标准专门规定了机械设备中紧急停止功能 (Emergency stop function) 的设计原则和要求。它是一项基础安全标准,适用于几乎所有类型的机械。
核心目的与重要性
紧急停止功能是机械设备上最基础、最关键的补救性安全措施。其目的不是替代良好的安全设计和防护,而是在危险情况即将发生或已经发生时:
避免或减轻伤害:快速停止机械的危险过程或运动,防止人员受伤或减轻伤害程度。
应对非预期情况:用于应对任何非预期的危险情况,例如安全防护被绕过、控制系统失效、人员操作失误等。
强制性要求:在欧盟机械指令(现为机械法规 (EU) 2023/1230)中,紧急停止功能是许多机械的强制性基本安全要求。符合EN ISO 13850是推定符合该法规要求的重要途径。
关键概念与定义
紧急停止功能 (Emergency stop function): 旨在避免或减轻对人员或机械现有危险的补救性安全功能。
紧急停止装置 (Emergency stop device): 用于启动紧急停止功能的手动控制装置。最常见的形式是急停按钮(蘑菇头按钮),也可以是拉绳、脚踏开关等。
注意: 紧急停止功能 ≠ 正常停机功能。正常停机是生产流程的一部分,而紧急停止是应对危险的特殊功能。
核心设计原则与要求
EN ISO 13850:2015 对紧急停止功能的各个方面提出了明确要求:
1. 要求特性
紧急停止功能必须满足三个基本特性,其优先级如下:
可用性 (Availability): 必须随时可操作,不能被禁用(除非通过特殊工具或钥匙)。在任何操作模式下(如自动、手动、维护模式),只要存在危险,急停功能就必须有效。
可见性与可识别性 (Visibility and Identifiability): 紧急停止装置必须清晰可见、易于识别和易于接近。通常通过其独特的黄色背景和红色执行机构(蘑菇头)来实现。必须标有紧急停止的符号(ISO 7000-符号0434)或文字。
可靠性 (Reliability): 该功能必须具有高可靠性,能够正确响应指令并执行停止功能。这意味着其设计和组件需要满足一定的安全性能等级。
2. 停止功能要求
触发后的动作: 启动紧急停止装置必须通过维持式动作(如拉转、按压、钥匙操作) 来触发并保持停止命令,直到被手动复位。复位后绝不能导致机械自动重启。
停止类别: 标准参考了 IEC 60204-1(机械安全 机械电气设备 第1部分)中定义的停止类别。急停功能通常要求使用停止类别 0 或 停止类别 1:
停止类别 0: 通过立即切断机器驱动器的电源来实现无控制停机(即硬停机)。这是最直接的停止方式。
停止类别 1: 受控停机,首先向机器驱动器提供停止命令(如通过变频器减速),并在停止后切断电源。急停功能优先选用停止类别0。如果采用停止类别1,必须确保其安全性不低于类别0,且停止时间足够短。
3. 复位要求
紧急停止功能的复位只能通过手动操作在引发停止的位置进行。
复位不得导致机械重新启动;它只应允许启动命令被再次发出。
复位必须需要有意识的动作,通常通过旋转或拉出急停按钮来实现。
4. 性能等级 (PL) / 安全完整性等级 (SIL)
标准本身不指定所需的性能等级 (PLr) 或安全完整性等级 (SIL)。所需的PLr应根据风险评估确定,并遵循 EN ISO 13849-1 或 IEC 62061 的原则。
通常,紧急停止功能被要求达到 PL c 或 PL d(根据风险评估结果)。实现该性能等级的设计和验证需依据EN ISO 13849-1/-2。
5. 其他装置形式
除了常见的蘑菇头按钮,标准还涵盖了:
急停拉绳装置: 常用于长传送带。必须保证在拉绳的任意位置都能触发停止。拉绳的挠度(下垂后触发停止的距离)有明确要求。
无机械防护的急停装置: 如光幕、区域扫描仪等,当其用于启动紧急停止时,也必须符合本标准的要求。
设计与应用要点
不能滥用急停:紧急停止是补救措施,不能用作常规的操作停止或安全防护的替代品。机器的正常操作应通过更合适的停止和控制功能来完成。
数量与位置:急停装置的数量和安装位置应根据风险评估确定,确保在危险发生时操作人员能够快速、安全地触及。通常安装在控制台、工作区域附近和长生产线的多个点位。
电路安全:急停电路的设计必须优先使用“正操作”原则(即常闭触点),这样在线路断裂或出现故障时会导致安全状态(停机)。
与整体安全系统集成:急停功能是整个控制系统安全相关部件 (SRP/CS) 的一部分,其性能等级 (PL) 必须与整个安全功能的要求相匹配。
谁需要使用这个标准?
机械设计工程师:在设计任何机械的控制系统时,必须集成符合标准的紧急停止功能。
安全工程师:负责进行风险评估并确定急停功能所需的安全性能等级。
系统集成商:为机械设备配置和安装安全控制系统时。
设备采购商与用户:用于验收新设备或评估现有设备的安全性。
认证机构与审核员:用于评估机械设备是否符合相关安全法规。
总结
EN ISO 13850:2015 为机械安全中最基本、最重要的紧急停止功能提供了全球公认的设计框架。它强调该功能必须高度可靠、易于识别、随时可用且复位安全。正确应用该标准,可以确保在危急关头,紧急停止功能能够有效发挥作用,成为保护人员安全的最后一道可靠防线。
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