GB 16655-1996 工业自动化系统 集成制造系统安全的基本要求.pdf
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1、中华人民共和国国家标准工业自动化系统集成制造系统安全的基本要求Industrial automation systems - Safety of integrated manufacturing systems Basic requirements GB 16655 1996 本标准等效采用IS()lll61工业自动化系统集成制造系统的安全基本要求。1 主题内容与适用范围本标准规定了集成制造系统安全的基本要求准则。本标准提出了集成系统的设计、构成、安装、编程、操作、维护、使用、修理等阶段有关安全的要求和建议(见图)。本标准不包括单台设备的安今要求。( , 、物理环填监视控制操作站租电摞警告装置
2、局域阿数据链蛮圭防护肇置停机和联锁最置安全防护空间危险区危险区危险区危险区材料和工具边废料成晶图1基本集成制造系统典型安全防护系统2 引用标准GB 2893 安全色GB 2894 安全标志!EC 204-1 工业机器的电气设备I旦)6385 工作系统设计的人机工程学原则国东技术监督局1996-12-17批准1997-07 01实施,;22 GB 166 551996 ISO/TR 8373操作型工业机器人词汇ISO 10218操作型工业机器人安全EN 418 机械安全一紧急停机设备3 术语3. 1 屏障barrier危险区的物理边界。3.2 示警屏障awarenessbarrier 用物理接触
3、报警,表示靠近将有或必有危险的一种辅助装置或屏障物。3. 3 控制停机controlled stop 通过将命令信号降为自米停止机器运转。旦。信号被确认,运转立即停止,但在停机期间机器的执行器仍保持供电状态。3. 4 使能装置enabli吨device一种手动操作装置,这种装置仅当在一个位置连续地操作时,才允许危险性的功能存在,但并不会启动,而在其他任何位置时,危险功能都被安全地停止。3. 5 防护装置guard 一种专门用来起防护作用的物理遮挡式机械部件。按其结构可以分为防护罩、防护盖、防护屏、防护门、围栏等。3.6危险hazard 可能导致人身伤害或危及人体健康的根源。3. 7 危险区区域
4、、空间hazard zonearea,space 机器内部或机器周围,对健康有害或人体会受到伤害的任何区域e3.8危险状况条件运动Jhazardous situationcond山on,motion会对人造成危险的任何状况。3.9握持运行控制装置hold-to-run control device . 种手动启停控制装置。这种装置只有当用予将其保持在启动位置时,才能使机器保持运转,一旦手离开时,立即自动恢复到停止位置3. 10 集成制造系统integrated manufacturing system 由两台或多台工业机器组成,并正常连接在一起的系统。该系统以协调方式进行工作,由一台监控器或可
5、编程控制器控制,用于离散零部件加工。3. 11 联锁装置(与防护装置并用Interlocking device(as used with a gu盯d)在特定条件下(通常指防护装置未关闭)防止系统部件运转的装置通常有机械的、电的或其他类型的。3. 12 限位装置limiting device 一种防止系统或系统部件动作超过设计极限的装置。3. 13局部控制local control 系统或系统的一部分处于由各台单机的控制台或悬挂式操作盒对其进行操作的状态3. 14 闭锁lockout 隔能装置上的一种锁定装置。放在()FF或OPEN位置肘,表明在解锁前南能装置或设备正在受控不得操作。3. 15
6、 暂停muting 在正常运行中,将安全防护装置的保护功能暂时地自动停止。3. 16操作停机operationalstop :2: GB 16655-1996 在工作过程的某一点上,一旦进行至该点,加工过程便立即停止的动作。3. 17 悬挂式操作盒pendant 连接到控制系统的种装置,用以对系统或系统的一部分进行编程或驱动入3. 18 风险risk 个具体危险状态造成人身伤害的概率及其对人身伤害的程度。3. 19保护装置protective device 降低风险的装置防护装置以外的,可单独使用或同防护装置联合使用。3. 20 安全防护装置safeguard用于保护操作人员避免已出现或可能出
7、现的危险的防护装置或保护装置。3. 21 安全防护safeguarding 采用各种安全装置等专用安全技术手段,以保护工作人员免遭在设备设计上不能彻底排除或完全避免的危险。3. 22 安全防护空间safeguarded space 由安全防护装置所确定的空间,3-23 安全操作规程safe working procedure 种专门的规程,用以在执行指定任务时,减少遭受伤害的可能性。3.24 任务程序task program 为制造系统的专项作业而规定的动作和辅助功能的指令集。这类程序一般由用户编制。3. 25 跳闲装置tripdevice 当人或其身体的一部分越过安全限制时,使系统或系统部件
8、停机的装置。3.26故障查找trouble shooting fault finding 顺序地判断系统或系统的某个部分不能执行预定任务或功能的原因的行为。3.27 非控制停机uncontrolled stop 切断引起故障条件的机械传动装置的电源,使机器停止运动。此时,所有的制动器和其他停机装置全部动作。4 安全对策4. 1 总则本章规定对一个系统确定安全要求的综合对策。这个对策将设计阶段采取的措施和要求用户执行的措施结合起来考虑。首先是在保证系统具有能够接受的性能水平的前提下考虑系统设计中的安全对策。这包含以下几项2a. 规定系统的极限参数(见4.2) I b. 制订安全对策(见4.3);
9、c. 具体列出所有的危险见4.4); d. 评估有关风险(见4.日,e. 消除危险或尽量大可能限制风险。如果采用以上措施,仍不可能将风险减小到能接受的程度,Jill在设计阶段必须考虑安全防护措施。这些措施必须是保持系统的灵活性而不减少系统的安全性。此外,还必须提供那些难于识别的危险的有关信息(例如:编写说明书及警告标记)。4.2 系统技术要求系统技术要求至少应包括以下方面ga. 功能描述,.i2 I GB 1 6 6 5 5 - 1 9 9 6 b. 总体布局和或模型;c. 不同工作过程和手动操作相互联系的评述sd. 包括手动交互作用在内的过程顺序分析,e. 与传送装置或传输线之间接口的描述;
10、f. 过程流程图gg. 设备基础方案,h. 上料和下料装置的配置方案$i. 上、下料所需的空间的确定:j. 有用的事故记录$k. 相似系统安装的研究。设计者要有一个关于在现场中可能出现的人员的活动的规范化的书画意见,特别是2a. 参观(出现与操作无关的第三者) b. 过程控制与监视$c. 工件装卡;d. 由操作者手动控制的设备检查验收:e. 无需拆卸的调整和人工干预,r. 安装gg. 故障查找gh. 维护。基于上述,可使设计者制订出相应的、基于以下事项的工作程序:a. 分析其他机组的过去Bl.比较近期的有关情况,b. 对生产性变化的影响的允许度(设备磨损、产品尺寸的改变等hc. 今后系统工作上
11、有关系的人员介入。4. 2. 1 系统设计准则除功能描述外,在设计准则表中,还必须考虑确保安全操作所有的必要要求包括有效地减少列在4.4中的各种危险的保护措施。这样,系统设计才能最大限度地减少工程脱节现象,相应的步骤要求有sa. 对人机接口的集成,b. 先期确定在系统的各种工位(时间、空阅hc. 先期考虑单机工作时的分断方式pd. 环境状况的考虑(空气质量、光照条件、噪音等。系统设计,不仅是其工作性能的设计,还必须从使用和操作观点来考虑。4.2.2 项目的组织在规划、设计和建造集成制造系统中,各项安全措施,特别是有关各单机之间的相互作用的安全措施必须协调一致。这也适用于由不同供应商提供的分系统
12、和或单台设备组成系统的场合。需协调的工作阶段包括例如ha. 规划,b. 设备选购,c. 设备交付和总成,d. 安装方法和试验步骤se. 分项验收及总验收,f. 以完工单形式对系统的交付,罩,系统验证(试车)包括任何缺陷的校正和故障排除; -, GB 16655 1996 h. 可维修性; 人机工程因素。4.3 安全对策的应用集成制造系统必须按照风险评估(见4.5)设计并防护,使其确保能够正常发运、安装以及正确安全地使用和维护。为此,要考虑人为因素、工作任务、可能发生的事故和生产方法等之间的关系。还必须考虑诸如噪音、有害物质、高温、低温、辐射以及物理运行环境的其他有害影响,以免造成对人身健康的损
13、害。系统或系统部件供应商必须说明对物理环境的条件和外部电源的要求以及如何连接,以保证正常运行。用户应该保证满足这些条件,或者提供替代手段,并保证系统在按照技术条件要求的环境条件下运行。4.3. 1 设计与开发在单机、分系统和全系统的开发中,一切有关安全的知识和经验都必须考虑,以便运用这些知识和经验避免人身事故和对健康的危害,或把其降低到一个可接受的水平。这包括全系统、分系统以及单机的可见性。特别是,在正常的操作员位置上,必须能充分地观察到生产流程和机器运行情况。有时,可辅以附加手段(如电视监视)。操作和维护人员的正常位置必须易于出人,而且要处于危险区域之外。需要定期保养的部件(如加汹点、定位机
14、构)也要尽是安排在危险区之外。优先采用元危害器件,消除或减少危害,以达到所要求的安全水平。其次是通过改进工艺或过程顺序以获得更低的风险水平。手动启停控制的设置方式必须做到明确地标志出了与之相关的危险区域。4. 3.2 安全防护凡按照4.3. 1中所述的措施不能或不完全能将风险减少到可接收的水平时,应按第6章提供安全防护装置。增加的这些安全防护装置后,不得使系统的操作和维护不必要的复杂化,并必须保持全系统、分系统和单机连接的清晰布局。依据系统的设计和使用,可以使用一个单一的安全防护装置,也可使用几个不同的安全防护装置的组合。根据标识出的危险来选择安全防护装置。安全防护措施应对所有操作模式保持有效
15、(见IEC204-1中9.2. 4关于特定条件下安全防护的暂停)。4.3.3 警告标记和个人防护用具在4.3. 1和4.3. 2中所述的些措施,在不能或仅部分能够起作用的场所,警告装置的警告标记应能表示难以防范的危险的出现。下面的一些危险可能是难以防范的za. 意外动作所引起的危险,b. 意外的能量效应(如超压、拉伸、旋转、超重、噪声、热、低温、辐射)所引起的危险,c. 危险物质泄漏所引起的危险。在必要的场所应规定个人使用的防护照具。4.4 危险识别危险可能来自以F几个方面ga. 系统自身gb. 系统与其他机器或装置的相互作用pc. 系统所在的物理环境$d. 操作人员和系统的相互作用。一些危险
16、源的例子是:a. 运动机械部件在z2 Ii GB 16655-1996 1)危险区中单独地或与系统的其他部件或相关设备的正常运行;2)意外运行状态(如E机械部件跌落、机器倾斜)。b. 电源。 能量积累;d. 干扰l)电干扰(如:电磁干扰(EM!)、静电放电(ESD)、射频干扰(REI);2)机械干扰(如:振动、冲击)。已有害气体和物质z1)易爆、易燃性的62)腐蚀性的;3)辐射性的(如:电离或热)。f. 失效或故障21)防护设施失效,包括被挪动、拆除或弃置12)部件、装置或线路故障;3)电源或能源故障,包括脉动或扰动,4)信息传输故障。邑人为差错1)设计、制造或修改中的差错g2)操作系统、应用
17、软件和编程中的差错$3)使用和操作中的差错:4)装卡差错,包括工作放置、夹持、刀具装卡等$5)管理或用法差错g6)维护和修理差错,7)文件编写和培训11I说明书差错。h. 人机工程因素21)采光,2)振动,3)噪音,4)气候条件,5)操作员控制站的设计布局。4, 5 风险评估风险的评估是作为确定安全目标和安全措施的基础而进行的。风险必须降低到一个可接受的水平。为此,本条对制订程序和计划提供这方面的指南,以便za. 建立一个安全的工作环境,b. 确保人身安全和健康。要把各种已经意识到的危险的风险都做评估,并且确定合理的安全措施及实施方案,以便把风险减小到最低程度。要查明各单台装置的、各单台装置之
18、间交互作用的、系统运转部件的,以及全系统的。一切设定的运行方式条件下的危险$包括正常安全防护措施暂停使用的状态,如g编程、校验、故障查找、维护或检修等。此要求也适用于对系统的改造。对于正常运行条件中,显然人工干预也作为生产过程的一部分时,运行风险同样要进行评估。如果存在危险,则正常生产就应避免人工的干预对于显然必需人工直接干预的局部生产过程的风险也要考虑(如:清除阻塞、装卡、编程示教、故障017 GB 1 6 6 5 5 1 9 9 6 查找、维护等)。应认识到,在某些情况下,正常的控制顺序以及某些甚至全部正常安全防护装置可能暂停。在此种情况下,必须投入备用的安全系统作为对局部的控制和安全防护
19、的专门保障(如闭锁)。对系统中人员可能进入的每个区域可能发生的危险,要有危险标记,以便识别。4.6人机工程考虑4. 6. 1 人机接口下列措施设计用来方便自动化系统监视和数据处理。4.s.1.1 运行的直接观察场地的设计要便于与系统敏感点有关的信息的探测,应特别重视观测点或观测区的布局(可使用反射镜、视频系统等辅助观测手段。4.6. 1. 2 显示信息应能让使用者获得生产循环过程实际状况的全部必要信息。全部的关于系统状况的信息应都可从人机接口界面得到,应特别重视,选定在界面上应显示的信息,及可由系统操作员请求读取的信息。信息的表达语言要考虑系统操作人员的动作习惯和技术文化。对于信息显示的格式和
20、外观要遵守下列要求:a. 信号和控制的物理特征应适合于所有操作员的观察和操作能力;b. 对给定动作及监测其结果有关的控制和信息的位置应相互靠近6 信息的组成应能支持诊断(即便于识别技术系统的重要配置hd. 提供校验显示器可靠性的信息应安排在显示器附近3e. 所有装置的颜色、缩写、螺旋方向、图形的朝向等采用的约定要互相一致; 显示系统的设计应能进行显示系统故障检测及维修号g. 装置能力要有裕度,以适应生产和用户面的扩展号h. 重复t通常需要把同一个信息显示在现场上的几个部位上。在现场设计阶段要考虑在存储器中用户存入重要事件(安装、换油、偏差、偶然事件、事故等)的可能性。存储器中的这些内容便于使用
21、户跟踪系统的历史。再者,通过不同接口传送的信息应互连,尤其是当使用冗余原理时,以确保信息的致性。4.6.1.3 手动操作控制装置子动操作控制装置的设计和安装位置应该是:a. 确保从手动控制装置的位置上能看见动力驱动设备的状态;b. 确保装置的功能及状态能对操作员明确地定义及显示出来gc. 通过确保系统不同控制部件之间的统一,使手动操作装置的名称、方位等一致$d. 控制装置的操作机构的形状、尺寸要适当选配,以确保车间操作员能正确无误地操作它们。任何手动控制装置的动作效果应定义清楚。手动控制装置的操作状态必须清晰明显。4.6.2 人工干预4.6.2.1 控制和维护作业划定及安排干预区域,以保证足够
22、的动作空间以最小风险执行预定任务。特别对以下部位要采取保障措施a.对系统进行控制和维护作业的动作区域,应尽可能避免高度的改变和过长的移动,并对交叉部位要采取防范措施8b. 对于长时的、频繁的或举高作业的干预空间或平台应考虑人身姿态、体型、环境和作业诸方面,问题gc. 接口自己置s中央及分布控制台(固定的或移动的)配置,应能观测到操作部件;并能将操作员间通信时间制约及通信障碍的危险减小到最低程度;d. 工作区及要求专门监视的现场区域的光照度要适于操作。并应注意可见度不受眩光或反光的28 GB 16655-1996 干扰。在某些场合,还应提供调整光照条件(光的强度和方向的保障ze. 设备的吊环或其
23、他起吊装置和或现场成形部件以及专用装卸工具的用法,都要便于系统的组装和拆卸。4. 6. 2.2 主要的手工作业应用人机工程方法和数据资料,使操作更加容易,并减少干预(修理、维护、检查、编程、操作等)时的人为差错,以提高安全水平。存在人工干预的各部分的系统部件的设计,应考虑人体特征。诸如体型、姿态、体力、动作和体能(IS(l6385 l。务必要保证操作人员:a. 保持正常体位sb. 可联络(视觉地及口头地)。4. 7 标志系统应提供专用标识,至少f!在具在以下信息2a. 制造商供应商的名称和地址pb. 系统标识; 适用证书(有要求的场合)。4.8 文档要求系统文件应按订货时用户和供应商致同意的语
24、种编写,并(至少)包括以下内容2a. 清楚详尽的系统说明及安装说明包括设备安装和外部电源连接$b. 在系统上可见到的标志的副本(见4.7) c. 系统性能规范gd. 外部电源规范;e. 物理环境规范(例光照、振动、噪声声级、大气污染度等) f. 潜在危险条件的说明和如何避免的方法如闭锁、阻塞、锁住hg. 非正常特征如何识别和纠正方法;h. 下列有关信息:1 )编程,2)操作,3)检测周期,4)功能测试的周期和方法5)有关系统的修理和维护指南以及它的安全防护装置:i. 维护工作程序记录,以帮助操作者在操作或故障查找时用的推荐性规程gj. 提供各种安全防护装置、相互作用的功能部件的说明,以及危险动
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