能有多強(qiáng)大,同時也需要關(guān)注其安全性能有多高。提高數(shù)控機(jī)床的安全性能,既可以減少生產(chǎn)事故、保護(hù)人員和機(jī)器安全,提高自身產(chǎn)品附加值,也能夠突破西方國家的技術(shù)壁壘、增加出口機(jī)會。


    歐盟作為世界上最大的自由經(jīng)濟(jì)貿(mào)易區(qū),為了建立統(tǒng)一的歐洲市場,推出了新方法指令,以清除技術(shù)壁壘。歐盟所頒布的這些指令,針對性、系統(tǒng)性強(qiáng),易于操作實(shí)施,因此也被歐盟外的一些國家和地區(qū)的制造商使用,除了使產(chǎn)品能投放市場的原因外,也是表明產(chǎn)品所達(dá)到的安全水平,便于銷售。所以,如果要設(shè)計(jì)一臺安全的數(shù)控機(jī)床,可以參照新方法指令中的機(jī)械指令98/37/EC。此外,制造商要使其產(chǎn)品符合指令所規(guī)定的基本要求,最好的方法就是按標(biāo)準(zhǔn)來制造產(chǎn)品,因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了實(shí)現(xiàn)指令所規(guī)定的基本要求的技術(shù)措施。



機(jī)床行業(yè)常用的一些C類標(biāo)準(zhǔn)如下所示:
? EN 12415:2000 機(jī)床 安全 小型數(shù)控車床和車削中心
? EN 12417:2001 機(jī)床 安全 加工中心
? EN 12478: 2000 機(jī)床安全 大型數(shù)控車床和車削中心
? EN 1550:1997 機(jī)床安全 工件夾緊用卡盤設(shè)計(jì)和制造的安全要求
? EN 12717:2001 機(jī)床安全 鉆床
? EN 12840:2001 機(jī)床安全 自動或無自動控制的手控車床
? EN 13128:2001 機(jī)床安全 銑床(包括鏜、鉆)
    
    根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),首先會要求對機(jī)器進(jìn)行風(fēng)險評估和風(fēng)險評價。在數(shù)控機(jī)床的使用中,軸的旋轉(zhuǎn)或線性移動都會對操作和維修人員造成摩擦、碰撞的危險。刀庫的轉(zhuǎn)塔和刀具也會對操作和維修人員帶來摩擦、切割的傷害。經(jīng)過風(fēng)險評估和評價,一臺數(shù)控機(jī)床所要求的安全等級通常在3級以上。
    
    在識別了機(jī)器的危險和風(fēng)險之后,必須采用一系列的措施來降低風(fēng)險。可以采用緊急停止按鈕,保證在危險的情況下,機(jī)器能夠快速的停止;可以采用安全門防護(hù)裝置,如帶閉鎖的或不帶閉鎖的機(jī)械式插片開關(guān),防止人員隨意進(jìn)入危險的區(qū)域,保證維修人員在危險區(qū)域內(nèi)安全地進(jìn)行操作;可以使用安全監(jiān)控速度功能、調(diào)試使能按鈕和電子手輪,監(jiān)控機(jī)器的超速和停止?fàn)顟B(tài),并且保證人員在打開安全門的情況下安全地調(diào)試機(jī)器;必須采用安全控制模塊,如安全繼電器或安全PLC 來監(jiān)控以上安全功能,避免控制模塊本身的故障而導(dǎo)致安全功能的失效。

    一臺小型數(shù)控機(jī)床帶有一個急停按鈕、一個帶閉鎖的機(jī)械安全開關(guān)監(jiān)視內(nèi)側(cè)安全門、一個不帶閉鎖的機(jī)械安全開關(guān)監(jiān)視外側(cè)安全門。經(jīng)過風(fēng)險評估和評價,對其的安全要求要求為:在任何一個安全功能被觸發(fā)的情況下,伺服或變頻器的電源以及相應(yīng)的使能必須被切斷,軸安全的停止運(yùn)轉(zhuǎn)。對此應(yīng)用,根據(jù)安全功能較少的特點(diǎn),我們可以選取單一安全繼電器作為安全控制模塊。在這里,我們選用了3個PNOZ X2.8P安全繼電器和一個S1SW P停止監(jiān)控繼電器。 PNOZ X2.8P最高安全等級可以達(dá)到4級,符合應(yīng)用要求;帶有3個安全常開輸出觸點(diǎn),1個常閉輔助輸出觸點(diǎn)。每一個安全繼電器控制一個安全功能。 K12安全繼電器控制帶閉鎖的機(jī)械安全開關(guān)。其解鎖開關(guān)的信號來自S1SW P停止監(jiān)控器,以確保只有在軸停止運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下,內(nèi)側(cè)安全門才能夠被打開。 K13安全繼電器控制不帶閉鎖的機(jī)械安全開關(guān)。K11安全繼電器控制急停按鈕,并且接受K12和K13傳送過來的安全信號。此安全解決方案,成本較低、結(jié)構(gòu)簡單、接線清晰、故障診斷便捷,適應(yīng)與4個以下安全功能的應(yīng)用。

    對于一臺中型復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床,通常會有以下安全功能:主緊急停止按鈕、刀庫緊急停止按鈕、刀庫和工作區(qū)安全門、調(diào)試使能按鈕、電子手輪、操作模式選擇開關(guān)、速度監(jiān)控。經(jīng)過風(fēng)險評估和評價,對這臺機(jī)床的安全要求為:按下緊急停止按鈕,伺服的電源和使能必須被切斷;打開刀庫安全門,刀架轉(zhuǎn)塔必須停止運(yùn)轉(zhuǎn);在刀庫安全門被打開的情況下,可以通過使能按鈕和點(diǎn)動按鈕對刀架進(jìn)行調(diào)試;打開工作區(qū)安全門,切斷伺服使能信號,同時監(jiān)控軸的靜止?fàn)顟B(tài);在工作區(qū)安全門被打開的情況下,可以通過使能按鈕和點(diǎn)動按鈕的組合操作或使用電子手輪,對主軸、X軸、Y軸、Z軸進(jìn)行限速調(diào)試,同時使用速度監(jiān)控模塊監(jiān)控旋轉(zhuǎn)軸或線性軸的超速狀態(tài)。可以發(fā)現(xiàn),這臺數(shù)控機(jī)床的安全功能較多,且各個安全功能之間具有復(fù)雜的邏輯關(guān)系。如果使用單個安全繼電器進(jìn)行控制的話,會導(dǎo)致接線復(fù)雜、成本高、故障診斷困難等諸多問題。為此,Pilz推出了PNOZmulti模塊化的安全繼電器,可以對這個應(yīng)用提供一個高性價比、完美的安全解決方案。
    
    PNOZmulti 是一個多功能、可自由配置的模塊化安全系統(tǒng)。與其他PNOZ安全繼電器不同,PNOZmulti的安全電路可在個人電腦上使用圖形配置工具輕松生成。PNOZmulti由一個PNOZ m0(1/2)p基礎(chǔ)模塊和若干個擴(kuò)展模塊組成。基礎(chǔ)模塊可單獨(dú)使用,包括20個可連接急停按鈕、安全門、雙手控制器等所有安全功能的輸入點(diǎn);4個2A容量的半導(dǎo)體安全輸出;2個繼電器安全輸出;一個輔助非安全輸出以及4個測試脈沖輸出。可以使用擴(kuò)展模塊來達(dá)到增加輸入輸出點(diǎn)、速度監(jiān)視、現(xiàn)場總線連接的功能。通過基礎(chǔ)模塊上的RS232接口可以直接向PNOZmulti寫入程序,或使用讀卡器向 SIM智能卡寫入程序后插入PNOZmulti運(yùn)行。

PNOZmulti有以下特點(diǎn):

1. 模塊化的結(jié)構(gòu),使用靈活
    PNOZmulti已經(jīng)有了3個版本的基礎(chǔ)模塊,PNOZm0p、PNOZm1p和PNOZm2p。PNOZm0p不可擴(kuò)展輸入輸出模塊,但可以擴(kuò)展通訊模塊;PNOZm1p可以擴(kuò)展輸入輸出模塊和通訊模塊;PNOZm2p是專為壓機(jī)開發(fā)的基礎(chǔ)模塊。

2. 可編程,操作簡單易懂,無需特殊的編程知識
    PNOZmulti 采用圖形配置工具PNOZmulti Configurator 進(jìn)行編程,從而達(dá)到多配置而少配線。 PNOZmulti Configurator有多種語言版本,包括有中文,德語, 英語, 西班牙語, 法語, 意大利語, 日語。通過 PNOZmutli Configurator,只需要使用鼠標(biāo)拖拉,就可以迅速完成一個安全電路,縮短了設(shè)計(jì)和開發(fā)周期。每一個基礎(chǔ)模塊需要使用一塊 SIM卡,用于存放程序。可以通過兩種方式將程序下載至基礎(chǔ)模塊。可以通過讀卡器,將程序下載至SIM卡;可以通過串行電纜和基礎(chǔ)模塊上的RS232串口,將程序下載至基礎(chǔ)模塊。此配置工具的最新版本為5.0.0。

3. 強(qiáng)大的診斷功能
    可以通過以下方式進(jìn)行故障診斷:
a) 每一輸入輸出點(diǎn)都帶有LED指示燈
b) 可以通過串行電纜和基礎(chǔ)模塊上的RS232串口,執(zhí)行動態(tài)程序顯示功能,用于故障診斷和設(shè)備調(diào)試
c) 可以通過故障堆棧信息,迅速判斷故障
d) 可以通過診斷字,判斷各個功能塊的狀態(tài)
e) 可以與PMImicro Diag配合使用,通過人機(jī)界面,獲得可視化的診斷信息

4. 可進(jìn)行安全速度監(jiān)控
    PNOZmulti 可以擴(kuò)展PNOZms1p或PNOZms2p,通過增量型編碼器或接近開關(guān),進(jìn)行安全速度監(jiān)控,根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到安全等級3級。可以通過PNOZmsi1p...PNOZmsi4p適配器,用于連接Siemens或Haidenhain的驅(qū)動,以獲得增量型編碼器的信號。

5. 可控制普通標(biāo)準(zhǔn)功能
    PNOZmulti可以控制普通標(biāo)準(zhǔn)功能。通過PNOZmi2p和PNOZmc1p,可以控制普通標(biāo)準(zhǔn)功能,諸如起動按鈕、復(fù)位按鈕,或進(jìn)行狀態(tài)信號輸出;可以通過普通標(biāo)準(zhǔn)總線,如Profibus、DeviceNet、CANopen、CC-link進(jìn)行非安全狀態(tài)信息的通訊。
    
    所以,使用PNOZmulti就可以輕松的完成這臺中型復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床的安全功能控制。設(shè)計(jì)人員只需要把輸入和輸出分別接入PNOZmulti,然后使用PNOZmulti Configutaor 來完成這些輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系。這樣,不僅縮短了設(shè)計(jì)人員的開發(fā)周期,同時也降低了成本。
    
    Pilz 的安全產(chǎn)品在機(jī)床行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,無論是國外的Gildemeister、STAMA、HELLER,還是國內(nèi)的沈陽機(jī)床集團(tuán)、大連機(jī)床、上海重型機(jī)床等知名機(jī)床生產(chǎn)商,Pilz都能夠根據(jù)客戶的不同要求,提供合理的、高性價比的解決方案。



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