一、前言

1.1 行業(yè)背景

低碳排放是當(dāng)前世界共同的主題，碳達(dá)峰和碳中和已經(jīng)成為了各個(gè)國(guó)家關(guān)注的重點(diǎn)。新能源行業(yè)是未來(lái)降低碳排放達(dá)到碳中和的重要手段；中國(guó)國(guó)內(nèi)的目標(biāo)是2030年之前碳達(dá)峰，***要求2050年世界達(dá)到碳中和。在國(guó)際形勢(shì)和國(guó)內(nèi)政策的雙重影響下，新能源行業(yè)蓬勃發(fā)展，步入了高速發(fā)展的快車(chē)道。

新能源電池生產(chǎn)工藝復(fù)雜，其中常見(jiàn)的高溫浸潤(rùn)、常溫分容、高溫老化和常溫靜置等工藝需要用到安全堆垛機(jī)設(shè)備。

1.2 堆垛機(jī)安全要求

在整個(gè)電池生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)備當(dāng)中，堆垛機(jī)和輸送線(xiàn)充當(dāng)其中的搬運(yùn)和傳輸工具，相較于輸送線(xiàn)簡(jiǎn)單的平面動(dòng)作，作為高速行駛的三維動(dòng)作堆垛機(jī)更加凸顯其安全生產(chǎn)的重要性。

在保證安全生產(chǎn)的同時(shí)，更要保證操作人員的安全。設(shè)備要有自鎖、互鎖、連鎖的安全功能，在人員誤操作或者故意錯(cuò)誤操作、設(shè)備故障報(bào)警、車(chē)間聯(lián)動(dòng)報(bào)警的時(shí)候亦能夠保證人員的安全。開(kāi)發(fā)新的功能和策略進(jìn)行前期預(yù)防，能快速操作將損失傷亡降到較低。

二、安全器件

在堆垛機(jī)上涉及到安全的器件非常多，以下分為電氣和機(jī)械兩類(lèi)進(jìn)行描述。

2.1 電氣器件

西門(mén)子安全PLC搭配安全模塊，安全模塊采用雙通道模式進(jìn)行檢測(cè)，若器件異常則安全模塊報(bào)警鈍化；安全PLC和安全模塊之間是采用比profinet更加安全的profisafe通訊，每個(gè)安全模塊擁有**的profisafe地址。

常規(guī)光通訊的使用環(huán)境溫度為50℃，超溫使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)通訊中斷的情況，且其使用壽命較大降低；可采用無(wú)線(xiàn)通訊的方式，將無(wú)線(xiàn)通訊模塊置于帶有空調(diào)的電柜內(nèi)，只將天線(xiàn)露出即可解決光通訊存在的問(wèn)題。

三階使能開(kāi)關(guān)，此開(kāi)關(guān)手握部分包含三個(gè)檔位，只有握到中間檔位才有信號(hào)輸出。為人員站在設(shè)備上操作的時(shí)候給出驅(qū)動(dòng)器使能信號(hào)。在檢修時(shí)候能夠有效對(duì)人員進(jìn)行操作防呆。

在人員需要進(jìn)入巷道在非緊急情況下可按“請(qǐng)求”按鈕，堆垛機(jī)在完成當(dāng)前任務(wù)后停止動(dòng)作，電磁門(mén)鎖脫扣可以打開(kāi)；在緊急情況下可以拍下“急?！卑粹o，設(shè)備立即停止所有動(dòng)作。在人員進(jìn)入巷道處理完事情后，關(guān)好安全門(mén)，將所有開(kāi)關(guān)恢復(fù)原位，并長(zhǎng)按幾秒“復(fù)位”，安全門(mén)鎖自動(dòng)鎖定，設(shè)備可以重新接受上位機(jī)命令恢復(fù)正常工作。

如圖1為三階使能開(kāi)關(guān)和安全門(mén)鎖。

圖1 開(kāi)關(guān)和安全門(mén)鎖

2.2 機(jī)械器件

如下圖2為堆垛機(jī)的前后方向防撞裝置和安裝在立柱上的替罪羊。

圖2 防撞裝置和替罪羊

機(jī)械防撞裝置其由左側(cè)的撞塊和上下兩個(gè)彈簧件組成，當(dāng)遇到異物撞塊受到擠壓進(jìn)而壓縮彈簧，在堆垛機(jī)上安裝有接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)到撞塊后信號(hào)觸發(fā)，設(shè)備即停止運(yùn)行。此設(shè)計(jì)是在維護(hù)模式水平行走過(guò)程中，保證維護(hù)人員安全。

替罪羊平時(shí)放置在載荷臺(tái)上下升級(jí)立柱外側(cè)，通過(guò)接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)其是否在位。當(dāng)人員在載荷臺(tái)下作業(yè)時(shí)，取下替罪羊卡在立柱上預(yù)先開(kāi)好的孔里，讓載荷臺(tái)落在替罪羊上，以確保維護(hù)人員的安全。

三、安全應(yīng)用

3.1 原理邏輯

消防安全邏輯：若堆垛機(jī)載荷臺(tái)上出現(xiàn)火情或者正在取貨的過(guò)程中發(fā)生火情，堆垛機(jī)判斷取貨完成后啟動(dòng)滅火器并關(guān)閉載荷臺(tái)左右兩側(cè)的消防卷簾，同時(shí)堆垛機(jī)自動(dòng)運(yùn)行將起火的電池托盤(pán)放到消防水槽中。若電池托盤(pán)在分容柜或者貨架庫(kù)位中，DTS檢測(cè)到有火警信號(hào)，堆垛機(jī)執(zhí)行消防避讓程序，根據(jù)火情發(fā)生時(shí)當(dāng)前所在位置的不同而執(zhí)行不同的避讓位置。

在堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)候，通過(guò)激光掃描的配置軟件設(shè)置掃描的范圍，并將其信號(hào)傳遞給控制器，使得堆垛機(jī)在不同的距離范圍設(shè)置不同的響應(yīng)方式。如可在**減速區(qū)減速到70%、第二減速區(qū)減速到30%、在**區(qū)立即停止。

現(xiàn)場(chǎng)要求地面柜和機(jī)載柜一柜一屏需要在使用時(shí)雙屏互鎖，禁止一人多機(jī)操作。當(dāng)?shù)孛婀裼|摸屏使用時(shí)候，機(jī)載柜上的鑰匙開(kāi)關(guān)置0位置，屏幕用黃色的屏保遮蓋，在此觸摸屏對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)操作。當(dāng)機(jī)載柜的鑰匙開(kāi)關(guān)打到1位置，地面柜觸摸屏鎖定，借助于三階使能開(kāi)關(guān)，才能在機(jī)載柜上進(jìn)行半自動(dòng)和手動(dòng)、維修操作。

3.2 功能設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)矩設(shè)置如圖3所示，控制器采集變頻器上該電機(jī)的實(shí)際扭矩值。圖中電機(jī)扭矩實(shí)際值反映實(shí)際實(shí)時(shí)電機(jī)扭矩大小，實(shí)際扭矩值超過(guò)電機(jī)扭矩額定值時(shí)會(huì)警告，超過(guò)電機(jī)扭矩閾值會(huì)報(bào)警停機(jī)。電機(jī)扭矩較大值為程序中采集到的電機(jī)扭矩的實(shí)際較大。清理按鈕可以清理屏幕設(shè)置值和實(shí)際的采集值。

圖3 轉(zhuǎn)矩設(shè)置

鑒于此設(shè)備安裝了諸如急停、安全門(mén)、替罪羊、激光掃描儀、防撞裝置等安全器件，安全地圖顯示各器件的位置和狀態(tài)，能有效減少操作人員的維護(hù)時(shí)間如圖4所示。

圖4 安全地圖

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的安全設(shè)計(jì)，能夠有效避免絕大多數(shù)意外情況的發(fā)生，同時(shí)能夠方便地進(jìn)行操作和維護(hù)，提高了設(shè)備的工作效率并降低了故障率?，F(xiàn)在設(shè)備已經(jīng)通過(guò)客戶(hù)的測(cè)試和驗(yàn)收，投入到**度、快節(jié)拍、嚴(yán)要求、多環(huán)境的電池生產(chǎn)線(xiàn)當(dāng)中，滿(mǎn)足了生產(chǎn)和應(yīng)用的需求。

江蘇鶴奇工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備有限公司主要經(jīng)營(yíng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)及設(shè)備的制造加工、研發(fā)、銷(xiāo)售，電子元器件、機(jī)械設(shè)備零部件的制造、銷(xiāo)售，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程施工，計(jì)算機(jī)軟件研發(fā)、銷(xiāo)售，機(jī)械設(shè)備、電子產(chǎn)品的銷(xiāo)售，從事貨物及技術(shù)的進(jìn)出口設(shè)備等多項(xiàng)業(yè)務(wù)，主營(yíng)業(yè)務(wù)涵蓋自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，堆垛機(jī)，穿梭車(chē)，AGV小車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家。江蘇鶴奇工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備有限公司主營(yíng)業(yè)務(wù)涵蓋自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，堆垛機(jī)，穿梭車(chē)，AGV小車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家，堅(jiān)持“質(zhì)量保證、良好服務(wù)、顧客滿(mǎn)意”的質(zhì)量方針，贏(yíng)得廣大客戶(hù)的支持和信賴(lài)。

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