陳春童，仲太生，吳鳳娟

（1.江蘇揚(yáng)力堅(jiān)城鍛壓機(jī)床有限公司，江蘇 揚(yáng)州225009；2.江蘇揚(yáng)力集團(tuán)，江蘇 揚(yáng)州225127）

0 前言

《GB27607-2011 機(jī)械壓力機(jī) 安全技術(shù)要求》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)于2012年10月1日正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)基本等同于歐盟《EN692 Mechanical Presses- Safety》的機(jī)械壓力機(jī)安全技術(shù)要求。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了機(jī)械壓力機(jī)類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、改造、使用的術(shù)語和定義、嚴(yán)重危險(xiǎn)、安全要求和措施、檢驗(yàn)和使用信息；新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)械壓力機(jī)安全設(shè)計(jì)提出了全新的要求，完全區(qū)別于原來的設(shè)計(jì)理念；新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于提高機(jī)械壓力機(jī)的安全性作出了規(guī)定，確保機(jī)械壓力機(jī)的控制是本質(zhì)安全的。

基于新標(biāo)準(zhǔn)的要求，筆者對(duì)目前主要的幾個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了深度分析。目前主要解決方案有四種：第一種采用安全可編程控制器；第二種采用可編程安全模塊+普通可編程控制器（PLC）；第三種為采用固化程序安全模塊+普通可編程控制器(PLC)；第四種為安全繼電器組+普通可編程控制器（PLC）。本文將對(duì)各方案進(jìn)行具體描述并對(duì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)作具體點(diǎn)評(píng)。

機(jī)械壓力機(jī)原控制解決方案比較簡(jiǎn)單，即采用普通PLC 進(jìn)行所有的邏輯控制。安全要求的點(diǎn)（雙手控制、光電保護(hù)、安全門、急停、雙聯(lián)閥等）也是接入到普通可編程控制器，并且也沒有冗余和監(jiān)控措施要求。一旦發(fā)生故障或累積故障很難停止危險(xiǎn)動(dòng)作。為此，新標(biāo)準(zhǔn)全面提高機(jī)械壓力機(jī)安全性，確保操作者不受傷害。以下具體分析新解決方案。

1 新標(biāo)準(zhǔn)解決方案

1.1 第一種方案

第一種解決方案為采用安全可編程控制器，如圖1 所示。該方案采用安全可編程控制器代替原來的普通可編程控制器，所有輸入輸出全部接在安全可編程控制器上。針對(duì)雙手控制、安全繼電器、安全門、急?？刂啤踩p聯(lián)閥全部采用冗余、監(jiān)控措施，確保每一個(gè)動(dòng)作均受到監(jiān)控。目前市面上主流的安全PLC 廠家有美國(guó)羅克韋爾Guard PLC 安全PLC系列產(chǎn)品，法國(guó)施耐德XPSMF 安全PLC 系列產(chǎn)品，德國(guó)PILZ 公司PSS 系列產(chǎn)品等。

圖1 安全可編程控制器解決方案

該方案的優(yōu)點(diǎn)是只要按照規(guī)定的接線方式和編程方法就能完全符合《GB27607-2011 機(jī)械壓力機(jī)安全技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)要求，并且具有本質(zhì)安全性，同時(shí)接線少，配線工作量較少。但缺點(diǎn)也很明顯：成本是原方案的幾十倍以上，造價(jià)非常高。

1.2 第二種方案

第二種解決方案采用可編程安全模塊+普通可編程控制器PLC（圖2）。該方案采用一個(gè)可編程安全模塊+普通型可編程控制器組合來控制，把安全信號(hào)雙手控制、光電保護(hù)、安全門、急停、雙聯(lián)閥在可編程安全模塊進(jìn)行邏輯編程，實(shí)現(xiàn)安全的功能。把普通輔助控制點(diǎn)采用普通型的可編程控制器來控制。目前市面上主流的可編程安全模塊廠商有：德國(guó)PILZ 公司PNOZ 系列可編程安全模塊系列產(chǎn)品，日本OMRON 公司G9SP 系列產(chǎn)品等。普通PLC有日本三菱FX1N 系列產(chǎn)品，OMRON 公司CP1E產(chǎn)品，西門子SMART PLC 系列產(chǎn)品等。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是只要安全部分按照規(guī)定的接線方式和編程方法就能完全符合《GB27607-2011 機(jī)械壓力機(jī) 安全技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)要求，并且具有非常高的安全性，同時(shí)接線較少，配線等工作量相對(duì)較少，各種安全功能的組合比較靈活，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況增加或減少。與原解決方案相比是在原基礎(chǔ)上增加了可編程安全控制模塊，對(duì)原設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)能繼續(xù)保存下來。缺點(diǎn)是可編程操作受人工因素影響，所編制程序需專業(yè)人員認(rèn)證才能保證安全性。另需要兩套編程軟件，編程工作相對(duì)較多。成本比原解決方案提高3～10 倍甚至更多。

圖2 可編程安全模塊+普通可編程控制器解決方案

1.3 第三種方案

第三種解決方案為采用固化程序安全模塊+普通可編程控制器PLC。該方案把安全信號(hào)雙手控制、光電保護(hù)、安全門、急停、雙聯(lián)閥在固化程序安全模塊進(jìn)行固定組合，實(shí)現(xiàn)安全的功能。把普通輔助控制點(diǎn)采用普通型可編程控制器控制。目前市面上主流的可編程安全模塊廠商有：德國(guó)施邁賽（SCHMERSAL）PROTECT 系列固化編程安全模塊系列產(chǎn)品，南京埃斯頓SAFE100 系列產(chǎn)品。普通可編程控制器同第二種方案。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是只要安全部分按照規(guī)定的接線方式接線即完全符合《GB27607-2011 機(jī)械壓力機(jī) 安全技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)要求，并且具有非常高的安全性，同時(shí)接線較少，配線工作量相對(duì)較少。與原方案比是在原基礎(chǔ)上增加了固化程序安全控制模塊，對(duì)原設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)能繼續(xù)保存下來。缺點(diǎn)是該方案中的的固化程序安全模塊必須按照設(shè)定好的接線模式，不能增加或減少安全功能，安全功能組合不靈活。成本比原成本提高2～4 倍甚至更多。

圖3 固化程序安全模塊+普通可編程控制器

1.4 第四種方案

第四種解決方案采用多個(gè)安全繼電器+普通可編程控制器PLC。該方案采用多個(gè)安全繼電器+普通型可編程控制器組合來控制，把安全信號(hào)雙手控制、光電保護(hù)、安全門、急停分別采用各自的安全繼電器，實(shí)現(xiàn)安全的功能。把普通輔助的控制點(diǎn)采用普通型可編程控制器控制。目前市面上安全繼電器廠商很多，如德國(guó)SICK 公司UE 系列，德國(guó)施邁賽（SCHMERSAL）公司SRB 系列，國(guó)內(nèi)濟(jì)寧科力CSRM系列等，普通可編程控制器同第二種方案。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是每一個(gè)安全點(diǎn)都是用安全繼電器來實(shí)現(xiàn)，安全點(diǎn)全部是用硬件搭建出來的，安全性能可靠，不依賴于軟件，增減安全點(diǎn)也很靈活，維修維護(hù)較為方便。缺點(diǎn)是需增加配線工作量。成本比原解決方案增加2～5 倍甚至更多。

綜上所述，第一種方案造價(jià)太高不可??；第二種方案依賴于軟件，而軟件的可靠性和編程的邏輯需專業(yè)人員認(rèn)證，一旦出現(xiàn)故障需專業(yè)人員才能解決；第三種方案因程序固化，一旦某點(diǎn)有故障則需更換整個(gè)控制器，維修維護(hù)不方便；第四種方案比較適合目前狀況，既能滿足安全性的要求，又能很快被技術(shù)人員掌握，維修維護(hù)方便。當(dāng)然，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，使用可編程安全模塊和可編程控制器則為未來趨勢(shì)。

圖4 安全繼電器+普通可編程控制器

[1]全國(guó)鍛壓機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB27607-2011 機(jī)械壓力機(jī)安全技術(shù)要求[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[2]張加正，仲太生，陳春童，等.全功能電腦整機(jī)控制型高速壓力機(jī)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2003，38（3）.

[3]陳春童，封 峰，徐 麗.利用反饋回路提高壓力機(jī)PLC 控制系統(tǒng)的安全性[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2002，37（5）.

[4]德國(guó)皮爾茲公司.產(chǎn)品綜合樣本.2010-07.

[5]德國(guó)SICK 公司.工業(yè)安全系統(tǒng)傳感器和安全技術(shù)服務(wù).7082923.0608.