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言歸正傳,以下我們將從如下3個方麵來跟大家詳細介紹一下“安全串聯”係統的相關知識。
背景
1 DC-故障診斷覆蓋率
如下圖所示,DC(Diagnostic coverage),即診斷覆蓋率,是影響安全等級的主要因素之一。用於衡量診斷有效性,確定了能識別到的危險故障(故障率)與係統總體危險故障(故障率)之間的比例。

根據不同的係統設計和檢測手段,DC可參照相關標準進行量化,最終形成無—低—中等—高四個等級,來參與最終安全等級的計算和評估。
2 故障掩蔽
EN ISO 14119 標準以及技術報告 ISO TR 24119 規定了對位置開關邏輯串聯的要求(下文簡稱為安全開關)。
在傳統的安全開關串聯(即簡單地將觸點手拉手串聯)中,潛在的“故障掩蔽”風險限製了可達到的性能等級,使得在某些應用中無法實現此類串聯。
簡而言之,帶有無電勢觸點的開關(例如安全門開關,安全門鎖,非接觸式安全開關,急停按鈕等)串聯時可能出現故障掩蔽。控製單元(安全繼電器或者安全PLC)僅評估完整串聯的信號,因此可能妨礙故障識別。
也就是說當串聯在一起的多個傳感器中的一個發生故障(如短路或交叉電路)時,沒有及時被控製單元診斷出來,最終造成安全功能失效。
如需詳細了解具體的“故障掩蔽”細節,可參考如下實例說明:
故障掩蔽過程示例
① 初始故障出現(例如安全開關2上因為電纜損壞而出現短路)。

② 損壞的安全開關被激活(安全門2、1打開並重新關閉),評價單元識別到一個差異,因此關閉並進入鎖定模式(無法複位)。

③ 在查找故障時操作了另一個安全開關(安全門3、1被打開,然後重新關閉)。由於此安全開關上沒有故障,因此兩個通道同步關閉。不再存在差異。

④ 滿足評價單元的輸入要求:複位評價單元,從而掩蔽初始故障。

⑤ 複位評價單元使危險機器功能可以繼續運行,但故障仍然存在。

⑥ 另一個通道的另一個故障(例如因為導線的進一步損壞)會導致安全功能失效(例如在打開安全門2、1) 時,評價單元可能無法發出停止指令)。

傳統串聯造成的風險
如下表,可以看出,隨著串聯的安全傳感器以及操作頻次的變化,DC-診斷覆蓋率會發生降低:

如下表是安全等級相關的因素之間的關係,可以發現隨著DC-診斷覆蓋率的降低,係統能達到的安全等級也會降低:

實現方式
考kao慮lv前qian述shu說shuo明ming,傳chuan統tong串chuan聯lian方fang法fa存cun在zai重zhong大da缺que陷xian,會hui帶dai來lai安an全quan等deng級ji的de降jiang低di,同tong時shi有you限xian的de診zhen斷duan功gong能neng會hui導dao致zhi不bu必bi要yao的de停ting工gong期qi和he較jiao高gao的de維wei護hu和he維wei修xiu成cheng本ben。
然而來自SICK的Flexi Loop結束了這一切:
節省成本、支持診斷、安全可靠——Flexi Loop 是在一台機器中串聯安全開關和其它安全傳感器的出色解決方案。

要實現上述安全串聯主要有2種方式:
針對複雜應用,可實現豐富的邏輯控製和診斷信息

例如,采用安全控製器 Flexi Soft或Flexi Compact,配套相關Loop節點,可通過直觀,自由的軟件進行設置和程序編輯,實現相對複雜的邏輯控製和應用功能。
針對不同的傳感器類型配套不同的Loop節點,而且兼容不同廠家的傳感器類型,大大擴展了其應用範圍。

(安全串聯係統)

(各類Loop節點)
針對簡單的安全串聯應用,保證一定的安全功能和安全等級

例如,采用RLY3-LOOP1/UE410類安全繼電器與Flexi Loop節點相結合,是一種用於安全傳感器級聯,最多32個傳感器、經濟且無需軟件的解決方案。
通過獨立監控,可以在不降低安全等級的情況下達到性能等級PLe(SIL3)。相對於單獨布線,明顯減少了安裝,調試等成本。


(Rely安全繼電器)
典型案例
如下圖所示,為一台自動化塗布機,該設備結構龐大,分布2層,涉及多個工藝流程,但需要集中控製,在每個機台均配置了相關的安全類產品,例如:安全光幕,安全門開關,緊急停止等等。

通過SICK 的安全串聯解決方案:Flexi Soft/Flexi Compact配套Loop節點,有效地實現了客戶的應用端需求。
係統局部配置

采用的產品
Flexi Soft主模塊,IO模塊及通訊模塊,Flexi Compact控製器,安全光幕(C4RD,C4C類),各類Flexi loop節點,安全門開關(RE13,STR1等),安全光電L41等。
客戶受益
借助Flexi Loop安全串聯,客戶輕鬆地將多個傳感器連接在一起,實現遠距離傳輸,輕鬆高效地解決了這個問題。
整zheng個ge調tiao試shi軟ruan件jian係xi統tong易yi於yu部bu署shu和he操cao作zuo,由you於yu模mo塊kuai化hua設she計ji和he直zhi觀guan的de配pei置zhi軟ruan件jian,還hai節jie省sheng了le成cheng本ben,而er且qie可ke以yi使shi用yong相xiang關guan模mo塊kuai,例li如ru可ke以yi選xuan用yong非fei安an全quan的de模mo塊kuai作zuo為wei標biao準zhun輸shu入ru或huo輸shu出chu。
基於高安全級別的產品應用(特別是Flexi Loop的安全功能),它幫助客戶實現了PLe Category 4,這是一些終端客戶高度重視的。
他們的主控製器還可以通過相關網關模塊獲取診斷或監控信息,這使得控製連接和信息透明成為可能。
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