一种手动冲压线工作台运动区域安全防护系统

文／陈昌廷，刘甦民，陈华，李志湖·江铃汽车股份有限公司

手动冲压线在工作台切换运行时，工作台与压机之间没有硬件联锁防护，存在人员进入受伤风险，安全评审为2 级高风险。传统防护为划红线管理或加装铁围栏防止人员进入，人为管控不仅制约了整线生产节拍，也存在很大的不确定因素。

手动冲压线工作台切换防护现状

冲压手动线都设有自动换模功能，在实际自动换模（压机立柱内外工作台）切换过程中，工作台运动区域没有联锁保护硬件设备，存在人员进入受伤的风险，特别是压机内部区域，工作台夹紧器有夹伤员工脚部的风险，如图1 所示。传统的安全管理理念是采用“限入红线管理”，即在工作台运动区域外划上红线区域，并禁止工作人员在工作台运行时进入该区域。风险评估为2 级高风险，生产只能使用手动换模。采用手动换模，需设置专人监控换模设备状态，严重影响整线生产效率。另一方面，手动线大多数采用的是单台换模，人为管控存在很多不确定因素。

图1 冲压手动线工作台示意图

更高的质量、更大的产能以及更低的成本需求让汽车制造行业感受到前所未有的压力，全身心投入提升整线生产效率，提升生产效益成为冲压生产线的最终目的。安全自动化生产成为冲压生产的大势所趋，排除安全生产隐患，为员工创造一个良好安全的生产环境是企业第一责任。因此急需一种高效的，全方位的安全防护系统，以增加自动换模安全稳定性。

一种手动冲压线工作台运动区域安全防护系统

为解决上述问题，本文提供如下一种冲压手动线工作台的安全防护系统。

下面结合图2 和图3，对具体实施方式进行说明：防护系统包括设置在冲压机立柱1 位置的安全光栅5、设置在左工作台3 左端和右工作台4 右端的光幕扫描仪7、设置在冲压机两端沿工作台运动方向的智能道闸6，单侧智能道闸之间的距离为刚好满足工作台运动通过，所述智能道闸的长度满足工作台在最大停止位置时，超出工作台尾部距离。所述的安全光栅5 分别设置在冲压机的四个立柱位置。所述安全光栅5 和光幕扫描仪7 均连接至安全继电器。所述的安全光栅5、智能道闸6 和光幕扫描仪7 均通过冲压机PLC 系统控制。所述安全光栅5 为对射光栅，其安装位置从底部直立长度为1500mm。智能道闸6 与压机栅栏门控制联锁，满足压机栅栏门上升前，道闸落下；工作台开出到位，道闸抬起。

图2 一种手动冲压线工作台运动区域安全防护系统示意图

图3 冲压手动线工作台在最大停止位置时示意图

立柱两端增加的安全光栅以及光幕扫描仪均连接至安全继电器运行模式：无重启联锁，使用外部设备监控(EDM)。如果保护区域未占用以及安全继电器的静止位置正确，则启用系统。输出端OSSD1 和OSSD2 带电，安全继电器接通。防护区域中断时输出端OSSD1 和OSSD2 断开安全继电器模块。实际操作中，将安全光栅、智能道闸和光幕扫描仪均连接冲压机PLC 控制系统，并编辑控制程序加入到压机工作台控制和栅栏门等控制条件中。工作台开动时，工业智能道闸落下，开动工作台光幕扫描仪继电器输出安全信号，扫描发出脉冲，脉冲转化为测量值反馈给安全继电器和压机控制PLC。

具体设置方法：

⑴根据压机立柱最大间距选用合适安全光栅（发射与接收器光幕范围超过立柱最大距离）。

⑵根据现场工作台运动区域，确定光幕扫描仪安装位置，光幕扫描仪位置从工作台底面开始往上覆盖。

⑶根据现场工作台尺寸、工作台开出与立柱间距选用合适智能道闸和扫描光幕（道闸高度和长度依据现场工作台尺寸确定）。

⑷将立柱两端增加的安全光栅以及工作台光幕扫描仪各连接至安全继电器。

⑸将安全光栅、智能道闸和光幕扫描仪控制程序加入到压机工作台控制和栅栏门等控制条件中。

对西门子人机界面进行组态和（离线/在线）模拟调试的方法以及对变量、画面、报警、数据记录、以太网通信的组态方法。增加触摸屏程序，实现报错显示（报错需确认后手动复位），确保员工及设备安全。

如图2 所示，本结构设计包括压机立柱安全光栅5、智能道闸6、光幕扫描仪7 等元件，通过安全继电器将以上设备的信号与压机PLC 模块进行信息交换、控制。构成的安全防护区域为：压机内立柱之间的区域A、智能道闸之间的区域B 和光幕扫描仪前方的报警区域C。工作台开动时，安全区域A、C 内有人员或其他障碍物出现，工作台立刻停止。压机栅栏门上升（工作台开动）前，安全区域B 智能道闸自动落下；工作台开出到位，安全区域B 工业智能道闸自动抬起；通过硬件设备防护，实现对整线工作台运动区域（包括工作台夹角）的安全防护。

采用上述防护系统后，安全评审为4 级低风险，手动生产线恢复自动换模功能，单次换模平均节约时间4 分钟，既保证了生产线换模安全稳定性，也为整线提升生产效率做出了杰出贡献。

结束语

本文针对手动冲压线工作台的运动区域设计了一套完整的安全防护系统，充分考虑到手动冲压线的各种风险，通过硬件设备防护，实现对整线工作台运动区域（包括工作台夹角）的安全防护。采用该防护系统，手动线可实现自动换模且符合安全规定，换模不需要专人监管，也提升了生产效率。另外，该防护系统具有强度高、稳定性好等优点，非常适合解决手动线工作台运动区域安全防护问题。