在追求高效生產的工業自動化領域,“屏蔽”(Muting)技術允許物料在不中斷生產的情況下通過光幕、激光掃描儀等安全防護設備,是提升產能的關鍵。然而,若應用不當,反而可能埋下嚴重的安全隱患。
國際標準 DIN EN IEC 62046 對帶屏蔽功能的出入口站提出了明確要求,其核心在于:屏蔽必須通過至少兩個獨立信號激活,并且必須能夠防止可預見的誤操作與人為篡改。但在實踐中,常因各種原因未能完全遵守標準。
安全隱患一:托盤檢測的“盲區”
在自動化系統中,網狀料箱等物體由于其網狀結構存在大量開口,屏蔽傳感器無法產生穩定的開關信號,導致安全裝置無法正常觸發屏蔽,通常借助托盤進行運輸。
潛在風險:如果有人故意將一個空托盤送入光幕區域,系統便會錯誤地觸發屏蔽。操作人員便可緊隨其后,或從旁側潛入機器人工作區等危險區域,而系統不會報警停機。這是標準明確禁止的危險操作。
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安全解決方案:智能過程門控SPG
此方案無需外部屏蔽傳感器,而是通過兩個獨立信號激活屏蔽功能:
來自系統PLC的控制信號(CS) 作為啟動信號。
由貨物進入光幕保護區域產生的保護區域中斷信號作為驗證信號。
當貨物在CS信號發出后4秒內進入光幕,且貨物與保護區的距離小于200毫米時,安全光幕會釋放臨時放行信號。貨物通過后,系統自動終止屏蔽,安全實現人貨分離,特別適用于安裝空間有限的設備。
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安全隱患二:未滿載托盤的“隱蔽間隙”
當托盤未完全裝載,或貨物寬度遠小于輸送系統時,屏蔽過程中會產生側邊間隙。若此間隙超過標準允許的200毫米,人員便可沿貨物側邊進入危險區域而不會觸發不會觸發安全停機。
潛在風險:人員可以緊貼貨物,從這個過寬的間隙中悄然潛入危險區。由于系統認為只是“貨物在通過”,安全功能不會被觸發,從而造成防護真空。
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安全解決方案:動態格式適應的入口防護
該方案使用兩個安全激光掃描儀生成一個閉合的垂直防護區域。同時,通過安裝在輸送帶兩側的距離傳感器檢測托盤上貨物的位置和寬度。安全系統利用此信息在防護區域中臨時釋放一個對應的通道,輸送貨物可以不受干擾地通過該區域。貨物兩側的區域始終保持標準要求的防護狀態。輸送貨物通過后,防護區域自動重新關閉。如果有人在其旁邊行走或駕駛,也會被可靠地檢測到。該安全解決方案的創新安全概念達到了符合 EN ISO 13849-1 標準的性能等級PL d。
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安全隱患三:叉車觸發的“狀態誤判”
傳統方案中,叉車通過壓過地面感應線圈來觸發屏蔽,使光幕安全功能暫時失效。
潛在風險:根據 DIN EN 415-4新標準理念,此方案已不符合最新安全要求。最大的風險在于“狀態誤判”:人員看到光幕被觸發,可能誤認為區域安全而進入,但此時光幕的防護已被屏蔽,危險設備可能仍在運行。
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安全解決方案:順序重啟
此方案確保一旦光幕的防護區域被中斷,危險運動必須立即停止。當叉車離開危險區域時,特殊布置的感應回路會產生一個確定的序列,使系統能夠自動重新啟動。
如果無法在地面安裝感應回路,也可使用雷達傳感器監控叉車的運動。兩種方法均滿足功能安全要求,并能可靠防止人為篡改。該方案同樣符合EN ISO 13849-1 標準性能等級 PL d。
總結與建議:
屏蔽技術能夠有效區分貨物與人員,助力自動化與效率提升,但其設計必須能夠防范可預見的誤操作與篡改。在以下場景,應考慮采用標準合規的替代安全方案:
屏蔽傳感器無法可靠檢測運輸物體時。
物體寬度變化大,導致側邊間隙過寬時。
涉及叉車觸發屏蔽的應用(該方式已非當前安全技術下的最佳實踐)。
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