安全控制器结构分析与研究.pdf

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1、工业自安全控制器结构分析与研究谈秀华，赵莹玉，韩兵(上海交通大学自动化系，上海200240)摘要：随着工业生产和工程应用需求的增加，对安全方面的规范必将更为严格，而安全控制方面的研究也会更加深入。论文对安全控制器的电路结构进行了分析研究，分析了安全控制器相关系统应用中的冗余特性，对PLC数字量的输入输出模块进行了安全结构研究。因为要成为安全PLC，则每个模块也必须是故障一安全型的。采用增加冗余通道和增加测试模块的方法对PLC的交直流两种输入与输出模块．以及继电器输出、晶体管输出结构进行了研究。关键词：安全控

2、制器；结构分析；PLC中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009—9492(2011)11-00l1一o4StructureofSecurityControllersAnalysisandResearchTANXiu-hua，ZHAOYing-yu，HANBing(AutomationdepartmengofShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Withindustrialproductionandincreasingd

3、emandforengineeringapplications，thespecificationofsecuritywillbemorestrin—gent，andsecuritycontrolwillbemorein—depthresearch．Thepaperanalyzescircuitstructureofsecuritycontrollersandredundancyap-plicationsofthesafetyrelatedsystemcontrollerandthePLCdigitalinp

4、utandoutputmodulesofthesecuritystructure．BecauseofasafePLC，theneachmodulemustalsobeafailure—securitytype．IncreasedbyaddingredundantchannelandthemethodoftestmodulePLCbothACandDCinputandoutputmodules，relayoutput，transistoroutputstructurearestudied．Keywords：s

5、afecontroller：structureanalysis；PLC1引言freedomfromunacceptablerisk，即避免不可接受的控制系统的安全性是生产过程安全的保证。风险。而将风险定义为危害发生频率与其严重性工业自动化领域中广泛使用的控制器由于设计缺的乘积。陷或由硬件问题引起的设备故障可能造成巨大的安全控制系统就是指符合一定安全级别，能经济损失，或者导致人员伤亡，环境污染。虽然够对设备可能出现的故障进行动作的控制系统。人为操作不当不能忽视，但如果系统本身可以在它必须能够迅速、正确的对事故

6、做出响应。最终发生故障时启动安全装置，安全在一定程度上才能够完全避免事故的发生或者至少能减少事故给能保证，风险就可以减少到可以承受的范围。安设备、环境和人员造成的危害n】。全控制装置是一个安全控制体系的重要组成部分。安全控制系统基本结构由输入设备。如传感安全控制装置不是不会发生故障，而是相对于正器，逻辑单元和输出设备(如执行器)所组成常控制设备具有自己的冗余性和诊断等功能，从(如图1)。如紧急停车系统(emergencyshut—down而保障安全信号被接收时正确的逻辑分析、处理system，ESD)是一种

7、应用于工业过程的安全控制和控制执行器的安全输出。系统。它由中心单元、输入、输出单元和辅助单2安全控制系统元构成．并且ESD系统与其相关的系统紧密连在生活中所说的安全是不发生危险。这是绝接。以往ESD的中心单元一般采用继电器或专用的程序控制设备。而在电子技术飞速发展，计算对的安全，而在实际的控制系统中，这样的安全是不可能被实现的。在IEC61508中将安全定义为机技术广泛应用的今天，ESD系统的中心单元一收稿日期：2011-05—19G自动化般采用PLC系统。但是对于完成ESD功能的PLC产品，按目前的国际标

8、准是有严格规定的。所以无论是继电器还是PLC，若要应用于安全控制系统，则必须通过相应的标准。I：输入装置，如传感器L：逻辑控制器图2直流输入接口原理图O：输出装置，如执行器陶1安全控制系统结构图入端一PI,C内部Rl———1r—’L—一C3安全PLC结构分析现在国外已有些公司推出的自己的安全PLC【OR20R3——ZZ电内部路●系列，其基本特点如下。光耦台器根据相应安全标准研制开发的用于安全防护●C系统控制设备的