熱銷歐美進口工業(yè)品WILO PW-251EH

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3. 主要安全功能

注塑機的工作原理是借助螺桿(或柱塞)的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)(即粘流態(tài))的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。一般注塑機包括注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)部分。

1-模具區(qū)域;2-合模機構區(qū)域;4-噴嘴區(qū)域;5-塑化區(qū)域及注射成型機構區(qū)域;5.1-機筒加料區(qū)域;5.2-加熱圈區(qū)域;6-制品下落區(qū)域

圖1 帶臥式合模及注射裝置的注射成型機(未安裝防護裝置)示意圖

臥式注塑機使用的安全元器件包括合模區(qū)域前后門的安全開關、急停按鈕和可能存在的噴嘴區(qū)域安全開關、蓋安全開關、模式選擇開關和安全地毯等。對于安全功能較少的普通臥式注塑機，安全功能往往限于前后防護門和急停按鈕。而蓋防護門、安全邊沿開關、安全地毯和模式開關為可選項，一般用于特殊機型或型的注塑機械。

圖2 注塑機主要安全功能

4. EN ISO13849-1的結構和應用　4.1 所需性能等

在安全回路設計之前必須對每個安全功能做風險評估，定所需性能等(PLr)，可以用以下風險圖進行定，也可理解為每個安全功能的性能等“額定值"。

圖3 風險圖(根據(jù)EN ISO 13849-1)

風險評估通過三個參數(shù)的簡單組合

(1) S危險源導致的人員受傷嚴重程度如何?

? S1 輕傷(通?？苫謴?span>)，例如擦傷、撕裂傷

? S2 重傷(通常不可恢復)，例如介質(zhì)、死亡

(2) F人員處于危險區(qū)域的持續(xù)時間或頻率?

? F1 較少或暴露時間短

? F2 頻繁或暴露時間長

(3) P是否可以避免危險?

? P1 在特定條件下可能存在預防事故或避免危險的實際可能性

? P2 幾乎不可能

評估的結果風險從低到高遞增，為每個安全功能定適合于當前風險減小的PL，終計算回路的PL要于等于PLr。

4.2 定基本參數(shù)

(1) 類別Cat

安全相關功能(SRP/CS)由傳感器系統(tǒng)—邏輯處理—執(zhí)行元件構成。　類別是描述發(fā)生失效時安全相關功能(SRP/CS)運行情況的基本參數(shù)，在EN 954-1的類別基礎上做了更精的描述，一共分為五類B、1、2、3、4。

類別B的特點在于單通道結構，發(fā)生單個故障時可能導致安全功能丟失，僅可實現(xiàn)PL=b的性能等。

類別1也是單通道結構為特色，以B類為基礎，故障也可能導致安全功能丟失，但要求使用經(jīng)驗證的元器件和安全原則，此要求可參考EN ISO 13849-2的附錄A至D的相應列表。1類高可實現(xiàn)PL=c的性能等。

類別2包含實現(xiàn)安全功能的單通道結構。此外必須實現(xiàn)校驗功能，用于以合適的時間間隔校驗安全功能的有效性。校驗功能的質(zhì)量是決定因素，必須能夠識別故障。而在兩次校驗之間發(fā)生故障則可能導致安全功能丟失。2類高可實現(xiàn)PL=d的性能等。

類別3包含實現(xiàn)所需安全功能的雙通道結構，有關安全功能的設計必須保這些部件之一的單一故障不會導致安全功能丟失。即3類所有的有關安全部件設計要冗余，以保當某通道失效時，可以依然保持安全功能不丟失，但累積的故障可能導致安全功能丟失。3類高可實現(xiàn)PL=e的性能等。

類別4也包含實現(xiàn)所需安全功能的雙通道結構，而與類別3不同的是能及時檢測故障，未檢故障的累積不會導致安全功能的丟失。4類高可實現(xiàn)Ple的性能等。

(2) MTTFd

表示元器件平均危險失效時間，劃分為三個區(qū)間

? 低3年 ≤MTTFd ≤10年

? 中10年≤MTTFd ≤30年

? 高30年≤MTTFd ≤100年

而對于氣動、機械元器件，平均危險失效時間很程度上取決于開關次數(shù)，因為開關次數(shù)與元器件的機械磨損直接相關，B10d是其參考的值，它表示生命周期檢查過程中10%元器件發(fā)生危險失效時總的開關次數(shù)。B10d可以通過計算得到MTTFd值。

(3) 診斷覆蓋率DC

診斷覆蓋率DC是安全功能診斷效率(故障檢測)的衡量標準，通過檢查安全功能的相關元件失效或元件缺陷?？梢詮囊褭z出的危險失效的失效率與總危險失效的失效率之比計算DC，DC分為4檔。單個失效不會導致冗余系統(tǒng)的兩個通道同時失效。對于類別2、3、4都需要借助標準EN ISO 134901的附錄表F.1對已采取或即將采取的措施進行評估，目標值為65%或以上即能符合。

4.3 計算性能等

根據(jù)以上所得的Cat、MTTFd、DC、CCF等參數(shù)的值結合圖表可以得到相應的性能等PL。

圖5 通過參數(shù)計算性能等PL

5. 執(zhí)行驗證

合模區(qū)是危險的區(qū)域，以合模區(qū)為例。合模機構區(qū)域中，模板驅(qū)動裝置的運動可能對操作和維護人員造成擠壓和剪切的危險，如果模具區(qū)域的防護裝置被打開，人體將可以進入開模時模板后方區(qū)域，可能造成擠壓的危險，抽芯和出機構的運動也可能造成相同的危險。這些危險被認為是不可恢復的傷害，且很難避免。

圖6 合模區(qū)域風險圖

所以根據(jù)風險圖可知，該區(qū)域的所需性能等PLr要求達到PLr=d或PLr=e(取決于開門的頻繁程度)。所以，必須采可靠地安全設計對合模區(qū)安全防護裝置(前門和后門)進行監(jiān)控。

對合模區(qū)域安全相關部分，前后安全門解決方案采用了Pilz傳感器PSEN mag系列非接觸式磁性開關，該開關為雙通道結構，2N/C, 1N/O觸點類型，感應距離10mm，高可達到PLe性能等，另外防護等高達IP67，且可有LED燈狀態(tài)顯示。有小型或緊湊型設計，安裝靈活。該安全門可以達到Cat 3或Cat 4結構。

圖7 非接觸式磁性安全開關

針對中型注塑機，邏輯處理部分使用Pilz模塊化可編程控制器PZmulti系列來完成相應安全功能，所有的安全功能直接接入PZmulti，共有20個安全輸入，通過簡單編程可以自由配置邏輯執(zhí)行相應的安全動作，4個安全晶體管輸出高可達到PLe(Cat 4)性能等，安全輸出信號給到擴展安全繼電器來控制液壓閥或電機主接觸器的切斷。

圖8 PZ multi 2可編程控制器

通過得到所需元器件的安全基本參數(shù)后，根據(jù)設計的電氣回路，利用Pilz的安全計算軟件PAScal可以方便快捷地計算相應SRP/CS的性能等。預制硬件和經(jīng)過驗證的應用可簡化安全儀表系統(tǒng)(SIS)在過程安全生命周期中的實施。

所有行業(yè)都面臨風險，這些風險表現(xiàn)為對人員造成傷害、破壞環(huán)境或?qū)е略O備損壞。然而，安全儀表系統(tǒng)(SIS)的存在可幫助企業(yè)降低殘存的風險。