在经济全球化的今天, 对客户多变需求的快速响应, 货物送达的速度及准确性在企业生长进程中饰演着越来越重要的角色, 对互联网企业, 如阿里巴巴, 亚马逊等, 尤其如此!凭据统计数据, 阿里巴巴中国平均每天需要快速处理1亿个货物包裹, 而有效支撑这么庞大数量货物处理的正是大型智能物流仓储系统。本文论述的仓储系统基于欧洲最新的宁静标准设计, 主要有轨道穿梭车 (RGV) , 大型存放货架, 输送系统, 堆垛机, 提升机和逻辑控制及上位机治理系统组成, 整个仓储系统共分两层设计, 依据其功效分为以下7个区域:
●区域1包括4台堆垛机的自动化货仓
●区域2包括多台输送机的自动化货仓前缓冲区
●区域3包括1台RGV的中转一区
●区域4一层装卸区
●区域5中转一区 (一层) 和二区 (二层) 间的转运区
●区域6包括1台RGV的中转二区
●区域7拆包区
宁静设计总是开始于危害评估, 其目标是使得种种危害最小化抵达可辨识的水平。本系统的危害评估面临诸多挑战, 如:系统主要组成部分和功效区域众多, 需要每部分高度协同配合存取货物;其次不但需要对每个区域剖析, 对区域之间的配合行动及其可能泛起误操作误使用也需要进行预判剖析。
危害评估是在产品设计阶段降低潜在危害的一个重要工具。良好且有效的的危害评估会支持设计方和使用方开发出一套友好的宁静解决计划, 它能够降低宁静系统失效的概率。在目前欧盟机械指令2006/42/EC里面有如下明确要求:
设备生产厂家或授权代表必须确保执行危害评估以便确定其满足最低的宁静要求。设备必须凭据危害评估的结论进行设计和生产。
“The manufacturer of machinery or his authorized representative must ensure that a risk assessment is carried out in order to determine the health and safety requirements which apply to the machinery.The machinery must then be designed and constructed taking into account the results of the risk assessment.”
宁静在相关标准或规范里面是一个相对看法, 实际上, 不太可能和完全没有须要进行所谓的“零危害”设计, 这也是为什么我们允许剩余危害保存。在危害识别出后, 在迭代历程中需进行危害评价使获得达所要求的宁静水平。在每一步迭代历程中, 我们不得不判断是否须要和/或足够的降低了危害以及是否需接纳宁静�；げ椒�。很明显, 增加�；ぜ际跏俏：跎僖恢忠�, 它能降低危害爆发的可能性。危害减少的水平正比于�；ぜ际踔葱衅涔πУ目煽啃�, 而这正是功效宁静的基础。
按优先顺序有以下五个办法, 见图1。
目前, 一些标准和/或规则里或其他专业文件论述了宁静控制水平与其影响因子 (危害严重性/频率/可能性/规避性) 之间的关系�；谖颐堑南钅烤�, 并考虑到此仓储物流系统并不但仅是单体设备, 我们参考并引用了历程宁静领域中的一些有用信息, 汇总成表1和表2以便确定最终的宁静控制水平。表2仅供一般性指导, 不应用于转换目的。新标准ISO/IEC 17305将在不久的将来合并EN ISO 13849和IEC62061。*体现使用表2中的下一个控制水平。
为确保控制系统抵达所需的宁静水平, 相关标准中给出了一些因素, 例如:EN ISO 13849-1和EN 62061等。
●硬件架构
●组件可靠性
●诊断笼罩率 (DC)
●共因失效 (CCF)
●历程处理
在参考功效呢个宁静标准之前, 我们应该清楚哪些更适合本文论述的控制系统。参考图2, 凭据实际控制技术, 参考EN ISO 13849和IEC 62061。
宁静控制系统的设计办法依据图3顺序并且每一步都应有文件存档。
控制系统依据危害品级至少需要抵达品级3硬件架构, 设计中往往被忽视的一点是执行部件的反响监控, 如接触器, 液压组件等。为了更好地进行诊断, 组件状态的可靠反响是须要的, 这可以通过使用“机械连接”的正向导向触点来实现, 这些触点是宁静应用中反响电路所需要的。在其整个生命周期中, 常闭和常开触点始终不会同时闭合, 关于更大定额的组件, 通常称为“镜像触点”。在本系统中, 我们选择AB 100S-F系列接触器, 如图4。
依据表3的宁静联锁矩阵, 本系统使用了大宗联锁组件, 并且通常它们都是串联连接到宁静输入模块。然而, 这样的设计有一个明显的毛病-故障屏蔽, 图5。使用的联锁组件越多, 行动频次越高, 将会导致高故障屏蔽率和低诊断笼罩率, 图6。纵然终端用户按期执行功效检查和/或每年进行须要的维护, 其宁静控制水平最高只能抵达PLd, 并且这是由宁静治理 (人为因素) 决定的�；谝陨显�, 我们选择ABB Eden非接触式宁静门联锁, 其每秒通过其电子器件进行多次自检, 并且很容易抵达PLe, 而这样的设计不需要终端用户的功效检查。
软件失效实质上是系统的固有特性, 失效是由它的架构, 编写或编译方法引起的。因此, 软件故障主要是由生成它的系统引起的, 而不是由其应用引起。然而, 我们无需在软件架构内部深究其原因, 如软件工程中的V模型。在实际应用中, 大大都可编程宁静设备都能提供“认证”功效块或例程, 这大大简化了设计人员和/或终端用户的验证事情, 但应注意关于最终完成的应用程序仍需验证。关于既定的设计功效, 程序中使用的的宁静块及其内联和参数化也应验证是正确且有效的。本系统使用了西门子S7-1500 CPU1511F-1PN和ET200SP输入/输出宁静模块。关于宁静程序验证, 我们总结了如表4的主要检查项目。
宁静控制水平需要核算, 如以可治理的方法去执行, 软件工具可提供精彩的资助。我们选择使用由BGIA (现在称为IFA) 开发的软件工具SISTEMA, 使用SISTEMA, 可以“构建”宁静功效, 验证它们并生成所需的技术文档。
已往, 我们更关注于生产和效率而忽视宁静, 这导致了伤害和危害增加, 现在天, 大大都制造商和终端用户都认为宁静与生产同等重要。我们使用宁静部件并严格满足指令和标准要求, 并接纳更好的诊断技术。在不久的将来, 显然, 集成和智能宁静控制系统将广泛应用特别是在工业4.0时代, 更先进的控制算法和传感技术将应用于机械人, AGV/RGV和其它自动化设备, 宁静设备可通过宁静网络进行配置和编程。总之, 未来的宁静关于设计者和终端用户来说将是透明的。
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