众所周知,欧共体通过机械指令(MD)2006/42/EC以及相关一系列的协调标准,创建了一套设计机械及工厂生产线的安全规则。近些年来,这套安全规则也逐渐被欧洲以外的市场所接受并推崇。当然,这些规则中也包含了对安全门防护进行设计所需要关注的内容。
所谓安全门防护,即通过联锁装置对安全门的状态进行监控,一旦安全门被打开,工作区内设备即停止运行,防止对进入工作区的操作人员造成人身伤害。
最新发布的全球标准ISO 14119《机械安全——用于防护的联锁开关设备——设计及选型原则》对如何设计使用安全门的联锁防护进行了规范。2015年4月30日,ISO 14119将取代过去主要使用的欧洲标准EN 1088《机械安全——用于防护的联锁开关设备——设计及选型原则》,成为机械指令下的协调标准,而EN 1088则不再沿用。当然,作为全球标准,ISO 14119同样适用于欧洲以外市场。
首先,为何要依照标准进行安全门防护的设计及安装?
随着机械工业的发展,机器自动化程度越来越高,发生机械事故的概率也随之增加,因此机械安全也越来越受到重视。而我国对于机械安全防护方面相对技术相对薄弱,在机械设计当中,设计人员往往有意识增加相应的联锁防护措施,但是由于防护措施的设计和现场的安装不符合标准要求,带来了新的危险或者起不到防护作用,ISO 14119为机械设计人员,制造人员提供了设计和制造安全门防护的重点注意事项,也可以为机器使用者进行新机器验收,旧机器改造提供技术支持。
相比原先的EN 1088, ISO 14119 的新增内容有哪些?
在最新的ISO 14119标准发布之前,EN 1088都是作为机械指令下的协调标准。而如今,ISO 14119已取代EN 1088的位置。那两者之间有何区别呢?请看以下流程图:
![](http://fs10.chuandong.com/upload/images///20151126/78EAEB62D3815767.png)
比较上表我们发现,ISO 14119首次对联锁装置的种类进行了区分,分成了四种不同类型。新增了使用RFID技术以及电磁锁定技术的开关类型,并考虑了新技术的优缺点。
另外,新标准对防止误操纵(人为操纵)提出更高要求。何为误操纵?即“操作人员,出于操作方便等目的,通过人为手段,旁路安全开关的功能,从而使安全防护失效的危险行为”。新标准引入了一套减少误操纵的标准流程(见下一章节图),并罗列出一系列额外措施,以可预见的合理方式最大程度减少联锁装置的误操纵。
防误操纵的流程:
![](http://fs10.chuandong.com/upload/images///20151126/5B5808FBB41A5052.png)
1. “实施基础措施”:如确保开关及操作头的安装牢固可靠,若要拆卸开关或操作头,需使用工具、防止私自拆卸开关、考虑外部力量对开关造成损坏、联锁开关不可作为机械挡块等
2. 在“实施基础措施”后,判断是否仍有“人为操纵开关的动机”(如为了操作方便或调试机器),若有则继续判断“是否有可能消除或最小化误操纵动机”。若有可能消除动机,则“通过机器设计或设置不同机器操作模式的方式,消除或最小化误操纵动机”,并返回上一级,再次判断“是否有误操纵动机”。若无可能消除误操纵动机,则“实施额外措施”。
3. “实施额外措施”:通过额外措施,避免人为操纵。
额外措施包含(四种):
a) 联锁开关安装在人员无法触及的地方(如联锁开关外面做保护罩或隐蔽安装),如下图:
![](http://fs10.chuandong.com/upload/images///20151126/D1E92E52409E7F2E.png)
说明:
1.移动防护(未关闭) 2.保护罩(固定部分) 3.联锁开关
4.操作头 a.防护关闭方向
b) 使用高编码等级开关,防止通过其他操作头旁路安全门监控功能。
所谓高编码等级,即操作头内部是含唯一编码的,一个开关只可与一个操作头对应,其他操作头无法触发开关信号。相对应,低编码等级,意味着一个开关可与多个操作头对应。
下图示例为使用其他操作头(低编码等级)与开关捆绑,从而旁路安全门监控功能:
![](http://fs10.chuandong.com/upload/images///20151126/20AA54374C1179DC.png)
若使用高编码等级的安全开关,如采用RFID编码技术的PSEN code系列,则无此问题。
下图为Pilz安全开关产品,种类丰富,涵盖编码等级低至高所有产品类型,从编码等级较低的机械开关、磁性开关、铰链开关,到编码等级中或高的RFID编码开关、安全门系统(带锁定功能),满足各行业对安全防护的不同需求。当然,若使用编码等级较低的安全开关,建议使用辅助手段,防止误操纵。
![](http://fs10.chuandong.com/upload/images///20151126/E39E38E15F278A37.png)
c) 使用开关及操作头不可拆卸的安装方式(如焊接、粘合、单向螺丝等)。如下图所示螺丝,为Pilz专门用于防止误操纵的单向安装螺丝,螺丝只可拧紧,不可反向拆卸。
![](http://fs10.chuandong.com/upload/images///20151126/7E9FD4725886F971.png)
d) 通过安全控制系统对可能发生的误操纵进行监控,主要有两种方式:
1)状态监控:如在一个机器运行周期中,根据生产工艺流程,会有一次安全门打开的情况,安全控制系统应收到一次开门信号。若整个周期结束,都未收到开门信号,则系统认为可能发生误操纵。
2)周期性测试:在一个周期中,安全控制系统会要求操作人员打开关闭一次安全门,来检测联锁功能是否有效。若测试中,控制系统未收到开门信号,则系统认为可能发生误操纵。
下图从左依次为Pilz的最新一代可配置安全模块PNOZmulti 2及自动化控制系统PSS4000,它们都可安全监控联锁开关的信号,并且监控是否发生了误操纵。
![](http://fs10.chuandong.com/upload/images///20151126/47BD9F8923DFB970.png)
结束语
如同法律离开了执行力,将毫无意义;安全保护装置若被误操纵,也将成为机器上的摆设,即使当初宣称保护装置的功能是如何如何强大或可靠。最新发布的ISO 14119,给出了防误操纵的措施流程,不仅仅是约束或法律,更是一种指引,让我们的机器变得更安全。