注塑机械的安全与保护

1、注塑机械的安全与保护 注塑机械具有能一次成型外型复杂、尺寸精确或带有金属嵌件的质地 密致的塑料制品， 被广泛应用于国防、 机电、汽车、交通运输、 建材、 包装、农业、文教卫生及人们日常生活各个领域。注塑机械的工作原 理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑 化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化 定型后取得制品的工艺过程。注射成型是一个循环的过程，每一周期 主要包括：定量加料 熔融塑化 施压注射 充模冷却 启模取件。取 出塑件后又再闭模，进行下一个循环。一般注塑机包括注射装置、合 模装置、液压系统和电气控制系统等部分。任何一台机械都存在一定的危险。一台

2、安全的机械，要求能够在其整 个使用寿命之内， 在执行其功能、 安装、调试、维修和拆卸的过程中， 不能对工作人员造成任何伤害。根据欧洲标准EN954-1,注塑机械的安 全等级要求为 3 级以上。其危险主要存在于合模区域、夹持机械装置 区域、中子移动区域、 顶针驱动机械装置、 喷嘴区域、 注塑单元区域、 出料区域等，包括有机械危险、高压液体释放的危险、电气危险、热 源导致的危险、气体&蒸汽&尘埃导致的危险等等。我们可以 根据欧洲标准EN1050和注塑机械标准EN201,识别和评估以上危险和 风险，然后采取适当的措施来减少其风险、隔离其危险，最终设计和 制造出一台安全

3、的注塑机械。对于整台机器，可以根据欧洲标准 EN418 安装紧急停止按钮，一旦当 紧急停止按钮被触发，必须发出一个超越与其他所有信号的动作，切 断马达和阀的电源，使机器安全的停止。对于合模区域，模板的动作会对操作人员造成致命的伤害。我们必须 加施安全防护装置，将危险与工作人员隔离，并且保证安全防护装置 在被触发的情况下，机器必须安全的停止。根据欧洲标准EN1088 和EN201,我们采用一个强制断开触点开关和一个非强制断开触点开关作 为安全门的监控输入信号。当前门打开的时候，停止合模区域内的一 切动作，包括切断控制合模、注射等阀的电源。当后门打开的时候， 不仅仅合模区域内的动作需要被停止，马达

4、的电源也必须被切断。顶 盖防护门可以采用一个强制断开触点开关作为监控输入信号。当顶盖 被打开的时候，停止合模区域内的一切动作。 同时，在安全门下部必须安装一个凸轮阀。当门打开的时候，使凸轮 动作控制一个截止阀，用以断开液压回路。对于此凸轮阀，我们需要 监控其工作状态。如果此截止阀出现故障，需要切断控制合模、注射 等阀的电源。 对于注塑单元区域，我们必须增加注射防护门来降低该区域的风险。 当注射防护门被打开的时候， 切断控制注射、 座进、出料的阀的电源。 根据不同的应用，还可以在注塑机械中使用模式转换开关、钥匙锁或 使能按钮，用以控制特殊模式下的操作和动作 一一如开门后，依然可以 接通部分阀、进

5、行诸如开模、顶出等操作。根据不同的规格的注塑机械，可以以拉杆距离来判断是否需要安装安 全地毯。对于带有气动装置的自动安全门，可以根据 EN954-1 的等级 评估，考虑是否需要使用边沿开关，并且将信号接入安全系统，在安 全门关闭的过程中，保护操作人员。由于注塑机械的安全等级要求达到 3 级以上，所以以上安全输入和安 全输出信号，必须经由一个可靠的系统进行控制，如安全继电器或安 全PLC如果我们将上述安全输入和安全输出信号由一个非安全的系统 来控制，如普通PLC或工业PC，旦这些系统中出现任何故障一一譬 如处理器工作不规则、 输出短路、输入熔焊等等 都会导致安全保护 装置的功能失效。而特殊的安全

6、模块由于采用了冗余的结构，加之以 可靠的电路结构和多样的检测电路， 从而可以达到高安全等级的要求。 上述安全功能可以分别由单个安全继电器来控制，再将这些安全继电 器的输出进行硬接线上的逻辑连接， 最终控制相应的安全输出。 但是， 这样的一个解决方案会导致诸多的问题。首先，成本增加。为了达到 高的安全等级，必须使用一个安全继电器控制一个安全功能。这样不 仅使安全模块的隐含使用成本增加，而且接线成本和隐含设计成本也 一同提升。其次，故障诊断困难。由于各个安全功能之间的逻辑关系 使用硬接线来完成，在既要达到一定安全等级，又要兼顾逻辑功能的 情况下，必然会使得诊断和维修变得异常困难。第三，扩展能力差。

7、 如果要在这个安全系统上增加额外的安全功能，接线的改动和安全模 块的安装将会带来较多工作量。所以，单一安全继电器的解决方案并不适合于这个应用对于这样一种安全功能介于 4 至 14 个之间的应用， Pilz 专门开发了模 块化 的 安全继 电 器 PNOZmulti 用 以 控制 诸 多 不同 的安全功 能 。 PNOZmulti 是一个多功能、可自由配置的模块化安全系统。 与其他 PNOZ 安全继电器不同，PNOZmult i的安全电路可在个人电脑上使用图形配置 工具轻松生成。PNOZmulti由一个PNOZmO( 1/2)p基础模块和若干个 扩展模块组成。基础模块可单独使用，包括 20个可连

8、接急停按钮、安 全门、双手控制器等所有安全功能的输入点；4个2A容量的半导体安全输出； 2 个继电器安全输出； 一个辅助非安全输出以及 4 个测试脉冲 输出。可以使用扩展模块来达到增加输入输出点、速度监视、现场总 线连接的功能。通过基础模块上的 RS232接口可以直接向PNOZmulti 写入程序，或使用读卡器向 SIM智能卡写入程序后插入 PNOZmulti运 行。PNOZmulti有以下特点：1. 模块化的结构，使用灵活PNOZmulti已经有了 3个版本的基础模块，PNOZmOp PNOZmlp禾口PNOZm2p PNOZmOp不可扩展输入输出模块，但可以扩展通讯模块； PNOZmlp可

9、以扩展输入输出模块和通讯模块；PNOZm2p是专为压机开 发的基础模块。对于小型注塑机械，可以使用PNOZmOp进行安全功能 的控制。对于中大型、特别是带有模式选择或者钥匙锁功能的注塑机械，则可以采用PNOZmlp加上输入输出扩展模块的结构进行控制2. 可编程，操作简单易懂，无需特殊的编程知识PNOZmulti采用图形配置工具PNOZmultiConfigurator进行编程，从而达 到多配置而少配线。PNOZmultiCo nfigurator有多种语言版本，包括有中 文 ， 德 语 , 英 语 , 西 班 牙 语 , 法 语 , 意 大 利 语 , 日 语 。 通 过 PNOZmutliC

10、onfigurator,只需要使用鼠标拖拉，就可以迅速完成一个安 全电路，缩短了设计和开发周期。每一个基础模块需要使用一块 SIM 卡,用于存放程序。可以通过两种方式将程序下载至基础模块。可以 通过读卡器,将程序下载至 SIM 卡；可以通过串行电缆和基础模块上 的RS232串口，将程序下载至基础模块。如需要进行功能扩展，则可 以在程序内部进行更新,而无需硬接线上的繁琐更改。3. 强大的诊断功能 可以通过以下方式进行故障诊断：a）每一输入输出点都带有LED指示灯b）可以通过串行电缆和基础模块上的 RS232串口，执行动态程序显示 功能,用于故障诊断和设备调试c）可以通过故障堆栈信息，迅速判断故障

11、d）可以通过诊断字，判断各个功能块的状态e）可以与PMImicroDiag配合使用，通过人机界面，获得可视化的诊断信息4. 可控制普通标准功能PNOZmulti可以控制普通标准功能。通过 PNOZmi2p和PNOZmclp可 以控制普通标准功能，诸如起动按钮、复位按钮，或进行状态信号输 出；可以通过普通标准总线， 如 Profibus、DeviceNet、CANopen、CC-Link 进行非安全状态信息的通讯。所以，使用 PNOZmulti 就可以轻松的完成这不同规格的注塑机械的安全功能控制。设计人员只需要把输入和输出分别接入 PNOZmult,然后 使用PNOZmultiConfigutaor来完成这些输入和输出之间的逻辑关系。 这 样，不仅缩短了设计人员的开发周期，同时也降低了成本。Pilz的安全产品在数控行业有着广泛的应用，如国内的海天集团，杭州泰瑞、宁波海太等知名注塑机械生产商。对于不同规格的注塑机械，Pilz都能够根据客户的不同要求，提供合理的、高性价比的解决方案。在国内的注塑机械的制造领域中，安全防护措施往往被设计人员或最终用户所忽视。一些注塑机械，或采用不符合要求的安全系统、或不使用任何安全防护措施，虽然其价格低廉，功能完善，但是其根本称 不上是一台合格的注塑机械。这样的设计和制造既不符合现代以人为 本、安全第一的世界潮流，也