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基于罗克韦尔SAB的某机器人推盘堆垛机的安全系统设计

发布时间:2019-11-07 09:41   类型:解决方案   人浏览
1 引言 传统的电气设备已经满足不了现代化安全性能的要求,更加智能的电气化设计系统已经成为主流的发展方向[1],目的是让机器安全在智能制造中扮演着重要的角色。机器安全不仅能使制造商满足合规要求,而且能够帮助制造商提高生产效率。在机器安全方面做得好的安全系统设计可以提高5%-7%的设备总体效率、减少2%-4%的非计划停机、并减少一半安全事故[2]。 2 机器人推盘堆垛机应用场景安全等级的确定 2.1推盘堆垛机场景实例分析 机器人推盘堆垛机在工厂运输物料板的场景如图1所示 图1 场景应用图 在No1阶段是进料传送带机器人工作单元入口点。1,太阳能板产品经过剪切后,由进料传送带运送至机器人工作单元;2,操作员和维护人员不允许从该处进入机器人工作单元,以免被机器人手臂冲撞而导致伤残,甚至死亡。 在No2阶段是操作员放置包装箱区域。1,操作员将包装箱放置在堆垛区传送带上,由机器人进行最终包装;2,操作员的工作区(长度2米)是开放的,如果操作员在该区域内,机器人应当停机,直到操作员离去;3,为了安全起见,不允许操作员通过此开放门进入机器人工作单元,以免被机器人手臂冲撞而导致伤残,甚至死亡[3]。 在No3阶段是维护人员进出口门。1,维护人员需要定期进入机器人工作单元执行维护任务;2,在进入机器人工作单元之前,为保证安全起见,维护人员必须要在相关的电气控制柜上上锁挂牌(Lock Out Tag Out),待完成维护任务出来后才能解除上锁挂牌[4];3,维护人员在机器人工作单元内执行维护任务时,机器人应当处于停机状态,待维护人员完成维护任务出来后,并且关闭好维护门,操作员才能启动机器人. 在No4阶段是出料传送带机器人工作单元出口点。1,机器人将打包好的包装箱从包装区搬移至出料传送带上运出;2, 操作员和维护人员不允许从该处进入机器人工作单元,以免被机器人手臂冲撞而导致伤残,甚至死亡。 2.2 推盘堆垛机机器人在工作区域的安全等级确定 风险参数: S     受伤程度       S1   轻伤     S2   重伤 P     避免危险可能性      P1   特殊情况下  P2   几乎不可能 风险等级划分如图2所示     图2 风险等级划分 可以确定这四个危险点所需的安全性能等级PLr如下: 风险点1:  S=S2, F=F1,P=P2,所以 PLr=d。   风险点2:  S=S2, F=F2,P=P2,所以 PLr=e。  按照机器人标准中规定,可以采用PLr=d的性能等级,故选择PLr=d 做为最终所需的性能等级。     风险点3:   S=S2, F=F1,P=P1,所以 PLr=c。   传送带速度很低。         风险点4:   S=S2, F=F1,P=P2,所以 PLr=d。 2.3 安全电气设备 安全光幕由一个发射器和一个接收器组成,可在危险区域前方或周围形成多束红外光栅。发射器与接收器通过与外壳一端最接近的光电束进行同步[5]。为消除由于环境光或其它光电设备干扰(串扰)而引起的错误跳闸,以特定频率对发射器中的各 LED 连续施加脉冲,这样发射器只能影响与之关联的特定接收器。 安全激光扫描器器是 type 3光电设备,利用发射的红外线激光的漫反射确定是否有人员或物体闯入定义 的区域。旋转反射镜定期发射1类(人眼安全)红外线激光脉冲,覆盖190°角度区域,以形成二维检测区域。

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