安全元件在新冲压线上的应用

建于20世纪八九十年代的老冲压生产线，基本全都是采用人工手动操作，人身及设备安全得不到充分的保障。为适应越来越高的产能需求，上汽通用五菱（SGMW）于2006年在柳州工厂新建了一条自动化冲压线。该冲压线由1台22500kN、3台10000kN的压力机以及7台自动化机械手组成。整线长约80m，宽约20m，地面上高度约11m，地下深度约6.5m。这是一个具备最高安全等级的冲压车间，应用了很多典型的安全元件和系统。而在青岛分公司的生产建设上，我们还引入安全PLC和安全I/O。

双手按钮——将危险制约在源头的设计理念

双手按钮主要用来控制压机的滑块运动。在生产线调试阶段或者手动运行压力机时，需要使用双手按钮进行操作。

生产的初始阶段，由于产品质量及人员培训等方面的制约，安全生产得不到有效和严格的实施。很多操作人员为了图方便，往往采取各种各样的“诡诈”手段。例如，将其中一个按钮固定闭合，只操作另一个按钮，另一只手用来输送板料等，这种操作方式存在着较大的安全隐患。为避免这种情况，项目技术人员从多年的项目运作及生产中总结出经验教训，认识到设备的选型是关键。

基于这个出发点，在选择双手按钮时我们选择了罗克韦尔800P-F2CAV系列的产品，而不是简单地选用两个按钮进行组合。该系列的双手按钮不仅具有特殊的壳体结构设计，而且配套采用安全监控模块（又称安全继电器），组成一个安全的双手控制系统（见图2）。在危险场所，特别是手工送料的机器、冲压设备以及带切割刀具的机器等，只有在双手按钮同时按下去，并且时间差应该不小于0.5s时，装置才进行有效操作；如果时间差超过0.5s，必须两个手都松开后才可以再次使用，从而确保操作人员的双手离开危险区域，免受伤害。

双手按钮的2个常开和2个常闭总共4个信号触点连接到安全监控模块，由安全监控模块对双手按钮的状态进行判断。当且仅当两个按钮在0.5s内同时按下时，安全监控模块才会有输出，该系统才能够启动机器动作；任何一个触点的故障，均可以被监控判断；当任何一只手离开按钮，安全装置就立刻停止输出，切断动力源，从而实现人员保护的目的。任何一只按钮的提前或推迟工作，都不会出现危险（见图3）。

切断危险的源头，避免任何误操作可能带来的风险，是项目技术管理的重要原则。双手按钮的这种操作理念同样也适用在寸动、微调等运行模式上：同时按下按钮，压机动作；同时释放，压机停止；若一只手突然释放，压机急停。

安全保护系统MPS——安全生产及维护兼顾的设计理念

从手动线到自动线的过渡，从简单的人力生产到高度自动化的飞跃，绝非一朝一夕之功。在自动线设计之初，考虑到安全与生产的同时维护需求，我们引入了MPS能量控制理念。MPS即能量监控及锁定系统，现场的MPS操作盒如图4所示。

首先，我们将压力机所涉及的动作分为主要动作和次要动作。所谓的主要动作即可能引起人身重伤或死亡的动作，如压力机滑块的下压动作和机器人的轨迹运动等。次要动作即对人身伤害轻微或不构成伤害的动作，如气阀的动作、机器人真空吸盘的动作等。通过控制主、次要动作的电源或逻辑程序以期达到安全的目的。

引入MPS能量监控系统后，无论是在生产节拍提升亦或是在人员保护上都有明显的改善。操作人员想进入模腔区域，它就必须将主要动作禁止。在冲压自动生产线上，它就意味着选择POS1（位置1，见图4）停止滑块动作，打开栅栏门，锁定机器人动作，关闭废料门，安全指示灯亮（图4所示绿色柱灯）后，方可进入区域执行维修任务。