安全地毯的应用.doc

应用安全地毯来保障微电子设备安全
渤海石油职业学院 阎相环
【内容摘要】随着技术的进步，机器自动化程度和复杂程度的提高，安全保护技术也会跟随需要而不断发展和进步，目前人们已经相继开发设计出光电式、电阻式等安全地毯形式，可以肯定，安全地毯将会得到越来越多的应用
【关键词】安全保护 安全地毯
安全保护技术基础
有机器的地方，就有危险；有危险，就需要对人进行保护。这不仅是法律法规的规定，也是企业的责任和义务。工厂和机器安全保护技术，经过近120年的发展，目前已经发展形成很多国际/国家标准，并出现了很多符合和满足这些标准的各种安全保护产品。在这些安全标准中，其中有代表性的标准有欧盟EN系列标准，美国ANSI标准，以及IEC国际标准等。仅对机器而言，这些标准都约定：机器的运动状态比静止状态对人更具有威胁。因此机器安全保护技术，大多数都是在需要时尽快将机器停止下来，减少危险，将物的损失和对人的伤害降到最低。常见的安全保护产品有安全开关、安全门（锁）开关、安全铰链开关、安全磁开关、安全边缘/地毯、安全拉线、安全脚踏开关等多种多样的开关，还有安全继电器、安全PLC、AS-I安全总线系统及其元件等复杂的电子产品。
安全地毯保护系统
在各种开关保护元件中，安全地毯作为其中一种特殊的保护开关，具有保护范围大，价格低、寿命长、安全可靠、安装自由、方便等特点，使现场通道畅通，方便运输送料，因而得到广泛应用。目前，安全地毯已广泛应用于机器人单元周围（如图1）、激光焊接切割设备、包装机器、木材加工机械、堆垛包装机器、原材料加工处理、金属弯管设备以及冲压设备（如图2）等场所。

图1 机器人周围

图2 冲压设备周围
SMS3 系列安全地毯作为安全保护开关元件，必须配接使用安全继电器，铺设在危险的机器、设备等周围地面，实现对危险区域的警告和对人和机器的保护作用。其工作原理是：当人踏上地毯，地毯就感应出压力变化，并输出一个开关信号。该信号通过安全继电器的检测，再放大输出一个开关信号，直接切断机器设备的动力电源，实现对人和机器的保护。由于安全地毯的特殊作用，在整个控制当中必须做到安全，因此需要安全继电器的不间断检测，确保人员进入危险区域能得到安全保障。安全地毯属于敏感型压力开关元件，其制造标准符合欧洲标准EN1760-1，和AZR系列中的安全继电器配套使用，可以大大提高可靠性和安全等级标准，满足EN954-1中安全等级3的要求。
安全地毯的结构特点
SMS3型安全地毯（如图3）是靠按压接触的触点式开关，工作原理简单，制造工艺和结构则要相对复杂些。它采用模具填充热融塑胶一次成型，因而免维修。它防水、防油，防矿物和植物酸、石化产品、有机溶剂等，防护等级达到IP67。专门设计的防滑表面可以防止操作人员滑倒。上下两层弹性钢板可以承受2000N/cm2的压强，操作力却非常小，仅仅6 N/cm2。仅仅12mm的厚度，配上专门的固定用边条，可以实现100%的响应面积，而且可以防止人被绊倒。长达6m的溶胶护套引线，允许用户自由拼接多种形状和需要的面积，最大可达20 m2。诸多优点，使其几乎可以满足各种工作环境，甚至是潮湿、有油污、有腐蚀性的恶劣现场。安全地毯的结构剖图如图4所示，图中：
1——防滑表面
2——上部电极钢板
3——边缘部
4——导电条
5——可压缩弹性绝缘条
6——下部电极钢板
7——地毯底面

图3 SMS3型安全地毯

图4 安全地毯的结构剖图
安全距离的计算
使用安全地毯，需要考虑到：在一个需要保护的危险区域，应该铺设多大的面积才比较合理，做到既安全又经济。在此，需要介绍一个常用标准－EN999。EN999是与安全距离相关的标准，主要是介绍机器安全中结合人的肢体运动速度来界定安全保护装置位置的方法。
对于安全地毯，必须考虑地毯和控制系统响应速度造成的滞后对进入危险区域的人的潜在威胁，特别是人快速进入的情况。也就是说，在安全地毯设计计算时，不仅要确定地毯的安装位置，还有地毯的铺设面积，确保人踏上地毯，在人到达危险机器前，机器处于安全状态。使用SMS3系列安全地毯做区域安全保护，必须按照安全标准EN999的要求选择设计、铺设，才能从根本上防止人员跨过地毯进入危险区，或者饶过地毯而接近危险区。在该标准中，给出了一些使用不同安全保护开关设计时的安全距离计算公式。对于安全地毯，经简化后为：
S=K（T1 +T2）+ 1200
其中：
S——最小安全距离，即机器危险点距离人踏上地毯的最小距离。单位：mm。
K——经验系数，通常来自人及其肢体的运动速度，一般取1600。单位：mm/s。
T1——地毯开关和安全继电器系统总的响应时间。单位：s。
T2——机器系统总的响应时间，单位：m。
使用安全地毯，只有按照EN999标准计算，从各个可以进入危险区方向衡量均满足安全距离的情况下，敷设安全地毯保护系统，才能彻底排除安全隐患。那种只要有安全地毯，而不论大小面积；或者不配备安全继电器的做法和想法都是危险的。
安全地毯的注意事项
SMS 3系列安全地毯作为压力敏感元件，在运输和使用过程中一定要小心，在搬运和铺设过程中，要平拿、平放，避免高处跌落，人为的抛、扔等行为。在铺设前后，对要铺设的地面进行检查、清扫，确保地面干净、平整、光洁，没有坚硬的突起和异物。使用过程中，确保没有尖硬异物降落停留在地毯上，并定期打扫。这些都有助于合理使用地毯，延长安全地毯的使用周期和使用寿命。
只要规范设计，合理铺设和使用安全地毯，安全之路，就在脚下。随着技术的进步，机器自动化程度和复杂程度的提高，安全保护技术也会跟随需要而不断发展和进步，目前人们已经相继开发设计出光电式、电阻式等安全地毯形式，可以肯定，安全地毯将会得到越来越多的应用。因为，走安全之路，是我们永恒的追求。