智能联网模块化安全解决方案

作者:Schmersal 文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2021-04-27
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在食品饮料加工行业以及机械制造的其他部门,灵活性正成为机械和系统日益重要的特征。同时,企业更青睐除了基本安全功能外,还能提供运行效率和成本优势的安全系统。

市场和技术领导者——韦伯机械(Weber Maschinenbau GmbH)制造的肉片加工系统,就是一个很好的例子。该系统采用了Schmersal的模块化安全控制器,实现了安全生产。其中,Schmersal的技术服务部门tec.nicum,参与了对其系统的调试和验证过程。

在食品行业中,通常会将单个机器和系统集成在一起,以形成相互连接的完整工厂。如今的机器,必须比几年前更加灵活。这是由于产品生命周期越来越短,促销商品和特价品的数量越来越多,行业和终端消费者都需要更多种类的产品。

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图1 Weber系列设计囊括了各种模块,并经过单独设计来满足客户的要求(图片来源:Weber Maschinenbau GmbH)

韦伯机械(Weber Maschinenbau GmbH)是切片应用的领先系统供应商,通过开发和制造切片生产的完整生产线,来满足这些需求,这些生产线的特点是生产线模块的智能网络化。

具有七个机器模块的生产线

Schmersal的PSC1安全控制器和分布式I/O扩展模块,保护了韦伯机械的一个用于加工冷肉的复杂系统。该系统总共包括七个机器模块。因此,整条生产线的长度约为50m。系统中的所有模块都必须配备紧急停止开关,而不仅仅是切片机。切片机每分钟切割肉和奶酪产品的速度高达2000次。

紧急停止功能的设计,必须确保当紧急停止装置被触发时,机器的所有危险动作及其操作,在安全和适当的条件下停止。紧急停止根据技术条件分为不同的停止类别:在韦伯机械系统上使用的停止类别0,要求通过立即切断电源来立即关闭机器。在标准DIN EN 60204-1中,也定义了“立即关闭”一词:对于停止类别0,在紧急停止装置启动与末端电路断开之间的反应时间不得超过500 ms。

多达八个扩展模块

为了在生产线上的任意位置都能够停止机器,韦伯机械的系统上总共安装了将近30个急停开关。为了确保对信号进行安全评估,有必要为上级急停系统制定一个方案。

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图2 安全控制器PSC1

PSC1安全控制器是用于复杂系统的有效解决方案:该控制系统的关键组件是两个可自由编程的紧凑型控制器(PSC1-C-10和PSC1-C-100)。在基本版本中,两者都具有14个安全输入(符合ISO 13849的PL e或符合IEC 61508的SIL 3),4个安全半导体输出,两个安全继电器输出,两个信号输出和两个用于带触点传感器的脉冲输出。

安全IO扩展模块可用于这两种型号,这些模块可以集中安装在开关柜中,也可以分布式安装。分布式模块通过以太网SDDC与紧凑型控制器通信。此外,通过使用安全驱动器监控模块(SDM)的综合功能,可以安全监视多达12个轴。通过这种方式,还可以将安全驱动器监视与所有相关功能(安全停止,停机,移动,定位...)集成在紧凑型控制系统中。

韦伯机械的生产线中,用于急停组件安全信号评估的六个扩展模块,通过内部安全以太网总线连接到PSC1-C-100。当生产线中的一台机器上的紧急停止功能被激活时,该生产线中的所有其他机器将被控制器关闭。

最少布线

通过以太网总线和PSC1安全控制器,将安全链中的机器联网,大大减少了布线量。“这是一个简单、方便且非常快速的安全解决方案。当七台机器中的一台为新产品进行改造或扩展时,这种模块化的设计可使安全组件快速修改。如有必要,PSC1安全控制器也可以很容易地更换,由于它具有SD存储卡,可以保存程序。因此,如果更换了硬件,也不必再重新编程。” Schmersal的应用工程师Waldemar Stetinger表示。

调试和验证

韦伯机械委托了Schmersal的安全服务部门tec.nicum来实施此安全解决方案:tec.nicum负责调试和验证,包括文档资料。tec.nicum的安全咨询工程师Tobias Keller解释说:“根据EN ISO 13849-2进行的验证表明,控制系统安全部件的设计符合EN ISO 13849-2的要求,但仍缺乏关注。尽早参与验证过程,可以避免代价高昂的设计错误。”韦伯机械的项目经理Dennis Kasek这样总结PSC1系统:“各个模块的网络连接以及由此产生的最少布线,这是一个明智的解决方案。”


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