在机器设备中一套完整的安全控制系统需要包括:安全检测元件、安全控制机构和安全的动力执行机构。
安全检测元件,如:安全区域扫描仪、安全地毯、安全光栅...等,用于感知是否有人员进入到了运动设备的潜在危险区域。
安全控制机构,如:安全控制器、继电器,用于处理系统的安全逻辑,对人员面临的潜在危险进行辨识,并按照预设的安全策略向动力执行机构发出相应的安全动作指令。
安全的动力执行机构,安全变频器、安全伺服驱动器、安全气动元件...,依照控制器发出的指令执行所需的安全动作,如:减速、限速、停止或切断动力输出等。
当操作人员的身体进入设备危险区域时,需要确保机器动作处于停止状态。安全控制器会根据安全光栅等检测元件感知到的信号,判断是否有人员已经进入所规定的危险区域,如果是,那么控制器就会向变频器、驱动器和液压动作机构发出停止运行的指令。但如果在这个安全指令的执行过程中,编码器检测到运动机构没能在规定时间内停止,或者它们在人员仍处于该区域时出现异常动作,那么控制器就会立即向动力组件发出指令切断执行机构的动力电源输出(STO)。这样做的好处在于,不需要在每次有人员进入危险区域进行操作时都切断执行机构的动力电源,可以在兼顾人员操作安全性的同时,确保设备的运行效率。
在某些情况下,运维人员是需要进入设备危险区域对正在运转的部件进行故障处理、检修保养...等操作的。例如,操作人员需要一边手动控制设备的慢速运行,一边完成对油墨滚筒的清理工作。此时,设备系统就需要以安全速度限制的控制模式运行。如果设备运行出现异常,如:速度超出限值、或者人员意外受到伤害,那么就必须立即切断执行机构(如:驱动器...)的动力输出,以保护人员安全。而这其中就需要使用安全编码器(或安全电机反馈)为安全控制系统准确提供各运动部件的实时速度反馈。
在机器安全控制系统中,十分有必要使用安全编码器作为电机、负载或/和传动机构的运动反馈,来帮助完成对设备部件动作状态的闭环监测。尽管安全控制器或/和集成安全的驱动器...等安全产品都能够实现对安全控制流程的管理,但如果没有安全级别编码器作为可靠的动作状态反馈,它们的功能其实是受限的。
从理论上说,传统的旋转编码器也是可以用于实现运动安全的反馈功能的,但却必须证明其在每种情况下都能够达到所需的安全性能水平。 而这就得具备非常详细的产品知识,通常需要得到产品服务商或/和制造商的支持。 尤其是对于单编码器系统来说,需要排除运动负载和编码器之间的耦合故障,这一点十分关键。