建于20世紀(jì)八九十年代的老沖壓生產(chǎn)線，基本全都是采用人工手動操作，人身及設(shè)備安全得不到充分的保障。為適應(yīng)越來越高的產(chǎn)能需求，上汽通用五菱（SGMW）于2006年在柳州工廠新建了一條自動化沖壓線。該沖壓線由1臺22500kN、3臺10000kN的壓力機(jī)以及7臺自動化機(jī)械手組成。整線長約80m，寬約20m，地面上高度約11m，地下深度約6.5m。這是一個具備最高安全等級的沖壓車間，應(yīng)用了很多典型的安全元件和系統(tǒng)。而在青島分公司的生產(chǎn)建設(shè)上，我們還引入安全PLC和安全I(xiàn)/O。

　　雙手按鈕——將危險制約在源頭的設(shè)計理念

　　雙手按鈕主要用來控制壓機(jī)的滑塊運(yùn)動。在生產(chǎn)線調(diào)試階段或者手動運(yùn)行壓力機(jī)時，需要使用雙手按鈕進(jìn)行操作。

　　生產(chǎn)的初始階段，由于產(chǎn)品質(zhì)量及人員培訓(xùn)等方面的制約，安全生產(chǎn)得不到有效和嚴(yán)格的實施。很多操作人員為了圖方便，往往采取各種各樣的“詭詐”手段。例如，將其中一個按鈕固定閉合，只操作另一個按鈕，另一只手用來輸送板料等，這種操作方式存在著較大的安全隱患。為避免這種情況，項目技術(shù)人員從多年的項目運(yùn)作及生產(chǎn)中總結(jié)出經(jīng)驗教訓(xùn)，認(rèn)識到設(shè)備的選型是關(guān)鍵。

　　基于這個出發(fā)點，在選擇雙手按鈕時我們選擇了羅克韋爾800P-F2CAV系列的產(chǎn)品，而不是簡單地選用兩個按鈕進(jìn)行組合。該系列的雙手按鈕不僅具有特殊的殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計，而且配套采用安全監(jiān)控模塊（又稱安全繼電器），組成一個安全的雙手控制系統(tǒng)（見圖2）。在危險場所，特別是手工送料的機(jī)器、沖壓設(shè)備以及帶切割刀具的機(jī)器等，只有在雙手按鈕同時按下去，并且時間差應(yīng)該不小于0.5s時，裝置才進(jìn)行有效操作；如果時間差超過0.5s，必須兩個手都松開后才可以再次使用，從而確保操作人員的雙手離開危險區(qū)域，免受傷害。

　　雙手按鈕的2個常開和2個常閉總共4個信號觸點連接到安全監(jiān)控模塊，由安全監(jiān)控模塊對雙手按鈕的狀態(tài)進(jìn)行判斷。當(dāng)且僅當(dāng)兩個按鈕在0.5s內(nèi)同時按下時，安全監(jiān)控模塊才會有輸出，該系統(tǒng)才能夠啟動機(jī)器動作；任何一個觸點的故障，均可以被監(jiān)控判斷；當(dāng)任何一只手離開按鈕，安全裝置就立刻停止輸出，切斷動力源，從而實現(xiàn)人員保護(hù)的目的。任何一只按鈕的提前或推遲工作，都不會出現(xiàn)危險（見圖3）。

　　切斷危險的源頭，避免任何誤操作可能帶來的風(fēng)險，是項目技術(shù)管理的重要原則。雙手按鈕的這種操作理念同樣也適用在寸動、微調(diào)等運(yùn)行模式上：同時按下按鈕，壓機(jī)動作；同時釋放，壓機(jī)停止；若一只手突然釋放，壓機(jī)急停。

[$page]　　安全保護(hù)系統(tǒng)MPS——安全生產(chǎn)及維護(hù)兼顧的設(shè)計理念

　　從手動線到自動線的過渡，從簡單的人力生產(chǎn)到高度自動化的飛躍，絕非一朝一夕之功。在自動線設(shè)計之初，考慮到安全與生產(chǎn)的同時維護(hù)需求，我們引入了MPS能量控制理念。MPS即能量監(jiān)控及鎖定系統(tǒng)，現(xiàn)場的MPS操作盒如圖4所示。

　　首先，我們將壓力機(jī)所涉及的動作分為主要動作和次要動作。所謂的主要動作即可能引起人身重傷或死亡的動作，如壓力機(jī)滑塊的下壓動作和機(jī)器人的軌跡運(yùn)動等。次要動作即對人身傷害輕微或不構(gòu)成傷害的動作，如氣閥的動作、機(jī)器人真空吸盤的動作等。通過控制主、次要動作的電源或邏輯程序以期達(dá)到安全的目的。

　　引入MPS能量監(jiān)控系統(tǒng)后，無論是在生產(chǎn)節(jié)拍提升亦或是在人員保護(hù)上都有明顯的改善。操作人員想進(jìn)入模腔區(qū)域，它就必須將主要動作禁止。在沖壓自動生產(chǎn)線上，它就意味著選擇POS1（位置1，見圖4）停止滑塊動作，打開柵欄門，鎖定機(jī)器人動作，關(guān)閉廢料門，安全指示燈亮（圖4所示綠色柱燈）后，方可進(jìn)入?yún)^(qū)域執(zhí)行維修任務(wù)。

　　例如，當(dāng)生產(chǎn)時間過長時，模腔中就會有金屬屑粘在模具上，即便是這些小的金屬屑也是生產(chǎn)質(zhì)量所不允許的。傳統(tǒng)的解決方法是，停止生產(chǎn)線或停止壓力機(jī)，操作人員進(jìn)入壓力機(jī)模腔，將金屬屑清除干凈，然后重新啟動壓力機(jī)，恢復(fù)生產(chǎn)。這樣做確實是出于對安全的考慮，但是對于400多千瓦的主電機(jī)來說，多次重啟不僅影響使用壽命，而且耗費生產(chǎn)時間。

　　在此，我們對SGMW柳州自動化沖壓線改造前后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。X月份停線數(shù)據(jù)：30次/班，每次3min，清潔模腔的時間占到一半，大概十幾次左右；按每班約17次用于清潔模腔，若停主電機(jī)，所需時間：3×17=51min；引入MPS改造后，若不停主電機(jī)，清潔模腔所需時間：1×17=17min；每班節(jié)約時間：51-17=34min；每天三班共節(jié)約時間：34×3=102min。

　　在汽車生產(chǎn)廠，一個小時可能就意味著70臺車，僅僅清潔模腔一項就節(jié)約生產(chǎn)時間將近兩個小時，極大地提高了產(chǎn)能。

　　若要選擇執(zhí)行其他MPS任務(wù)，如示教機(jī)器人等，也可以選擇使用POS2（位置2）、POS3（位置3）等。當(dāng)然，也可以配合使用其他的狀態(tài)顯示屏，如滑塊鎖緊顯示LED板。通過這種直觀的安全狀態(tài)顯示，更好地保障了進(jìn)入危險區(qū)域的人員的安全性。

[$page]　　安全PLC及I/O模塊——引入最先進(jìn)的安全控制產(chǎn)品的設(shè)計理念

　　2007年是SGMW進(jìn)行安全設(shè)備升級的一年，這在青島分公司的生產(chǎn)線建設(shè)上得到了完美體現(xiàn)。與柳州生產(chǎn)線不同，由于安全PLC和安全I(xiàn)/O的引入，安全繼電器由于其繁瑣的接線及安