注塑機械安全知識

注塑機械具有能一次成型外型復雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質地密致的塑料制品，被廣泛應用于國防、機電、汽車、交通運輸、建材、包裝、農業(yè)、文教衛(wèi)生及人們日常生活各個領域。注塑機械的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內，經固化定型后取得制品的工藝過程。注射成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。一般注塑機包括注射裝置、合模裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分

任何一臺機械都存在一定的危險。一臺安全的機械，要求能夠在其整個使用壽命之內，在執(zhí)行其功能、安裝、調試、維修和拆卸的過程中，不能對工作人員造成任何傷害。根據歐洲標準EN 954-1，注塑機械的安全等級要求為3級以上。其危險主要存在于合模區(qū)域、夾持機械裝置區(qū)域、中子移動區(qū)域、頂針驅動機械裝置、噴嘴區(qū)域、注塑單元區(qū)域、出料區(qū)域等，包括有機械危險、高壓液體釋放的危險、電氣危險、熱源導致的危險、氣體&蒸汽&塵埃導致的危險等等。我們可以根據歐洲標準EN 1050和注塑機械標準EN 201，識別和評估以上危險和風險，然后采取適當的措施來減少其風險、隔離其危險，最終設計和制造出一臺安全的注塑機械。

對于整臺機器，可以根據歐洲標準EN 418安裝緊急停止按鈕，一旦當緊急停止按鈕被觸發(fā)，必須發(fā)出一個超越與其他所有信號的動作，切斷馬達和閥的電源，使機器安全的停止。

對于合模區(qū)域，模板的動作會對操作人員造成致命的傷害。我們必須加施安全防護裝置，將危險與工作人員隔離，并且保證安全防護裝置在被觸發(fā)的情況下，機器必須安全的停止。根據歐洲標準EN 1088和EN 201，我們采用一個強制斷開觸點開關和一個非強制斷開觸點開關作為安全門的監(jiān)控輸入信號。當前門打開的時候，停止合模區(qū)域內的一切動作，包括切斷控制合模、注射等閥的電源。當后門打開的時候，不僅僅合模區(qū)域內的動作需要被停止，馬達的電源也必須被切斷。頂蓋防護門可以采用一個強制斷開觸點開關作為監(jiān)控輸入信號。當頂蓋被打開的時候，停止合模區(qū)域內的一切動作。
同時，在安全門下部必須安裝一個凸輪閥。當門打開的時候，使凸輪動作控制一個截止閥，用以斷開液壓回路。對于此凸輪閥，我們需要監(jiān)控其工作狀態(tài)。如果此截止閥出現故障，需要切斷控制合模、注射等閥的電源。

對于注塑單元區(qū)域，我們必須增加注射防護門來降低該區(qū)域的風險。當注射防護門被打開的時候，切斷控制注射、座進、出料的閥的電源。

根據不同的應用，還可以在注塑機械中使用模式轉換開關、鑰匙鎖或使能按鈕，用以控制特殊模式下的操作和動作??如開門后，依然可以接通部分閥、進行諸如開模、頂出等操作。

根據不同的規(guī)格的注塑機械，可以以拉桿距離來判斷是否需要安裝安全地毯。對于帶有氣動裝置的自動安全門，可以根據EN 954-1的等級評估，考慮是否需要使用邊沿開關，并且將信號接入安全系統(tǒng)，在安全門關閉的過程中，保護操作人員。

由于注塑機械的安全等級要求達到3級以上，所以以上安全輸入和安全輸出信號，必須經由一個可靠的系統(tǒng)進行控制，如安全繼電器或安全PLC。如果我們將上述安全輸入和安全輸出信號由一個非安全的系統(tǒng)來控制，如普通PLC或工業(yè)PC，一旦這些系統(tǒng)中出現任何故障??譬如處理器工作不規(guī)則、輸出短路、輸入熔焊等等??都會導致安全保護裝置的功能失效。而特殊的安全模塊由于采用了冗余的結構，加之以可靠的電路結構和多樣的檢測電路，從而可以達到高安全等級的要求。

上述安全功能可以分別由單個安全繼電器來控制，再將這些安全繼電器的輸出進行硬接線上的邏輯連接，最終控制相應的安全輸出。但是，這樣的一個解決方案會導致諸多的問題。首先，成本增加。為了達到高的安全等級，必須使用一個安全繼電器控制一個安全功能。這樣不僅使安全模塊的隱含使用成本增加，而且接線成本和隱含設計成本也一同提升。其次，故障診斷困難。由于各個安全功能之間的邏輯關系使用硬接線來完成，在既要達到一定安全等級，又要兼顧邏輯功能的情況下，必然會使得診斷和維修變得異常困難。第三，擴展能力差。如果要在這個安全系統(tǒng)上增加額外的安全功能，接線的改動和安全模塊的安裝將會帶來較多工作量。所以，單一安全繼電器的解決方案并不適合于這個應用。

對于這樣一種安全功能介于4至14個之間的應用，Pilz專門開發(fā)了模塊化的安全繼電器PNOZmulti用以控制諸多不同的安全功能。PNOZmulti 是一個多功能、可自由配置的模塊化安全系統(tǒng)。與其他PNOZ安全繼電器不同，PNOZmulti的安全電路可在個人電腦上使用圖形配置工具輕松生成。

PNOZmulti由一個PNOZ m0（1/2）p基礎模塊和若干個擴展模塊組成�；�礎模塊可單獨使用，包括20個可連接急停按鈕、安全門、雙手控制器等所有安全功能的輸入點；4個2A容量的半導體安全輸出；2個繼電器安全輸出；一個輔助非安全輸出以及4個測試脈沖輸出。可以使用擴展模塊來達到增加輸入輸出點、速度監(jiān)視、現場總線連接的功能。通過基礎模塊上的RS232接口可以直接向PNOZmulti寫入程序，或使用讀卡器向SIM智能卡寫入程序后插入PNOZmulti運行。

PNOZmulti有以下特點： 
1.模塊化的結構，使用靈活 
PNOZmulti已經有了3個版本的基礎模塊，PNOZm0p、PNOZm1p和PNOZm2p。PNOZm0p不可擴展輸入輸出模塊，但可以擴展通訊模塊；PNOZm1p可以擴展輸入輸出模塊和通訊模塊；PNOZm2p是專為壓機開發(fā)的基礎模塊。對于小型注塑機械，可以使用PNOZm0p進行安全功能的控制。對于中大型、特別是帶有模式選擇或者鑰匙鎖功能的注塑機械，則可以采用PNOZm1p加上輸入輸出擴展模塊的結構進行控制。

2.可編程，操作簡單易懂，無需特殊的編程知識

PNOZmulti 采用圖形配置工具PNOZmulti Configurator 進行編程，從而達到多配置而少配線。PNOZmulti Configurator有多種語言版本，包括有中文，德語, 英語, 西班牙語, 法語, 意大利語, 日語。通過PNOZmutli Configurator，只需要使用鼠標拖拉，就可以迅速完成一個安全電路，縮短了設計和開發(fā)周期。每一個基礎模塊需要使用一塊SIM卡，用于存放程序�？梢酝ㄟ^兩種方式將程序下載至基礎模塊�？梢酝ㄟ^讀卡器，將程序下載至SIM卡；可以通過串行電纜和基礎模塊上的RS232串口，將程序下載至基礎模塊。如需要進行功能擴展，則可以在程序內部進行更新，而無需硬接線上的繁瑣更改。

3.強大的診斷功能 
可以通過以下方式進行故障診斷：
a） 每一輸入輸出點都帶有LED指示燈
b） 可以通過串行電纜和基礎模塊上的RS232串口，執(zhí)行動態(tài)程序顯示功能，用于故障診斷和設備調試
c） 可以通過故障堆棧信息，迅速判斷故障
d） 可以通過診斷字，判斷各個功能塊的狀態(tài)
e） 可以與PMImicro Diag配合使用，通過人機界面，獲得可視化的診斷信息

4.可控制普通標準功能 
PNOZmulti可以控制普通標準功能。通過PNOZmi2p和PNOZmc1p，可以控制普通標準功能，諸如起動按鈕、復位按鈕，或進行狀態(tài)信號輸出；可以通過普通標準總線，如Profibus、DeviceNet、CANopen、CC-Link進行非安全狀態(tài)信息的通訊。

所以，使用PNOZmulti就可以輕松的完成這不同規(guī)格的注塑機械的安全功能控制。設計人員只需要把輸入和輸出分別接入PNOZmulti，然后使用PNOZmulti Configutaor 來完成這些輸入和輸出之間的邏輯關系。這樣，不僅縮短了設計人員Pilz 的安全產品在數控行業(yè)有著廣泛的應用，如國內的海天集團，杭州泰瑞、寧波海太等知名注塑機械生產商。對于不同規(guī)格的注塑機械，Pilz都能夠根據客戶的不同要求，提供合理的、高性價比的解決方案。

在國內的注塑機械的制造領域中，安全防護措施往往被設計人員或最終用戶所忽視。一些注塑機械，或采用不符合要求的安全系統(tǒng)、或不使用任何安全防護措施，雖然其價格低廉，功能完善，但是其根本稱不上是一臺合格的注塑機械。這樣的設計和制造既不符合現代以人為本、安全第一的世界潮流，也不符合國家的有關標準和規(guī)范。如此往復，只能夠使中國的制造業(yè)和自動化產業(yè)一直停滯在一個低附加值、生產加工型的世界工廠的尷尬境地。無論采用什么樣的安全產品、進行什么樣的安全防護，規(guī)范和標準是我們所必須關注的。期待不久的將來，國內的有關標準不再是表面性質的文件和規(guī)范，而成為設計人員和制造人員所必須要遵循的指令。這樣，中國的制造業(yè)、自動化產業(yè)才能夠逐漸屹立于世界的前列。