功能安全，早布局早受益
發(fā)布時(shí)間：2025-04-07 作者：www.xstr.xyz
功能安全，正在成為越來越的多用戶關(guān)注的焦點(diǎn)。尤其對于規(guī)劃“出?！钡谋就翙C(jī)器制造商而言，功能安全，是一個需要未雨綢繆的技術(shù)布局。在很長時(shí)間里，人們都認(rèn)為安全是高投入而低回報(bào)。但，首要的在于生命的重要性，其次，對于用戶而言，安全還意味著重值資產(chǎn)的保護(hù)。對于機(jī)器制造商，安全它也意味著一個機(jī)遇，進(jìn)入新市場，拉開在競爭中的差距，獲得高回報(bào)市場。
安全-作為一種準(zhǔn)入門檻
功能安全（Funtional Safety），就是進(jìn)入工廠的設(shè)備需要滿足功能安全一致性認(rèn)證的需求。它主要為了避免重大的人身安全事故。因?yàn)槿绻霈F(xiàn)人身安全事故，對于大型的終端生產(chǎn)企業(yè)而言，都意味著巨額賠償，以及監(jiān)管的審查，停業(yè)整頓等。這將造成較大的企業(yè)財(cái)務(wù)及形象等多方位的損失。因此，終端生產(chǎn)企業(yè)，會對裝備提出安全方面的設(shè)計(jì)需求，以和自身工廠的其他安全系統(tǒng)構(gòu)成整體的安全保障。
安全關(guān)乎效率
事實(shí)上，功能安全的設(shè)計(jì)思想在于“平衡效率與安全之間的關(guān)系”，既要保證安全，又要確保生產(chǎn)的連續(xù)性。以幾個典型場景來說明：
場景1：SLS-安全速度限制
對于很多連線的生產(chǎn)，如果因?yàn)榘踩斐闪送C(jī)的話，就會造成在制品的損耗，以及為此而需要重啟生產(chǎn)帶來的開機(jī)浪費(fèi)。對于一些高附加值的生產(chǎn)來說，這就會是較大的損失。那么，如果采用SLS-安全限速，這是基于較高動能的設(shè)備會造成人身傷害，但如果這個速度僅極低速度，例如從10m/S降低到0.5m/S，它并未完全停止，但又不會對人造成傷害。
圖1-SLS作為速度限制確保安全
場景2：STO-安全扭矩切出
對于進(jìn)入一個裁切刀的區(qū)域的人來說，這個風(fēng)險(xiǎn)會較大，但采用STO，它就可以讓這個伺服驅(qū)動器處于停止，其編碼器位置并未丟失。當(dāng)人離開這個危險(xiǎn)區(qū)域的時(shí)候，那將繼續(xù)工作，從原來的位置開始，并不會丟失工作信息。
圖2-STO安全扭矩切出
凡此種種，包括在安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在安全系統(tǒng)的規(guī)劃中，都預(yù)先需要考慮這些問題。
場景3：當(dāng)機(jī)器的配置更換時(shí)，安全系統(tǒng)如何適應(yīng)這個變化？
安全系統(tǒng)需要嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，若是每次都要重復(fù)繁雜的驗(yàn)證過程的話，那就會帶來較大的工程不便。而基于“模塊化”的軟件思想構(gòu)建的安全系統(tǒng)，則可以采用模塊化的機(jī)器構(gòu)造了構(gòu)造安全系統(tǒng)。它在系統(tǒng)拆除其中一個機(jī)械單元，或新增一個單元時(shí)，僅需配置或系統(tǒng)的自動識別來實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)的適配。
圖3-生產(chǎn)系統(tǒng)的變化-安全配置的調(diào)整
這些經(jīng)常發(fā)生在長流程類的生產(chǎn)如印刷后道裝訂、食品飲料包裝等領(lǐng)域。機(jī)器系統(tǒng)組合發(fā)生變化的時(shí)候，安全系統(tǒng)也可以跟隨其配置變化。
安全-須未雨綢繆
對于今天中國的機(jī)器制造商，越來越多的希望“出?！?，但是安全就是個必須要考慮的。之所以如此，因?yàn)椋踩€是一個較長周期的開發(fā)任務(wù)。安全是一個包括了風(fēng)險(xiǎn)評估、系統(tǒng)選型、程序、測試驗(yàn)證、運(yùn)行部署、維護(hù)、拆除全生命周期的概念的系統(tǒng)。因此，它通常需要較長的技術(shù)布局，要讓安全的應(yīng)用處于“Ready”的狀態(tài)，才能在一旦需要時(shí)，快速把握市場的機(jī)會。
完整的安全產(chǎn)品家族
貝加萊的機(jī)器功能安全是具有非常悠久的歷史產(chǎn)品線，并經(jīng)過不斷的更新發(fā)展，已經(jīng)形成了非常完整的安全系列。
圖4-貝加萊完整的安全產(chǎn)品與技術(shù)
它包括了以下幾個方面：
01SafeLOGIC
安全邏輯控制器，基于功能安全規(guī)范設(shè)計(jì)的安全型控制器，其內(nèi)部采用冗余架構(gòu)支持，包括安全的芯片及設(shè)計(jì)認(rèn)證。
圖5-安全邏輯控制器
貝加萊安全控制器包括標(biāo)準(zhǔn)的SafeLOGIC和小型的SafeLOGIC X，后者僅針對20個安全節(jié)點(diǎn)的小型安全應(yīng)用。
02SafeMOTION
貝加萊的SafeMOTION包括了硬件的安全電機(jī)，以及安全的驅(qū)動器ACOPOSmulti、ACOPOS P3、ACOPOSmotor均有安全認(rèn)證。同時(shí)，也包括這些安全硬件運(yùn)行的安全功能。
圖6-SafeMOTION支持的安全功能
SafeMOTION包括了：
●STO:安全扭矩切出
●SOS:安全停車
●SLS:安全速度限制
●SLI:安全增量限制
●SLA:安全加速限制
●SLT:安全扭矩限制
●RSP:安全的剩余位置
●SBT:安全剎車測試
●SBC:安全剎車控制
●SSO:安全速度觀測器其它包括安全的編碼器監(jiān)測、停電模式、安全節(jié)點(diǎn)參數(shù)功能等。
03SafeROBOTICS
機(jī)器人系統(tǒng)由于其牽扯到坐標(biāo)變換，以及每個軸的動作解析。其功能安全主要聚焦于末端中心點(diǎn)（TCP）的相關(guān)功能，如SLS@TCP-即，末端中心點(diǎn)的速度限制。即，通過TCP的速度限制，來降低安全風(fēng)險(xiǎn)。如圖，還包括位置限制、方向限制以及空間限制。
圖7-SafeROBOTICS的安全功能
04SafeIO
圖8-安全I(xiàn)/O產(chǎn)品
除了如圖9的X20系列刀片I/O的安全模塊，貝加萊還有IP67防護(hù)等級的安全I(xiàn)/O模塊；同時(shí)，安全I(xiàn)/O還包括了模擬量和溫度的模塊；這些I/O本身也是做了涂層處理，包括寬溫、潮濕工況下的適應(yīng)力。
05SafeDesigner
在功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其設(shè)計(jì)軟件本身也是要經(jīng)過認(rèn)證的，SafeDesigner則是貝加萊針對安全類應(yīng)用的設(shè)計(jì)軟件。實(shí)際上，它也是遵循PLCopen Safety的標(biāo)準(zhǔn)化模塊編程，并經(jīng)過測試認(rèn)證的軟件。
圖9-SafeDesigner可以快速開發(fā)安全應(yīng)用
06 openSAFETY
openSAFETY是安全的控制器、驅(qū)動、I/O站以及第三方安全設(shè)備間的通信規(guī)范。它能夠?qū)崿F(xiàn)確保功能安全的數(shù)據(jù)通信，包括對安全相關(guān)的交互，以及安全相關(guān)的數(shù)據(jù)幀出現(xiàn)差錯的處理機(jī)制。openSAFETY是經(jīng)過嚴(yán)格現(xiàn)場驗(yàn)證的成熟總線，基于POWERLINK的網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制，符合IEC61784-3標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。以上，可以全景看到貝加萊有非常完整的功能安全產(chǎn)品技術(shù)體系。滿足各個領(lǐng)域的機(jī)器安全開發(fā)所需的基礎(chǔ)平臺支撐。
安全認(rèn)證
貝加萊的安全認(rèn)證包括來自TUV/GL/UL相關(guān)的認(rèn)證，最新的UL6200為進(jìn)入氫能領(lǐng)域的設(shè)備也提供安全控制系統(tǒng)。
圖10-安全相關(guān)認(rèn)證
貝加萊還通過以下眾多的安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
●IEC 61508 ED 2《電氣/電子/可編程電子安全系統(tǒng)的功能安全》
●ISO 13849-1《機(jī)械安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則》
●IEC 62061《機(jī)械安全-- 與安全有關(guān)的電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)的功能安全》
●IEC 61511《過程工業(yè)安全儀表系統(tǒng)》
●EN 50156《熔爐與附屬設(shè)備的安全系統(tǒng)》
●EN 692 / EN 693 / EN 12622 / EN 13736，分別是針對《機(jī)床-機(jī)械壓力機(jī)的安全》、液壓機(jī)CE認(rèn)證及安全、《機(jī)床安全-液壓制動器》、《機(jī)床安全-氣動壓力機(jī)》等的安全標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。
除了安全相關(guān)認(rèn)證，貝加萊的全系列控制產(chǎn)品都是經(jīng)過了如DNV-GL的船級社認(rèn)證的。因此，如果您希望能夠安全來為您開辟新機(jī)遇，可以留言告訴您的需求、期待以及聯(lián)絡(luò)方式。我們共同探討如何讓機(jī)器在競爭中，通過安全能力增值。