安全的定格动作——不会倾家荡产

对于那些努力保护员工和设备的制造商来说，这是个好消息。他们不需要付出那么大的努力。自动化技术已经发展到操作员可以安全地停止自动化机器，而无需完全关闭控制和电源。这一代技术更简单，安装速度更快，使用起来也不那么麻烦。最终，它会更便宜，更安全。

一个典型的例子是底特律汽车制造商通用汽车公司(General Motors Corp.)用于在车身和喷漆车间运输车身的滑轨输送机。在许多这些输送机的控制包含新的安全架构设计SEW-Eurodrive公司，在莱曼，南卡罗来纳州。这种方法使用一个独立的24伏直流电路通过安全继电器供电，而不是分离的驱动从480伏电源电路与更传统的电手段-接触器。

来自继电器的24伏直流信号执行两个基本功能:它给处理器的一部分提供开关信号，触发功率晶体管;它产生门电压，实际触发晶体管。这种安排断开了旋转磁场产生从电机，防止他们发展任何扭矩，即使动力仍然存在。其结果是符合EN954-1(欧洲规范)安全标准的低压架构。

通用汽车工程师汉斯•罗杰斯表示:“市场上大多数其他设备只能通过谨慎使用冗余组件来停止运动，尤其是在电路的中压部分。”“我们过去常常在400或480伏的电机和控制器之间串联两个接触器，以满足控制可靠性。”

在每个驱动器上消除它们可以减少组件的数量和布线的数量。因此，太阳能板组装起来更便宜、更快。SEW估计，仅硬件节省650美元，每5马力驱动器。它还指出，架构的简单性使其更加可靠。SEW的电子产品经理里奇•明茨表示:“如果你把零部件、布线和维护方面的节省加起来，你可能会说，在工厂里，每个驱动器至少可以节省1000美元。”

如果算上消除讨厌的紧急停机(e -stop)造成的生产时间损失，节省的成本还会更多。由于480伏的电源不会中断，通用汽车的传送带无需等待dc总线放电，以防止其过度磨损或在过快重新开机时爆炸。因此，当作业者不恰当地使用E-stop作为停止生产的手段时，可以在几秒钟内完成恢复。

明茨说:“如果你让一个人每天多次踩到e挡，比如在一个典型的工厂里，一天三次，每次停车都要花5分钟等待驱动器重新启动，那么每天就会损失15分钟的产量。”当一个电路中有多个驱动器时，损失的时间甚至更多。“你不能一次把它们全部打开，因为这会引起太多的电流涌流。”

这种安全体系结构的简化对操作管理有更广泛的影响。首先，它简化了在其他地方复制技术的过程，这对通用汽车(General Motors)等大公司尤其重要。-汽车制造商遵循内部指导方针，逐步引入新技术，并安装通用系统，简化许多业务的支持。罗杰斯说:“如果我们的员工从工厂的一个区域到另一个区域看到相同的电路，我们就能更有效地使用我们的熟练工人和工程师。”同样，一旦工程师和技术人员在一家工厂解决了一个问题，该专业知识将用于该公司的所有工厂。

更简单的架构的第二个含义是，它为安全可编程逻辑控制器(plc)的应用奠定了基础。Rodgers描述了通过禁用电机产生扭矩来停止运动的能力，这是朝着每个驱动器成为安全网络上的节点迈出的一步。监控这种网络的安全plc不仅增加了节省，而且还确保只有经过认证的专家才能访问安全逻辑。他说:“我们希望安全逻辑得到验证并锁定，这样(未经授权的)人就不太可能在无意中犯错误。”出于这个原因，像通用汽车这样的大公司都渴望安全架构得到认证和批准使用。

更安全，更便宜

所有这些关于使用安全plc和其他设备来减少冗余电路的讨论，有些人可能会怀疑该行业是否以牺牲安全为代价来削减成本。专家说不是。虽然对冗余电路的要求可能看起来比较宽松，但实际上并非如此。相反，新标准只是为主要由欧洲公司首创的新一代安全设备腾出空间。这些设备已经内置了冗余电路和软件，这不仅在更大的基础上摊销了设计和验证它们的成本，而且还将安全性更深入地嵌入到机器中。

位于乔治亚州诺克罗斯的西门子能源与自动化公司的业务发展和行业标准经理J.B. Titus说:“一个安全评级系统可以一直检查开关，例如，应该关闭的开关。”该软件将以两种方式进行检查，一种是有时限的，另一种是不同的语言。“只要这两个不同的软件程序确认开关已经关闭，那么就可以知道进入机器是安全的。”

这种电路的另一个例子是在美国已经可用的安全等级驱动器内部。Titus解释说:“驱动器中有一个叫做三轴的区域发起移动信号以产生运动。”“驱动器的安全部分旨在确保没有电源可以应用到三轴。”因此，打开装有这一代安全额定装置的车床的门，只会切断适当的驱动器的电源。控制器仍然有电源并且知道工件和刀具的位置。

出于这个原因，伊利诺伊州绍姆堡(Schaumburg)的Elau Inc.。是越来越多的公司之一，努力停止其包装机的轴在电力。当有人开门或紧急停车时，简单地切断电源会导致电机停止运转，这种做法有两个负面影响。

“首先，有时惯性太大，机器无法立即停止，”Elau应用工程师Joe Landgraf解释道。所以在这些情况下，在有电的情况下停车会更快，也更安全。

兰德格拉夫补充说:“其次，如果它没有以同步、可控的方式停止，不同的轴之间可能没有正确的关系，从而导致产品或机器在启动时崩溃或损坏。”因为现代包装机可以有20个或更多的运动轴，找到它们的位置并在启动时再次同步它们可能是一件消耗宝贵生产时间的苦差事。

由于这些原因，Elau提供了一个逆变器使能功能，在切断电机电源之前，以有组织的、同步的方式停止机器。除了可控停止，另一个好处是它减少了昂贵接触器的磨损。兰德格拉夫指出:“在包装环境中，这种情况非常频繁，每当你打开和关闭一扇门时，你就会打开触点，从而导致过早磨损。”所以这项技术对人更安全，对机器也更好。

“当你把在零部件、布线和维护方面节省的费用加起来时，你可能说的是在一个工厂里，每一个驱动器至少节省了1000美元。”

利用分布式智能

一些机床、印刷机、包装机和其他紧密集成设备的制造商正在他们的伺服驱动技术中开发分布式智能。由于驱动器中的微处理器处理电机的速度、位置和控制回路，当主控制器仍在运行时，局部智能可以停止或减慢运动。这样，机器制造商就可以更灵活地设计保护操作员和机器的方法，并提高生产效率。

想想德国诺伊斯无菌瓶灌装机制造商SIG Asbofill的经验。使用伊利诺伊州霍夫曼地产(Hoffman Estates)博世力士乐(Bosch Rexroth Corp.)生产的IndraDrive驱动器。，其工程师通过安全系统提高了新型ABF 610灌装机的安全性和效率，该安全系统利用了这种分布式策略。

这种高度同步的机器以每分钟25次的速度将100到750毫升的塑料瓶装满果汁和乳制品饮料。它有5个功能单元，13个伺服轴控制分度机构进料、出料、杀菌、旋盖工位。在机器的核心部分，伺服驱动的管道将过氧化氢喷洒在瓶子里，然后用热空气吹干。灌装后，机器然后关闭灌装瓶与预先消毒的螺旋盖。

其中一些驱动器安装了博世力士乐的集成安全技术，使驱动器可以监控自己的运动，而不是依赖外部监控设备。自我监控避免了外部监控系统固有的切换延迟。快速反应的能力允许建造者设计一种安全模式，允许操作员在不切断电源的情况下在机器内部自由移动。之后，机器可以继续生产，无需耗时的重启，重新校准或重新同步程序。

博世力士乐表示，其技术为建筑商提供了一定程度的安全保障。第一种是锁定模式，当操作人员需要进入工作区域时，根据需要，锁定电机是否有扭矩。第二个涉及安全输入/输出(I/O)，允许交叉检查，以防止人们绕过安全设备。

博世力士乐电气驱动和控制产品经理Rick Rey指出:“为了避免停机，操作员有时会在机器仍在全速生产时，绕过安全门开关进入或进入机器进行调整。”“通过交叉比对，就不可能欺骗系统。”

安全I/O还允许机器制造商编程到驱动器的安全模式类似于一个在Asbofill机器。例如，当操作员打开闸门进入工作信封时，他们可能会让驱动器进入安全模式，使机器减速或装载设备到安全速度。由于安全I/O可以接受多达四个输入，当操作员进入由光幕或其他设备保护的更高安全区域时，驱动器还可以锁定适当的驱动器。

雷伊说:“当操作员完成任务并远离光幕时，机器可以回到安全的运动状态。”“当他离开大门时，机器可以切换回正常模式，而不需要经过恢复程序。”这种节省时间和安全的能力对于那些想要在不花费大量资金的情况下安全地停止机器的有责任心的制造商来说是个好消息。

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