《电气控制与S71500PLC应用技术》5课件

1、电气控制与S7-1500 PLC应用技术5. 工业安全系统 主讲：朱明高级工程师、高级技师、国家经济师 高级国家职业技能鉴定考评员 高级技能专业教师第1页，共20页。 知足常乐，历经:兵农医工商学。历经：兵团开车，赤脚医生、教师、地方修车， 企业管理：技术、运营、 物流、安全、保卫，职任：客运站长、 公司经理， 集团技术总监， 总经理及法人代表。学历：本科、MBA，专业：汽车维修与使用、企业管理、经济管理。职业资格与职称：高级工程师、高级技师、国家经济师、 高级技能专业教师、高级国家职业资格考评员。 管理科学研究院特约讲师、 管理顾问有限公司高级讲师。客座任教：大学、 技师学院、国家职业资格培

2、训与考评及 企业内部职业培训。 朱明-百度个人主页 朱明工作室第2页，共20页。工业安全系统电气控制与S7-1500 PLC应用技术第3页，共20页。主要内容安全控制系统概述安全控制系统所需安全等级评估IEC62061安全控制系统所需安全等级评估ISO13849-1安全控制系统的一般组成安全控制系统采用的典型技术安全控制系统案例SIL3或PL e的紧急停机第4页，共20页。工业中的各种设备，都应该从设计的角度考 虑其生产和使用中的安全问题。风险评估和风险减小是国际通用的一套安全 设计方法论，其流程为： 风险评估：系统性地识别其在生命周期的所有阶段 合理预见的危险，并对每种危险评价两个要素 伤害

3、严重程度和伤害发生概率。 风险减小：通过采取保护措施消除或充分减小风险， 该过程可能要重复进行，以使剩余风险达到可接受 的水平。 确认：编写并保留所有的风险评价书面记录。以便 日后第三方对风险评价过程进行审查。5.1 安全控制系统概述风险减小迭代三步法第5页，共20页。安全控制系统的设计与投用是为风险减小而采取的技术措施。基本控制系统用来保持设备在各种外部条件下，能够在正常的限定范围内 运行。安全控制系统是确保设备在出现故障时，仍处于安全状态的系统。安全控制系统在开车、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。 一旦当生产装置本身出现危险，或由于人为原因而导致危险时，系统立

4、即做出反应并输出正确信号，使装置安全停车。不同伤害严重程度和伤害发生概率所需的安全等级不同。带有安全控制系统的系统中，安全与基本控制系统共同控制着控制对象。出现危险时，安全控制系统在确保不失效的情况下，可靠而安全地切断安全控制回路。5.1 安全控制系统概述第6页，共20页。IEC62061中称为安全完整性等级SIL（SIL1SIL3，流程工业中最大为SIL4）5.2 安全控制系统所需安全等级评估IEC62061第7页，共20页。ISO13849-1中称为（安全）性能等级PL（PLaPLe）5.3 安全控制系统所需安全等级评估ISO13849-1第8页，共20页。安全控制系统一般包括三个子系统：

5、检测装置、安全控制模块和安全执行 装置。 检测装置（安全传感器）：包括急停按钮、安全门锁、安全光栅、安全光幕、激光扫描 器、拉绳开关、脚踏开关、安全地毯、双手按钮等； 安全控制模块：安全继电器或安全PLC等； 安全执行装置：主要作用是隔离危险，通常需要带有反馈回路，用于安全控制模块对执 行装置的实际动作进行监控。5.4 安全控制系统的一般组成第9页，共20页。（1）采用强制断开结构的触点为了防止触点熔接/熔焊而使设备出现危险状态，安全控制系统的检测装置一般采用强制断开触点结构，如急停按钮、行程开关、 继电器等。5.5 安全控制系统采用的典型技术第10页，共20页。（2）部分或整体采用冗余技术冗

6、余指对于同一功能，重复配置多个部件，当一个部件发生 故障，冗余配置的部件随即介入，并承担故障部件的工作。 对于SIL3或PL e的应用，均需要系统冗余配置。最简单的冗余方式为双通道冗余，对于冗余系统配置，用于 检测和执行的子系统必须是双通道冗余。满足SIL3或PL e的安全保护产品，其内部逻辑和输出回路均 为冗余配置。如急停按钮、安全光幕、安全继电器等。5.5 安全控制系统采用的典型技术第11页，共20页。（3）采用相异技术采用有不同操作原理或不同类型器件的控制电路，可以减少 相同原因故障和失效可能引起的危险，例如： 在双通道中采用常开和常闭触点的组合，这种方式又称为非对等连接。 在冗余结构中

7、采用不同类型的器件，例如在检测物体是否接近时，同 时采用接近开关和行程开关。使用相同类型器件而产生的同样原因的失效称为共因失效， 采用相异技术就是要避免发生共因失效。5.5 安全控制系统采用的典型技术第12页，共20页。（4）交叉电路检测交叉电路检测是安全继电器的一个诊断功能，可检测输入通 道间的短路和电路交叉。例如：若电缆套管压扁或压烂，就 会造成电路交叉。安全继电器会向不同的通道通入不同时钟脉冲频率的信号， 如果检测到时钟信号重叠，则证明出现了电路交叉。5.5 安全控制系统采用的典型技术第13页，共20页。（5）反馈回路监控反馈回路用于监控安全控制系统中的执行器（继电器或接触 器），监控其

8、是否出现相关安全故障。5.5 安全控制系统采用的典型技术第14页，共20页。（6）区分停止类别停止类别0：停止不受控制，通过立即切断供给机器设备的电源，来实现 停止。停止类别1（安全停止）：停止受控制，供给机器设备执行机构的电源一直保持，以使 机器设备逐渐停止下来。只有当机器设备完全停止后电源才被切 断。5.5 安全控制系统采用的典型技术第15页，共20页。（7）区分复位方式自动复位只要满足开启条件，装置无需手动确认即可启动。如果不会造成任何风险， 用于危险区域的安全装置（如位置开关、光栅等）都可以使用自动复位功能。手动复位满足开启条件时，通过按动复位按钮来启动。监控复位满足开启条件时，通过按动复位按钮来启动。与手动复位的区别是，监控复 位会在复位时监控复位按钮是否正确运行。紧急停止时，必须使用监控复位。5.5 安全控制系统采用的典型技术第16页，共20页。（8）使用双手同步操作传感器为了保护操作人员的双手，必须使用双手同步操作传感器， 例如双手按钮，两个按钮必须在0.5s内闭合。5.5 安全控制系统采用的典型技术第17页，共20页