皮爾磁為邁爾船廠激光測試中心開發完整的安全解決方案
http://www.moduwu.com 2014-08-19 10:53 來源：皮爾磁工業自動化（上海）有限公司
位于德國帕彭堡的邁爾船廠（MEYER WERFT）是世界上最先進的造船廠之一。它憑借富于創新的高效生產技術，在造船業享有盛譽。該公司十分重視生產技術和質量標準的優化，因此， 2012 年他們在邁爾船廠建成了自己的高性能激光焊接技術研究實驗室。由于安全要求極高，而激光焊接又屬于最高風險級別，因此，作為全方位安全自動化供應商的 皮爾磁提供了必要的技術系統組件，并負責整體項目管理。
邁爾船廠：即將出塢的游輪
無論從哪一方面來看，邁爾船廠的規模都超過了普通的生產場地：在這里，最大的生產車間有 504 米長、約 125 米寬和 75 米高。這里正在建造的或之前已出塢的船舶，都是世界上最大的船只。該公司成功的主要原因是：他們在規劃和生產工藝的所有領域均使用最新技術。
以現代激光工藝確保質量
鋼材是船舶建造中最重要的資源。造船所用鋼材直接來源于由基板構成的鋼結構，這些基板長寬達 10 x 3 米、厚 5 - 30 mm。在邁爾船廠，他們使用激光焊接技術接合各分段的歷史長達 20 年。通過 MSG 激光混合焊接工藝，邁爾船廠開發出一種特殊工藝，它結合了現代激光技術和傳統的金屬屏蔽氣焊工藝。此工藝的優點包括焊接速度快、焊縫變形較少（熱輸出較低）、強度更大且高度可靠。因此，MSG 激光混合焊接比傳統工藝更加經濟高效。
邁爾船廠激光中心：生產車間的起重機架激光焊接系統
邁爾船廠的激光中心使用七臺大型激光焊接設備，每臺設備的最大輸出功率達 12 kW。由起重機架引導的激光設備以高度自動化的工藝接合長度超過30 米的金屬板。
激光測試實驗室需要特定安全功能
邁爾船廠的決策者們明白，只有不斷創新才能確保競爭力，這也是他們在 2011 年決定建設新的 3D 激光焊接測試中心的原因。此實驗室的目的在于開發和測試使用高性能激光的新生產方法，以便將來的工藝設計能夠更高產、更高效。這是一種靈活的測試臺，所以必須事先檢測所有與操作此類設備相關的風險和潛在危險。邁爾船廠委托來自 德國明斯特大學應用科學學院的激光技術及激光安全專家 Dr. Ing. Klaus Dickmann 教授編寫一份基礎技術安全報告。報告列出了所有外在風險；根據歐盟的激光安全指令 DIN EN 60825，必須采取合適措施降低風險和避免危險。
“這對我們而言也是新領域：對于規劃的新實驗室，我們必須開發一種全新的、全面而靈活的安全解決方案，因為我們希望它適用于當前和將來的所有激光應用”，邁爾船廠研發部接合技術科的主管 Frank Boekhoff 表示。從根本上而言，智能安全概念必須提供可能有的最大余地和研究實驗室所需的自由度，以及可能實現的最高安全級別。
安全、完整的一站式解決方案和服務
邁爾船廠的生產現場激光實驗室使用高性能 4 類 10 kW 激光。由于此激光具有高強度輻射，如果暴露于其中，操作人員將面臨風險。實驗室的尺寸約 4 x 4 米，使用六軸自動機械操作激光。報告要求提供以下設施：即使在最壞情況下也能經受聚焦激光束至少 10 秒的防光墻，雙層門窗（包括集成有源激光傳感器），外加單獨提供防護的操作及控制室。這首先達到了基本的被動安全，但其本身并未就歐盟的激光安全指令提供足夠防護。該報告還指出需防止未經授權地開放出入點，并且在啟動激光單元時，必須絕對保證測試區內無人員滯留。
帶控制臺的激光中心控制窗口
這一任務僅靠技術是無法實現的，還需具備與所需安全解決方案相關的強大實力和豐富經驗。作為完整的安全自動化供應商，來自奧斯菲爾敦的皮爾磁最終獲得了該合同。通過與邁爾船廠工程師的合作，皮爾磁開發了一種專為該實驗室中的環境量身定制的安全解決方案。“我們需要可靠的解決方案來監控來自所有安全開關的信號，以及激光、自動機械和窗戶。在緊急情況下，系統必須在零點幾秒的時間內關閉”Frank Boekhoff 在總結要求時說。
安全解決方案包括控制和傳感器技術—皮爾磁的 PSS 4000 自動化系統可以在零點幾秒的時間內評估/關閉激光。
PSS 4000 安全和標準自動化系統是皮爾磁所開發解決方案的重心。此多功能系統在機械工程領域廣受認可；作為主要實例，它管理各種或簡單或復雜的自動化任務，實現硬件和軟件組件之間的最佳互動。
在測試實驗室中，來自 PSS 4000 自動化系統的 PSS universal PLC 控制系統監控安全相關信號，例如操作模式、急停和聯鎖安全門。實驗室具有防光的雙層石砌結構，可在指定時間內阻斷激光束；門窗均配備有激光傳感器：如果激光束觸及這些元件中的任何一個，無論出于何種原因，激光傳感器都會記錄到。PSS 4000 自動化系統直接接入激光設備的急停電路，可以在零點幾秒的時間內評估/關閉激光。
使用皮爾磁（Pilz） 的 PSENsgate 實施的激光中心出入防護。
為確保不發生危險，如果門已打開，無論是有意還是無意，都將使用 PSENsgate 安全門系統（皮爾磁的另一產品）對兩個出入點的門進行防護。它在一個系統中結合了安全門監控和安全防護鎖定功能，并包含了諸如急停和逃生釋放等功能。因此，它滿足了高達安全等級 (PL) e / 安全完整性等級 (SIL) 3 的最高安全要求。這樣一來，任何因失誤受困于此區域的人員都可以輕松地離開危險區；如果設備沒有通過若干安防和復位功能對測試實驗室內無人員滯留這一情況予以絕對確定，設備將無法重啟。該系統有多個安裝在工作區的急停按鈕、一個信號燈和一個已安裝的報警喇叭，該喇叭在即將重啟時發出聲音信號。設備操作員還能通過連接控制室的窗戶和安裝的大量攝像頭持續對實驗室進行目視檢查。得益于皮爾磁的PITmode操作模式選擇開關，經授權人員能夠以各種操作模式操作和控制設備。PITmode 提供兩項功能：操作模式選擇和機器使用的授權控制。通過 PITmode 操作模式選擇開關，您可以在定義的操作模式之間進行切換。通過這種方式，每個操作員被授予與其能力和資質相匹配的權限，因此提供了極佳的篡改防護。PSS universal PLC 控制系統的作用是監控安全相關和非安全相關信號，并確保在發生危險時立即關機。
綜合咨詢和服務的優勢
由于此項目需要非常獨特的解決方法，皮爾磁的另一主要焦點在于咨詢和服務。從設計階段開始，全方位的安全自動化供應商即承擔了所有項目管理，并負責場地建設、檢查、安裝支持直至調試和設備批準。在硬件設計方面，皮爾磁提供技術說明、準備布線圖、編輯零部件清單并編制了電子格式的文檔。軟件工程方面包含了諸如技術說明、實施手冊的編制、設計說明、應用程序編碼和驗證協議準備（安全檢查）等服務。整套服務的最后一項是設計和裝配控制柜和控制臺，并按照 DIN EN ISO 13849-1 驗證所實現的安全等級。“PSS 4000 提供的這一安全而完整的解決方案既可靠又實用，機械組件也屬一流。憑借一站式服務，皮爾磁實實在在地證明了其在自動化、安全和客戶導向方面的強大實力”，Frank Boekhoff 在總結結果時表示 - 表達了邁爾船廠與皮爾磁攜手共創未來的愿望。
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