安全国际标准介绍.ppt

OSTI安全概念介绍OEZ 柴健 因为如果没有安全防护我们就会受到伤害 我们为什么需要安全防护 更多方面的损失 因为你不这样作将会付出更多 1 生产效率 利润 2 法律成本 罚款 4 民事与刑事责任 律师费用 5 人员更换 培训费用 个别产品标准C标准 分组安全标准B标准 机械类的安全性 用于基本概念 设计的一般原则 ISO12100 风险评估的原则 ISO14121 ISO IEC方针51 ISO 机械类 IEC 电气类 B1标准 与安全检测相关 B2标准 安全相关装置 个别机器的安全标准 机械安全相关国际标准的结构 基本安全标准A标准 中国 欧美 中国和欧美的差异 例 中国 不仅是对CE标记的设备同国际标准对应 国内的机器设计也需要同样的设计标准如强制性国家标准 锻压机械安全技术条件GB17120 1997 修订中 电梯制造与安装安全规范GB7588 2003 EN81 1 GB的国际标准对应 GB机器安全标准正在向国际标准统一 ISO机械安全ISO12100 ISO14121 ISO13849 etc IEC电气安全IEC60204 IEC61496 etc 例 中国 GB电气安全GB T5226 1 2002 GB T19436 etc GB机械安全GB T15706 GB T16856 GB T16855 对安全的思考方法发生变化 在危险的地方安装传感器 对操作人员进行培训 指导 有担负机械 设备设计责任的义务 适用于国际通用的ISO12100 安全对策中必须根据GB ISO EN选择设备 进行设计 例 中国 为什么 以往的做法 为什么 今后的做法 危险的分类 确保安全的前提下设备会损坏 人会犯错 灾害发生的机械原理 通过本质上的安全设计降低风险 ISO12100 2 3项 通过安全防护对策降低风险 ISO12100 2 4项 通过补充的预防对策降低风险 ISO12100 2 5项 通过使用中的信息降低风险 ISO12100 2 6项 大 小 设计者应向使用者提供残留风险的相关信息 降低风险的优先顺序 ISO12100 例 例 例 例 优先顺序风险 设备设计工程师 用户 针对操作者个人的防护措施 如 安全教育安全操作程序安全监督 减小驱动力 减缓转速 例 要去掉锐利的边 角 突起物等 防止手指等进入尽可能缩小开口 可动范围 例 例 设备的规格取决于操作人员的风险和设备性能之间的平衡 操作人员和危险源不在同一区域内的设计 本质安全设计 安全防护的原则有2个 空间上的分离 时间上的分离 隔离的原则通过防护装置来进行安全防护 停止的原则通过互锁来进行安全防护 覆盖所有危险并加以隔离 开口应保持必要的最小限度 若无法确认安全则停止 加入确认停止的装置 安全防护对策 通过补充的预防措施来降低风险 紧急停止装置等 紧急停止开关 启用开关 A165E型 16 A22E型 22 在危险区域内演示时紧急停止用启用开关A4E型 备有水平 垂直安装产品 通过使用中的信息来降低风险 警告标签 警告显示 指示灯 声音 指示灯 报警声 危险在哪里 机械危险发生的地方 操作点对材料进行加工的地方切 刨 弯 镗 成型 机械危险 动力传输设备所有能传递能量到机械部件执行操作的机械设备 飞轮 滑轮 皮带 连杆 连轴器 凸轮 曲轴 链轮 曲柄等 其它移动部件其它所有机器工作中会移动的部件 往复 旋转 纵向移动部件 进给机构 辅助运动部件等 机械运作 旋转运动所有旋转运动可能都是危险的 机械运作 由旋转运动产生的夹紧点 往复运动 机械运作 机械动作 切削 冲压动作 如何对危险进行评估 危险评估 EN954 1 ISO13849 1 HowBad HowLikely HowOften ANSI RIAR15 06 Table1 EN1050 ISO14121 S 潜在伤害的严重程度S1 轻微伤害S2 严重伤害F 暴露于潜在危险场所的频率F1 暴露不频繁F2 频繁而且连续的暴露P 危险发生时避免危险的可能性P1 可能P2 可能性很小 安全等级评价表 通常选择可选择一起使用追加手段 有余地的选择 S1 S2 F1 F2 P1 P2 P1 P2 如何根据评估结果选择回路 EN954 1 ISO13849 1 Table2 Summaryofrequirementsforcategories forfullrequirementsseeclause6 EN954 1 ISO13849 1 Table2 Summaryofrequirementsforcategories forfullrequirementsseeclause6 受伤程度S1 轻伤S2 重伤 级安全回路 参考 安全 门开关 接触器 马达等 强制断开触点 F 暴露频率F1 偶尔发生或者短时间F2 频繁发生或者长时间 P 避免危险的情况P1 可能P2 不能避免 急停开关 简单电路SimpleCircuit T5009 反复验证的元件及原则 例如制造商声明的安全开关 Welltriedcomponents principles i e Safetyswitchesasdeclaredbythemanufacturer M 辅助 指示Aux indication PageA33 马达等 受伤程度S1 轻伤S2 重伤 F 暴露频率F1 偶尔发生或者短时间F2 频繁发生或者长时间 P 避免危险的情况P1 可能P2 不能避免 安全安全光幕 Type2 接触器 急停开关 2级安全回路 参考 单通道 监控SingleChannel Monitoring 受伤程度S1 轻伤S2 重伤 F 暴露频率F1 偶尔发生或者短时间F2 频繁发生或者长时间 P 避免危险的情况P1 可能P2 不能避免 输入的 重冗余 安全继电器单元 安全门开关 机械锁类型 马达等 输出的 重冗余 解锁信号 急停开关 接触器 3级安全回路 参考 受伤程度S1 轻伤 打 擦伤等 S2 重伤 手脚切断 死亡等 F 暴露频率F1 偶尔发生或者短时间F2 频繁发生或者长时间 P 避免危险的情况P1 可能P2 不能避免 安全继电器单元 2 马达等 接触器 安全光幕 Type4 安全 限位开关 急停开关 输入的 重化 故障检测反馈 输出的2重冗余 多样性 输入的 重冗余 4级安全回路 参考 可靠的控制回路ControlReliableSafetyCircuit 为什么我们需要控制可靠性 比如我们的汽车的刹车系统 为什么我们需要控制可靠性 主油缸和四个轮胎油缸MasterCylinder WheelCylinders 4 连接油缸的管道HydraulicTubingconnectingtheCylinders 可靠元件 稳定的特性 第三方认证 UL CUL TUV CE 保护以防损坏 例如在车桥的顶部安装油管 我们怎样选择元件并装配成刹车系统 SRCS 为什么我们需要控制可靠性 它的控制可靠吗 刹车系统使用什么设计原则 作为安全控制系统 通过选择元件 来防止故障EN954 1等级1ANSI RIA简单电路 不可靠的控制 如果任何单个元件损坏导致液体泄漏 那么当刹车踩下时 系统将出现故障 我们将无法停止 增加冗余 它是可靠控制系统吗 我们怎样将系统制造得更加可靠 带冗余 前后系统 单一液体滲漏不会导致整个系统故障你仍然可以将车停下来 不可靠的控制 冗余改进了你的刹车性能吗 不冗余改进了你的系统可靠性吗 是 它的控制可靠吗 这是EN954 1等级3使用安全相关的元件使用带冗余的系统使用带安全监控的系统 是 YES 渗漏检测可以改善刹车性能吗 不渗漏检测可以改善可靠性吗 是 控制可靠性的概念 控制可靠 可以使用PLC来构成高等级安全回路吗 常见应用 输入 安全器件 安全光幕 急停 控制 PLC 无法确保安全 结论 整个回路不可靠 光幕或其它安全设备LIGHTCURTAINorotherSafetyDevice 简单电路接口实例SIMPLECIRCUITINTERFACE EXAMPLE 可选方案 将MPCE1和2和PLC握手ALTERNATEAPPROACH USEMPCE1 2CONTACTSTOHANDSHAKETHEPLC MPCE 机器主控制单元MPCE MachinePrimaryControlElement 安全电路中使用PLCUsingPLC sinSafetyCircuits 警告标记不遵守可能导致死亡等严重事故 PLC不能构成安全回路理由 PLC的内部故障会引起输出单元的输出保持ON 继电器触点熔接 输出晶体管损坏等 外部因素导致異常時输出会接通 无法确保安全 信号線的断線 瞬時停電等異常動作 在 故障時安全状态无法確保 安全回路与控制回路 操作手册中注意事项例 选用安全产品 实施安全改造应该注意的要点 继电器 強制导向机构触点 強制导向机构触点 EN50205 两副触点通过强制导向机构联动故障发生时也可能保持 以上间距 強制导向機構 強制导向機構标记 强制导向装置触点结构 EN50205 安全继电器 一般继电器 可移动防护装置的连锁部分 安全连锁 当门或者栅栏用到连锁开关的时候 必须使用安全开关 安全开关具有正向打开动作 或者其他类似的可靠性 以期在当门打开的时候可以可靠停止操作 要很难失效或旁通 可移动防护装置的连锁部分 带有正向断开的开关应被安装在正向操作模式2 不能正向断开操作的开关应具有自动监控功能 以检测故障 安全门开关 防止无效化的功能 除了使用专用装置 钥匙等 以外 用日常使用的钥匙 硬币 螺刀 扁嘴钳 刀等常用工具无法轻易操作的开关 专用钥匙 开关本体 ISO141195 7 紧急停止按钮的要求 设备发生异常或工人发生危险时使设备停止 相关标准 使用带直接断开机构的常闭触点 IEC60947 5 5 1 按钮为红色 背景为黄色 形状是掌型或蘑菇型IEC60947 5 5 ISO13850 IEC90204 1操动头被按下后必须一直保持停止状态 只能用手动复位IEC60947 5 5 ISO13850急停开关在机器的任何运行状态下均应有效 并且优先于其他任何控制 ISO13850 IEC60204 1开关的安装位置应在操作控制台或工位附近 紧急情况能够立即操动开关ISO12100 ISO13850 IEC60204 1 保持停止状态所需的结构 标记为紧急停止开关 手动解除操作 旋转 拉动 用钥匙解除 紧急停止按钮的要求 红色 辅助结构 直接断开动作的常闭触点 背景 黄色 操动装置 蘑菇型 解除 停止 安全安装距离要求SafeMountingDistanceRequirements 安全距离SafetyDistance 为了有效防护 安全防护设施必须在人员暴露在危险中的时候停止危险动作或者阻止危险动作启动 并不是所有的安全防护设备都可以阻止人员进入危险区 所以安全装置必须距离危险足够远 以防止伤到相关人员 安全距离的概念 DS 安全距离SafetyDistance 安全距离 DS 的定义DefinitionsofSafetyDistance DS 如果使用启动器 那么从启动器到最近的危险操作点的距离应该满足 从操作人员放开起动器到操作人员接触到危险点之前 机器一定可以停下来 Foranactuatingcontrolusedasasafeguardingdevice thedistancebetweentheactuatingcontrolsandthenearestpointofoperationhazardthatensuresthattheoperatorcannotreleasetheactuatingcontrolsandreachthehazardbeforethehazardisstopped2 如果使用存在传感装置 那么感应场到危险点的距离应该满足 人员穿过感应场到接触到危险点之前 机器一定会停止下来 Forapresencesensingdeviceusedasasafeguardingdevice thedistancebetweenthesensingfieldandthenearestpointofoperationhazardthatensuresthattheoperatorcannotpassthroughthefieldandreachthehazardbeforethehazardisstopped 栅栏的安全距离 AsadoptedbyANSIB11 ANSI RIA ANSIB15 1 CSA andEuropeanENstandards 对于栅栏防护 安全安装距离是由栅栏材料的最大开口决定的 安全距离SafetyDistance 对于能够给一个停止信号给机械的安全防护装置 安全距离必须用下面的公式进行计算 Forsafeguardingdevicesthatsignalastoptothemachine thesafetydistancemustbecalculatedusingthefollowingequationDS K T dpf其中DS 安全距离Where DS thesafetydistanceK 人员接近危险的最大速度K themaximumspeedthatanindividualcanapproachthehazardT 危险动作停止所需要的总时间T thetotaltimetostopthehazardousmotion 速度常数 K SpeedConstant K 一个常用参数K是手的移动速度OneoftheacceptablevaluesofKisthehandspeedconstant该参数是人在坐着的状态下手的水平移动的速度Usuallyconsideredthehorizontalmotionofthehandandarmwhileseated源自1935年前使用双手按钮的压力机械Originatedinthepressindustryusingtwohandcontrols 1935 通常数值是1 6m s 63in s Commonvalueis1 6m s 63in s 不包括身体其他部分的运动对接近速度的影响 Doesnotincludeotherbodymovementswhichcanaffecttheactualapproachspeed另一个常用参数是2 0m s 78 75in s Anotheracceptablevalueis2 0m s 78 75in s 基于走向危险的速度Basedonwalkingtowardahazard来自ISO13855 EN999 机械安全 根据人体移动速度确定安全产品的安装位置FromISO13855 EN999 Safetyofmachinery Positioningofprotectiveequipmentwithrespecttotheapproachspeedsofpartsofthehumanbody DS K T 时间参数 T TimeFactor T 参数T是危险动作停止所必须的时间 或者当前危险周期完成的时间 ThefactorTisthetotaltimenecessaryforthehazardousmotiontostoporforthehazardousportionofthemachinecycletobecompleted影响T的因素 FactorsthataffectT 安全装置的响应时间 包括接口响应时间 Reactiontimeofthesafeguardingdevice includingitsinterface机器控制系统的响应时间 Reactiontimeofthemachinecontrolsystem起动器的类型Typeofactuator制动性能老化需要额外加一点时间 Additionaltimerequiredfordegradationofbrakingperformance DS K T 时间参数 T TimeFactor T 参数T 危险动作停止必须的总时间 是由以下方面构成的 ThefactorT totaltimenecessaryforthehazardousmotiontostop iscomprisedof TR 安全保护装置和其接口的的响应时间 如光幕和监控继电器 Reactiontimeofthesafeguardingdeviceanditsinterface i e lightcurtainandmonitoringrelay TC 控制系统的响应时间ReactiontimeofthecontrolsystemTS 机器的停止时间StoppingtimeofthemachineTSPM 额外加上的刹车装置性能参数 比如TS的5 Additionalcalculatedfactorforstoppingperformancemonitors i e 5 ofTS DS K T 实例 改造一台压力机Example UpgradingaPress TR TC T TS TSPM 5 ofTS 穿透深度因数 DPF DepthPenetrationFactor DPF 当使用如下装置的时候 需要在原来的安全距离上加上一个距离Anadditionaldistanceneedstobeaddedtothesafetydistancewhenusingthefollowingdevices 在人员进入危险区域一定深度之后才能检测到入侵的装置Thatdonotdetectthepresenceofanindividualattheplaneorwithinthefielduntilanamountofpenetrationintothefieldoccurs当入侵在被检测到之前 人员就可能接近或者踏入为危险区域的情况Whereitispossiblefortheindividualtobereachingorsteppingintothehazardousareabeyonditsedgebeforebeingdetected这个距离就是所谓的穿透深度因数 DPF Thisdistanceisknowasthedepthpenetrationfactor DPF DS K T DPF 备注 当人员可以在安全防护装置和危险点之间尔不被探测到的时候 必须采用其他措施 Note Whereindividualscanplacethemselvesbetweenthesafeguardingdeviceandthehazardzoneandremainundetected additionalmeasuresmustbetaken 光电装置的分辨率小于6 4cm 2 5in Electro opticaldeviceswithobjectsensitivitieslessthan6 4cm 2 5in 穿透深度因数 DPF DepthPenetrationFactor DPF 分辨率大于6 4cm 2 5in 的光电装置Electro opticaldeviceswithobjectsensitivitiesgreaterthan6 4cm 2 5in K Ttotal Dpf Ds HazardZone 分辨率大的安全装置必须装得比分辨率小的装置更远 SafetyDistance Ds fordeviceswithalargervalueforobjectsensitivitymustbeplacedfartherfromthehazardthanadevicewithhigherresolution 不同分辨率的保护装置的例子Exampleofguardingwithvariousobjectsensitivities 穿透深度因数 DPF DepthPenetrationFactor DPF 可以从上方接近的水平装置 倾斜不大于30 Groundleveldevicesthatcanbereachedover 30 orless 可从上面接触REACH OVERDpf 120cm 48in 在没有竖直的检测的时候Dpf 120cm 48in forhorizontalsensingfieldapplicationswithoutverticalsensing 允许的感应场的高度AllowableSensingFieldHeightsincm in 分辨率安装高度ObjectsSensitivity S MountingHeight h 最小最大MinimumMaximum 5 2 0 99 39 6 4 2 5 19 7 5 99 39 7 6 3 0 38 15 99 39 8 9 3 5 57 22 5 99 39 10 4 0 76 30 99 39 10 8 4 25 86 33 75 99 39 11 7 4 6 99 39 99 39 最小安装高度也可以从下面的公式计算出Minimummountingheight h canalsobedeterminedbythefollowing h 15 S 5 cmh 15 S 2 in其中S是分辨率whereSistheobjectsensitivity 备注 感应场的大小必须能够阻止人从光电装置 或者安全垫上面跨过 对于可以跨越的地方 这个大小应该是120cm 如果有其他辅助装置或者栅栏 使得人必须站在感应区内的话这个大小应该是90cm 对于倾斜安装的光幕和竖直方向的夹角大于30度 而且可以从上面穿过的情况参照表X 1NOTE Minimumdepth of fieldorsensingareamusthinderanindividualfromsteppingovertheelectro opticalpresencesensingdeviceorsafetymat Thisdistanceis120cm 4ft ifanindividualcanstepoverandpassunrestricted 90cm 3ft ifsupplementalsafeguardingorphysicalbarriersareusedsuchthatanindividualmuststandwithinthesensingarea Forelectro opticalpresencesensingdevicesinclinedgreaterthan30 fromhorizontal andforwhichyoucanreachoverwithoutbeingdetected useFigureX 1 h 包括安全垫 区域扫描器 水平安装的光电装置 光幕 Thisincludessafetymats areascanners anhorizontallymountedelectro opticaldevices lightcurtains h HazardZone K Ttotal Dpf 3 or4 Ds AreaScanner SafetyLightCurtain SafetyMat 感应场的大小必须能够阻止人从光电装置 或者安全垫上面跨过 对于可以跨越的地方 这个大小应该是120cm 如果有其他辅助装置或者栅栏 使得人必须站在感应区内的话这个大小应该是90cmMinimumdepthoffieldorsensingareamusthinderanindividualfromsteppingoverthepresencesensingdeviceorsafetymat Thisdistanceis120cm 4ft ifanindividualcanstepoverandpassunrestricted 90cm 3ft ifsupplementalsafeguardingorphysicalbarriersareusedsuchthatanindividualmuststandwithinthesensingarea AllowableSensingFieldHeightsincm in MinimumMaximumObjectsSensitivityMountingHeight h 5 2 0 99 39 6 4 2 5 19 7 5 99 39 7 6 3 0 38 15 99 39 8 9 3 5 57 22 5 99 39 10 4 0 76 30 99 39 10 8 4 25 86 33 75 99 39 11 7 4 6 99 39 99 39 Minimummountingheight h canalsobedeterminedbythefollowing h 15 S 5 cmh 15 S 2 inwhereSistheobjectsensitivity 可以从上方接近的水平装置 倾斜不大于30 Groundleveldevicesthatcanbereachedover