安全傳感器是否一定要接入安全PLC才安全？

　　“安全設(shè)備(如急停、安全門(mén)、安全傳感器、光幕、光柵、閥島等)為何要接入安全回路中，不可以?xún)H接入PLC的普通IO點(diǎn)中?”

　　一、精簡(jiǎn)回答

　　如果使用了安全光幕等安全的輸入單元，而使用普通PLC進(jìn)行一個(gè)邏輯控制，整個(gè)安全系統(tǒng)的安全等級(jí)是不能達(dá)到一個(gè)比較高的安全等級(jí)的。因?yàn)槠胀≒LC出錯(cuò)的幾率會(huì)比安全控制器高很多，因此如果需要一個(gè)安全系統(tǒng)的整個(gè)回路達(dá)到比較高的安全等級(jí)來(lái)進(jìn)行安全防護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)回路中的所有元器件都需要達(dá)到比較高的安全等級(jí)，包括輸入傳感器、控制單元以及輸出執(zhí)行器。

　　二、詳細(xì)說(shuō)明

　　首先，根據(jù)機(jī)器安全國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 13849-1“安全相關(guān)控制部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 (SRP/CS)”，對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16855.1 2008中的規(guī)定，先對(duì)機(jī)器所有風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，評(píng)定出PLr (Performance Level requirement整個(gè)安全系統(tǒng)所需要的安全等級(jí))，再進(jìn)行安全設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)使用元器件的安全性能等級(jí)的評(píng)定，來(lái)確定最終安全系統(tǒng)的PL等級(jí)，最終看是否達(dá)到了PLr的要求。具體流程如下圖所示：

　　展開(kāi)來(lái)說(shuō)：

　　第一步 進(jìn)行PLr的評(píng)定

　　其中a是低風(fēng)險(xiǎn)，e是高風(fēng)險(xiǎn)

　　根據(jù)上述三個(gè)條件，最終確定這個(gè)工位危險(xiǎn)所要做的安全防護(hù)需要達(dá)到的操作性能等級(jí)PLr.(Performance Level requirement)，每種安全功能都要有各自的PLr來(lái)對(duì)相應(yīng)的危險(xiǎn)進(jìn)行防護(hù)。

　　第二步 安全回路設(shè)計(jì)

　　評(píng)定完P(guān)Lr之后，就針對(duì)不同的危險(xiǎn)及其危險(xiǎn)程度進(jìn)行安全回路的設(shè)計(jì)，包括輸入元件(急停，雙手按鈕，安全光幕，安全光柵，安全門(mén)鎖等)，控制單元(控制器等)，輸出元件(繼電器，接觸器，閥等)。

　　第三步 計(jì)算總的PL

　　針對(duì)不同的安全功能，計(jì)算出整個(gè)安全回路總的PL，看最終的結(jié)果是否大于等于PLr, 如果滿(mǎn)足要求，即是一個(gè)合適的安全設(shè)計(jì)。如果不滿(mǎn)足要求，需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或者更改一些元器件使系統(tǒng)總的PL大于等于PLr。

　　如果基于PL的元件結(jié)合一系列的控制系統(tǒng)SRC/PS，則總的PL也能夠計(jì)算并考慮到以下:

　　a) 使用元件的最低性能等級(jí) (PL low)

　　b) PL元件和元件的數(shù)量 = N low

　　下表給出一個(gè)簡(jiǎn)單的方法來(lái)評(píng)估整個(gè)系統(tǒng)可以達(dá)到的PL

　　即整個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到某個(gè)PL值，整個(gè)系統(tǒng)每個(gè)元件的PL值至少都要大于等于這個(gè)值。

　　Sample：假設(shè)一個(gè)系統(tǒng)的最低性能等級(jí)為PLc, 一共有4個(gè)元件，則整個(gè)系統(tǒng)的PL值為PLb;如果一個(gè)系統(tǒng)最低性能等級(jí)為PLd,一共有3個(gè)元件，則整個(gè)系統(tǒng)的PL值為PLd。

　　三、簡(jiǎn)單舉例

　　假設(shè)一個(gè)工位有機(jī)器人來(lái)取料，然后進(jìn)入其他工位進(jìn)行別的操作，人需要經(jīng)常進(jìn)出機(jī)器人取料的地方放置工件。

　　首先評(píng)定PLr 由于機(jī)器人打到人會(huì)造成重傷，所以選擇S2，由于操作工需要頻繁進(jìn)入這個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域，因此選F2，如果機(jī)器人打過(guò)來(lái)，如果速度比較慢，根據(jù)操作工的熟練程度以及反應(yīng)，是可以逃離這個(gè)危險(xiǎn)的，選擇P1, 最終PLr=PLd。

　　這樣，根據(jù)總系統(tǒng)PL 簡(jiǎn)易估算表，安全設(shè)計(jì)需要使用輸入和控制元件都需要至少PLd 以上的元件才可以。

　　由于普通可編程控制器的PL 等級(jí)是不會(huì)超過(guò)PLc，因此，整個(gè)系統(tǒng)的安全等級(jí)是不能滿(mǎn)足PLr=PLd 的要求，因此是不符合安全標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，必須使用PLd 以上的安全控制器。

　　至于單個(gè)元件的操作性能等級(jí)PL，有些可以從元件的參數(shù)表內(nèi)找到，例如安全光幕，安全掃描儀，安全PLC 等。而有些元件是要通過(guò)計(jì)算來(lái)得到的，例如接觸器，安全繼電器模塊等。

　　其中，子系統(tǒng)的PL 值可以通過(guò)SISTEMA 軟件進(jìn)行計(jì)算和評(píng)估并生成相應(yīng)的報(bào)告。