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機械制造安全控制研究:淺談機械制造中的安全控制

摘 要：本文則是在機械安全控制的基礎概念上，詳細闡述了機械安全邏輯控制即通過信號輸入然后進行分析做出判斷最后采取必要的措施，保證了工業生產的安全進行。

關鍵詞：機械制造；安全；邏輯控制

1 安全控制系統的基本概念與組成

當在操作機械設備進行工業生產時會產生因操作失誤或工廠裝置本身出現故障時，安全控制系統中的輸入設備就會檢測到諸如電壓、液壓之類信息的變化，這些信息會反饋給邏輯控制設備，邏輯控制設備會將這些信息與標準信號進行比對判斷然后作用于諸如繼電器之類的可以根據不同信號進行不同動作的機構。從而采取切斷電源等安全措施保護工人的安全。說到這大家也許還一頭霧水，說了這么多到底什么叫自動控制系統呢？所謂安全控制系統是在開車、停車、出現工藝擾動以及正常維護、操作期間對生產裝置提供安全保護。從上文大家不難看出安全控制系統主要包括輸入設備、邏輯控制設備和輸出設備組成。

2 安全控制系統的輸入與輸出環節

安全控制系統的輸入設備包括緊急停止設備、安全進入裝置（安全門快關或連鎖裝置）、安全光電設備（安全光幕、安全光柵、安全掃描儀）等這些設備的功能大多是依靠各種傳感器實現的所以也可以說安全控制系統的輸入環節信息的采集是依靠傳感器實現的。相比與輸入環節，輸出環節則采用普通繼電器、普通PLC、標準現場總線或DCS等邏輯控制元器件從表面上達到我們所需要的輸出信號。但是由于制作工藝、使用時間較長等原因在輸出環節所采用的裝置都會存在一定的安全隱患諸如處理器不規則、輸入/輸出卡件硬件故障、輸入回路故障（比如短路、觸點融焊）、輸出元器件故障（如觸點融焊）、輸出回路故障（如短路、斷路）、通訊錯誤等。這些隱患的存在將會對整個安全控制系統產生致命的影響從而影響整個機械設備的安全性。那么我們怎么保證在安全控制系統的各個環節中的硬件的安全要求呢？在工業生產中多采用以下兩種措施來保證硬件的安全性：（1）采用冗余性控制；（2）采用多樣性控制。作為機械設備的安全控制系統必須保證能夠可靠地控制安全輸入信號，當輸入信號出現錯誤或信號發生變化時，立即做出反應并輸出正確的信號使機器及時切斷電源安全停車，防患于未然或在危險發生后能防止事故的擴散避免其產生更大的影響。

輸入和輸出環節在安全控制系統中扮演者十分重要的角色，能否及時的發現問題并報告給邏輯控制環節，而當邏輯控制環節發出指令后輸出設備能否迅速響應也影響著安全控制的可靠性。當輸入與輸出都能快速的做出響應時，整個控制系統的中樞即邏輯控制設備就顯示出了其舉足輕重的作用，下面我們來討論安全控制系統中的安全邏輯控制設備。

3 安全控制系統的中樞——邏輯控制設備

安全可編程控制器即安全PLC，安全PLC相比于普通PLC的優點在于安全PLC采用了多套來自不同生產商的中央處理器，這樣在處理信息時如果有處理器出現故障那么就會有其他的處理器代替故障處理器進行工作，由于不同的的處理器來自不同的廠家這就保證了相同的環境下不同的處理器出現故障的概率不同。而當出現故障的處理器達到一定數量時，會切斷所有安全輸出時系統停機。在不同的系統下導致系統停機的故障處理器的個數是不同的，正是由于這些不同的存在也為不同機械設備處理不同的故障情況提供了選擇。對于安全PLC的冗余控制我們可以用三個“多”字來概括。首先，在信號采集時信號被送到多個輸入寄存器，輸入回路通過2條物理線接入安全PLC即通常所說的雙通道方式。借助于安全PLC內部所提供的安全測試脈沖，系統可以檢測輸入通道中的故障。其次在信號處理時這些信號又被送入多個中央處理器，最后這些信號又被送入多個輸出寄存器，安全PLC的輸出內部電路采用了冗余多樣性的方式，對一個輸出節點進行安全可靠的控制，提供了多重保障。同時安全PLC通過2種不同的手段，即切斷基極信號和切斷集電極電源兩種不同的方式，將輸出信號由1轉變為0。無論那種方式出現故障，另外一種方式依然完好的執行安全功能。同樣在輸出電路內部檢測脈沖也在不斷進行自檢。這樣，PLC不斷的自檢同時依托于多個冗余通道，保證了整個系統的安全性和可靠性。不僅如此安全PLC的掃描時間非常短，通常為每千條指令在1ms的時間內產生。非常快的運算速度達到了緊急停車的要求，同時又能以及其短的時間完成自我檢測和各種信息的比對。這對安全系統的可靠性有很大的意義。整個過程中，信號狀態、處理結果等可以通過安全PLC內部的暫存裝置進行相互比較，如果出現不一致，則可以根據不同的系統特性進入故障安全狀態或將故障檢測出來，這就充分顯示了冗余系統的好處，可以說是寧濫勿缺。所以，整個冗余控制看似麻煩實際上卻有著十分重要的意義。

上述我們從理論層面對安全PLC的控制原理進行了闡述，那么在實際的工業生產中我們是如何通過一個個的電子元件來實現如此復雜的功能的呢？要實現上述復雜的功能必須要通過編程來實現，而編程必須要可靠地編程環境同時也要求適當的檢驗手段來保證安全。現階段的PLC編程大多是通過模塊化的打包的。這些功能模塊只能運用不能修改，我們只需要在需要修改的參數上輸入合適的輸入輸出變量就能完成對安全功能的編程，這樣的措施充分規范了安全功能編程。

最簡單的安全邏輯元器件——安全繼電器，相比于安全PLC安全繼電器只采用了冗余的控制輸出和自我檢測的功能，雖然不如安全PLC可靠但也能充分保證對輸出斧子的可靠控制。安全繼電器的冗余輸出控制是通過其存在的兩個安全輸出觸點來實現的，這兩個安全輸出觸點在內部是由來自2個不同的特殊繼電器K1和K2的常開觸點串連而組成。當K1出現故障的時候，K2依然可以實現安全觸點斷開的功能。

結語

安全控制系統在機器正常運行時保持緘默，而當機器出現些許異常時它就能最快感知，依托于各種冗余控制和自檢裝置能夠準確的做出的判斷。三個模塊間密切配合對機械設備的操作者的安全性提供可靠地保障。在整個控制系統中邏輯控制元件是最重要的一環它關系到整個系統能否正常運作，而輸入輸出部分也必須通過冗余的檢測來保證其可靠性。總而言之作為保證機械安全性的安全控制系統其自身必須要有高度的可靠性。

機械制造安全控制研究:關于機械制造中安全控制系統研究

【摘 要】目前，在機械制造系統中，安全控制系統的可靠性是衡量該臺機械是否符合安全要求的重要依據。本文在分析安全控制系統基本概念基礎上，對于安全邏輯控制設備組成及特點進行詳細分析，對于保證機械制造系統中的安全問題具有一定作用。

【關鍵詞】機械制造；安全控制系統；設備特點；安全繼電器；PLC；安全總線

0.引言

機械的安全性就是機械安全使用說明書規定的預定使用條件下執行其功能和在運輸、安裝、調整、拆卸和處理時不產生傷害或危害健康的能力。任何一臺機械都有風險，會導致危險。這些風險和危險都會導致事故的發生、對人員造成傷害。當我們能夠關注機械本身的安全性能的時候，其安全功能應該由安全自動化控制系統來實現。 安全控制系統的正確設計會影響到機械的安全性能。安全控制系統的可靠性是衡量該臺機械是否符合安全要求的重要依據，本文對于機械制造中的安全控制系統相關問題進行分析。

1.安全控制系統

所謂的安全（控制）系統，是在開車、停車、出現工藝擾動以及正常維護、操作期間對生產裝置提供安全保護。 一旦當工廠裝置本身出現危險，或由于人為原因而導致危險時，系統立即做出反應并輸出正確信號，使裝置安全停車，以阻止危險的發生或事故的擴散。它包括了現場的安全信號，如緊急停止信號、安全進入信號、閥反饋信號、液位信號等，邏輯控制單元和輸出控制單元。 無論在機械制造領域還是在流程化工領域，安全控制系統是整個系統運轉中不可或缺的一部分。從安全控制系統的結構圖我們可以看出， 安全控制鏈由輸入 ( 如傳感器)、邏輯（如控制器）、輸出（如觸發裝置）構成。從邏輯上來說，對于安全信號的控制功能可以采用普通繼電器、普通 PLC、標準現場總線或DCS 等邏輯控制元器件，從表面上達到我們所需要的邏輯輸出。 但是，我們可以注意到，普通繼電器、普通 PLC、標準現場總線或 DCS 不屬于安全相關元器件或系統。它們在進行安全相關控制的時候可能會出現以下安全隱患：處理器不規則、輸入/ 輸出卡件硬件故障、輸入回路故障（比如短路、觸點融焊）、輸出元器件故障（如觸點融焊）、輸出回路故障（如短路、斷路）、通訊錯誤等。 這些安全隱患，都會導致安全功能失效，從而導致事故的發生。所以，安全控制系統就是要求能夠可靠的控制安全輸入信號，一旦當安全輸入信號變化或安全控制系統中出現任何故障，立即做出反應并輸出正確信號，使機器安全停車，以阻止危險的發生或事故的擴散。

安全控制系統的硬件主要采取了以下措施來達到安全要求：（1）采用冗余性控制；（2）采用多樣性控制；（3）頻繁、可靠的檢測（對硬件、軟件、通訊）；（4）程序 CRC 校驗；（5）安全認證功能塊。 常見的安全輸入設備包括由緊急停止設備、 安全進入裝置 （安全門開關或聯鎖裝置）、安全光電設備（安全光幕、安全光柵、安全掃描儀）。安全邏輯部分常采用安全繼電器、安全 PLC 和安全總線系統。

2.安全邏輯控制設備

邏輯控制設備是整個安全控制系統中最重要的一部分。它需要接收安全信號，進行邏輯分析，可靠的進行安全輸出控制。現代自動化安全控制領域中，安全系統的控制元器件有安全繼電器、安全 PLC 和安全總線控制系統。

2.1 安全繼電器

安全繼電器，或者稱為安全繼電器模塊，是最簡單的安全邏輯控制元器件。 其特點是采用了冗余的輸出控制和自我檢測的功能，實現了對輸出負載的可靠控制。該模塊的存在 2 個安全輸出觸點，這兩個安全輸出觸點在內部是由來自 2 個不同的特殊繼電器 K1 和 K2 的常開觸點串連而組成。當 K1 出現故障的時候，K2 依然可以實現安全觸點斷開的功能。同時，安全繼電器模塊可以通過內部電路進行自檢，檢測出外部接線故障和內部元器件的故障

2.2 安全可編程控制器

安全可編程控制器采用了多套中央處理器進行控制，并且這些處理器來自不同的生產商。 這樣的控制方式符合了冗余、多樣性控制的要求。這是安全 PLC 與普通 PLC 最根本的區別。當一定數量的處理器出現故障后，完好的處理器依然執行安全功能，切斷所有安全輸出使系統停機。導致系統停機的處理器的故障數量取決于不同的系統。如，1oo2 系統 （2 取 1 的系統 ），一旦一個處理器出現故障 ，系統立刻進入故障安全狀態；又如，2oo3 系統（3 取 2 的系統），當一個處理器出現故障，系統并不會停機。 系統只有在 2 個處理器同時出現故障的情況下才會導致系統停機。 前者我們通常成為 2 重冗余系統，安全可靠性較高、可用性較低；后者我們通常成為 3 重冗余系統，其安全可靠性和可用性較高，但相比前者成本高。對于信號的采集、處理和輸出的過程，安全 PLC 都采用了冗余控制的方式。 當信號進入 PLC 后，分別進入多個輸入寄存器，再通過對應的多個中央處理器的處理，最后進入多個輸出寄存器。這樣，安全 PLC 就構成了多個冗余的通道。 整個過程之中，信號狀態、處理結果等可以通過安全 PLC 內部的暫存裝置進行相互比較，如果出現不一致，則可以根據不同的系統特性，進入故障安全狀態或將故障檢測出來。輸入回路可以采用雙通道的方式， 通過 2 條物理接線進入安全PLC。 安全 PLC 也可以提供安全測試脈沖，用以檢測輸入通道中的故障。 安全 PLC 的輸出內部電路也采用了冗余、多樣性的方式，對一個輸出節點進行安全可靠控制。 安全 PLC 可以通過 2 種不同的手段，即切斷基極信號和切斷集電極電源兩種不同的方式，將輸出信號由 1 轉變為 0。 無論那種方式出現故障，另外一種方式依然完好的執行安全功能。 同時，安全 PLC 提供了內部檢測脈沖，以檢測內部故障。安全 PLC 的掃描時間要求為每千條指令 1ms 以下。 快速的中央處理功能不僅可以達到緊急停車的要求，同時能夠以較短的時間完成整套系統的安全功能自檢。在軟件方面，安全 PLC 必須有可靠的編程環境、校驗手段，以保證安全。 這主要可以通過規范安全功能編程來實現。 如 Pilz 的安全PLC，提供了通過認證的 MBS 安全標準功能塊 ，以幫助編程人員進行合理的、安全的編程。 這些安全功能塊經過加密，不能夠修改。我們只需要在功能塊的輸入和輸出部分填入相應的地址、參數和中間變量，即可以完成對安全功能的編程。 這些 MBS 功能塊涵蓋了機械制造領域及流程化工領域的安全功能控制。

2.3 安全總線控制系統

安全現場總線系統是以安全 PLC、安全輸入輸出模塊、安全總線構成一套離散式控制系統。硬件和通訊的安全可靠是安全總線控制系統的可靠性判斷依據。在硬件上，安全總線系統的模塊都采用了冗余、高速的可靠元器件。

3.結論

安全控制系統是一個靜態的系統，其監控系統中的安全相關的參數。在系統正常運行期間，安全控制系統不作出任何響應。但是當系統出現異常、或安全相關信號被觸發，安全控制系統立刻奪去系統的控制權，根據其內部邏輯，對輸出設備進行安全控制，從而保證了整個系統的安全。安全控制系統中的邏輯控制元器件是決定整個安全控制系統安全等級、設計成本、運行質量的重要因素之一。 在安全自動化領域，常用的安全邏輯控制元器件包括有安全繼電器模塊、安全可編程控制系統和安全總線系統。 針對不同的應用場合，這些安全邏輯元器件可以配置成合適的安全解決方案。

機械制造安全控制研究:淺談機械制造系統中的安全控制系統

摘要：安全控制系統是靜態型系統之一，其監控系統中的安全相關的參數。當系統正常運作時，安全控制系統處于靜態不作響應。但是當系統出現異常或觸發了相關安全信號，為了維護整個系統的安全，安全控制系統便會立即占有系統的控制權，依據其內部邏輯對輸出設備實施安全控制。邏輯控制元器件是安全控制系統中決定整個安全控制系統運行質量、安全等級及設計成本的主要因素之一。本篇文章主要分析了機械制造系統中的安全控制系統及其相關問題。

關鍵詞：機械制造系統；安全控制；安全繼電器；可編程控制器

引言

機械安全是指機械設備在使用說明書的要求下執行應有功能時不對機械本身產生危害或者對操作人員健康產生危害的能力。每一部機械設備都可能存在自己的問題，也會導致不同類別程度的危險。這樣就會發生工作事故，進而對操作機械人員造成不必要的傷害。如果我們能夠充分地提高在機械設備制造過程中的一些安全意識，我們所生產出來的產品可能安全性能會更加可靠。那么如何判斷一臺同標準正規的條件要求相一致，其重要的步驟就是要在機械設備的生產上與安全控制方面相著眼，系統能否安全穩定的運行與其精密合理的設計緊密相關，很顯然，系統性能的穩定可靠是對其進行正規標準合格的重要依據。

一、安全控制系統概述

安全控制系統，簡單地說就是在機械運轉過程、或者在操作流程中間能夠為機械本身以及操作人員提供安全保障的裝置。如果機械在使用過程中，自身出現安全問題，或者由于人為因素而產生危險狀況的時候，安全控制系統可以很快地做出相應的應對并且能夠有效地控制機械自身裝置，為操作者提供保護。拿汽車來說，當由于汽車自身原因產生危險或者由于人為原因使汽車出現險情的時候，汽車的安全控制系統可以迅速準確地對突發情況給予反饋信息，并且能夠發出正確的信號，使險情中的車輛能夠及時停車，以免危險的發生或者事故的擴大。它包括了現場的安全信號，如安全進入信號、閥反饋信號、緊急停止信號、液位信號等。無論在機械制造領域還是在流程化工領域，安全控制系統是整個系統運轉中不可或缺的一部分。

二、安全控制問題

在安全控制系統中，我們很容易發現，整個系統構成了一個鏈條結構，主要包括：輸入、邏輯和輸出裝置。比方說，傳感器屬于機械輸入裝置；控制器屬于邏輯分析控制裝置；而觸發裝置屬于機械輸出鏈條。出于安全信號控制力強弱的考量，我們以常用 PLC、繼電器以及現場標準總線等等邏輯方面功能較為突出的控制元件，用以達到我們外在的需求。與此同時我們也要清楚的認識到這些元器件是不屬于任何一種安全系統及元件附屬的。安全控制問題一旦處理失當，就會給系統安全造成潛在的問題。

常見的安全控制問題如下：輸入/輸出卡件硬件故障、處理器不規則、輸出元器件故障、信息反饋出差、輸入輸出回路故障等。如是類似一些安全隱患最終的后果就是安全失去應有保障，事故不期自來。這樣看來，尋求有效可靠的輸出信號源來完成安全控制系統的生產是必要的，如果真的遇到一些系統安全故障問題，可以及時的做出信息反饋，并且能夠迅速的發揮機械自身系統的補救功能，以此達到防患于未然或者減小事故嚴重程度的目的。安全控制系統的硬件主要采取了以下措施來達到安全要求：采用冗余性控制；采用多樣性控制;頻繁、可靠的檢測；程序CRC 校驗；安全認證功能塊。

三、安全邏輯控制設備

在日常工作生活中我們能夠看到的安全輸入設備大體有：安全廣電設備，緊急情況下的制動裝置；常見的邏輯控制制動裝置包括安全 PLC，安全繼電器。

(一)安全繼電器

安全繼電器，是最簡單的安全邏輯控制元器件。其特點是采用了冗余的輸出控制和自我檢測的功能，實現了對輸出負載的可靠控制。安全繼電器使用了兩個安全輸出接點，而迥異的兩個特殊繼電器通過串聯的形式構成了接觸點內部的控制機關，當其中一個安全繼電器發生安全隱患時，另外的一個繼電模塊還是可以完成接觸點斷開任務，與此同時，安全繼電器會進行自我內部調試檢測，這樣外部問題或危害一樣都不能被缺漏。

(二)安全可編程控制器

為了滿足復雜、多樣、繁冗的控制要求，安全可編程控制器常常利用多種多樣的中央處理系統，甚至每種不同的中央處理系統的生產單位也不盡相同，這也正是安全PLC與普通PLC最基本的不同之處。如果機械內部出現了一部分中央處理系統失靈，那么其他的處理器仍然可以完成自我安全保護功能，剩余部分的處理器會馬上讓整個系統中的輸出系統停止運行，進而控制機械設備運行，自然的完成控制器的使命。不同的安全處理系統掌控著機械設備處理器的問題數量。

安全PLC使用冗余控制的方式進行信號的采集、處理和輸出。為了使安全PLC構成了多個冗余的通道，信號一旦進入PLC，便會被分別導入多個輸入寄存器，然后經過與之對應的數個中央處理器的處理，最終進入數個輸出寄存器。在整個處理過程中，處理結果、信號狀態等在通過安全PLC內部的暫存裝置時互相間進行對比。若是對比結果有異，也可以依據各自的系統特性，將故障檢測出來或進入故障安全狀態。

輸入回路也能通過兩條物理接線，使用雙通道的方式進入安全PLC。當檢測輸入通道中的故障時，也可以使用安全PLC提供的安全測試脈沖。安全PLC的輸出內部電路同樣使用多樣性、冗余的方式，對每個輸出節點實施安全可靠控制。安全PLC可以使用切斷集電極電源和切斷基極信號兩種不同的方式手段，把原為1的輸出信號轉變為0。這樣一來，當其中的一種方式出現故障時，余下的那個方式任然能夠執行安全功能。安全PLC為檢驗內部故障提供了內部檢測脈沖。安全PLC要求每千條指令在1ms以下掃描時間。高速的中央處理功能不但能夠滿足緊急停車的要求，同時還可以在最短的時間完成對整套系統的安全功能自檢。

在軟件方面為保證安全，安全PLC一定要有可信的校驗手段以及編程環境，為實現這點就需要我們規范安全功能的編程。例如Pilz的安全PLC，它提供的是經過識別的MBS 安全標準功能塊，可以協助編程人員開展安全的、合理的編程。這樣的安全功能塊往往是經過加密的，無法修改。若想完成對安全功能的編程，我們直接在功能塊的輸入與輸出部分填入與之相應的參數、地址及中間變量即可。可以說整個流程化工領域和機械制造領域的安全功能控制，都被這些MBS功能塊所涵蓋。

(三)安全總線控制系統

安全現場總線系統是以安全總線、安全輸入輸出模塊、安全PLC形成一套離散式的控制系統。硬件和通訊的安全可靠是安全總線控制系統的可信性判斷依據。硬件設施上，安全總線系統的模塊都在運用高速、冗余的可靠元器件。

結束語：

邏輯控制設備是整個安全控制系統中最重要的一部分。它需要接收安全信號，進行邏輯分析，可靠的進行安全輸出控制。現代自動化安全控制領域中，安全系統的控制元器件有安全繼電器、安全 PLC 和安全總線控制系統。系統在安全運行期間，相對靜止的機械安全控制系統起到安全監控的作用，控制系統沒有應變反應，而一旦系統運行過程中產生故障等，控制系統就會進行具體的應變。通常是失去系統控制能力并且以邏輯為依托進行安全控制，這就使系統的安全性和穩定性得到了保障。因此，邏輯控制元件的地位也就顯得舉足輕重了。

機械制造安全控制研究:機械制造系統中安全控制的探討

【摘　要】文中從介紹機械制造的安全控制系統開始，探討了機械制造的安全邏輯控制設備，包括機械制造的安全繼電器、機械制造的安全可編程控制器和機械制造的安全總線控制系統；對安全邏輯控制設備組成及特點進行詳細分析，對于提高機械制造系統安全控制問題的提高具有一定的指導作用。

【關鍵詞】機械制造；安全控制；安全總線

0.引言

機械制造系統的安全性在某一機械的使用說明書上都有明確的規定。按照規定使用條件，可以執行該機械的功能，并能夠保證該機械在運輸、安裝、調整、拆卸和處理時不會產生傷害人體和周圍物體的現象。雖然，任何一臺機械都會存在潛在的風險，都可能會導致出現危險。當一旦這些危險事故發生，首先就會對人員造成傷害。如果當我們關注機械制造系統本身安全性能的時候，就會使制造系統的安全功能由安全自動化控制系統來實現。安全自動化控制系統的正確設計會影響到機械制造系統的安全性能。安全自動化控制系統的可靠性是衡量該機械是否符合安全要求的重要依據。

1.機械制造的安全控制系統

機械制造系統是將現代信息技術、管理工程與制造技術相結合，充分利用計算機、通信、自動化和管理工程等領域的新成果，發展制造業的新工藝和新技術。與此同時，充分利用實驗室的先進設備和技術，研究開發適合國情的先進制造理論和技術，形成一個制造系統的研究和開發基地。為國家培養高層次專門人才，也為跟蹤和推廣先進制造技術以及為企業培訓適用人才做出貢獻。近年來實驗室根據國民經濟和制造業發展的需要不斷拓寬和調整研究領域，在先進制造及相關的多個領域開展研究，取得了重大進展和標志性成果。機械制造的安全控制系統，就是機械在開車、停車、出現工藝擾動以及正常維護、操作期間對生產裝置提供安全保護。一旦當機械裝置本身出現危險，或由于人為原因而導致機械可能出現危險時，安全控制系統就會立即做出反應，輸出正確的信號，使機械裝置安全停車，以防止危險的發生。這些安全包括現場的安全信號，例如機械的緊急停止信號、安全進入信號、閥反饋信號、液位信號等。在機械制造系統領域，安全控制系統是整個機械制造系統運轉中不可或缺的一部分。

任何安全控制系統它們也可能會存在安全隱患，也可能導致機械安全的功能失效，導致機械運轉時事故的發生。所以，機械的安全控制系統就是要求能夠可靠的控制安全輸入信號，一旦當安全輸入信號變化或安全控制系統中出現任何故障，立即做出反應并輸出正確信號，使機器安全停車，以阻止危險的發生或事故的擴散。安全控制系統的硬件主要采取了以下措施來達到安全要求：第一，采用冗余性控制；第二，采用多樣性控制；第三，頻繁、可靠的檢測(對硬件、軟件、通訊；第四，程序CRC校驗；第五，安全認證功能塊。常見的安全輸入設備包括由緊急停止設備、安全進入裝置、安全光電設備。

2.機械制造的安全邏輯控制設備

邏輯控制設備是整個安全控制系統中最重要的一部分。它需要接收安全信號，進行邏輯分析，可靠的進行安全輸出控制。現代自動化安全控制領域中，安全系統的控制元器件有安全繼電器、安全PLC和安全總線控制系統。

2.1機械制造的安全繼電器

機械制造都裝有安全繼電器，或者稱為安全繼電器模塊，它是最簡單的安全邏輯控制元器件。其特點是采用了冗余的輸出控制和自我檢測的功能，實現了對輸出負載的可靠控制。該模塊的存在2個安全輸出觸點，這兩個安全輸出觸點在內部是由來自2個不同的特殊繼電器K1和K2的常開觸點串連而組成。當K1出現故障的時候，K2依然可以實現安全觸點斷開的功能。同時，安全繼電器模塊可以通過內部電路進行自檢，檢測出外部接線故障和內部元器件的故障。

2.2機械制造的安全可編程控制器

機械制造的安全可編程控制器采用了不同中央處理器進行控制，并且這些處理器來自不同的生產商。這樣的控制方式符合了冗余、多樣性控制的要求。這是安全PLC與普通PLC最根本的區別。當一定數量的處理器出現故障后，完好的處理器依然執行安全功能，切斷所有安全輸出使系統停機。導致系統停機的處理器的故障數量取決于不同的系統。如，1oo2系統(2取1的系統)，一旦一個處理器出現故障，系統立刻進入故障安全狀態；又如，2003系統(3取2的系統)，當一個處理器出現故障，系統并不會停機。系統只有在2個處理器同時出現故障的情況下才會導致系統停機。前者我們通常成為2重冗余系統，安全可靠性較高、可用性較低；后者我們通常成為3重冗余系統，其安全可靠性和可用性較高，但相比前者成本高。對于信號的采集、處理和輸出的過程，安全PLC都采用了冗余控制的方式。當信號進入PLC后，分別進入多個輸入寄存器，再通過對應的多個中央處理器的處理，最后進入多個輸出寄存器。這樣，安全PLC就構成了多個冗余的通道。整個過程之中，處理結果等可以通過安全PLC內部的相互比較，如果出現不一致，就可以根據不同的系統特性，進入故障安全狀態或將故障檢測出來。

安全PLC的掃描時間要求為每千條指令1ms以下。快速的中央處理功能不僅可以達到緊急停車的要求，同時能夠以較短的時間完成整套系統的安全功能自檢。在軟件方面，安全PLC必須有可靠的編程環境、校驗手段，以保證安全。這主要可以通過規范安全功能編程來實現。如Pilz的安全PLC，提供了通過認證的MBS安全標準功能塊，以幫助編程人員進行合理的、安全的編程。這些安全功能塊經過加密，不能夠修改。我們只需要在功能塊的輸入和輸出部分填入相應的地址、參數和中間變量，即可以完成對安全功能的編程。這些MBS功能塊涵蓋了機械制造領域及流程化工領域的安全功能控制。

2.3機械制造的安全總線控制系統

機械制造的安全現場總線系統是以安全PLC、安全輸入輸出模塊、安全總線構成一套離散式控制系統。硬件和通訊的安全可靠是安全總線控制系統的可靠性判斷依據。在硬件上，安全總線系統的模塊都采用了冗余、高速的可靠元器件。

3.結論

機械制造的安全控制系統是一個靜態的控制系統。在系統正常運行期間，機械制造的安全控制系統不會做出任何響應。但是當機械制造系統出現異常，機械制造的安全控制系統就會立刻奪去系統的控制權，依據機械制造系統的內部邏輯設置，對輸出設備進行安全控制，可以保證整個機械制造系統的安全運轉。顯然，邏輯控制元器件質量，是決定安全控制系統安全等級、設計成本、運行質量的重要因素。在安全自動化領域，常用的安全邏輯控制元器件包括有安全繼電器模塊、安全可編程控制系統和安全總線系統。針對不同的應用場合，這些安全邏輯元器件可以配置成合適的安全解決方案。