安全分区的设计和应用

魏 巍，吴辛华

（上海汽车集团股份有限公司乘用车分公司，上海 201804）

设备设计时通常以一个控制器为最小单元。当设备出现报警时，对整体设备进行停机响应。随着控制器的处理能力日新月异，单个控制器可控制多个乃至十多个工位。且随着安全PLC的普及，同一个控制器已具备对安全信号的逻辑处理能力。故我们在此引入安全分区的概念，意在通过电气控制架构的设计和逻辑编程，将设备分成更小的单元，将报警进行级别和响应的划分，由同一个控制器总体把控各区域内的逻辑，当出现报警时，根据设定，进行分区控制输出。在出现非安全或能源（气、电、液压）故障时，将故障影响范围缩小，最小限度地影响机床非故障区域的运行，提升机床开动率，从而提升整线JPH。JPH是实时计算在指定最快连续生产产品数量下的平均节拍时间和指定时间段内的等效每小时的合格品输出目标[1]。所有的设计必须以不会影响人和设备的安全为前提。

1 硬件

1.1 系统需满足的安全条件

根据ISO 13849-1[2]，将设备的性能能级分为a-e五个级别，见图1。该能级直接反映因设备出现失效而造成人员伤亡的后果严重程度和概率，见图2。现代化工厂均要求设备达到PLd及以上的标准，用于保证操作工及维修工等相关人员的安全。

图1

图2

设备设计为满足以上安全需求，必须使用双回路设计的安全元器件。

各机床的控制系统需具备安全信号的处理能力，控制器需具备处理双通道回路安全信号，做出安全响应的能力，能够区分安全报警和普通报警。……