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【摘 要】文中从介绍机械制造的安全控制系统开始，探讨了机械制造的安全逻辑控制设备，包括机械制造的安全继电器、机械制造的安全可编程控制器和机械制造的安全总线控制系统；对安全逻辑控制设备组成及特点进行详细分析，对于提高机械制造系统安全控制问题的提高具有一定的指导作用。
【关键词】机械制造；安全控制；安全总线
0.引言
机械制造系统的安全性在某一机械的使用说明书上都有明确的规定。按照规定使用条件，可以执行该机械的功能，并能够保证该机械在运输、安装、调整、拆卸和处理时不会产生伤害人体和周围物体的现象。虽然，任何一台机械都会存在潜在的风险，都可能会导致出现危险。当一旦这些危险事故发生，首先就会对人员造成伤害。如果当我们关注机械制造系统本身安全性能的时候，就会使制造系统的安全功能由安全自动化控制系统来实现。安全自动化控制系统的正确设计会影响到机械制造系统的安全性能。安全自动化控制系统的可靠性是衡量该机械是否符合安全要求的重要依据。
1.机械制造的安全控制系统
机械制造系统是将现代信息技术、管理工程与制造技术相结合，充分利用计算机、通信、自动化和管理工程等领域的新成果，发展制造业的新工艺和新技术。与此同时，充分利用实验室的先进设备和技术，研究开发适合国情的先进制造理论和技术，形成一个制造系统的研究和开发基地。为国家培养高层次专门人才，也为跟踪和推广先进制造技术以及为企业培训适用人才做出贡献。近年来实验室根据国民经济和制造业发展的需要不断拓宽和调整研究领域，在先进制造及相关的多个领域开展研究，取得了重大进展和标志性成果。机械制造的安全控制系统，就是机械在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护、操作期间对生产装置提供安全保护。一旦当机械装置本身出现危险，或由于人为原因而导致机械可能出现危险时，安全控制系统就会立即做出反应，输出正确的信号，使机械装置安全停车，以防止危险的发生。这些安全包括现场的安全信号，例如机械的紧急停止信号、安全进入信号、阀反馈信号、液位信号等。在机械制造系统领域，安全控制系统是整个机械制造系统运转中不可或缺的一部分。
任何安全控制系统它们也可能会存在安全隐患，也可能导致机械安全的功能失效，导致机械运转时事故的发生。所以，机械的安全控制系统就是要求能够可靠的控制安全输入信号，一旦当安全输入信号变化或安全控制系统中出现任何故障，立即做出反应并输出正确信号，使机器安全停车，以阻止危险的发生或事故的扩散。安全控制系统的硬件主要采取了以下措施来达到安全要求：第一，采用冗余性控制；第二，采用多样性控制；第三，频繁、可靠的检测(对硬件、软件、通讯；第四，程序CRC校验；第五，安全认证功能块。常见的安全输入设备包括由紧急停止设备、安全进入装置、安全光电设备。
2.机械制造的安全逻辑控制设备
逻辑控制设备是整个安全控制系统中最重要的一部分。它需要接收安全信号，进行逻辑分析，可靠的进行安全输出控制。现代自动化安全控制领域中，安全系统的控制元器件有安全继电器、安全PLC和安全总线控制系统。
2.1机械制造的安全继电器
机械制造都装有安全继电器，或者称为安全继电器模块，它是最简单的安全逻辑控制元器件。其特点是采用了冗余的输出控制和自我检测的功能，实现了对输出负载的可靠控制。该模块的存在2个安全输出触点，这两个安全输出触点在内部是由来自2个不同的特殊继电器K1和K2的常开触点串连而组成。当K1出现故障的时候，K2依然可以实现安全触点断开的功能。同时，安全继电器模块可以通过内部电路进行自检，检测出外部接线故障和内部元器件的故障。
2.2机械制造的安全可编程控制器
机械制造的安全可编程控制器采用了不同中央处理器进行控制，并且这些处理器来自不同的生产商。这样的控制方式符合了冗余、多样性控制的要求。这是安全PLC与普通PLC最根本的区别。当一定数量的处理器出现故障后，完好的处理器依然执行安全功能，切断所有安全输出使系统停机。导致系统停机的处理器的故障数量取决于不同的系统。如，1oo2系统(2取1的系统)，一旦一个处理器出现故障，系统立刻进入故障安全状态；又如，2003系统(3取2的系统)，当一个处理器出现故障，系统并不会停机。系统只有在2个处理器同时出现故障的情况下才会导致系统停机。前者我们通常成为2重冗余系统，安全可靠性较高、可用性较低；后者我们通常成为3重冗余系统，其安全可靠性和可用性较高，但相比前者成本高。对于信号的采集、处理和输出的过程，安全PLC都采用了冗余控制的方式。当信号进入PLC后，分别进入多个输入寄存器，再通过对应的多个中央处理器的处理，最后进入多个输出寄存器。这样，安全PLC就构成了多个冗余的通道。整个过程之中，处理结果等可以通过安全PLC内部的相互比较，如果出现不一致，就可以根据不同的系统特性，进入故障安全状态或将故障检测出来。
安全PLC的扫描时间要求为每千条指令1ms以下。快速的中央处理功能不仅可以达到紧急停车的要求，同时能够以较短的时间完成整套系统的安全功能自检。在软件方面，安全PLC必须有可靠的编程环境、校验手段，以保证安全。这主要可以通过规范安全功能编程来实现。如Pilz的安全PLC，提供了通过认证的MBS安全标准功能块，以帮助编程人员进行合理的、安全的编程。这些安全功能块经过加密，不能够修改。我们只需要在功能块的输入和输出部分填入相应的地址、参数和中间变量，即可以完成对安全功能的编程。这些MBS功能块涵盖了机械制造领域及流程化工领域的安全功能控制。
2.3机械制造的安全总线控制系统
机械制造的安全现场总线系统是以安全PLC、安全输入输出模块、安全总线构成一套离散式控制系统。硬件和通讯的安全可靠是安全总线控制系统的可靠性判断依据。在硬件上，安全总线系统的模块都采用了冗余、高速的可靠元器件。
3.结论
机械制造的安全控制系统是一个静态的控制系统。在系统正常运行期间，机械制造的安全控制系统不会做出任何响应。但是当机械制造系统出现异常，机械制造的安全控制系统就会立刻夺去系统的控制权，依据机械制造系统的内部逻辑设置，对输出设备进行安全控制，可以保证整个机械制造系统的安全运转。显然，逻辑控制元器件质量，是决定安全控制系统安全等级、设计成本、运行质量的重要因素。在安全自动化领域，常用的安全逻辑控制元器件包括有安全继电器模块、安全可编程控制系统和安全总线系统。针对不同的应用场合，这些安全逻辑元器件可以配置成合适的安全解决方案。
【参考文献】
［１］许莉娜.谈机械制造系统中的安全控制系统[J].科技创新与应用,2012,(5)(上).
［２］孙清泉，徐卫国，康健.冷轧机自动化安全控制系统[J].设备管理与维修，2008,(1).
［３］陆武.浅谈故障安全控制系统的通信[J].自动化仪表，2007,(28).
【关键词】机械制造；安全控制；安全总线
0.引言
机械制造系统的安全性在某一机械的使用说明书上都有明确的规定。按照规定使用条件，可以执行该机械的功能，并能够保证该机械在运输、安装、调整、拆卸和处理时不会产生伤害人体和周围物体的现象。虽然，任何一台机械都会存在潜在的风险，都可能会导致出现危险。当一旦这些危险事故发生，首先就会对人员造成伤害。如果当我们关注机械制造系统本身安全性能的时候，就会使制造系统的安全功能由安全自动化控制系统来实现。安全自动化控制系统的正确设计会影响到机械制造系统的安全性能。安全自动化控制系统的可靠性是衡量该机械是否符合安全要求的重要依据。
1.机械制造的安全控制系统
机械制造系统是将现代信息技术、管理工程与制造技术相结合，充分利用计算机、通信、自动化和管理工程等领域的新成果，发展制造业的新工艺和新技术。与此同时，充分利用实验室的先进设备和技术，研究开发适合国情的先进制造理论和技术，形成一个制造系统的研究和开发基地。为国家培养高层次专门人才，也为跟踪和推广先进制造技术以及为企业培训适用人才做出贡献。近年来实验室根据国民经济和制造业发展的需要不断拓宽和调整研究领域，在先进制造及相关的多个领域开展研究，取得了重大进展和标志性成果。机械制造的安全控制系统，就是机械在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护、操作期间对生产装置提供安全保护。一旦当机械装置本身出现危险，或由于人为原因而导致机械可能出现危险时，安全控制系统就会立即做出反应，输出正确的信号，使机械装置安全停车，以防止危险的发生。这些安全包括现场的安全信号，例如机械的紧急停止信号、安全进入信号、阀反馈信号、液位信号等。在机械制造系统领域，安全控制系统是整个机械制造系统运转中不可或缺的一部分。
任何安全控制系统它们也可能会存在安全隐患，也可能导致机械安全的功能失效，导致机械运转时事故的发生。所以，机械的安全控制系统就是要求能够可靠的控制安全输入信号，一旦当安全输入信号变化或安全控制系统中出现任何故障，立即做出反应并输出正确信号，使机器安全停车，以阻止危险的发生或事故的扩散。安全控制系统的硬件主要采取了以下措施来达到安全要求：第一，采用冗余性控制；第二，采用多样性控制；第三，频繁、可靠的检测(对硬件、软件、通讯；第四，程序CRC校验；第五，安全认证功能块。常见的安全输入设备包括由紧急停止设备、安全进入装置、安全光电设备。
2.机械制造的安全逻辑控制设备
逻辑控制设备是整个安全控制系统中最重要的一部分。它需要接收安全信号，进行逻辑分析，可靠的进行安全输出控制。现代自动化安全控制领域中，安全系统的控制元器件有安全继电器、安全PLC和安全总线控制系统。
2.1机械制造的安全继电器
机械制造都装有安全继电器，或者称为安全继电器模块，它是最简单的安全逻辑控制元器件。其特点是采用了冗余的输出控制和自我检测的功能，实现了对输出负载的可靠控制。该模块的存在2个安全输出触点，这两个安全输出触点在内部是由来自2个不同的特殊继电器K1和K2的常开触点串连而组成。当K1出现故障的时候，K2依然可以实现安全触点断开的功能。同时，安全继电器模块可以通过内部电路进行自检，检测出外部接线故障和内部元器件的故障。
2.2机械制造的安全可编程控制器
机械制造的安全可编程控制器采用了不同中央处理器进行控制，并且这些处理器来自不同的生产商。这样的控制方式符合了冗余、多样性控制的要求。这是安全PLC与普通PLC最根本的区别。当一定数量的处理器出现故障后，完好的处理器依然执行安全功能，切断所有安全输出使系统停机。导致系统停机的处理器的故障数量取决于不同的系统。如，1oo2系统(2取1的系统)，一旦一个处理器出现故障，系统立刻进入故障安全状态；又如，2003系统(3取2的系统)，当一个处理器出现故障，系统并不会停机。系统只有在2个处理器同时出现故障的情况下才会导致系统停机。前者我们通常成为2重冗余系统，安全可靠性较高、可用性较低；后者我们通常成为3重冗余系统，其安全可靠性和可用性较高，但相比前者成本高。对于信号的采集、处理和输出的过程，安全PLC都采用了冗余控制的方式。当信号进入PLC后，分别进入多个输入寄存器，再通过对应的多个中央处理器的处理，最后进入多个输出寄存器。这样，安全PLC就构成了多个冗余的通道。整个过程之中，处理结果等可以通过安全PLC内部的相互比较，如果出现不一致，就可以根据不同的系统特性，进入故障安全状态或将故障检测出来。
安全PLC的扫描时间要求为每千条指令1ms以下。快速的中央处理功能不仅可以达到紧急停车的要求，同时能够以较短的时间完成整套系统的安全功能自检。在软件方面，安全PLC必须有可靠的编程环境、校验手段，以保证安全。这主要可以通过规范安全功能编程来实现。如Pilz的安全PLC，提供了通过认证的MBS安全标准功能块，以帮助编程人员进行合理的、安全的编程。这些安全功能块经过加密，不能够修改。我们只需要在功能块的输入和输出部分填入相应的地址、参数和中间变量，即可以完成对安全功能的编程。这些MBS功能块涵盖了机械制造领域及流程化工领域的安全功能控制。
2.3机械制造的安全总线控制系统
机械制造的安全现场总线系统是以安全PLC、安全输入输出模块、安全总线构成一套离散式控制系统。硬件和通讯的安全可靠是安全总线控制系统的可靠性判断依据。在硬件上，安全总线系统的模块都采用了冗余、高速的可靠元器件。
3.结论
机械制造的安全控制系统是一个静态的控制系统。在系统正常运行期间，机械制造的安全控制系统不会做出任何响应。但是当机械制造系统出现异常，机械制造的安全控制系统就会立刻夺去系统的控制权，依据机械制造系统的内部逻辑设置，对输出设备进行安全控制，可以保证整个机械制造系统的安全运转。显然，逻辑控制元器件质量，是决定安全控制系统安全等级、设计成本、运行质量的重要因素。在安全自动化领域，常用的安全逻辑控制元器件包括有安全继电器模块、安全可编程控制系统和安全总线系统。针对不同的应用场合，这些安全逻辑元器件可以配置成合适的安全解决方案。
【参考文献】
［１］许莉娜.谈机械制造系统中的安全控制系统[J].科技创新与应用,2012,(5)(上).
［２］孙清泉，徐卫国，康健.冷轧机自动化安全控制系统[J].设备管理与维修，2008,(1).
［３］陆武.浅谈故障安全控制系统的通信[J].自动化仪表，2007,(28).