安全小百科之安全防护装置（上）

　　11月初发生在重庆万州的公交坠江事故，在社会上引起了广泛关注，根据公安机关还原的事件真相，事故起因是乘客和驾驶员之间发生了激烈的肢体冲突，导致车辆失控，最终酿成悲剧。

　　如果那位乘客能够保持理智，如果那位驾驶员心里有一盏安全的警示灯，也许悲剧就不会上演。但是寄希望于人能够及时控制自己的行为，避免事故的发生，显然是不靠谱的。在司机位增加防护隔离装置，可能是当前最直接且有效的一种解决办法。

　　安全防护应该怎么做？

　　不管是在生活中，还是在工业生产中，对潜在的风险进行充分的评估，采取必要的措施，比如安装合适的防护设备，设计安全控制系统等来降低风险，都是十分必要的。

　　看似简单的安全防护，其实有大学问。

　　图1，防护装置提高生产安全性

　　“固定防护？可移动防护？”

　　防护，顾名思义，就是用来保护人们免受机器的伤害。在一些情况下，防护措施也可以同时保护机器的生产过程，不被人为干扰。比如，避免靠近机器的人随意中断时间要求苛刻的生产过程。

　　对于工厂新购置的机器，到底是加装固定的防护还是可移动的防护呢？主要决定因素是人员出入危险区的频率。

• 如果仅需要在维护和过程校正阶段进入危险区，并且防护装置的拆除和更换也比较容易，这种情况适合安装固定的防护装置；

• 如果生产过程需要干预，而且可预见的人员进出频率高于一周一次，或者固定防护装置的拆除和更换比较困难，则应安装可移动的防护装置。

　　不同类型的防护设备适用情境不同，成本也有差异，应根据现场情况“因地制宜”，选择合适的防护设备。

　　图2，安全门防护装置

　　防护装置的安全控制

　　根据评估，如果确定要安装的是可移动的防护装置，那么接下来就需要根据EN62061或EN ISO13849-1确定相应联锁的安全等级（SIL或PLr），然后设计控制系统，并进行验证。

　　传感器比如带有防护锁定的安全联锁开关作为控制系统的输入，用来检测防护装置的位置。防护锁定功能会根据检测结果做出判断，当危险的动作停止后，防护装置才能开启。防护装置可与联锁装置相关联，当安全门被打开时，连锁装置确保危险的机器功能停止并有效防止意外重启。

　　需要注意的是，如果通过风险评估确认存在人员受困的风险，那么安全门的防护锁定装置必须带有逃生释放功能，避免在电源供应失效等故障时无法打开安全门。电源失效期间，如安全门处于关闭状态，控制系统无法发出解锁命令，身处危险区的人可以通过主动操作打开防护锁定装置，当然，前提是操作员必须经过培训，并清楚如何操作机械释放的功能。

　　故障屏蔽

　　当采用传感器监控移动防护装置时，需要关注的问题是当传感器串联到诊断评估设备，是否串联数量越多，达到的诊断覆盖率就越高？

　　来看如下案例：

　　1. 三个安全门传感器串联到一个评估设备上，初始状态所有安全门都在关闭状态，继电器输出为“on”，机器开始运行。

　　2. 左侧的安全门与N/C触点的开关线路发生短路，此时，故障不会被检测到，机器继续运行。

　　3. 左侧的安全门被打开，向继电器发出信号。在信号的切换比较期间，继电器发现了信号不一致，切换到故障状态：安全门关闭，机器无法重新启动。

　　4. 如果最右侧的安全门被打开，继电器检测到条件正常，故障状态被重置，安全门依次关闭，机器准备就绪处于可启动状态。但是短路的故障依然存在。

　　以上描述的是安全电路中无法检测的故障，专业术语叫故障屏蔽。此时，如果安全电路中故障增多，整个安全门系统就会失效。

　　机械开关和磁性接近开关必须考虑此类故障屏蔽，受限于故障屏蔽的可能性，开关能达到的最大诊断覆盖率（DC）也是受限制的，从而影响了安全功能以及可达到的性能等级PL。

　　一对独立接入安全控制器的联锁开关，其最高诊断覆盖率可达99%。根据ISO/TR24119，一组串联的开关其最大诊断覆盖率，则取决于开关的数量以及它们的操作频率。

　　只有具有内部诊断回路以及基于RFID技术带有OSSD输出的开关，才能免除故障屏蔽的影响。比如，安全功能要求达到PLe级，则必须采用具有一体化故障检测技术的开关，才不会发生故障屏蔽现象，串联的安全开关组成的安全回路，其DC和PL也不会受影响。

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