欧姆龙 欧姆龙安全产品概念及应用交流 (NXPowerLite)

欧姆龙安全产品概念及应用交流 传感器产品市场部 安全基本概念及技术光幕介绍光幕的应用其他类安全产品简介 为什么需要安全 压力 企业职工 政府和相关安全监察部门 职工伤残后的赔偿全球化的安全标准 产品出口 自动化程度的提高 设备运行速度越来越快 受伤的后果越来越严重 什么样的机器才是 安全 的 机器在正常的使用条件下 除具有稳定 可靠的安全防护功能外 一旦发生设备故障或人为误操作时 也能自动保障人身安全与设备的安全 任何情况下也不能造成操作者的危险 事故举例1 机器本身故障 由于触点被熔结在一起 医生不能及时停止正在下降的相机而发生伤人事故 相机 工作平台 病人 熔结的触点 相机控制系统 用扳手或绷带强行操动安全开关 打开危险的端盖 上盖的安全开关已被 失效 上盖 侧盖 侧盖的安全开关 事故举例2 工人的违规操作导致事故发生 工业缝纫机 Chain 手指被链条卷入 机器安全性的观念 1 人的不安全行为 误操作 2 物的不安全状态 机器本身出故障 产生事故的原因 机器或生产线在设计时应消除潜在的危险 因机器而引发的危险 热危险等等 机械危险 电气危险 危险分析危险评价 机器危险评价的过程 危险评估 危险评定 危险减小 否 是 结束 开始 收集使用上的信息 机器限制的确定 危险识别 机器安全设计的原则 1 机器限制的确定 使用寿命 故障 操作者等 2 最大可能识别 机械 电气等 及评估危险 严重性 几率 3 应用防护装置或安全装置来消除和化解危险4 针对遗留危险 给出使用和警告信息5 附加的预防措施 人员培训 安全制度等 Risk 0 Riskwithoutprotection Max AllowableRisk ResidualRisk ReductionofRisksthroughSafetyMeasures 危险与安全等级对应关系 损伤的严重度 轻伤 擦伤等可恢复的 重伤 残废等不可恢复 暴露于危险的频率或时间 偶尔或短时间的 经常或长时间的 避开危险的可能性 有可能 几乎不可能 可以达到相应风险级别的保护 需要附加措施才能达到保护要求 达到或超过所需的保护要求 风险评估EN954 Example 压力机械 冲压 上下运动的活塞周围 危险区域 Whatdangerexist Whereisdanger Whendangeroccur 操作过程中维护保养时 伤害的严重度 S2 严重损伤 终身残疾 2002年全球200万人死于工伤 1990年为120万 暴露于危险的频率 S2 F2 经常性的 避开危险的可能性 S2 F2 P2 几乎不可能 B 1 2 3 4 根据EN954 1对安全等级的要求 等级 要求 系统特点 B 采用最基础的技术 保证其使用的可靠性 无安全技术 出现故障时导致安全功能的丧失 1 但全功能具有更高的与安全相关的可靠性 2 检查期间出现故障会导致安全功能的丧失 安全功能的丧失可以检测出来 采用B类要求 应用经过验证的安全元件和安全原则 安全限位开关 肯定断开 采用B类要求 应用经过验证的安全原则 通过机器控制系统以适当的时间间隔检查其安全功能 循环测试 根据EN954 1对安全等级的要求 3 1 出现单项故障时安全功能始终执行2 部分故障将被查明3 未查明的故障积累可能导致安全功能的丧失 4 采用B类要求和经过验证的安全原则 控制系统应按如下设计 1 系统中的单项故障不应导致安全功能的丧失2 只要合理可行 查明单项故障 应采用B类的要求和经过验证的安全原则控制系统按如下设计 系统中的单项故障不应导致安全功能的丧失 在下一个安全功能实行时或实行之前查明单项故障 如果不能查明 那么 故障的积累不应导致安全功能的丧失 1 一个或多个故障出现时不会影响安全功能 2 故障应及时查明 以防止安全功能的丧失 分类 要求 系统特点 EN954 1 B类要求 要求 控制系统有关安全部件能够承受运行环境的影响 为基本类 出现故障时 安全功能丧失 非安全元件 EN954 1 1类要求 要求 B类要求使用可靠的安全元件和安全技术1类主要是通过选择和应用合适的元件提高耐故障能力 Vcc K1 M K1 STOP RESET PositiveOperation orContactor K1 M Controlsystem Backcheck SafetyLightCurtain EN954 1 2类要求 要求 采用B类要求和经过验证的安全原则和元件 通过机器控制系统以适当的时间间隔检查安全功能 单回路 周期性自检 要求 采用B类要求和经过验证的安全原则 控制中的单项故障不应导致安全功能的丧失 MeasureRedundancyandDiversityAutomaticsafetyfunctionchecks STOP M K1 K2 Controlsystem RedundancyofInput EN954 1 3类要求 RedundancyofOutput 要求 应用B类要求和经过验证的安全原则 系统中的单项故障不会导致安全功能的丧失 在下个有关安全功能指令发出时或发出之前查明单项故障 如果不可能查明 那么 故障的积累不应导致安全功能丧失 双回路 自检 STOP K1 K2 Controlsystem 外部监控 反馈 RESET 冗余输出 冗余输入 EN954 1 4类要求 隔离原则 安全围栏 将人和危险区域空间隔离 用防护栏将危险区域围起来 减少开门的次数 联锁停止原则 连锁装置 安全门锁 开门断电 安全光幕 如果不能确认机器是否安全立即执行停机指令 安装停机后的安全确认系统 机器危险的预防 隔离原则 安全围栏将人和危险区域隔离开 连锁停机原则 安全门铰链开关 开门断电 连锁功能 安全铰链开关 连锁停机 安全门锁开关 带电磁锁定力 启动联锁 门锁开关 什么是安全光幕 一种从上到下一排安装对射式光电传感装置 它监视一定的幅度范围 这种光幕以保护人身安全为目的 在IEC61496上规定其性能及安全性 除了符合这一安全标准的光幕以外 其他光幕不能随便使用 故障 安全的原则 安全确认型 OMRON 危险探测型 SignalON 有人 危险 SignalOFF 无人 安全 On 危险 Off 安全 发射 接收 发射 接收 Article44 2 工业安全健康法 反射板 故障 安全的原则 光幕的工作方式有以下两种 对射式正常情况下一直有信号 当有物体阻挡光束时信号停止 若光幕内部出现故障 电线松脱 发光失效等 时也会导致信号停止 因而导致机器停机 即安全功能不丧失 反射式只有当有物体阻挡光束时才发出信号 正常状态下没有信号 若光幕内部出现故障 电线松脱 发光失效等 时也会没有信号 因而它不能区分是元件失效还是有物体进入 即安全功能丧失 结论 对射式光幕比反射式光幕更安全 安全光幕的技术特征 安全产品 是一种不可替换的元件 它是由制造商或授权经销商投放市场 在对人身健康和安全造成威胁的场合中起到安全保护的作用 冗余技术 经常被用于安全控制电路设计 由于两个元件同时失效的可能性极小 产品设计中双置某些元件或控制功能链 两套元件系统同时工作 安全功能大大提高 自检测 安全光幕本身发生任何故障 都应在规定的时间内进入遮光状态 输出信号变为 断开 即向所控制的设备发出停止工作指令 决不允许失灵 而且 当故障依然存在时 不能通过重新开启主电源从遮光状态中复位 冗余 自检 4级安全产品 安全光幕VS非安全光幕 光电开关 光电开关 非安全光幕误动作 安全光幕确保输出OFF安全状态 采用双CPU执行连续周期性故障自检 确保任何时刻的安全性 满足全球的安全标准 最高安全等级 一 外界干扰 二 电路故障 三 CPU 四 安全认证 安全光幕内部的电路设计 安全型 非安全型 双重信号处理电路双CPU相互检测冗余输出 安全产品VS非安全产品 使用非安全产品 一个失效可能会导致任何情况 使用安全产品 一个失效不会导致危险情况发生 因为它是失效 安全 Fail safe 4级光幕同2级的区别 4级光幕同2级的区别 两次自检期间出现故障会导致危险情况发生 4级光幕同2级的区别 第一个故障在响应周期内被检测出来 OSSD2立即断开 即使第一个故障在响应周期内没有被检测出来 但安全功能不丧失 第二个故障被检测出来 即使前两个故障在响应周期内都没被检测出来 安全功能仍不丧失 但第三个故障必须被检测出来 OSSD2立即断开 OMRON光幕类产品 安全型 安全光幕 F3SN A B10米以内A 4级B 2级超长距离 F3SL 4级20米长距离保护 安全光栅 F3SH A4个光点 300毫米间距 身体保护 4级单光点型 F3SS4级超长距离60米单光点人体检测 new激光扫描 F3G C1R70防护半径6米 警告半径7 5米 300度扫描通用型 通用光幕 F3WN X 153mm 1807mm F3W A B C形状检测 F3ZN 180mm 1785mm 选择光幕 F3W D 100毫米高度 光幕 F3SN A BF3SH F3SS F3SL F3ZN F3G F3WN 安全光幕选型 用途 一般工件检测 简单测长 选择传感器 身体检测 手掌 手指 7米以内 10米以内 20米以内 水平放 垂直放 安全4级 安全2级 10米以内 60米以内 F3SN AP14 F3SN AP25 F3SN BP25 F3SL F3SN A BP40 F3SH F3SS F3WN X F3ZN F3W D 人体检测安全用 非安全用 F3W A 安全光幕术语 保护宽度 高 保 护 度 分辨率 分辨率 最小检出直径 安全光幕的不同分辨率 分辨率 14mm 手指 保护宽度 7米保护高度 189 1125mm 安全光幕的不同分辨率 分辨率 25mm 手掌 保护宽度 10米保护高度 217 1822mm 安全光幕的不同分辨率 分辨率 40mm 70mm 保护脚 保护宽度 10米保护高度 217 1807mm 水平放置 安全光幕的不同分辨率 光点数 4个光点间距 300mm 身体 保护宽度 10米 安全光栅F3SH A09P03 超长距离单点式安全保护 型号 F3SS AT60P保护距离 0 3 60米检出物体 31mm安全等级 4级应答时间 35ms保护等级 IP65 发射 接收 镜子 F3SN A安全光幕性能特点 光幕的长度 保护高度 完全保护 无盲区 F3SN A安全光幕性能特点 非常小巧的体积 截面30X30mm 比老型号小25 F3SN A安全光幕性能特点 可串联3套 相互无干扰 多达240个光点 F3SN A安全光幕性能特点 两边各有5个绿色光亮指示灯 安装调整方便 没对准 不稳定 已对准 F3SN A安全光幕性能特点 两边各有3个红色故障状态指示灯 故障原因显示 F3SN A安全光幕性能特点 通过手持控制器轻松设定 高亮度指示灯直接插在光幕顶端无须配线 红 绿 防污盖板 玻璃或不锈钢反射镜 光幕直接插入安全继电器G9SA 300 SC F3SN A安全光幕其他特点 1两路PNP安全输出 可以不需要外部安全模块 2通过CE UL认证 符合IEC EN61496 1 2类型4的要求 3保护宽度有0 2 10米 防护等级IP65 44种分辨率 14 25mm 40 70mm 5全系列保护高度 从189mm到1822mm 任意选择 6辅助输出功能 供PLC或其他设备监控光幕状态 7可选控制单元F3SP B1P 方便快速安装 8可选小控制器F39 MC11 设置的各种安全功能 F3SN A的各种安全功能 1连锁功能 自动复位 手动复位 上电及重起连锁 上电连锁 重起连锁 2测试功能 自检 上电后自检 运行中周期性自检 外部测试 光幕投入前停止发光确认输出是否为OFF状态 故障诊断 自检出错后即锁定输出OFF 并显示错误模式 3锁定功能 任何内部电路的故障及外部诊断错误 15ms内锁定输出为为OFF 直到故障被排除 确保人和机器的安全 4辅助输出功能 和安全输出相反 用于外部设备 PLC 监视 多种输出模式可选 5外接报警输出 大指示灯 报警器可直接安装于光幕顶端 PNP 6外部继电器监控功能 监视外部控制继电器的常闭触点 如果与安全光幕的输出逻辑出现异常 安全光幕立即锁定输出OFF 7固定弱化功能 通过示教来消除一个或数个光点的作用 8浮动弱化功能 通常情况遮断一点即输出OFF 此功能可设定遮断2 3 或4个光点才输出OFF 相当于改变分辨率 9高速反应 ON OFF为10 15毫秒 国际标准为20毫秒 10安全光幕屏蔽功能 结合F3SP U2P 应用于产品需经常进出的场合 11使用反射镜F39 MLG实现多面保护 保护距离减少12 F3SN的各种安全功能 应用领域 金属加工 锻压 折弯 焊接等 粉末冶金设备产品组装线注模 加热成型设备包装 食品加工设备物料搬运 机器人 机械手木工 造纸 皮革设备 选用何种安全光幕 危险点的保护 金丰机械的压力机 安全光幕 危险点的保护 广锻压力机 安全光幕 危险点的保护 大型压铸设备 弯管生产线的前后入口保护 危险点的保护 注模机械 危险点保护 切纸机 危险点保护 危险点的保护 浇注成型机器防护 应用领域 汽车生产厂焊接事例 应用领域 折弯机入口保护 应用领域 2危险区域保护 应用领域 高速钻削机床区域保护 一套光幕和一面镜子保护2个面 镜子 焊接机械手入口保护 汽车流水线应用 A 安全光栅B 拉线开关C 门锁开关D 安全光幕E 单点式光电F 双手按钮G 安全地毯H 激光扫描仪I 固定围栏J 屏蔽传感器K 急停按钮L 安全继电器 应用领域 弯管机的周边保护 一套光幕和2面镜子保护三个面 应用领域 自动折弯机的周边保护 折弯机 应用领域 开卷 剪板机周边保护 一点浮动弱化功能 消除薄钢板进料时的影响 安全光幕的现场安装 一安装位置的确定1 操作者只有经过安全光幕的检测范围才能到达危险区域 2 当操作者在危险区域工作时 上料 身体的一部分要始终在安全光幕的检测区域内 遮光 安全光幕的现场安装 一安装距离的确定 SAFEDISTANCE 光幕和危险区域之间最小距离目的 在操作者到达危险区域之前停止机器运转 计算方法 S KXT CS 安全距离K 进入危险区域的速度T 机器和安全光幕总的反应时间C 额外的附加距离 针对不同分辨率的光幕 安全距离的确定须参照国家标准和对应的机器标准 安全距离 危险区域 进入方向 安全光幕的现场安装 如果需要手动复位 复位按纽必须安装在危险区域之外 并且整个危险区域清晰可见 确认危险区域内无人后再复位 安全系统中要使用安全光幕提供两路的安全输出 不要为了接线方便 将光幕当作反射型用 反射镜 激光扫描型安全保护装置NEW 型号 F3G C1R70最小检测物 70mm保护半径 0 6米警报半径 0 7 5米扫描角度 300度安全等级 3级应答时间 280ms防护等级 IP65保护形状任意设定 保护范围 报警范围 高速公路超载收费系统 车辆分离器对应 F3WN 0907P40 F3ZN系列产品外形检测 零部件的选择指示 喷涂对象的分类 测量尺寸 喷枪控制 检取确认 OMRON其他安全产品 EmergencyStopPushbuttonSwitches SafetyLimitSwitches Safety doorHingeSwitches Safety doorSwitch SafetyLightCurtain MovableGuard 强制断开 ContactWelding Spring NormallyOpenType NormallyCloseType ContactPositiveOpeningMechanism Springdamage