任何一臺機械都存在一定的危險。一臺安全的機械,要求能夠在其整個(gè)使用壽命之內,在執行其功能、安裝、調試、維修和拆卸的過(guò)程中,不能對工作人員造成任何傷害。根據歐洲標準EN 954-1,注塑機械的安全等級要求為3級以上。其危險主要存在于合模區域、夾持機械裝置區域、中子移動(dòng)區域、頂針驅動(dòng)機械裝置、噴嘴區域、注塑單元區域、出料區域等,包括有機械危險、高壓液體釋放的危險、電氣危險、熱源導致的危險、氣體&蒸汽&塵埃導致的危險等等。我們可以根據歐洲標準EN 1050、注塑機械標準EN 201或GB 22530-2008,識別和評估以上危險和風(fēng)險,然后采取適當的措施來(lái)減少其風(fēng)險、隔離其危險,最終設計和制造出一臺安全的注塑機械。
對于整臺機器,可以根據歐洲標準EN 418安裝緊急停止按鈕,一旦當緊急停止按鈕被觸發(fā),必須發(fā)出一個(gè)超越與其他所有信號的動(dòng)作,切斷馬達和閥的電源,使機器安全的停止。
對于合模區域,模板的動(dòng)作會(huì )對操作人員造成致命的傷害。我們必須加施安全防護裝置,將危險與工作人員隔離,并且保證安全防護裝置在被觸發(fā)的情況下,機器必須安全的停止。根據歐洲標準EN 1088和EN 201,我們采用一個(gè)強制斷開(kāi)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)和一個(gè)非強制斷開(kāi)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)作為安全門(mén)的監控輸入信號。當前門(mén)打開(kāi)的時(shí)候,停止合模區域內的一切動(dòng)作,包括切斷控制合模、注射等閥的電源。當后門(mén)打開(kāi)的時(shí)候,不僅僅合模區域內的動(dòng)作需要被停止,馬達的電源也必須被切斷。頂蓋防護門(mén)可以采用一個(gè)強制斷開(kāi)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)作為監控輸入信號。當頂蓋被打開(kāi)的時(shí)候,停止合模區域內的一切動(dòng)作。
同時(shí),在安全門(mén)下部必須安裝一個(gè)凸輪閥。當門(mén)打開(kāi)的時(shí)候,使凸輪動(dòng)作控制一個(gè)截止閥,用以斷開(kāi)液壓回路。對于此凸輪閥,我們需要監控其工作狀態(tài)。如果此截止閥出現故障,需要切斷控制合模、注射等閥的電源。
對于注塑單元區域,我們必須增加注射防護門(mén)來(lái)降低該區域的風(fēng)險。當注射防護門(mén)被打開(kāi)的時(shí)候,切斷控制注射、座進(jìn)、出料的閥的電源。
根據不同的應用,還可以在注塑機械中使用模式轉換開(kāi)關(guān)、鑰匙鎖或使能按鈕,用以控制特殊模式下的操作和動(dòng)作――如開(kāi)門(mén)后,依然可以接通部分閥、進(jìn)行諸如開(kāi)模、頂出等操作。
根據不同的規格的注塑機械,可以以拉桿距離來(lái)判斷是否需要安裝安全地毯。對于帶有氣動(dòng)裝置的自動(dòng)安全門(mén),可以根據EN 954-1的等級評估,考慮是否需要使用邊沿開(kāi)關(guān),并且將信號接入安全系統,在安全門(mén)關(guān)閉的過(guò)程中,保護操作人員。
由于注塑機械的安全等級要求達到3級以上(如根據EN/ISO 13849,要求達到PL d以上),所以以上安全輸入和安全輸出信號,必須經(jīng)由一個(gè)可靠的系統進(jìn)行控制,如安全繼電器或安全PLC。如果我們將上述安全輸入和安全輸出信號由一個(gè)非安全的系統來(lái)控制,如普通PLC或工業(yè)PC,一旦這些系統中出現任何故障――譬如處理器工作不規則、輸出短路、輸入熔焊等等――都會(huì )導致安全保護裝置的功能失效。而特殊的安全模塊由于采用了冗余的結構,加之以可靠的電路結構和多樣的檢測電路,從而可以達到高安全等級的要求。
上述安全功能可以分別由單個(gè)安全繼電器來(lái)控制,再將這些安全繼電器的輸出進(jìn)行硬接線(xiàn)上的邏輯連接,最終控制相應的安全輸出。但是,這樣的一個(gè)解決方案會(huì )導致諸多的問(wèn)題。首先,成本增加。為了達到高的安全等級,必須使用一個(gè)安全繼電器控制一個(gè)安全功能。這樣不僅使安全模塊的隱含使用成本增加,而且接線(xiàn)成本和隱含設計成本也一同提升。其次,故障診斷困難。由于各個(gè)安全功能之間的邏輯關(guān)系使用硬接線(xiàn)來(lái)完成,在既要達到一定安全等級,又要兼顧邏輯功能的情況下,必然會(huì )使得診斷和維修變得異常困難。第三,擴展能力差。如果要在這個(gè)安全系統上增加額外的安全功能,接線(xiàn)的改動(dòng)和安全模塊的安裝將會(huì )帶來(lái)較多工作量。所以,單一安全繼電器的解決方案并不適合于這個(gè)應用。
對于這樣一種安全功能介于4至14個(gè)之間的應用,Pilz專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了模塊化的安全繼電器PNOZmulti用以控制諸多不同的安全功能。PNOZmulti 是一個(gè)多功能、可自由配置的模塊化安全系統。與其他PNOZ安全繼電器不同,PNOZmulti的安全電路可在個(gè)人電腦上使用圖形配置工具輕松生成。PNOZmulti由一個(gè)PNOZ m0(1/2)p基礎模塊和若干個(gè)擴展模塊組成?;A模塊可單獨使用,包括20個(gè)可連接急停按鈕、安全門(mén)、雙手控制器等所有安全功能的輸入點(diǎn);4個(gè)2A容量的半導體安全輸出;2個(gè)繼電器安全輸出;一個(gè)輔助非安全輸出以及4個(gè)測試脈沖輸出??梢允褂脭U展模塊來(lái)達到增加輸入輸出點(diǎn)、速度監視、現場(chǎng)總線(xiàn)連接的功能。通過(guò)基礎模塊上的RS232接口可以直接向PNOZmulti寫(xiě)入程序,或使用讀卡器向SIM智能卡寫(xiě)入程序后插入PNOZmulti運行。
PNOZmulti有以下特點(diǎn):
1. 模塊化的結構,使用靈活
PNOZmulti已經(jīng)有了3個(gè)版本的基礎模塊,PNOZm0p、PNOZm1p和PNOZm2p。PNOZm0p不可擴展輸入輸出模塊,但可以擴展通訊模塊;PNOZm1p可以擴展輸入輸出模塊和通訊模塊;PNOZm2p是專(zhuān)為壓機開(kāi)發(fā)的基礎模塊。對于小型注塑機械,可以使用PNOZm0p進(jìn)行安全功能的控制。對于中大型、特別是帶有模式選擇或者鑰匙鎖功能的注塑機械,則可以采用PNOZm1p加上輸入輸出擴展模塊的結構進(jìn)行控制。
2. 可編程,操作簡(jiǎn)單易懂,無(wú)需特殊的編程知識
PNOZmulti 采用圖形配置工具PNOZmulti Configurator 進(jìn)行編程,從而達到多配置而少配線(xiàn)。PNOZmulti Configurator有多種語(yǔ)言版本,包括有中文,德語(yǔ), 英語(yǔ), 西班牙語(yǔ), 法語(yǔ), 意大利語(yǔ), 日語(yǔ)。通過(guò)PNOZmutli Configurator,只需要使用鼠標拖拉,就可以迅速完成一個(gè)安全電路,縮短了設計和開(kāi)發(fā)周期。每一個(gè)基礎模塊需要使用一塊SIM卡,用于存放程序??梢酝ㄟ^(guò)兩種方式將程序下載至基礎模塊??梢酝ㄟ^(guò)讀卡器,將程序下載至SIM卡;可以通過(guò)串行電纜和基礎模塊上的RS232串口,將程序下載至基礎模塊。如需要進(jìn)行功能擴展,則可以在程序內部進(jìn)行更新,而無(wú)需硬接線(xiàn)上的繁瑣更改。
3. 強大的診斷功能
可以通過(guò)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(guò)串行電纜和基礎模塊上的RS232串口,執行動(dòng)態(tài)程序顯示功能,用于故障診斷和設備調試
c) 可以通過(guò)故障堆棧信息,迅速判斷故障
d) 可以通過(guò)診斷字,判斷各個(gè)功能塊的狀態(tài)
e) 可以與PMImicro Diag配合使用,通過(guò)人機界面,獲得可視化的診斷信息
4. 可控制普通標準功能
PNOZmulti可以控制普通標準功能。通過(guò)PNOZmi2p和PNOZmc1p,可以控制普通標準功能,諸如起動(dòng)按鈕、復位按鈕,或進(jìn)行狀態(tài)信號輸出;可以通過(guò)普通標準總線(xiàn),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不同規格的注塑機械的安全功能控制。設計人員只需要把輸入和輸出分別接入PNOZmulti,然后使用PNOZmulti Configutaor 來(lái)完成這些輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系。這樣,不僅縮短了設計人員的開(kāi)發(fā)周期,同時(shí)也降低了成本。
Pilz 的安全產(chǎn)品在注塑行業(yè)有著(zhù)廣泛的應用,如國內的海天集團,杭州泰瑞、寧波海太等知名注塑機械生產(chǎn)商。對于不同規格的注塑機械,Pilz都能夠根據客戶(hù)的不同要求,提供合理的、高性?xún)r(jià)比的解決方案。
在國內的注塑機械的制造領(lǐng)域中,安全防護措施往往被設計人員或最終用戶(hù)所忽視。一些注塑機械,或采用不符合要求的安全系統、或不使用任何安全防護措施,雖然其價(jià)格低廉,功能完善,但是其根本稱(chēng)不上是一臺合格的注塑機械。這樣的設計和制造既不符合現代以人為本、安全為上的世界潮流,也不符合國家的有關(guān)標準和規范。如此往復,只能夠使中國的制造業(yè)和自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)一直停滯在一個(gè)低附加值、生產(chǎn)加工型的世界工廠(chǎng)的尷尬境地。無(wú)論采用什么樣的安全產(chǎn)品、進(jìn)行什么樣的安全防護,規范和標準是我們所必須關(guān)注的。GB 22530-2008的推出,為國內諸多的注塑機械廠(chǎng)商提供了一個(gè)很好的指引。衷心的希望國內的各注塑機械生產(chǎn)企業(yè),認真貫徹這個(gè)標準。這樣,中國的制造業(yè)、自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)才能夠逐漸屹立于世界的前列。