1、機器設備的安全保護標準和技術介紹（一） 隨著科學技術的不斷發展，自動化技術在工業生產中的應用越來越廣泛，使得機器設備的功能越來越全面，相比過去變得越來越龐大復雜，這樣就必須對操作機器設備時的安全性加以嚴格要求。評價一臺機器的優劣，除了看其自動化程度高低外，還應該注重其安全是否有保障。對今天的原始設備制造商、機器制造商和最終用戶而言，安全已經越來越成為需要優先考慮的因素。每年，制造商都要面臨更多的安全規則和生產選擇，他們的問題不再是“我們要不要安裝安全系統？”，而是“我們應該安裝怎樣的安全系統才可靠？”為了適應工業自動化趨勢，同時由于社會對工作人員的勞動保護責任心也不斷提高，世界上許多工業國家對

2、機器設備的安全性要求越來越嚴格，象在歐共體國家實行的機器設備CE認證義務就是一個例子。為了協調歐共體國家各自的標準，歐共體標準委員會制訂了歐洲的統一標準，規定機器設備只有滿足相應的安全要求，即獲得CE標志后才被允許在歐共體市場上出售和使用。歐共體國家于1993年1月1日起開始執行歐洲機器指令標準。在經過2年的過渡期后，歐洲機器指令正式開始實施，并且歐共體各個國家都以法律的形式做出了相應的規定。歐洲機器指令強制性地規定，所有進入歐共體國家市場的機器設備，都必須滿足歐洲機器指令的相關要求。在歐洲機器指令中，對機器的定義做出了規定。指令中的機器是指聯系在一起的多個部件或元器件的集合體，至少包括一個運

3、動部件，具有相應的操動機構，控制和電源回路等，聯系在一起用于一定的目的，特別是用于對材料進行移動、包裝、加工和處理。指令中還對安全元器件做出了說明，安全元器件的使用由機器制造商決定，用于實現機器的安全保護功能。如果安全元器件出現故障或工作不正確，將會威脅到機器的安全和給處于機器附近工作區域內的人員的健康造成損害。在歐洲機器指令的附錄I中，規定了機器和安全元器件的基本要求。除了對整體的安全提出了總的原則要求外，附錄I還包括了對控制系統和安全裝置等各個獨立部分的要求。在設計機器時，基本的安全保護要求和安全元器件的選擇要求制造商必須進行機器的危險性分析，以確定機器所有存在危險的可能。對機器進行過危險

4、性分析后，制造商可以采取如下三種措施來減少事故的可能性，將機器的危險性降低到可以承受的程度：(1) 在設計機器時將可能出現的危險降低到最少；(2) 對于無法避免的危險，采取必要的安全保護措施；(3) 對用戶進行培訓，避免剩余危險可能導致的傷害。當機器符合歐洲機器指令的規定時，制造商有義務提供符合規定的證明，當然也有例外情況，在歐洲機器指令附錄IV中列出的機器和安全元器件，必須以EEC原型測試的形式提供符合證明。對于符合歐洲機器指令的機器，必須要有一個在外部可見的標記來表明符合要求，這個標記就是CE標記。這個標記僅僅適用于完整的、具有一定功能的獨立的機器，而不適用于零部件和元器件。但同時，CE標

5、記也可以應用于符合其它歐洲指令規定，而不是歐洲機器指令的產品，例如開關等電氣產品如果符合歐洲低電壓指令，即使不是用于避免電氣危險，也可以應用CE標記。因此，關于產品上CE標記的具體信息，應該通過由制造商提供的符合要求的聲明來反映，該聲明有時候需要與產品一起自動提供，有時候是根據需要提供。另外，在做產品廣告時強調CE標記并不表示質量保證證明，應該避免在廣告中將CE標記與產品質量聯系在一起。由于CE標記所代表內容的廣泛性，因此它不能反映出具體的內容，更多重要的信息應該通過符合聲明反映出來，符合聲明應該包括聲明、規范和簽名等，用來證明指定的產品符合歐洲機器指令的要求。機器設備的安全保護標準和技術介紹

6、（二）在歐洲，有三個機構能夠代表歐盟委員會制定標準，即CEN（歐洲標準委員會）、CENELEC（歐洲電氣工程標準委員會）、ETSI（歐洲通信標準委員會），這三個歐洲標準機構可以單獨或與其他兩個機構共同合作，制定各種必要的標準。 在歐洲機器指令中，包含了上百個標準，為了更好地管理和匯編這些標準，歐洲標準機構將它們劃分成三個不同的層次結構：A類標準（基本標準）、B類標準（類別標準）和C類標準（產品標準）。A類標準規定的是所有機器都必須要符合的基本標準。在A類標準之下，是參考A類標準而制定的、對各種類別的機器做出規定的B類標準，B類標準并不是針對某一種具體的機器，而是對整個類別的機器的共性做出了規定

7、。在B類標準的基礎之上，制定了大量的C類標準，每一個C類標準都對一種具體的機器裝置做出了詳細的規定。另外，B類標準又劃分為B1標準和B2標準，B1標準對與安全保護相關的參數做出了規定，如安全間距、表面溫度、噪音等；B2標準規定的是對安全保護裝置的具體要求，如雙手按鈕、安全門開關、安全地毯等。所有這些歐洲標準（EN標準）的內容都被毫無修改地包含在各個國家的國家標準中（如德國的DIN標準和VDE規范等），這樣可以使這些標準在各個國家都可以被貫徹實施。這些在歐洲各個國家通用的標準可以指導制造商如何去使其產品獲得CE標記，同時，如果制造商滿足了這些標準的要求，就可以認為是滿足了歐洲指令的要求。下面是目

8、前已經正式實施和預實施的一部分歐洲標準。歐洲標準（基本標準和類別標準）：EN 292 第一部分機器的安全關于基本術語和方法的基本概念和總則EN 292 第二部分機器的安全關于設計原則和規范的基本概念和總則EN 294機器的安全防止上肢能夠到達危險區域的安全距離EN 349機器的安全避免擠壓裝置對人身傷害的最小間隙EN 418機器的安全緊急停止設備和功能的設計原則prEN 574（草稿）機器的安全雙手控制裝置prEN 811（草稿）機器的安全防止下肢能夠到達危險區域的安全距離prEN 953（草稿）機器的安全對固定式和移動式安全防護門的設計和結構的總的要求prEN 954-1（草稿）機器的安全控

9、制系統中與安全保護功能相關的部件，第一部分：設計總則EN 1037機器的安全防止機器的意外啟動prEN 1050（草稿）機器的安全危險性分析EN 1088機器的安全與安全防護門相關的安全門開關裝置的設計和選擇原則EN 60204 第一部分機器的安全機器電氣部分的總的要求 歐洲標準（產品標準）：EN 201機器的安全用于塑料和橡膠工業的注塑機的設計和結構的技術安全要求prEN 280機器的安全移動升降式工作平臺，穩定性參數的設計計算、結構和安全測試prEN 415（草稿）機器的安全包裝機械、成型機械等的安全要求EN 500-1機器的安全移動式馬路建筑機械的安全保護prEN 691（草稿

10、）機器的安全木工機械，健康和安全一般要求prEN 692（草稿）機器的安全機械式壓力機械的安全保護prEN 693（草稿）機器的安全液壓式壓力機械的安全保護EN 775機器的安全工業機器人的安全保護prEN 869（草稿）機器的安全金屬壓鑄設備的安全要求prEN 1010（草稿）機器的安全印刷機械的設計和結構的技術安全要求prEN 11111（草稿）機器的安全紡織機械的安全要求機器設備的安全保護標準和技術介紹（三） 歐洲機器指令可以分為三大類。類型A為基本的安全標準，包括了安全保護的定義和設計原則等內容；類型B又分為B1和B2標準，B1標準在基本標準的基礎上對各種專門的安全保護措施進行了定義，

11、而B2標準則是規定了對各種安全保護設備的要求；類型C是對不同類型的機器做出了不同要求的安全保護規定。為了采取合理有效的安全保護措施，以達到CE認證的標準，首先必須對機器設備的危險性進行分析和評估。按照歐洲機器安全標準EN954-1標準，對機器設備進行“危險性評估”后可以得出其危險等級。危險等級可分為B，1，2，3，4共五級，等級B最低，等級4最高。機器設備的危險等級數是根據事故發生時人身受傷程度、事故發生幾率和事故的可預防性來劃分的，如下圖所示：S： 受傷程度 S1： 輕度受傷 S2： 重傷至死亡事故F： 頻繁性和滯留時間 F1： 很少至常常 F2： 頻繁至總是P： 事故可預防性 P1： 一定

12、條件下可能 P2： 幾乎不可能根據歐洲機器安全標準EN954-1“安全控制系統”中的要求，按照對故障的承受能力和出現故障后安全功能的作用，對應于危險等級的五個等級，機器設備的控制系統中安全控制部分也可分為五個等級。等級B要求與安全功能有關的控制電路在設計、選擇和組裝過程中必須使用符合基本安全準則和有關標準的安全開關電器。安全控制電路要能夠承受預期的運行強度，能夠承受運行過程中工作介質的影響和相關外部環境的影響。等級B為最基本的等級，其他等級都必須滿足等級B的要求。與等級B相比，等級1要求使用技術成熟的元器件，即在相似的應用領域中有過廣泛和成功的使用，或是根據可靠的安全標準制造的元器件，以及使用

13、成熟的技術。在等級B和等級1中,安全控制系統對故障的承受能力主要是通過采用適當的元器件來實現, 當安全控制電路中出現任何單一故障時，都會導致安全功能失效。由于使用了技術成熟的元器件，等級1對故障的承受能力比等級B更強一些。等級2除了要符合等級1的要求外，還必須要做到在機器的控制系統中能夠對安全控制系統進行測試，在機器啟動時和在危險狀態出現前，必須對安全功能進行測試。在危險性分析和運行方式顯示有必要時，還可在運行中定期進行測試。只有測試正常，才能啟動機器或使機器持續運行，測試本身不會導致危險狀態，一旦檢測到故障，必須輸出一個信號使相應的控制系統產生作用，同時必須能維持安全狀態直至故障排除。測試裝

14、置可以是單獨的，也可以是安全系統的一部分。在滿足等級1的要求的基礎上，等級3最主要的要求是當安全控制系統中的一個元器件出現故障時，不會導致安全功能失效。在下一次安全功能起作用前或起作用時，必須能夠檢測到已經存在的一個故障，但這并不意味著所有故障都已檢測出來，因此故障的積累會導致安全功能失效。等級4為最高安全控制等級。在符合等級1要求的同時，還要求安全控制系統中一個元器件的故障不會引起安全功能失效，而且故障能在下一次安全功能起作用時被識別出來，如果無法識別，要求多個故障的積累不會引起安全功能的失效。在等級2，3和4中，主要是通過電路結構上的設計來達到對安全功能的要求。在設計電路時，應采用工作極其

15、安全可靠的元器件，可以不考慮這種元器件本身故障發生的可能性。同時，為了避免短路，減少故障的發生率，確定故障的類別，準確地檢測故障以及避免二次故障的發生，可以采用諸如：隔離電路，充分的承載能力，當遇故障時及時開路斷電，良好的接地等措施。在對機器設備的危險性進行了分析和評估，同時確定了對應的安全控制等級后，就必須對機器設備采用合理有效的安全保護措施和應用符合國際標準的安全保護電器產品。對機器設備實現安全保護有多種方式，如機電式、電子式、液壓式、氣動式等等，可以根據機器的實際情況進行選擇，目前使用最多、技術最成熟的方式是機電式。在實際應用上，等級2很少使用，因為在等級2中，安全保護功能如果在兩次測試

16、之間出現故障，系統將無法檢測到，從而有可能在安全保護功能失效時導致機器或人身傷害事故的發生。就目前而言，絕大多數的工業機器都應使用等級3或4的安全保護措施，特別是對一些及其危險的工業機器，如切紙機械、沖壓機械、注塑機械等，必須使用等級4的安全保護措施。評估機器存在的危險等級和相應的安全等級，是選擇安全方案的第一步，如結果顯示一臺機器或者一道工序存在致傷的危險，就一定要加以清除或者遏制，如何清除則取決于機器本身及其危險的性質。最好的保護措施就是，既提供最大限度的保護，又最小限度地干擾設備系統的正常運行。全面考慮機器各個方面的使用非常重要，因為經驗表明使用困難的系統最終將被淘汰。 機器設

17、備的安全保護標準和技術介紹（四） 機器設備的安全保護，其核心就是使機器設備的危險動作停止下來，這一點可以在如下的歐洲標準中反映出來：- EN 292 機器的安全：基本概念、總則和設計- 第一部分：基本術語和方法- 第二部分：技術原則和規范- EN 60204-1機器設備的電器裝置，第一部分：總體要求和規范- prEN 954-1: 1994控制系統中與安全保護功能相關的部件第一部分：設計總則- EN 1037-1: 1996防止機器設備的意外啟動如何將機器設備從運行到停止下來是非常重要的。根據所使用的安全保護裝置的不同，可以有不同的安全停止功能。在正常運行中使用的停止功能，

18、必須要能夠避免機器設備、產品和加工過程被破壞，同時要能夠防止機器設備的重新啟動，這就是對安全停止功能的要求。在EN 60204-1標準的第9.2.2段中，規定了三種停止類別：- 停止類別0：通過立即切斷供給機器設備的電源來實現停止，也就是停止不受控制。- 停止類別1：受控制的停止，供給機器設備執行機構的電源一直保持，以使機器設備逐漸停止下來。只有當機器設備完全停止后電源才被切斷。- 停止類別2：受控制的停止，供給機器設備驅動裝置的電源一直保持。正確的停止類別的選擇，必須建立在對機器設備所進行的危險性分析的基礎之上，這在prEN 954-1：1994標準中有所規定。所有的機器設備都必須具有停止類

19、別0的停止功能。停止類別1和/或2的停止功能只有在機器設備的安全和功能要求有必要時才可使用。停止類別0和1的停止功能必須與運行方式無關，并且停止類別0必須具有優先權。停止功能必須通過相應電路的失電來實現，并且應該比所對應的啟動功能具有優先權。除此之外，還必須采取相應的措施以確保可靠的停止，與此相關的安全功能的設計原則在prEN 954-1：1994標準中有所規定，如果當機器設備的電氣裝置出現故障時，會導致危險狀況的出現，或是損壞機器，或是破壞材料加工過程，則必須采取適當的措施以減小這些危險出現的可能性。在對停止功能做出的要求之中，還包括了如下對緊急停止的要求：- 緊急停止必須比其它所有功能和各

20、種方式的運行都具有優先權。- 對于會導致危險情況出現的機器設備的執行元件，供應給其的電源必須能夠被盡可能快地切斷，同時不會產生新的其它危險。- 復位操作必須不會導致任何重新啟動。如果需要的話，必須提供專門的緊急停止裝置。要實現停止類別0的緊急停止功能，只能通過使用機電式的元器件之間的硬接線來實現，而不能依靠任何開關邏輯（無論是硬件還是軟件）實現。在設計安全保護線路時，必須要考慮到從控制指令發出到指令產生作用時，安全保護線路的響應時間，這是非常重要的，尤其是在處理高動態驅動時。響應時間與安全保護裝置的響應速度有關，響應速度低就意味著更長的安全保護響應時間。制定EN 292標準的目的，就是要向制造

21、商、設計人員等提供一個必要的框架或策略，使得他們的產品能夠以最切實有效的方法來符合歐共體的要求，在這個過程中，充分理解歐洲機器指令中對安全保護做出的要求是十分必要的。機器設備的安全保護標準和技術介紹（五） 為了防止人員在機器設備工作范圍內遇到危險，可以采用多種方法，安裝可移動的防護門是其中非常普遍的一種。在設計防護門時，應該能夠做到在機器的危險運動停止之前，或其他危險因素被排除之前，工作人員無法進入危險區域。安全門開關和電磁開關鎖可以用來對可移動的防護門進行位置監控和鎖緊。安全門開關和電磁開關鎖最大的特點是，具有一個單獨的分離式的操動件（也可稱為插片或操動鑰匙）。使用安全門開關和電磁開關鎖必須

22、實現以下功能：- 能夠確保在安全防護門打開時，機器設備不會產生危險的動作；- 如果使用的是安全門開關，則在機器設備運行過程中，一旦將可移動的安全防護門打開，必須能夠使機器設備的危險動作停止下來；- 如果使用的是電磁開關鎖，則可移動的安全防護門必須一直保持鎖定，直到機器設備的運行狀態不會導致危險狀況的產生；- 在兩種情況下，關閉可移動的防護門都不會直接啟動機器設備的危險動作。當機器設備的危險動作停止下來的時間大于人員進入危險區域所需的時間時，必須使用安全電磁開關鎖，這種安全電磁開關鎖具有安全鎖定和延時解鎖釋放功能。無論是安全門開關還是電磁開關鎖，都具有絕緣塑料外殼和金屬外殼兩個系列，選擇何種系列

23、取決于它們所處的環境條件，這些條件包括：機械負載、溫度、化學影響等。在任何情況下，具有單獨的分離式操動件的安全保護開關，都不允許用作機械停止開關。經驗表明，金屬外殼系列比絕緣塑料外殼系列更能承受惡劣的條件，但是，在通常的工業應用條件下，絕緣塑料外殼系列能夠更好地發揮作用，例如，在各種機床、工業機器人、印刷機械、造紙機械、包裝機械等。安全電磁開關鎖有兩種工作方式，一種是通過彈簧力鎖定，通過電磁力解鎖；另一種是通過電磁力鎖定，通過彈簧力鎖定。無論選用何種工作方式的安全電磁開關鎖，都必須考慮到在鎖定狀況下可能承受的最大拉力。彈簧力鎖定工作方式的安全電磁開關鎖時通過內部的彈簧力來進行鎖定，通過內部的電

24、磁線圈通電產生的電磁力來進行解鎖，如果電磁線圈沒有通電，則可移動的防護門將始終保持鎖定狀態。在這種形式的電磁開關鎖中，內部的彈簧為安全型的彈簧，其彈簧線圈之間的間隙比彈簧鋼絲的直徑還要小，這樣可以避免彈簧的損壞，確保彈簧可以實現安全的鎖定功能。為了能夠在電磁線圈沒有通電的情況下解除彈簧的鎖定力并打開電磁開關鎖，所有型號的電磁開關鎖都具有輔助的解鎖結構，解鎖功能只能通過專用工具來實現，例如專用的三角形套筒扳手等，這種專用工具可以用來打開電磁開關鎖和進行復位。電磁開關鎖的另一種工作方式是通過電磁力鎖定。當開關內部的電磁線圈通電后產生電磁力，這個電磁力克服彈簧的彈力之后將操動件鎖定，而當電磁線圈斷電

25、之后，彈簧將恢復原狀，從而將操動件解鎖。在EN 1088:1996標準中明確指出，通過彈簧力鎖定的電磁開關鎖可以被當作安全開關用來保護人身安全，而通過電磁力鎖定的電磁開關鎖只能應用于少數情況，在這些情況中，機器設備經過分析后確認不會對人身安全造成傷害，但卻需要對機器設備本身或材料的加工過程進行保護。原因顯而易見，在使用通過電磁力鎖定的電磁開關鎖時，一旦因為外部線路的問題使得電磁線圈無法通電，則無法鎖定操動件，從而使可移動的防護門能夠輕易被打開，電磁開關鎖失去了安全鎖定的功能。機器設備的安全保護標準和技術介紹（六） 在許多危險性很高的機器設備中，如鍛壓設備、沖剪設備等，都會使用雙手控制裝置。雙手

26、控制裝置屬于電敏式安全保護裝置，其作用是當有人在操作機器設備，給機器設備一個產生危險動作的信號時，迫使其同時使用雙手，從而必須待在一個地方，這樣可以確保安全。雙手控制裝置是安全保護裝置，要求雙手的動作必須要保持同時，這也就意味著在啟動機器或保持機器設備的運轉時，只要機器設備的危險動作沒有停止，操作人員的雙手就會被一直限制在遠離危險區域的范圍之內。雙手控制裝置一般被當作安全保護裝置，用于在危險區域附近的物料提升或危險區域內的手動送取料，舉例來說，可以用于如下情況：- 在粉末冶金設備或類似設備中，金屬加工過程中的沖壓；- 印刷和造紙設備；- 沖壓設備和類似的金屬加工機械；- 化學工業中使用的機器設

27、備；- 橡塑工業中使用的機器設備。在prEN 574：1991標準中，規定了三種不同類型的雙手控制器，它們之間在安全保護等級上有所區別：- 類型1：具有兩種控制功能的可能性，要求雙手同時操作，并且在機器設備的危險運行過程中始終保持動作，一旦有一個控制操作裝置被釋放，機器設備的危險動作將立即停止。- 類型2：除了類型1的要求外，還要求當兩個控制操作裝置都被釋放后，機器設備的再次運行必須要重新啟動。- 類型3：除了類型1和2的要求外，還要求兩個控制操作裝置必須在小于等于0.5秒的時間內同時動作，如果時間間隔超過0.5秒，則必須將兩個控制操作裝置都釋放，再重新啟動機器。在prEN 574：1991標

28、準中，提供了一個選擇雙手控制裝置的方法，在對機器設備經過危險性分析后，可按照下表選擇合適的雙手控制裝置：類型操作方式舉例可應用的機器設備舉例1不需要給設備進行送取料的工作。不太需要待在危險區域內，不太可能因為一個控制裝置受到阻礙而使整個功能不正常。工具夾緊2工作地點非常靠近危險區域，但通常情況下不會進入危險區域。工具調整3經常手動在危險區域內送取料。機械沖壓  在雙手控制裝置中，對除去操作按鈕以外的罩殼的設計也有特殊的要求，以防止無意之中操作按鈕，或通過簡單的方式降低雙手控制裝置的安全保護功能。特別是必須確保不可能只用一支手，或是身體的其它部位，或是使用其它的簡單途徑，或是因為意外，

29、而使雙手控制裝置的按鈕被操動。 雙手控制裝置外殼的設計符合人體工程學的原理，能確保無法通過簡單的途徑，如使用一支手和肘部、膝蓋、臀部、大腿、腹部等，來操動雙手控制裝置，這些操作會減小安全保護的作用。另外，雙手控制裝置在設計時還要考慮到以下一些要求，能夠承受預期的工作強度和環境條件，所有的邊角部分應該是圓滑的或斜面的，能夠打開或移去的部分必須采取特別的措施，使得它們必須借助工具才能打開或移去。在選擇按鈕時，每個控制操作按鈕必須有一個常開和一個常閉觸點，且這兩個觸點必須是兩個獨立的觸點塊，以確保整個按鈕動作的可靠性。機器設備的安全保護標準和技術介紹（七） 為了消除直接的或即將出現的危險，所有的機器

30、設備都必須具有緊急停止功能（只有少部分例外情況），緊急停止功能可以通過一個或多個緊急停止裝置來實現。在實際使用過程中，緊急停止裝置只能被用作為機器設備附加的預防危險的措施，而不能用來取代必需的安全保護裝置，也不能用作自動的安全裝置。在新的歐共體標準EN 418：1992中，對控制裝置的功能做出了新的規定，其中在緊急停止設備的設計原則和功能方面也有新的規定。新標準對緊急停止設備的性能提出了更高的要求，要求控制裝置或操動裝置的鎖定與緊急停止信號的觸發之間的互相依賴關系更加緊密，同時還要能夠防止意外解除緊急停止裝置的鎖定狀態。特別要指出的是，對緊急停止裝置有一個特殊的要求，即在給出緊急停止的命令信號

31、之后，控制裝置的操動頭必須能夠通過預先設置在內部的機械結構來自動運動到切斷位置。這就意味著只有那些內部具有彈簧結構，在操動力達到了壓力點之后，能夠自動鎖定的裝置才能滿足這個要求。而那些通過內部升起動作來實現鎖定功能的裝置則不能滿足這個要求。在標準中之所以這樣著重做出規定，是為了在機器設備的控制過程中，能夠更好地防止無意之中的重新啟動。在使用傳統的控制裝置時存在著一定的危險因素，即操動頭很容易動作，不需要鎖定和觸發一個緊急停止信號。在這種情況下，對啟動按鈕的錯誤動作將會導致無意之中的，甚至可能是危險的重新啟動，因為沒有鎖定功能，緊急停止設備的安全觸點將不會再保持斷開狀態。標準中還對緊急停止設備的

32、顏色、布置、設計等做出了規定，也說明了有如下幾種形式的緊急停止裝置：- 緊急停止按鈕- 緊急停止拉線開關- 緊急停止腳踏開關，不帶保護罩在EN 418：1992標準中，還有如下內容：- 控制裝置及其操動元件應該應用肯定的機械動作原理；- 在操動元件動作后，緊急停止裝置應該可以消除機器設備的危險動作，或是自動地以最有可能的方式降低危險；- 緊急停止裝置的操動元件動作后，在產生一個緊急停止命令信號的同時，應該會同時使控制裝置鎖定在停止狀態，這樣，當操動元件恢復原狀后，緊急停止命令信號仍將保持，直到控制裝置被復位（解鎖）。在緊急停止命令信號沒有產生時，不允許使控制裝置處于鎖定狀態。在控制裝置出現故障

33、的情況下，產生緊急停止命令信號的功能應該比鎖定功能具有優先權；- 在控制裝置處于動作期間，由緊急停止命令信號產生的機器設備的安全狀態應該不會被無意更改。在產生緊急停止信號后，機器設備可以有停止類別0或1兩種形式，因此緊急停止應該具有如下功能：- 符合停止類別0，也就是通過立即切斷機器設備動作元件的工作電源使機器設備停止下來；- 或者是使機器設備的危險部件與它們的機械操動元件之間形成機械脫離，如果有必要的話，產生不受控制的制動；- 或者是符合停止類別1，也就是機器設備的動作元件在通電的情況下其停止過程受到控制，在達到停止狀態后再切斷其工作電源。機器設備的安全保護標準和技術介紹（八） 在歐共體標準

34、中，有一些標準對安全保護距離做出了規定。對安全距離有兩種不同的規定，一種是用在危險區域前方的防護裝置的安全距離，這種防護裝置是用來阻止人體或人體的一部分進入到危險區域，比如安全防護門。另一種是技術型的安全保護裝置的安全距離，這種安全保護裝置是用來檢測人體或人體的一部分在危險區域前方的移動，并根據檢測的結果輸出安全保護信號。對于前一種安全距離，有如下標準做出規定：- EN 294：防止人的上肢能夠進入危險區域的安全距離；- EN 349：避免人體的各個部分受到擠壓的最小間隔；- prEN 811：防止人的下肢能夠進入危險區域的安全距離。對于后一種安全距離，有如下標準做出規定：- prEN 999

35、：1993：手掌/手臂的速度人體各個部分的接近速度，用于對安全保護裝置進行定位。該標準可應用于安全門開關鎖、電敏式安全保護裝置、安全地毯和雙手控制器等。離開危險區域所需要的最小安全距離，可以用下面的公式來進行計算：S=K×T (+C)S：用毫米做單位表示的從危險區遇到安全保護區域之間的最小安全距離；K：用毫米做單位表示的每秒鐘的接近距離，通常為1600mm/s；T：用秒做單位表示的總的響應時間，由t1和t2兩部分組成。t1為安全保護裝置從被觸發到輸出信號之間的最大響應時間，t2為整個機器的最大響應時間，即從機器接收到安全保護裝置的輸出信號到機器靜止下來或危險因素被解除之間的最大響應時

36、間。C：用毫米做單位的在進入危險區域時要考慮的附加距離。通常情況下，機器設備在任何運行方式下其安全保護裝置都必須能可靠地發揮作用，但是，也允許有例外情況，就是機器在沒有其它可能產生明顯動作的情況。一個典型的例子就是機器設備內工具的安裝，必須在機器運行且安全防護門打開的情況下進行調整。在歐共體標準EN 60204-1中，對于將安全保護裝置旁路掉的做法進行了特別的規定，并且在不同的機器安全保護標準（C類標準）中有更加詳細的規定，例如降低運動速度等。首先，將安全保護裝置旁路掉只能在機器的某些特殊運行方式下才可以進行，此時，旁路裝置必須有保護措施，例如為了有效地禁止機器的自動運行方式，能夠被電氣鎖定，

37、使用可鎖定的選擇開關就是一種典型的用法。另外，即使是在這些特殊的運行方式下，也就是旁路裝置已經將自動運行方式旁路掉時，仍然必須采取措施來保護運行人員的人身安全。舉例來說，要實現旁路功能，可以使用特殊的固定式指令裝置或者手持式控制裝置（帶有附加的緊急停止設備），這些裝置使運行人員能夠有意識地選擇觸發機器的運動，并且能自動復位。另外，也可以采取措施來限制機器運動的速度和范圍。總之，在機器設備的安全保護中，安全距離和旁路裝置都是非常重要的。在采用任何一種安全保護措施之前，都必須考慮到安全距離。而將機器設備的安全保護裝置旁路掉是十分危險的，只有使用經過嚴格測試的旁路裝置，才能確保運行人員的人身安全。機

38、器設備的安全保護標準和技術介紹（九） 在機器設備的安全保護中，除了要使用安全可靠的保護元件外，對于非常危險的機器設備，還要對其安全保護控制電路做出一定的要求，以提高安全保護的等級，安全監控器模塊就能起到這個作用。安全監控器模塊就相當于一個完整的安全保護控制電路。它連接在機器設備的安全保護元件，如安全門開關、緊急停止開關等，和機器設備的啟停控制元件，如馬達接觸器、控制繼電器等之間。為了提高可靠性，所有的安全監控器模塊都具有雙重的系統安全自檢檢測電路，以及肯定動作的輸出繼電器。每一個安全監控器模塊都能夠監測到安全保護系統中元件的故障、接線中的相互連接故障，以及自身內部監測電路和輸出繼電器的故障。當

39、安全監控器模塊檢測到機器設備安全保護電路的故障或是安全防護門被打開，它就能夠切斷模塊的輸出信號，使機器設備停止下來，從而保護工作人員的人身安全。同時，它還能夠在安全保護電路的故障被排除之前，禁止機器設備的重新啟動。除了能夠檢測到安全門開關的開啟和緊急停止開關的動作之外，安全監控器模塊根據不同的設計，還可以檢測到安全保護電路的如下一些故障：- 安全門檢測開關/傳感器失效；- 安全保護電路斷路；- 安全保護電路短路；- 安全保護電路短路接地；- 被控制的輸出裝置（如馬達接觸器）觸點燒焊；- 安全監控器模塊的肯定動作繼電器失效；- 安全保護系統的檢測電路故障；- 工作電壓不足。安全監控器模塊有兩種組

40、成結構，一種是基于繼電器組合電路，另一種是基于微處理器電路。基于微處理器電路的安全監控器模塊還具有系統自診斷功能，通過可見的LED指示燈輸出，能夠顯示出故障的內容和位置，這樣就可以盡量縮短機器設備的停機時間。安全監控器模塊能夠檢測到機器設備安全保護電路中的故障，并能夠確定其出現的位置，能夠與安全門開關、安全電磁開關鎖、磁編碼傳感器、安全邊沿開關、安全光幕、急停按鈕和緊急拉線開關配合使用，滿足廣泛的安全應用需要。安全監控器模塊增強了機器設備安全保護系統的可靠性，通過檢測出安全保護電路中的故障，可以切斷電源使機器停止運行，直到故障被排除，大大提高了安全等級。安全監控器模塊有兩種輸入方式，單通道式只

41、能輸入一個常閉觸點，當用于安全保護電路中時不能檢測出接線短路和輸入狀態改變錯誤。雙通道式允許輸入兩個觸點，在自檢測電路中互為冗余。這種模塊能夠檢測出接線故障和輸入狀態改變故障，因此比單通道式有更高的安全等級。在選擇使用何種安全監控模塊時，通常需要明確以下幾點內容：（1） 需要監控的輸入信號的類型，例如，是急停開關、安全門開關、安全光幕還是磁編碼傳感器；（2） 需要監控的輸入信號的數量；（3） 模塊需要的輸出通道的數量和類型，例如，肯定動作繼電器的輸出數量，輔助信號的輸出數量；（4） 是否需要對所控制的輸出裝置（如馬達接觸器、控制繼電器等）的工作狀態進行監控；（5） 需要達到的安全保護等級，這通

42、常需要根據對機器設備所做的危險性分析來決定；（6） 控制系統所需要的復位方式，如排除故障后自動復位，或是通過某種控制元件（如重新啟動按鈕）來手動復位。通過以上步驟，能夠很簡單的選擇出一種或幾種安全監控器模塊，來滿足實際應用中的需要。機器設備的安全保護標準和技術介紹（十） 在現代工業生產中，機床在所有生產設備中的地位無疑是最為舉足輕重的，各種類型的機床被廣泛應用于諸如汽車、船舶、輕工等各行各業中。在發揮極大作用的同時，由于技術設計上的考慮不當，機床在使用過程中也常常會造成生產事故。如何在合理發揮機床作用的同時，最大程度地減少生產事故的發生，應該是所有機床設計人員和制造廠商義不容辭的責任。另外，隨

43、著科學技術的不斷進步，機床的制造水平越來越高，機床的加工精度也越來越高，這就要求在機床的加工過程當中，來自外界的干擾越小越好。從以上兩方面可以看出，在機床的設計和制造過程中，必須充分考慮到安全保護技術的重要性，全面采取安全保護措施已經勢在必行。在機床的使用過程中，最危險、最需要采取保護措施的部位，首先是各種刀具對工件進行加工的部位，在這種部位安裝防護罩非常必要。同時，安裝防護罩也可以保護加工過程不受外界的影響，從而提高加工的精度。在防護罩上，需要安裝防護門作為操作人員與加工工件之間的通道，而如何使防護門起到安全保護作用，成為安全門，就顯得尤為重要。防護門的開啟和關閉有多種方式，對于防護門不同的

44、開關方式，可以通過安裝不同類型的安全開關來實現安全保護功能。由于機床的危險程度比較高，因此所需的安全保護等級也相應比較高，為此可以通過將安全開關與各種安全監控器配合使用，來實現較高的安全保護目標。通過在門上安裝一個電磁安全開關鎖，并將其與安全監控器配合使用，可以實現如下功能：當防護門開啟時，門內的機器無法啟動，只有在操作人員一切準備就緒，關閉防護門后才可以啟動機器。當機器啟動后，電磁安全開關鎖將被鎖定，除非用極大的力量或使用專門的鑰匙，否則防護門將無法開啟，這樣可以確保避免生產過程中意外事故的發生。在切斷機器的工作電源后，由于慣性，機器仍將運動一段時間，也就還具有一定的危險性，此時可以通過在安

45、全保護系統中增加一個安全時間繼電器，使得機器電源切斷后，防護門依然無法開啟。只有當安全時間繼電器的延時時間到了之后，系統產生一個信號給電磁安全開關鎖，這樣防護門才能開啟。可以通過設置安全時間繼電器的延時時間，來確保門內的機器運動已經完全停止，此時開啟防護門不會有任何危險。下面通過該安全保護系統的原理接線圖，來具體分析上述功能是如何實現的：圖中AZM為電磁安全開關鎖，AES為安全監控器，AZS為安全時間繼電器。在正常狀況下，安裝于機床上的防護門是關閉的，此時AZM開關內的常開觸點（13-14）斷開，常閉觸點（1-2）閉合，AES安全監控器內的兩個微處理器對這兩個觸點的狀態進行檢測后，K1和K2繼

46、電器線圈通電，這樣電動機控制回路中的K3和K4接觸器線圈也就通電，電動機可以啟動。在電動機正常運轉時，AZS安全時間繼電器內的兩個微處理器對K3、K4接觸器的兩個觸點（S13-S14和S21-S22）的狀態進行檢測，使K1和K2繼電器線圈不帶電，端子34無電流輸出，AZM開關內的電磁線圈不帶電，內部的彈簧機構將鑰匙插片鎖緊，防護門就無法開啟。當防護門開啟后，常開觸點（13-14）閉合，常閉觸點（1-2）斷開，此時AES安全繼電器內的微處理器同樣對AZM開關內的觸點狀態進行檢測，使K1、K2繼電器和K3、K4接觸器的線圈全部失電，電動機無法啟動。當切斷電動機的工作電源后，K3、K4接觸器的線圈不

47、帶電，AZS安全時間繼電器內的微處理器檢測到兩個觸點（S13-S14和S21-S22）的狀態發生改變，此時并不會立即使K1、K2繼電器的線圈帶電，而是先使內部的計時裝置開始工作，在達到事先設定的時間之后，微處理器才會使K1、K2繼電器的線圈帶電，從而使端子34有電流輸出，AZM開關內的電磁線圈帶電，將彈簧機構收縮，從而松開鑰匙插片，使防護門可以開啟。通過調整AZS安全時間繼電器內的計時裝置，可以改變設定的延時時間，這樣可以確保在電動機完全停止下來之后才能開啟防護門，也就避免了發生事故的可能性。在此電路中所使用的AZM開關，其常閉觸點（1-2）為肯定斷開觸點，而AES安全監控器和AZS安全時間繼

48、電器采用的都是信號冗余處理技術，通過兩個采用不同編程的微處理器和兩個安全繼電器K1、K2，可以實現自檢測和相互監測，防止發生故障互容性。因此，此電路具有極高的故障防誤和識別性能，符合歐洲安全開關電器標準，具有高度的安全可靠性，能夠達到高要求的安全保護等級。機器設備的安全保護標準和技術介紹（十一） 在現代工業設備中，安全防護門的使用已十分普遍，除了機床制造業外，汽車、橡塑、印刷等行業的設備也需要使用安全防護門。而在安全防護門的保護上，除了使用安全電磁開關鎖外，還可以使用其它類型的安全開關，與安全監控器模塊配合，同樣可以滿足各種安全保護需要。用于安全保護功能的元器件應該確保工作安全可靠，即使在元件

49、或模塊出現故障的情況下仍能滿足安全保護的要求，即安全觸點在故障時仍要確保肯定斷開。在安全防護門的保護上，限位開關是經常使用的一類安全開關，它的開關動作機構在開關內部，通過一個凸輪機構來動作。當限位開關用于安全防護門的保護時，必須滿足當安全防護門關閉時，其常閉觸點保持閉合，此時機器能夠啟動。一旦安全防護門打開，限位開關的操動頭動作，并通過內部結構使常閉觸點斷開。只有采取這樣的工作方式，才能確保即使是在限位開關出現故障（例如觸點發生燒焊）的情況下，安全保護系統仍然能夠發揮作用。在分離式的安全保護開關中，除了安全電磁開關鎖之外，還有不具備電磁鎖定功能的安全門開關，同樣可以應用于安全防護門的保護。安全

50、門開關由相互獨立的兩部分組成：開關本體和開關操動件。當安全防護門打開時，開關操動件被從開關本體中拉出，此時開關內的常閉觸點會通過一個機械反彈裝置斷開。當安全防護門閉合時，開關操動件插入開關本體內，此時常閉觸點閉合，這樣機器設備的驅動或控制系統才能夠通電工作。在歐共體標準EN 60947-5-3中，對非接觸式的安全保護開關做出了規定。非接觸式的安全保護開關也可以用于安全防護門的保護，其可靠性和適用性已得到了廣泛的證明，特別是在惡劣的環境下，如腐蝕性很強的環境和諸如肉類加工這樣對衛生要求很高的行業。因為非接觸式的安全保護開關其傳感器和觸發元件的外殼是完全密封的，并且非常緊湊和光滑，易于清潔。在這些環境下，非接觸式的安全保護開關的使用性能要強于機電式的開關。非接觸式的安全保護開關中最常用的一種是磁式安全開關，傳感器通過檢測觸發元件磁場的變化來產生安全開關信號。除了非接觸式的安全保護開關外，在某些機器設備上還會用到非接觸式的安全防護門，其中最常見的就是我們平常所說的光柵和光幕。光柵和光幕是電敏式安全保護裝置，通過在發射器和接收器之間發射和接收紅外線，形成一個不可見的、非接觸式的安全防護門，當有人或物體經過該區域時，保護裝置能夠檢測到并產生一個安全開關信號，從而起到安全保護的作