编者语：集成安全系统，同其他控制系统一样，通常包含了传感器、逻辑单元和制动单元，同时亦集成了I/O端子，并通过网络和软件连接在一起。在传感器功能改进和价格降低的同时，冗余和故障安全系统的设计也降低了安全系统的风险。

生命无价，这也是集成安全系统所致力保护的，它可以保护工人、设备、环境和周边生物免受工厂危险环境的影响。只有在足够的教育培训基础上，智能化设计和技术才能真正避免人为因素——培训不足和判断失误，所造成的事故。

Tower Elevator Systems Inc.公司的官员从较高的视角，展示了工业传感器和智能设计是如何集成到一个安全系统中的。

安全传感器划出一个限制进入区域，安全传感技术可以检测对此区域的入侵，并向相应逻辑单元发送信号，将有可能引发危险的(水压、气动、电子)执行动作延迟或者大幅降速。另外，安全传感器被设计成故障安全型，这意味着一旦测量或者信号传输发生了问题，相连的逻辑单元仍旧能确保一个安全的结果。

安全传感器也可以包括冗余单元，所以如果一个单元失效了，另一个单元马上接替工作，避免由于停运带来的生产损失。冗余并不一定代表系统安全，就如同安全自动化单元并不意味着其集成系统是安全的。使用安全完整性水平来分级(SIL4是最安全的)的安全自动化系统可以增加安全性，而认证会增加费用；它集成到一个设计中的方法也大不相同。谈及可以应用的标准.代码和最佳实践，以及使用风险评估程序来把危险降低到可以接受的等级的问题(不可能完全没有风险)，将在其他文章中论述。

　　敏感度与费用问题

安全传感器或开关产品可以包含自动化安全栅、安全触板、电子安全传感器、紧急止动器、双手按键、安全控制装置、激光扫描 仪、光幕、光垫、光电器件（单一或者多束光线)和双手安全控制器。

Omron Scientific Tech-nologies lnc.的工程副总裁John Drinkard说道，安全传感器的发展趋势包括:更高的集成度，例如将光电二极管和放大器集成到同一块芯片中；传感单元更高的敏感度；更有效率的光电二极管(LEDs);更低的价格;更多的产品种类和供应商;更好的功能安全和可靠性设计。

Drinkard说道:"安全产品和非安全产品的区别在于:出现异常时,安全产品的组件失效，而非安全产品则会规避安全功能，做出不当操作尝试。安全产品的设计就是要检测这些条件并做出安全的响应，切断命令输出。"而且，安全装置的设计可以根据特定的应用而改变，力求得到更好的效果，例如具有消声或消隐特性的光幕，通过dip开关或者计算机来控制，大大简化了设置过程。Drinkard补充道:"每当我们开发出了安全传感新技术，我们都要考虑它是否会对现有产品带来提升。"

　　3D安全区域

随着速度更快、功耗更低、更易使用、更经济型技术的发展，现有安全传感技术的新发明不断涌现。一家主要的安全自动化公司的技术开发人员说道:安全领域的机器视觉技术是安全技术发展的下一步，他期待COMS成像技术的进一步发展。

随之而来的是Pilz Automation Safety LP公司去年6月份发布的SafetyEye，它被Pilz称为世界上第一款用于控制和监控领域的3D安全摄像系统。此基于视觉的三维安全系统可以完成传感和监控作业，并控制具有潜在危险性的流程，这比使用光幕和其他手段的二维传感器网络要简单得多。Pilz说，SafetyEye3D系统通过使用便于用电脑设置的检测区域 提供了更高的安全性和更快的诊断速度，这适用于快速查错和无障碍情况。

Sick公司安全系统分布的汽车市场经理lsrael Alguindigue说道:"随着安全传感器技术日趋成熟，设备都添加了自诊断功能，可以提供设备的健康和状态信息，大多数情况下，提供的是整台设备的信息。这些信息可以被设备用户和搭建者使用，以设计出比事后维护更好的维护计划，使设备的可用性最大化。"

例如，Alguindigue说，用于折弯机的基于视觉技术的新型安全装置可以从设备搜集有价值的性能数据,例如最大速度和减速，用于评价此折弯机的健康状况。"此安全装置的历史信息可以随时得到，为了确保操作人员的人身安全和操作人员对设备进行的操作，安全传感器的精度很高，也正由于此，它还可以提供其他有用的信息,例如方位、角度和位置。"

一个垂直应用可以解释安全传感器是如何使设备更加安全的。Tower Eleva-tor Systems lnc.(TESI)公司对其工业升降机应用了ASMEAl7.l Safety Code。这是时下唯一使用了具有TUV SIL 4等级认证的安全PLC的工业升降机。此产品可以用于广播塔、研磨厂、矿井、电站烟囱、石油钻塔、船舶和其他应用场合。它结合了TESI公司的Smart Reel技术和冗余安全系统，以及Siemens公司的硬连线控制系统，在此平台上运行Profisafe网络。

　　五重保护

ETSI控制系统经理Mark Burnett说道:"工程师们力图坚持3重安全保护，而我们的系统已经具有5重保护，确保升降机乘客的安全，在有人员进出时候停止升降机。这具备了更高水平的安全性，是对企业最重要资本的投资，这个资本就是人。"

Burnett说最近的Tower Elevator控制系统提供了自监控和自动安全防护关闭功能，以防错误发生。带有变频驱动器(VFD)和编码器的控制器检查汽车的速度波动，如果实际速度超过了期望容限，或者VFD检测到了问题以及电机和闸的供电中断，控制器就会关断系统。

机械保险制动器提供了额外的安全性。每次系统关断时，健康监视系统都要对系统状态进行检查，而通常的系统则仅仅根据现场需要，每年或每五年进行例行检查一次，Burnett指出。

Tower Elevator公司总裁和首席运营官Todd Grovatt说，速度和位置传感器包括增量积分编码器、非接触式渐进传感器以及接触式终端超行程限位开关。齿条和齿轮机构确保与传动轴可靠连接，不会滑动。

每当系统重回到低位层站停止，非接触式渐进传感器都要恢复到基准位进行校准，同时计数归零。另一个测量参数是马达的驱动电流,以判断系统是否被过度拖拽，导致在置物架上的位置偏离。

　　冗余与集成

其他系统使用一组机械限位开关和凸轮来减缓车辆，另一组用来停止车辆，其他的则用于锁定和解锁防护门。Grovatt说道:TClK使用先进的控制系统逻辑和电子器件来控制所有这些和其他功能。安全PLC掌控所有的功能，例如带有双重安全接触器的独立制动器。使用经过重新设计的安全控制器的第一台系统于3月底在一栋80英尺的测试塔上进行了测试，并于6月底安装。

Siemens Energy and Automation公司的商业发展及工业标准部经理J.B.Titus说道：在老实巴交4到5年广泛使用的集成安全系统正在向其他应用扩展，例如工业升降机。这导致了开机时间、安全性的提高，以及安装、布线、诊断上成本的降低，当然还有更便捷的操作。

Rockwell Automation公司注意到安全自动化的价值和发展，收购了Cedes公司的安全自动化业务，据称Cedes公司是欧洲的顶级光幕和光电传感器供应商。ARC咨询集团称，Rockwell Automation公司至此掌握了最先进的机械和过程安全技术。

Rockwwell Automation公司安全产品市场开发部经理Dan Hornbeck说，安全产品的最新发展使其能为整个安全系统提供信息。

Rockwwell Automation公司安全器件市场部经理Richard Galera说：“如果某处出错了，系统需要确保设备停机，而且不会伤害人员或损坏设备。”为了提高可靠性，安全传感器内部设有冗余机构，例如双重直接接触器或者双处理器。一些老式设备往往都在周围加装了安全防护装置，作为一种补救措施，但这种附加的装置有时候会起到相反的效果。Galera说，现在的安全系统都是以机械、电子或两者结合的方式集成的，既提高了安全性能又促进了产量。Hornbeck补充道：“如果你需要保持一扇门敞开，那么请选择光幕吧。”

SmartSignal公司副总工程师Bell说，分析一台设备的传感输出有助于确保其工作效率和安全性。从经过数据证实的传感器得出振动波形，可以确保设备安全(例如重达上百吨、速度为360Orpm的旋转蒸汽涡轮，或者机械打浆机)。他还提到:传感器可以检测机械或电子系统何时失效。为了给设备的运转状况界定一个基准，SmartSignal软件可以很轻松地发现3%到8%的传感器损坏。

Pepperl+Fuchs智能系统组的经理Helge Hornis说道:传感器数据可以和安全网络联合，以划定一个安全区域，这比用硬件连接实现简单得多。这样可以提高生产率。Homis说道:"例如，钣金成形工艺中，有很多料位。"如果压铸设计允许钣金在进给过程间断时继续安全前行，那么就有维持工艺不间断的可能，这时工人可以去拿新的物料，并调整压铸进给。

便于使用、产量的提高、更安全的设计……似乎设备安全传感器的前进步伐将永不停歇。