quote:以下是引用老学童在2014-01-03 13:10:26的发言:在西门子分布式故障安全技术中非常强调对于剩余风险评估和解决方案,所谓剩余风险就是安全系统无法扑捉到的某些特殊的危险情况,在西门子分布式故障安全技术的实际应用中,人们往往比较专注于西门子本身提供的安全功能,而忽视对具体项目可能存在的意外风险的评估以及针对这些风险采取有效的防范措施。
记得在以下帖子的项目中,由于项目设计中过分强调西门子本身硬件的可靠性和安全性,而没有重视对可能的剩余风险的评估,导致在模块出现故障时,电机意外启动,参见:
http://www.ad.siemens.com.cn/club/bbs/post.aspx?myreply=1&b_id=4&a_id=1099020&s_id=28&num=31#anch
其实在西门子分布式故障安全技术的各个部分都有关于各种剩余风险提示,这里我想举出一个实际应用的例子供大家参考。
设备:数控龙门铣床
部件:
1. 垂直运动部件(滑枕)采用伺服电机驱动、电机制动和电机编码器反馈;
2. 应用和结构所限,不适合采用重力平衡;
3. 应用和结构所限,不适合采用外部编码器(光栅或磁栅)。
剩余风险评估:
1. 当电机编码器连接发生松动时,安全系统可能无法监测到运动部件是否发生意外运动;
2. 当电机连接发生松动时,安全系统可能无法监测到运动部件是否发生意外运动并无法有效制动;
3. 当电机制动器出现故障,安全系统可能无法有效制动。
由于操作人员需要经常出现在运动部件下方,一旦发生意外后果不堪设想。
额外安全措施:
1. 加装自制的坠落检测部件,
原理:内置弹簧拉紧重锤机构,正常工作时垂直部件最大加速度为3.5米/平方秒,自由落体加速度为9.8米/平方秒,按4.5米/平方秒调整弹簧预紧力,当垂直部件加速度超过设定值时,重锤会发生偏离,上面的2个接近开关信号(双通道)断开,安全模块会立即发出停车和制动信号,有效保证在发生坠落前提前发出安全制动信号;

2. 在齿条上加装2个接近开关模拟编码器A/B信号,通过西门子高速输入/输出接口接入NCU, 与电机编码器一起构建双通道位置监测,一旦垂直部件在没有指令的情况下发生意外移动,安全系统会立即发出停车和制动信号;

3. 增加外部制动装置,与伺服电机制动器构成双通道制动,有效保障安全制动。

安全是永远的话题,也是产品的生命,重视项目中的每个安全环节是一个工程技术人员责任,事故往往不是发生在安全系统的可控范围内,而更多的可能是“意外”(剩余风险)。
////////SIEMENS////////////////////SIEMENS//////////////////////SIEMENS////////////////////SIEMENS/////////////////////SIEMENS////////
这个例子其实非常好,这里引申出一个重要的话题,也是我们一再想向设备设计人员以及广大工程师们强调的一个问题,那就是:制造出一台安全的设备的正确的步骤是什么?
实际上,要想制造一个安全的设备,应该是按照一下几个步骤进行:1.风险识别 2.风险评估 3 方案实施及再评估 4 证明或者认证。 但由于目前大多数用户并不是非常了解这个过程,因此往往会导致一个结果,那就是设备设计阶段并没有仔细的考虑安全的功能,导致当设备制造完成之后,才发现所采取的安全措施可能并不能完全达到安全的要求。例如老学童讲的这个例子,当设备都做完了或者在使用过程中,才发现设计上还有需要改进的地方。其实如果按照正确的步骤,在设备的设计阶段就进行过(1)风险分析和(2)风险评估的话,就不难发现如果没有对电机的监控,那么设备在使用过程中是存在很大风险的。在这个基础上,相信设计出来的方案会跟现在的方案是不同的,比如,设备上可能会考虑增加外部机械防护,电控部分会加上对电机的检测回路或者选择使用带安全功能的变频器(当然,还有很多措施可以采取),此时你会发现,你的系统跟现有的系统是完全不一样的,你会有更多的防护措施,这样就不会出现之前的危险的场景了。而对于可能会致人伤亡的场合,应该采取SIL3 或者PLe的防护等级,在风险评估后就应该更加重点对待,再(3)采取方案阶段,无论从整体机械方面的设计还是从电控系统的防护,都应该是考虑的更加完善才行,例如,除了刚才提到的一些防护措施需要采取,实际上还可以考虑如何防止有人无意进入到运动部件活动范围内时,如何保证运动部件不能下移,例如在外面增加一个光幕,或者激光扫描仪,一旦有人进入危险区域,就要让电机停下来,从而保证人员的安全,这些都是功能安全需要考虑的问题,只有这样,才能保证一台设备在工作过程中是安全的。因此我们可以看到,安全系统的配置实际上是要根据现场的风险以及可能对人造成的伤害程度不同而随之变化的,现场的安全防护并不单单指安全系统自身的检测功能,这些检测功能只是帮助系统能够对发生的故障指令做出响应(例如检测到有人进入危险区域,光幕会发信号给安全PLC,安全PLC应该控制电机停等),并确保当这些故障信号出现时,安全系统的是一定会响应的(失效率很低),因而安全控制系统是要结合实际的风险等级来相应的安全功能和安全回路的,千万不能认为只要用了安全PLC设备或者系统就是安全的了,对设备的风险评估和安全功能的设计才是系统安全的基础。