CN112631230A - 一种自动化生产安全防控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能车间安全生产技术领域，具体公开了一种自动化生产安全防控系统，其中，包括：控制装置、显示装置、安全信号设备和报警装置，所述显示装置、安全信号设备和报警装置均与所述控制装置通信连接；所述控制装置用于获取车间设备的运行状态，根据所述安全信号设备采集到的安全信号以及所述车间设备的运行状态生成相应的安全控制信号；所述显示装置用于根据所述安全控制信号进行相应的安全信息显示；所述安全信号设备用于采集车间设备以及车间关键区域的安全信号；所述报警装置用于根据所述安全控制信息进行相应的报警或者进行相应的车间设备安全控制。本发明提供的自动化生产安全防控系统提高了车间生产的安全性。

Description

一种自动化生产安全防控系统
技术领域
本发明涉及智能车间安全生产技术领域，尤其涉及一种自动化生产安全防控系统。
背景技术
对于生产“多品种、小批量”类零件的制造业生产车间生产过程，排列紧密的各种机床、循环往复的各种物料和不断进出的工作人员对于车间生产安全提出了更高的要求。物流AGV、自动化仓储和移动机器人上下料技术的发展，为专门加工“多品种、小批量”类零件的柔性制造车间的智能化升级提供了新的手段。但是，在小批量物料的柔性化配送中，如何协调人与机、机与机的共存关系，实现真正的柔性化、智能化生产是目前制造车间升级遇到的一大挑战。
目前制造车间普遍缺少必要的安全预警装置或设备，如AGV、机床等均依赖自身的安全装置如防撞条、激光和急停开关等。比如，移动机器人给机床上下料或者AGV在工作区域运送物料时，突然有人非法闯入，可能因此影响设备的正常运行，但是安全系统不能及时感知，使得车间内部对于危险的检测不够系统化。另外生产车间缺少一种系统对车间内部所有设备进行安全分级控制，如移动机器人运行过程中，如系统获取到有人非法闯入，则对于本区域移动机器人运动进行限制，其余机床、AGV等仍照常工作。
综上所述，如不能对生产车间提供一种系统化、等级控制的安全防控系统，不仅会造成车间效率低下，而且可能存在重大的安全隐患。
发明内容
本发明提供了一种自动化生产安全防控系统，解决相关技术中存在的车间可能存在重大安全隐患的问题。
作为本发明的一个方面，提供一种自动化生产安全防控系统，其中，包括：控制装置、显示装置、安全信号设备和报警装置，所述显示装置、安全信号设备和报警装置均与所述控制装置通信连接；
所述控制装置用于获取车间设备的运行状态，根据所述安全信号设备采集到的安全信号以及所述车间设备的运行状态生成相应的安全控制信号；
所述显示装置用于根据所述安全控制信号进行相应的安全信息显示；
所述安全信号设备用于采集车间设备以及车间关键区域的安全信号；
所述报警装置用于根据所述安全控制信息进行相应的报警或者进行相应的车间设备安全控制。
进一步地，所述安全信号设备包括：安全门、紧急停止开关、安全光栅和光电开关传感器，所述安全门、紧急停止开关、安全光栅和光电开关传感器均通过数字量输入模块与所述控制装置通信连接，所述安全门、紧急停止开关、安全光栅和光电开关传感器分别用于采集相应的车间设备生成单元的安全信号以及车间关键区域的安全信号。
进一步地，所述报警装置包括声光报警器，所述声光报警器用于根据所述安全控制信号产生声音和灯光报警信号。
进一步地，所述报警装置包括安全继电器，所述安全继电器用于连接车间设备的控制回路，所述安全继电器能够根据所述安全控制信号控制所述车间设备的控制回路的停止。
进一步地，所述显示装置包括显示屏。
进一步地，所述自动化生产安全防控系统还包括移动终端，所述移动终端与所述控制装置通信连接，所述移动终端用于接收所述控制装置发出的安全信息。
进一步地，所述自动化生产安全防控系统包括通信模块，所述通信模块用于实现所述移动终端与所述控制装置的通信连接。
进一步地，所述控制装置的安全控制信号根据所述安全信号的等级划分成相应的安全等级，所述安全控制信号的安全等级包括声光报警、设备维修和事故停机三个等级。
进一步地，所述控制装置包括PLC。
本发明提供的自动化生产安全防控系统，通过在车间设备或生产单元控制回路设置报警装置对设备进行控制、在关键通道和生产区域设置安全信号设备对安全信号进行采集、经过控制装置进行安全等级逻辑控制，对报警装置、相关设备发送控制指令，能有效保障车间人员和设备生产安全，同时避免了停机一刀切造成的误时误工损失，提高了车间安全防控水平和生产效率，减少事故发生率和设备停机时间。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的自动化生产安全防控系统的结构框图。
图2为本发明提供的某柔性制造车间平面布局示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种自动化生产安全防控系统，图1是根据本发明实施例提供的自动化生产安全防控系统的结构框图，如图1所示，包括：控制装置8、显示装置11、安全信号设备和报警装置，所述显示装置11、安全信号设备和报警装置均与所述控制装置8通信连接；
所述控制装置8用于获取车间设备的运行状态，根据所述安全信号设备采集到的安全信号以及所述车间设备的运行状态生成相应的安全控制信号；
所述显示装置11用于根据所述安全控制信号进行相应的安全信息显示；
所述安全信号设备用于采集车间设备以及车间关键区域的安全信号；
所述报警装置用于根据所述安全控制信息进行相应的报警或者进行相应的车间设备安全控制。
本发明实施例提供的自动化生产安全防控系统，通过在车间设备或生产单元控制回路设置报警装置对设备进行控制、在关键通道和生产区域设置安全信号设备对安全信号进行采集、经过控制装置进行安全等级逻辑控制，对报警装置、相关设备发送控制指令，能有效保障车间人员和设备生产安全，同时避免了停机一刀切造成的误时误工损失，提高了车间安全防控水平和生产效率，减少事故发生率和设备停机时间。
具体地，如图1和图2所示，所述安全信号设备包括：安全门4、紧急停止开关5、安全光栅6和光电开关传感器7，所述安全门4、紧急停止开关5、安全光栅6和光电开关传感器7均通过数字量输入模块与所述控制装置8通信连接，所述安全门4、紧急停止开关5、安全光栅6和光电开关传感器7分别用于采集相应的车间设备生成单元的安全信号以及车间关键区域的安全信号。
在一些实施方式中，所述报警装置包括声光报警器9，所述声光报警器9用于根据所述安全控制信号产生声音和灯光报警信号。
在一些实施方式中，所述报警装置包括安全继电器15，所述安全继电器15用于连接车间设备的控制回路，所述安全继电器能够根据所述安全控制信号控制所述车间设备的控制回路的停止。
在本发明实施例中，所述安全继电器通过数字量输出模块与安全PLC连接，并串接于车间设备控制回路，用于安全防控系统实现生产暂停、紧急停止、设备ECPL（设备能量控制和动力上锁）控制等安全分级控制。
在本发明实施例中，所述车间设备具体可以包括AGV1、机床3和移动机器人2。
如图1和图2所示，所述自动化生产安全防控系统包括设置在中央控制中心的控制装置8，所述控制装置8具体由安全型可编程控制器81（以下简称安全PLC）和交换机82组成，安全信号设备（如安全门4、开关控制盒5（含紧急停止开关、带电调试开关）、安全光栅6、光电开关传感器7）、安全继电器15、声光报警器9、车间设备控制回路（机床3、AGV1、移动机器人2）。安全PLC81、交换机82和AGV1、机床3、移动机器人2通过以太网连接，工控机13和安全PLC81由现场总线实现信号交互，由安全门4、开关控制盒5和安全光栅6触发的安全信号经过安全PLC等级安全防控逻辑，对整个车间设备如机床3、AGV1、移动机器人2进行区域化等级安全控制，根据不同的安全等级，以安全第一、保证效率的原则，减少事故发生率和设备停机时间。
在一些实施方式中，所述安全信号设备如紧急停止开关和报警器设置于车间生产单元的控制柜上，安全门设置于生产单元的关键入口，安全光栅和光电开关传感器设置与生产工位的禁止区周围，用于安全事故急停、设备报警和非法闯入检测。
在一些实施方式中，所述显示装置包括显示屏11。所述显示屏11通过工控机13与所述控制装置8通信连接。
在一些实施方式中，所述自动化生产安全防控系统还包括移动终端12，所述移动终端12与所述控制装置8通信连接，所述移动终端12用于接收所述控制装置8发出的安全信息。
在一些实施方式中，所述自动化生产安全防控系统包括通信模块14，所述通信模块14用于实现所述移动终端12与所述控制装置8的通信连接。
在一些实施方式中，所述通信模块14包括GSM模块。
具体地，所述控制装置的安全控制信号根据所述安全信号的等级划分成相应的安全等级，所述安全控制信号的安全等级包括声光报警、设备维修和事故停机三个等级。
应当理解的是，所述安全PLC中运行的安全逻辑程序，主要按照不同的安全信号，划分指定的安全等级，并控制安全报警区域设备、生产单元或者相关设备的运行或停止。安全等级按照报警类型由低到高主要划分为声光报警、设备维修、事故停机三个等级，每个等级又有不同的细分等级；比如生产单元正常运行过程中关键安全门锁被非法打开，触发安全信号，安全PLC立即响应，所在单元报警器点亮、扬声器提示人员设备正在运行，立即离开危险区域；又如移动机器人上下料动作异常，操作人员发现后，立即按下生产单元紧急停止开关，触发安全PLC立即响应，安全继电器动作，机床、移动机器人等、工装等相关设备立即断电停止，防止出现意外人员或物资损伤。
下面结合图1和图2对本发明提供的自动化生产安全防控系统的工作原理进行详细说明。
如图2所示，为某柔性制造车间平面布局图，车间内主要包括由7台各式机床3，每台机床由安全围栏16包围并设有安全门4、开关控制盒5，开关控制盒上有单设备急停、带电维修和总急停开关。移动机器人2的移动通道设有安全光栅6和光电开关7，AGV1将加工物料搬运至物料缓冲区10，供移动机器人2为机床3上下物料。并设有安全控制柜8，安全控制柜内装有安全PLC81、安全继电器15、交换机82等相关器件，在控制柜上装有声光报警器。安全继电器串接在机床3、移动机器人2和AGV1的电源控制回路中。
具体实施时，如图2所示，移动机器人2从光电开关7的右侧进入工作通道，车轮会先触发光电开关7，使安全光栅6暂时失效，直到移动机器人2完全进入工作通道，安全光栅6开始工作，光电开关7可以将人与移动机器人2区分开来，防止误报警。现举例说明本安全防护系统的等级工作机制：
如工作人员发现移动机器人2运行异常、人为非法进入各机床安全门4、车间内发生意外事故造成设备或人身伤害，此时安全控制柜8或者各车床单元的开关控制盒5上的急停总开关可以立即拍下，此时触发一级安全机制，串接在电源回路中的安全继电器15动作，切断所有设备电源，最大限度保障人身和设备安全，保证车间运行安全可控；
如工作人员需要对某台机床进行带电检修，可拍下各机床开关控制盒上的带电检修按钮，此时触发区域安全机制，安全PLC81发信号给车间集控系统，取消该机床任务，可由一人进入安全门4进行维修，另需一人于开关控制盒5处配合调试，如遇紧急情况可迅速拍下开关控制盒5上的单元急停开关，如此在保证安全调试的同时，不影响其他机床生产。
如在移动机器人2从物料缓存区10取料后往机床3上料过程中，有人非法闯入移动机器人工作通道，安全光栅6便会被触发，安全PLC快速响应触发三级安全机制，移动机器人2锁定动作，同时声光报警器9报警，警告闯入者退出，机床3正常运行；
本发明实施例以安全门4、开关控制盒5、安全光栅6，光电传感器7等组成安全防控系统的感知硬件，以安全PLC81作为安全防控系统逻辑核心，以声光报警器9、安全继电器15作为防控输出，以工控机13、显示大屏11、手机终端12作为监控终端。通过安全信息采集结合安全逻辑对车间进行区域等级安全控制，在保障人员设备安全的同时，最大限度的保证自动化车间的正常运行。车间设备的增减很容易通过增减开关、修改程序实现，具有安全、灵活、高效的特点。
需要说明的是，以上所述仅是本发明的优选实施方式，比如安全信号也可由视觉传感器、力觉传感器等作为输入，安全PLC的输出也可给至AGV、移动机器人、机床的控制系统IO，安全机制等级也可有多种划分方式，以上均可根据用户需要进行增减。
综上，本发明提供的自动化生产安全防控系统，通过在设备或生产单元控制回路串接安全继电器对设备进行控制、在关键通道和生产区域设置安全信号设备对安全信号进行采集、经过防控系统中央处理器安全PLC进行安全等级逻辑控制，对报警器、相关设备发送控制指令，能有效保障车间人员和设备生产安全，同时避免了停机一刀切造成的误时误工损失，提高了车间安全防控水平和生产效率，减少事故发生率和设备停机时间。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动化生产安全防控系统，其特征在于，包括：控制装置、显示装置、安全信号设备和报警装置，所述显示装置、安全信号设备和报警装置均与所述控制装置通信连接；
所述控制装置用于获取车间设备的运行状态，根据所述安全信号设备采集到的安全信号以及所述车间设备的运行状态生成相应的安全控制信号；
所述显示装置用于根据所述安全控制信号进行相应的安全信息显示；
所述安全信号设备用于采集车间设备以及车间关键区域的安全信号；
所述报警装置用于根据所述安全控制信息进行相应的报警或者进行相应的车间设备安全控制。
2.根据权利要求1所述的自动化生产安全防控系统，其特征在于，所述安全信号设备包括：安全门、紧急停止开关、安全光栅和光电开关传感器，所述安全门、紧急停止开关、安全光栅和光电开关传感器均通过数字量输入模块与所述控制装置通信连接，所述安全门、紧急停止开关、安全光栅和光电开关传感器分别用于采集相应的车间设备生成单元的安全信号以及车间关键区域的安全信号。
3.根据权利要求1所述的自动化生产安全防控系统，其特征在于，所述报警装置包括声光报警器，所述声光报警器用于根据所述安全控制信号产生声音和灯光报警信号。
4.根据权利要求1所述的自动化生产安全防控系统，其特征在于，所述报警装置包括安全继电器，所述安全继电器用于连接车间设备的控制回路，所述安全继电器能够根据所述安全控制信号控制所述车间设备的控制回路的停止。
5.根据权利要求1所述的自动化生产安全防控系统，其特征在于，所述显示装置包括显示屏。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的自动化生产安全防控系统，其特征在于，所述自动化生产安全防控系统还包括移动终端，所述移动终端与所述控制装置通信连接，所述移动终端用于接收所述控制装置发出的安全信息。
7.根据权利要求6所述的自动化生产安全防控系统，其特征在于，所述自动化生产安全防控系统包括通信模块，所述通信模块用于实现所述移动终端与所述控制装置的通信连接。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的自动化生产安全防控系统，其特征在于，所述控制装置的安全控制信号根据所述安全信号的等级划分成相应的安全等级，所述安全控制信号的安全等级包括声光报警、设备维修和事故停机三个等级。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的自动化生产安全防控系统，其特征在于，所述控制装置包括PLC。
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