《電氣控制與S71500PLC應用技術》5課件

1、電氣控制與S7-1500 PLC應用技術5. 工業(yè)安全系統(tǒng) 主講：朱明高級工程師、高級技師、國家經(jīng)濟師 高級國家職業(yè)技能鑒定考評員 高級技能專業(yè)教師第1頁，共20頁。 知足常樂，歷經(jīng):兵農(nóng)醫(yī)工商學。歷經(jīng)：兵團開車，赤腳醫(yī)生、教師、地方修車， 企業(yè)管理：技術、運營、 物流、安全、保衛(wèi)，職任：客運站長、 公司經(jīng)理， 集團技術總監(jiān)， 總經(jīng)理及法人代表。學歷：本科、MBA，專業(yè)：汽車維修與使用、企業(yè)管理、經(jīng)濟管理。職業(yè)資格與職稱：高級工程師、高級技師、國家經(jīng)濟師、 高級技能專業(yè)教師、高級國家職業(yè)資格考評員。 管理科學研究院特約講師、 管理顧問有限公司高級講師。客座任教：大學、 技師學院、國家職業(yè)資格培

2、訓與考評及 企業(yè)內(nèi)部職業(yè)培訓。 朱明-百度個人主頁 朱明工作室第2頁，共20頁。工業(yè)安全系統(tǒng)電氣控制與S7-1500 PLC應用技術第3頁，共20頁。主要內(nèi)容安全控制系統(tǒng)概述安全控制系統(tǒng)所需安全等級評估IEC62061安全控制系統(tǒng)所需安全等級評估ISO13849-1安全控制系統(tǒng)的一般組成安全控制系統(tǒng)采用的典型技術安全控制系統(tǒng)案例SIL3或PL e的緊急停機第4頁，共20頁。工業(yè)中的各種設備，都應該從設計的角度考 慮其生產(chǎn)和使用中的安全問題。風險評估和風險減小是國際通用的一套安全 設計方法論，其流程為： 風險評估：系統(tǒng)性地識別其在生命周期的所有階段 合理預見的危險，并對每種危險評價兩個要素 傷害

3、嚴重程度和傷害發(fā)生概率。 風險減?。和ㄟ^采取保護措施消除或充分減小風險， 該過程可能要重復進行，以使剩余風險達到可接受 的水平。 確認：編寫并保留所有的風險評價書面記錄。以便 日后第三方對風險評價過程進行審查。5.1 安全控制系統(tǒng)概述風險減小迭代三步法第5頁，共20頁。安全控制系統(tǒng)的設計與投用是為風險減小而采取的技術措施。基本控制系統(tǒng)用來保持設備在各種外部條件下，能夠在正常的限定范圍內(nèi) 運行。安全控制系統(tǒng)是確保設備在出現(xiàn)故障時，仍處于安全狀態(tài)的系統(tǒng)。安全控制系統(tǒng)在開車、停車、出現(xiàn)工藝擾動以及正常維護操作期間對生產(chǎn)裝置提供安全保護。 一旦當生產(chǎn)裝置本身出現(xiàn)危險，或由于人為原因而導致危險時，系統(tǒng)立

4、即做出反應并輸出正確信號，使裝置安全停車。不同傷害嚴重程度和傷害發(fā)生概率所需的安全等級不同。帶有安全控制系統(tǒng)的系統(tǒng)中，安全與基本控制系統(tǒng)共同控制著控制對象。出現(xiàn)危險時，安全控制系統(tǒng)在確保不失效的情況下，可靠而安全地切斷安全控制回路。5.1 安全控制系統(tǒng)概述第6頁，共20頁。IEC62061中稱為安全完整性等級SIL（SIL1SIL3，流程工業(yè)中最大為SIL4）5.2 安全控制系統(tǒng)所需安全等級評估IEC62061第7頁，共20頁。ISO13849-1中稱為（安全）性能等級PL（PLaPLe）5.3 安全控制系統(tǒng)所需安全等級評估ISO13849-1第8頁，共20頁。安全控制系統(tǒng)一般包括三個子系統(tǒng)：

5、檢測裝置、安全控制模塊和安全執(zhí)行 裝置。 檢測裝置（安全傳感器）：包括急停按鈕、安全門鎖、安全光柵、安全光幕、激光掃描 器、拉繩開關、腳踏開關、安全地毯、雙手按鈕等； 安全控制模塊：安全繼電器或安全PLC等； 安全執(zhí)行裝置：主要作用是隔離危險，通常需要帶有反饋回路，用于安全控制模塊對執(zhí) 行裝置的實際動作進行監(jiān)控。5.4 安全控制系統(tǒng)的一般組成第9頁，共20頁。（1）采用強制斷開結構的觸點為了防止觸點熔接/熔焊而使設備出現(xiàn)危險狀態(tài)，安全控制系統(tǒng)的檢測裝置一般采用強制斷開觸點結構，如急停按鈕、行程開關、 繼電器等。5.5 安全控制系統(tǒng)采用的典型技術第10頁，共20頁。（2）部分或整體采用冗余技術冗

6、余指對于同一功能，重復配置多個部件，當一個部件發(fā)生 故障，冗余配置的部件隨即介入，并承擔故障部件的工作。 對于SIL3或PL e的應用，均需要系統(tǒng)冗余配置。最簡單的冗余方式為雙通道冗余，對于冗余系統(tǒng)配置，用于 檢測和執(zhí)行的子系統(tǒng)必須是雙通道冗余。滿足SIL3或PL e的安全保護產(chǎn)品，其內(nèi)部邏輯和輸出回路均 為冗余配置。如急停按鈕、安全光幕、安全繼電器等。5.5 安全控制系統(tǒng)采用的典型技術第11頁，共20頁。（3）采用相異技術采用有不同操作原理或不同類型器件的控制電路，可以減少 相同原因故障和失效可能引起的危險，例如： 在雙通道中采用常開和常閉觸點的組合，這種方式又稱為非對等連接。 在冗余結構中

7、采用不同類型的器件，例如在檢測物體是否接近時，同 時采用接近開關和行程開關。使用相同類型器件而產(chǎn)生的同樣原因的失效稱為共因失效， 采用相異技術就是要避免發(fā)生共因失效。5.5 安全控制系統(tǒng)采用的典型技術第12頁，共20頁。（4）交叉電路檢測交叉電路檢測是安全繼電器的一個診斷功能，可檢測輸入通 道間的短路和電路交叉。例如：若電纜套管壓扁或壓爛，就 會造成電路交叉。安全繼電器會向不同的通道通入不同時鐘脈沖頻率的信號， 如果檢測到時鐘信號重疊，則證明出現(xiàn)了電路交叉。5.5 安全控制系統(tǒng)采用的典型技術第13頁，共20頁。（5）反饋回路監(jiān)控反饋回路用于監(jiān)控安全控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器（繼電器或接觸 器），監(jiān)控其

8、是否出現(xiàn)相關安全故障。5.5 安全控制系統(tǒng)采用的典型技術第14頁，共20頁。（6）區(qū)分停止類別停止類別0：停止不受控制，通過立即切斷供給機器設備的電源，來實現(xiàn) 停止。停止類別1（安全停止）：停止受控制，供給機器設備執(zhí)行機構的電源一直保持，以使 機器設備逐漸停止下來。只有當機器設備完全停止后電源才被切 斷。5.5 安全控制系統(tǒng)采用的典型技術第15頁，共20頁。（7）區(qū)分復位方式自動復位只要滿足開啟條件，裝置無需手動確認即可啟動。如果不會造成任何風險， 用于危險區(qū)域的安全裝置（如位置開關、光柵等）都可以使用自動復位功能。手動復位滿足開啟條件時，通過按動復位按鈕來啟動。監(jiān)控復位滿足開啟條件時，通過按動復位按鈕來啟動。與手動復位的區(qū)別是，監(jiān)控復 位會在復位時監(jiān)控復位按鈕是否正確運行。緊急停止時，必須使用監(jiān)控復位。5.5 安全控制系統(tǒng)采用的典型技術第16頁，共20頁。（8）使用雙手同步操作傳感器為了保護操作人員的雙手，必須使用雙手同步操作傳感器， 例如雙手按鈕，兩個按鈕必須在0.5s內(nèi)閉合。5.5 安全控制系統(tǒng)采用的典型技術第17頁，共20頁