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SafetyBUS p 安全总线系统在钢铁行业的应用
日期:2010-4-15 14:28:26

    随着现代自动化技术的不断发展,生产设备中的控制功能不断加强和复杂化,机器的生产效率不断提高。但是机器和设备对操作人员、调试人员以及维修人员带来的风险也随之增大。一台高质量的设备,不单单是看其功能有多强大、生产效率有多高,还要关注其安全性。机器的安全性是指在机器安全使用说明书规定的预定使用条件下(有时,在使用说明书中给定期限内)执行其功能和在运输、安装、调整、拆卸和处理时不产生伤害或危害健康的能力。任何一台机器都存在危险。一台高安全性的设备、或采用合理的安全保护和控制措施的生产过程能够避免事故的发生或防止事故的扩散。
在钢铁行业中,不论是冷轧生产线,还是整卷钢板的开卷、剪裁、再卷,这些生产过程都会对操作人员造成伤害。以济南钢铁集团冷轧厂为例,热轧带钢作为原料,进入酸洗流水线。由于热轧带钢经过轧制和冷却后在表面形成一层氧化铁皮,必须在冷轧之前进行酸洗以清除掉这层氧化铁膜,露出新鲜干净的带钢基体金属表面。带钢经过酸洗线之后,就被传送至冷轧设备,被加工至客户所要的厚度。然后,经过退火工序,令钢带内部晶体结构重组,使钢带的韧性得到增强。最后经过平整流水线,消除带钢表面的凹凸不平现象后,得到成品。整个生产过程中,冷轧流水线的工艺最为复杂、安全性要求最高。在轧制过程中,工作人员或调试人员需要在现场进行检测、设定、调试、润滑、清洗、手动装载和故障排除等操作。在这些操作过程中,带钢的开卷、再卷、乳酸液喷射、换辊、钢卷小车移动、X射线测厚以及轧制过程等都会对工作人员或调试人员造成碾压、碰撞、冲击、切割、缠绕、拖拽、灼伤、辐射等伤害。所以,必须采用安全保护和控制设备,来减少机器的风险,保护人和机器的安全。
在现场的各个操作区域,都装有紧急停止按钮,用以终止机器异常的工作状况。在轧机冷轧区域,采用卷帘门进行保护,防止高速运转的工作辊和高速移动的钢带对人员的伤害。当进梁上钢卷移动的时候,使用安全地毯和安全门,以确保处于该危险区域的人员的安全。模式转换开关和使能按钮的组合使用,保证轧机在正确的生产流程下运行。在工作区域,当有危险动作出现的时候,必须可靠地发出声光报警。以上安全功能必须由可靠的安全系统进行控制,经过逻辑运算后,执行安全的输出,控制电机的运转或伺服系统。
所有的安全输入输出点多达700个,并且分布分散在地下油库、乳酸区、轧机工作区、主控操作区域等。显然,采用集中式的控制系统显然是不合适的。所以,在该条生产线中,使用了pilz的SafetyBUS p 安全总线系统,进行离散的控制。
SafetyBUS p 总线系统基于CAN总线基础,根据欧洲标准EN 954-1和DIN V 19250分别可以达到Cat 4 和 AK 6级。总线采用事件驱动的多主站协议,从而可以得到快速的响应时间。硬件采用冗余结构,并且通讯协议中采用CRC冗余校验码、连接测试、地址检测、时间检测等安全措施,达到高可靠性。最大32个组群分配,可以把现场I/O模块分成不同的逻辑分段,从而大大增加系统的可用性。
整套轧机安全控制系统采用PSS 3000模块化安全可编程控制系统为主站,通过SafetyBUS p 安全总线连接53个远程I/O从站,控制现场所有的安全功能。PSS 3000系统通过Ethernet以太网扩展通讯模块与现场TCS、普通PLC和人机界面通讯,进行状态数据的传输。系统简图如下。


    SafetyBUS p 安全总线系统在这条轧机生产线上的使用,大大增强了设备的安全性。在得到快速响应时间、高可靠性和可用性的同时,减少了现场接线成本,便于诊断、易于操作。至今,该系统可靠运行,使用良好,成为SafetyBUS p安全总线系统在钢铁行业中应用的一个典范。

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