機械制造業(yè)控制系統(tǒng)的安全自動化技術(shù)和應(yīng)用

殷海訪，王振華

（山東華宇工學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

機械安全性能是指正常使用環(huán)境中避免對操作工人的傷害，其必須在嚴(yán)格遵守機械安全使用說明書的指導(dǎo)下開展作業(yè)。大量工作實踐證明，任何機械設(shè)備操作、運行過程中都存在不同程度的安全風(fēng)險因素，一旦相關(guān)工作人員操作不當(dāng)，不僅會導(dǎo)致機械設(shè)備發(fā)生安全故障，還會導(dǎo)致各類安全事故發(fā)生。基于此，必須要對機械制造業(yè)生產(chǎn)制造中的安全故障進行分析，深入研究機械制造業(yè)控制系統(tǒng)安全自動化技術(shù)的應(yīng)用途徑。

1 機械制造業(yè)安全控制系統(tǒng)的概述

根據(jù)機械制造業(yè)相關(guān)學(xué)者研究，不管機械制造設(shè)備處于運行或者停止?fàn)顟B(tài)，工作人員針對生產(chǎn)裝置所采取的安全保護措施均可以稱作機械制造業(yè)安全控制系統(tǒng)。在機械制造生產(chǎn)過程中，機械設(shè)備本身就存在一定的隱患與操作危險，在相關(guān)工作人員操作不當(dāng)?shù)臅r候也會出現(xiàn)安全問題，此時安全控制系統(tǒng)就需要根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)分析出的安全故障信息，在第一時間內(nèi)對該安全故障信息做出反應(yīng)，并及時輸出正確的信號，保證機械制造設(shè)備在安全狀態(tài)下停止，盡可能減少發(fā)生機械設(shè)備安全事故的概率，盡可能控制事故發(fā)生時的發(fā)展、擴展態(tài)勢，避免因為事故擴散導(dǎo)致機械制造生產(chǎn)的后續(xù)危害。機械制造業(yè)安全控制系統(tǒng)主要由輸出控制單元、邏輯控制單元和現(xiàn)場安全信號三部分構(gòu)成。根據(jù)當(dāng)前社會發(fā)展概況，不斷提升機械制造行業(yè)中對安全自動化控制技術(shù)的應(yīng)用水平具有重要意義。在機械制造中通過應(yīng)用由安全進入裝置、多樣性控制、安全總線系統(tǒng)、冗余性控制和緊急停止設(shè)備等構(gòu)成的機械制造行業(yè)安全控制系統(tǒng)的硬件安全措施，可以促使機械制造業(yè)控制系統(tǒng)安全控制水平有效提升，保證操作員工的安全。

2 機械制造業(yè)控制系統(tǒng)安全自動化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 在鋼鐵制造業(yè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

當(dāng)前社會中，隨著社會經(jīng)濟水平的不斷提高，越來越多的人們選擇汽車作為主要交通工具，鋼鐵制造業(yè)隨之獲得較大發(fā)展。車用金屬板材的主要制造工藝有沖壓、焊裝和涂裝等，其中最核心的環(huán)節(jié)是沖壓，該工藝是汽車制造中危險系數(shù)最高的生產(chǎn)工藝。在高速沖壓生產(chǎn)線中應(yīng)用安全自動化技術(shù)，不僅能夠保證工藝過程，還能有效提升生產(chǎn)的安全性，使工作人員在安全的工作環(huán)境中制造生產(chǎn)。針對當(dāng)前汽車制造業(yè)中對安全自動化技術(shù)的應(yīng)用情況，一般應(yīng)用緊急停止裝置和防護安全門設(shè)備兩種安全自動化控制系統(tǒng)。在鋼鐵制造業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用安全自動化技術(shù)，其中的緊急停止裝置能夠?qū)o意失誤操作的重新啟動進行控制。在鋼鐵制造業(yè)的控制系統(tǒng)中，應(yīng)用傳統(tǒng)控制裝置仍存在一定的危險因素，如果系統(tǒng)中存在操縱頭松動問題，很容易導(dǎo)致操作人員錯誤操作啟動按鈕，導(dǎo)致機器重新啟動，使整個生產(chǎn)制造流程處在危險環(huán)境中，引發(fā)各類安全、危險事故發(fā)生；而且由于系統(tǒng)尚未鎖定，會導(dǎo)致緊急停止裝置的安全觸點不會始終保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，一旦系統(tǒng)重新啟動，可能嚴(yán)重危害工作人員的生命安全。鋼鐵制造業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用安全自動化技術(shù)，其中的防護安全門設(shè)備可以較好地監(jiān)督與控制移動式防護門。根據(jù)當(dāng)前的鋼鐵制造業(yè)中控制系統(tǒng)生產(chǎn)制造情況，為了盡可能減少與規(guī)避工作人員在壓機內(nèi)的安全事故隱患，可以采取最普遍、應(yīng)用最廣泛的安全自動化技術(shù)，即防護安全門設(shè)備。通過應(yīng)用防護安全門設(shè)備，在整個機器的所有危險運動停止前，工作人員受到安全防護門設(shè)備的限制，無法進入到危險區(qū)域內(nèi)，從而減少安全事故發(fā)生的概率，這也是未來鋼鐵制造業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用安全自動化技術(shù)的重要研究方向。

2.2 在汽車制造業(yè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

在鋼鐵制造業(yè)中，如果不采取有效的安全控制管理措施，就會導(dǎo)致其中的制造生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)對參與生產(chǎn)的工人造成嚴(yán)重傷害，甚至嚴(yán)重威脅工人的生命安全。鋼鐵冷軋廠的生產(chǎn)制造中使用大量的熱軋帶鋼，在生產(chǎn)中需要熱軋帶鋼進入酸洗流水線。經(jīng)過酸洗流水線之后，熱軋帶鋼的表面在冷卻后形成一層氧化鐵，如果處理不當(dāng)，就會對工人造成傷害。為了有效保證參與制造生產(chǎn)的工人人身安全，需要采取有效措施來徹底清理熱軋帶鋼表面的氧化鐵膜。在冷軋之前采取徹底、有效的酸洗，是保證機器穩(wěn)定運行的技術(shù)處理方式。與其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)相比，冷軋流水線工藝是整個鋼鐵制造生產(chǎn)過程中對安全要求最高的環(huán)節(jié)，其中采取的安全控制技術(shù)也是最復(fù)雜的。其要求負(fù)責(zé)調(diào)試的工作人員必須保證手動裝載、清洗、調(diào)試和檢測等一系列操作的規(guī)范性、有效性，如果操作不當(dāng)或機械發(fā)生故障，很可能對工作人員造成嚴(yán)重傷害。在汽車制造業(yè)生產(chǎn)中，將控制和最大限度降低機器風(fēng)險作為工作目標(biāo)，在系統(tǒng)中合理應(yīng)用安全控制設(shè)備，有效確保相關(guān)人員的人身安全。根據(jù)在汽車制造業(yè)中控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用，機器維修環(huán)節(jié)需要操作調(diào)試工作人員具備較高的專業(yè)素養(yǎng)。因為機器本身的控制功能較為復(fù)雜，如果操作不當(dāng)，很容易導(dǎo)致機械的安全性能受到影響。為了有效提升機器的安全性能，要求操作調(diào)試人員必須采取有效的安全保護措施，保障了機械的安全性能，調(diào)試工作人員的安全也就得到了保障。根據(jù)實際工作情況，鋼鐵制造業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的安全自動化技術(shù)通常包括了非安全系統(tǒng)和安全系統(tǒng)，通過非安全系統(tǒng)有效、嚴(yán)格地控制整套冷軋線工藝，安全系統(tǒng)可以有效控制生產(chǎn)制造現(xiàn)場所有的安全功能。

2.3 在風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的應(yīng)用

對風(fēng)力發(fā)電機組中的核心技術(shù)進行分析，發(fā)現(xiàn)其核心技術(shù)是電氣控制系統(tǒng)，要想保證風(fēng)機運行的安全性、可靠性，就必須保證電氣控制系統(tǒng)的安全性。風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中應(yīng)用安全自動化技術(shù)，其安全自動化系統(tǒng)主要是由安全系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，其概念也存在一定差異。控制系統(tǒng)將接受到的風(fēng)力發(fā)電機組信息作為判斷調(diào)節(jié)發(fā)電機組的主要依據(jù)，保證系統(tǒng)中的風(fēng)力發(fā)電機組處于正常運行狀態(tài)。安全系統(tǒng)比標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)在邏輯方面更加具有優(yōu)勢，在該風(fēng)力發(fā)電機組的電氣控制系統(tǒng)運行時，一旦風(fēng)機運行超出了安全值，該安全自動化技術(shù)就會發(fā)揮作用。風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)獲得運行信息，如果安全系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)發(fā)生沖突，則設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)的相關(guān)功能完全服從安全系統(tǒng)的要求，然后再執(zhí)行相關(guān)操作。在發(fā)電機組控制系統(tǒng)中應(yīng)用安全自動化技術(shù)時，安全系統(tǒng)的根本職能是監(jiān)督、控制系統(tǒng)運行中的各類安全信號，獲取系統(tǒng)運行產(chǎn)生的振動、臨界功率和臨界轉(zhuǎn)速等信息，如果某些信息與設(shè)定的安全系統(tǒng)數(shù)據(jù)不符，則在第一時間觸發(fā)安全系統(tǒng)，聯(lián)動相關(guān)制動系統(tǒng)迅速激活，使風(fēng)力發(fā)電機組在故障時及時斷網(wǎng)，保證其生產(chǎn)的安全性。在發(fā)電機組控制系統(tǒng)運行過程中，標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)主要發(fā)揮監(jiān)督和控制相關(guān)風(fēng)機運行信號的職能，根據(jù)相關(guān)運行程序，保證風(fēng)機處于正常運行狀態(tài)。如果運行中出現(xiàn)機器驟停等現(xiàn)象，會觸動控制系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的制動系統(tǒng)，在較短時間內(nèi)讓整個風(fēng)機進入空轉(zhuǎn)或停止?fàn)顟B(tài)。

3 結(jié)束語

我國目前在機械制造業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用安全自動化技術(shù)仍處于探索研究階段，與西方發(fā)達國家的應(yīng)用水平還存在差距，相關(guān)工作人員還缺乏良好的安全意識，不能積極、充分地開發(fā)機械產(chǎn)品的附加值。因此，隨著安全自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，為了有效提升機械制造生產(chǎn)的安全性，需要深入研究機械制造業(yè)控制系統(tǒng)的安全自動化技術(shù)應(yīng)用，在機械制造業(yè)控制系統(tǒng)中靈活、合理地應(yīng)用安全自動化技術(shù)。