工業(yè)自動(dòng)化不僅是現(xiàn)代制造業(yè)的基石，更是推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵動(dòng)力，引領(lǐng)著生產(chǎn)過(guò)程邁向高效、精準(zhǔn)和柔性化新時(shí)代。然而，各類工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備在給制造業(yè)帶來(lái)生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升的同時(shí)，其潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視。而且，近年來(lái)，由于安全意識(shí)淡薄、安全規(guī)程不完善、操作失誤、設(shè)備維護(hù)不當(dāng)或設(shè)計(jì)缺陷等原因，使得生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全事故屢有發(fā)生。這些安全事故不僅可能造成生產(chǎn)中斷、設(shè)備損壞，嚴(yán)重的甚至也會(huì)危及工人的人身安全，由此也給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
因此，旨在讓潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)變得可控的安全自動(dòng)化技術(shù)，如今越來(lái)越多地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。那么，什么是安全自動(dòng)化？如何實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)化？目前國(guó)內(nèi)外主流的安全自動(dòng)化廠商及其解決方案有哪些？本文將一一闡述。
需要說(shuō)明的是，安全自動(dòng)化技術(shù)通常涉及人員安全、設(shè)備物理安全和網(wǎng)絡(luò)安全等多個(gè)領(lǐng)域。本文主要圍繞安全自動(dòng)化如何在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中確保人員安全和設(shè)備物理安全展開論述。
作為工業(yè)自動(dòng)化的重要分支，安全自動(dòng)化是指利用技術(shù)手段使安全相關(guān)的操作、流程或系統(tǒng)部分或完全自動(dòng)運(yùn)行，目的在于減少設(shè)備損壞和故障，保障設(shè)備和人員安全，確保生產(chǎn)的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)安全高效的生產(chǎn)。通常來(lái)說(shuō)，安全自動(dòng)化主要包括以下內(nèi)容：
安全監(jiān)控自動(dòng)化：也就是在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中通過(guò)應(yīng)用各種傳感器（如溫度、壓力、流量、振動(dòng)、聲音、等傳感器）和監(jiān)控軟件來(lái)實(shí)時(shí)收集和分析數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常可自動(dòng)檢測(cè)、預(yù)警并根據(jù)預(yù)設(shè)的程序自動(dòng)執(zhí)行一系列安全措施，如啟動(dòng)緊急停機(jī)程序、關(guān)閉閥門、啟動(dòng)消防系統(tǒng)等，以防止事故的發(fā)生或擴(kuò)大。同時(shí)，也可通過(guò)實(shí)時(shí)收集網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)數(shù)據(jù)，如監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理惡意攻擊等異常網(wǎng)絡(luò)行為。例如，通過(guò)入侵檢測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量，分析數(shù)據(jù)包的特征和行為模式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常流量，如分布式拒絕服務(wù)攻擊（DDoS）的流量洪峰或者可疑的端口掃描行為，為網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)提供預(yù)警。
安全控制自動(dòng)化：主要涉及利用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)安全相關(guān)的流程、設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)執(zhí)行安全策略與規(guī)則、設(shè)備安全的自動(dòng)化控制以及基于反饋的動(dòng)態(tài)控制等，從而確保人員、設(shè)備和環(huán)境的安全。在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中，安全控制自動(dòng)化的作用尤為突出。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)流程中的異常情況，如輸送帶速度異常、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)超出安全范圍等，自動(dòng)化系統(tǒng)可以迅速采取措施，緊急關(guān)停相關(guān)設(shè)備，避免設(shè)備損壞和人員傷亡。
事件響應(yīng)自動(dòng)化：當(dāng)安全事件發(fā)生時(shí)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)響應(yīng)機(jī)制，同時(shí)能夠自動(dòng)記錄事件相關(guān)信息，包括事件發(fā)生時(shí)間、類型等，方便后續(xù)分析，為安全策略調(diào)整提供依據(jù)。例如，當(dāng)有人員違規(guī)闖入工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的危險(xiǎn)區(qū)域，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)響應(yīng)并觸發(fā)警報(bào)，通知相關(guān)責(zé)任人或直接啟動(dòng)安全措施（如停止工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行），同時(shí)對(duì)違規(guī)事件相關(guān)信息進(jìn)行記錄。
安全檢測(cè)自動(dòng)化：是指利用自動(dòng)化工具、技術(shù)和流程，對(duì)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、軟件以及物理環(huán)境等進(jìn)行自動(dòng)檢查，以發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。例如，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的重要設(shè)施區(qū)域，通過(guò)安全激光掃描儀、安全雷達(dá)傳感器或安全照相系統(tǒng)等，可以檢測(cè)是否有未經(jīng)授權(quán)的人員進(jìn)入、人員是否在危險(xiǎn)區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間停留、物體是否被非法移動(dòng)等情況。這種自動(dòng)化檢測(cè)可以提高物理環(huán)境的安全性。
總的來(lái)說(shuō)，安全自動(dòng)化是一種利用自動(dòng)化技術(shù)手段來(lái)監(jiān)控、檢測(cè)、控制和應(yīng)對(duì)潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，以保障人員、設(shè)備和環(huán)境安全的技術(shù)理念和手段。作為工業(yè)自動(dòng)化的重要組成部分，安全自動(dòng)化技術(shù)繼承了許多工業(yè)自動(dòng)化的基本技術(shù)，如傳感器技術(shù)、控制器技術(shù)、通信技術(shù)和執(zhí)行器技術(shù)等，并在這些技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了專門的安全性能優(yōu)化，能夠?yàn)樽詣?dòng)化設(shè)備及產(chǎn)線等的運(yùn)行提供高效且可靠的安全保障。
如何實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)化？
對(duì)企業(yè)而言，實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)化是涉及多方面的復(fù)雜過(guò)程。首先，企業(yè)需要全面評(píng)估自身生產(chǎn)環(huán)境、業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)架構(gòu)等的安全風(fēng)險(xiǎn)，了解行業(yè)相關(guān)的行業(yè)法規(guī)、安全法規(guī)和最佳實(shí)踐，并在此基礎(chǔ)上確定安全自動(dòng)化的具體需求與目標(biāo)，如縮短安全時(shí)間的響應(yīng)時(shí)間，減少特定類型安全事故的發(fā)生率，提高設(shè)備的安全性與可靠性等。其次，選擇適合的安全自動(dòng)化技術(shù)和解決方案，并將這些技術(shù)與解決方案與現(xiàn)有生產(chǎn)環(huán)境及系統(tǒng)相集成，進(jìn)行功能、可靠性和安全性的測(cè)試驗(yàn)證。再次，要注重對(duì)操作人員、維護(hù)人員和管理人員進(jìn)行安全自動(dòng)化系統(tǒng)的培訓(xùn)，以有效使用和維護(hù)安全自動(dòng)化系統(tǒng)。最后，持續(xù)監(jiān)控和優(yōu)化安全自動(dòng)化系統(tǒng)以確保其始終符合最新的安全標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)需求。
這其中，安全自動(dòng)化技術(shù)和解決方案是實(shí)現(xiàn)安全自動(dòng)化的基石，直接關(guān)系到其能否在實(shí)際場(chǎng)景中順利實(shí)施并達(dá)成預(yù)期的安全保障、效率提升等實(shí)際效果。目前，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，安全自動(dòng)化技術(shù)與解決方案多種多樣，主要包括安全繼電器、安全控制器、安全開關(guān)、安全光幕和安全光柵、安全激光掃描儀、安全雷達(dá)傳感器、安全照相系統(tǒng)、安全墊、安全地毯、安全觸邊等。在實(shí)際應(yīng)用中，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際情況，從預(yù)防出發(fā)，綜合采用多種方案與措施，既要確保設(shè)備和人員的安全，又要保證生產(chǎn)的高效性和便利性。
安全繼電器在現(xiàn)代自動(dòng)化系統(tǒng)中扮演著重要的角色，它們被設(shè)計(jì)用于保護(hù)人員和設(shè)備的安全。其特點(diǎn)是專門設(shè)計(jì)用于安全控制，通過(guò)冗余的輸出控制和故障檢測(cè)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出負(fù)載的可靠控制。與普通繼電器相比，安全繼電器具有內(nèi)置的自監(jiān)測(cè)功能、強(qiáng)制導(dǎo)向觸點(diǎn)和故障檢測(cè)能力，能夠提供雙重安全保護(hù)。安全繼電器適用于需要嚴(yán)格安全監(jiān)控的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，常用于實(shí)現(xiàn)對(duì)急停按鈕、雙手控制裝置、安全光柵和安全光幕、安全地毯、安全門等的監(jiān)測(cè)與控制，最大程度保證整個(gè)安全系統(tǒng)的正常運(yùn)行。例如，當(dāng)操作人員打開防護(hù)門時(shí)，安裝在防護(hù)門上的安全繼電器會(huì)立即切斷設(shè)備的動(dòng)力源，使設(shè)備停止運(yùn)行，防止操作人員接觸到危險(xiǎn)的機(jī)械部件。
圖1 安全繼電器（圖源：菲尼克斯電氣）
在整個(gè)安全自動(dòng)化系統(tǒng)中，安全控制器（安全PLC）猶如“大腦”一般，能根據(jù)預(yù)先編寫的程序?qū)Ω鞣N輸入信號(hào)（如傳感器檢測(cè)到的信號(hào)）進(jìn)行分析處理，然后輸出控制信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行器的動(dòng)作。安全PLC是一種專門設(shè)計(jì)用于滿足高安全要求的可編程邏輯控制器，其關(guān)鍵特性在于即使自身或外圍元器件或執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，也依然能夠憑借特殊的硬件設(shè)計(jì)（如冗余處理器、冗余通信等）和軟件機(jī)制（如安全程序的強(qiáng)制監(jiān)控和檢查）來(lái)正確響應(yīng)并及時(shí)切斷輸出。
安全PLC廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，特別是在需要高安全標(biāo)準(zhǔn)的場(chǎng)合。例如，在汽車裝配線上，安全PLC可用于監(jiān)控工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)，確保在有人接近時(shí)能夠及時(shí)停止，避免造成傷害；也可用于控制安全門和安全光幕等，以確保在維護(hù)或緊急情況下，生產(chǎn)線能夠安全停止；還可用于監(jiān)控包裝機(jī)器的操作，如封口機(jī)、填充機(jī)和封箱機(jī)，確保在發(fā)生故障時(shí)機(jī)器能夠安全停機(jī)，或控制緊急停止按鈕和安全防護(hù)裝置，以保護(hù)操作人員。
圖2 內(nèi)置功能安全與故障安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能的安全PLC及其應(yīng)用（圖源：ABB）
安全開關(guān)是用于確保機(jī)器和設(shè)備在特定條件下能夠安全運(yùn)行的開關(guān)，常見(jiàn)的有接近開關(guān)、安全限位開關(guān)、安全互鎖開關(guān)、安全門開關(guān)等。
其中，接近開關(guān)利用電磁感應(yīng)、電容變化等原理來(lái)檢測(cè)物體的接近，當(dāng)有金屬或其他被檢測(cè)物體靠近到一定距離時(shí)，接近開關(guān)能快速感知并發(fā)出信號(hào)，控制后續(xù)的設(shè)備動(dòng)作，常用于自動(dòng)化生產(chǎn)、物流輸送系統(tǒng)、機(jī)器人操作等領(lǐng)域。例如，接近開關(guān)可以安裝在機(jī)器人的外殼或機(jī)械臂周圍，以避免與周圍的物體或人員發(fā)生碰撞。
安全限位開關(guān)，也稱行程開關(guān)，主要用于限制機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)范圍，它通過(guò)機(jī)械碰撞的方式來(lái)觸發(fā)開關(guān)動(dòng)作，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件到達(dá)預(yù)設(shè)的極限位置時(shí)，會(huì)碰撞到限位開關(guān)的觸頭，使開關(guān)內(nèi)部的電路狀態(tài)改變，從而控制設(shè)備停止運(yùn)動(dòng)或者改變運(yùn)動(dòng)方向。例如，在機(jī)床上就有很多行程開關(guān)，用于控制工件運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)刀的行程，避免發(fā)生碰撞事故。
安全互鎖開關(guān)，也稱為安全聯(lián)鎖開關(guān)或互鎖裝置，它通過(guò)電氣或機(jī)械連接的方式，使多個(gè)開關(guān)之間形成相互制約的關(guān)系，主要功能是確保某些操作必須按照特定的順序進(jìn)行，或者防止兩個(gè)相互沖突的操作同時(shí)發(fā)生，常用于電氣設(shè)備、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、危險(xiǎn)區(qū)域防護(hù)等。例如，在食品加工行業(yè)，安全互鎖開關(guān)可以用于防止設(shè)備在清潔或維護(hù)時(shí)被意外啟動(dòng)，確保工作人員的安全。
安全門開關(guān)主要用于檢測(cè)門的狀態(tài)，可以是機(jī)械觸發(fā)式，也可以是感應(yīng)式，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線、激光加工設(shè)備等有防護(hù)門的設(shè)備。當(dāng)安全門打開時(shí)，開關(guān)會(huì)斷開控制電路，防止機(jī)器啟動(dòng)或繼續(xù)運(yùn)行，從而保護(hù)操作人員的安全。例如，在一些具有防護(hù)門的加工機(jī)床周圍，當(dāng)防護(hù)門被打開，安全門開關(guān)會(huì)立即切斷機(jī)床的動(dòng)力源，防止操作人員接觸到正在運(yùn)轉(zhuǎn)的刀具等危險(xiǎn)部件。
圖3 安全門開關(guān)（圖源：灣測(cè)技術(shù)）
安全光柵和安全光幕作為光電保護(hù)裝置，主要用于避免人員接近移動(dòng)機(jī)械或誤入危險(xiǎn)區(qū)域。其工作原理是基于紅外線感應(yīng)技術(shù)，發(fā)射器發(fā)出紅外線，由接收器接收，形成光幕，當(dāng)有物體進(jìn)入光幕中，通過(guò)內(nèi)部控制線路，受光器馬上做出反應(yīng)，控制設(shè)備進(jìn)行停止或者報(bào)警等動(dòng)作，保障作業(yè)人員的人身安全以及設(shè)備的正常安全運(yùn)作。
安全光幕與安全光柵的區(qū)別在于，安全光幕可以根據(jù)不同的光束遮擋情況來(lái)區(qū)分是手指、手掌還是身體進(jìn)入了危險(xiǎn)區(qū)域，而安全光柵主要用于檢測(cè)較大物體的進(jìn)入，一般是用于保護(hù)身體整體。因此，在一些小型精密加工設(shè)備周圍，如電子元器件的組裝設(shè)備，需要保護(hù)操作人員的手指不被微小的運(yùn)動(dòng)部件夾傷，安全光幕就能很好地發(fā)揮作用。而安全光柵主要安裝在一些大型沖壓設(shè)備、物流自動(dòng)化設(shè)備等的周圍，可以防止有效操作人員的身體進(jìn)入設(shè)備的危險(xiǎn)工作區(qū)域，避免人員受傷。
安全激光掃描儀是一種基于TOF（Time of Flight，飛行時(shí)間）原理的安全保護(hù)裝置，用于監(jiān)控特定區(qū)域，確保人或物體不會(huì)進(jìn)入或穿越潛在的危險(xiǎn)區(qū)域。用于監(jiān)控特定的區(qū)域，以確保人或物體不會(huì)進(jìn)入或穿越潛在的危險(xiǎn)區(qū)域。由于安全激光掃描儀能夠根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和安全需求靈活設(shè)置保護(hù)區(qū)域和警告區(qū)域，以及區(qū)域的高度范圍，在機(jī)器人工作區(qū)域防護(hù)、機(jī)床設(shè)備防護(hù)、自動(dòng)化生產(chǎn)線防護(hù)、移動(dòng)機(jī)器人避障與防撞、倉(cāng)庫(kù)出入口防護(hù)等各種工業(yè)場(chǎng)景廣泛應(yīng)用。例如，安全激光掃描儀可安裝在自動(dòng)導(dǎo)引車或輸送車上，以消除在其路徑中與物體或人員發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)；也可安裝在倉(cāng)庫(kù)的出入口，用于監(jiān)控人員和車輛的進(jìn)出，并區(qū)分正常的進(jìn)出和異常的闖入行為。
圖4 安全激光掃描儀用于出入口防護(hù)（圖源：Pilz官網(wǎng)）
安全雷達(dá)傳感器利用雷達(dá)技術(shù)檢測(cè)目標(biāo)物體的位置、速度、運(yùn)動(dòng)方向等信息，用于光電傳感器達(dá)到極限的地方，實(shí)現(xiàn)惡劣應(yīng)用條件下的安全保護(hù)區(qū)域監(jiān)控，能抵抗強(qiáng)光、灰塵、污垢、碎屑、火花、煙霧、振動(dòng)等惡劣環(huán)境因素的干擾，確保在惡劣的環(huán)境中穩(wěn)定地工作。安全雷達(dá)傳感器廣泛應(yīng)用于木材加工、金屬加工等場(chǎng)景，主要實(shí)現(xiàn)保護(hù)危險(xiǎn)區(qū)域和后方進(jìn)入保護(hù)等安全功能。危險(xiǎn)區(qū)域保護(hù)功能可在有人進(jìn)入時(shí)立即使機(jī)器進(jìn)入安全狀態(tài)；而后方進(jìn)入保護(hù)功能則可防止機(jī)器在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)仍有人時(shí)（如在維護(hù)情況下）自動(dòng)重新啟動(dòng)。
圖5 安全雷達(dá)傳感器用于惡劣環(huán)境保護(hù)區(qū)域監(jiān)控（圖源：Pilz官網(wǎng)）
安全照相系統(tǒng)也稱安全攝像系統(tǒng)，它可自由配置保護(hù)區(qū)大小，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域?qū)崟r(shí)、不間斷的監(jiān)控。相對(duì)于簡(jiǎn)單的傳感器，它們可以記錄并分析整個(gè)監(jiān)控區(qū)域的詳細(xì)信息，安全監(jiān)控有潛在危險(xiǎn)的工作過(guò)程，如是否有人員違規(guī)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，進(jìn)而保護(hù)人員和設(shè)備安全。例如，德國(guó)皮爾磁（Pilz）公司推出的三維照相系統(tǒng)SafetyEYE可提供危險(xiǎn)區(qū)域、警告區(qū)域和屏蔽區(qū)域三種類型的保護(hù)區(qū)域，用戶可以通過(guò)軟件按照實(shí)際應(yīng)用情況靈活繪制保護(hù)區(qū)域的形狀和位置，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域的連續(xù)三維監(jiān)控。長(zhǎng)春某知名車廠就采用了SafetyEYE系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)車身車間和涂裝車間的連接通道內(nèi)有無(wú)現(xiàn)場(chǎng)人員肆意翻越機(jī)運(yùn)線。
德國(guó)SICK推出的基于3D飛行時(shí)間視覺(jué)攝像機(jī)的安全攝像系統(tǒng)，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的三維環(huán)境監(jiān)測(cè)，不僅可用于移動(dòng)機(jī)器人的碰撞保護(hù)，提高移動(dòng)機(jī)器人的安全性和可用性；也可用于協(xié)作型機(jī)器人的3D保護(hù)區(qū)域，可靠檢測(cè)殘余風(fēng)險(xiǎn)，如人員俯身進(jìn)入或從上方接近，幫助協(xié)作機(jī)器人通過(guò)減少停機(jī)和縮短安全距離實(shí)現(xiàn)真正的協(xié)作。
圖6 SICK安全攝像系統(tǒng)的典型應(yīng)用（圖源：德國(guó)西克SICK）
安全墊、安全地毯和安全觸邊，都是常見(jiàn)的壓敏式防護(hù)裝置。壓敏式防護(hù)裝置，是指基于壓力敏感原理的安全裝置，它通過(guò)感知壓力的變化，并在壓力達(dá)到或超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)功能。
安全墊和安全地毯的設(shè)計(jì)初衷是為了在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中提供安全防護(hù)，其核心原理在于通過(guò)檢測(cè)壓力變化，觸發(fā)安全機(jī)制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作區(qū)域的安全狀況，并通過(guò)與專用控制器的配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的控制。在實(shí)際應(yīng)用中，安全墊和安全地毯廣泛應(yīng)用于各種需要安全防護(hù)的工業(yè)場(chǎng)景中。例如，在機(jī)器人操作區(qū)域，一旦有人員誤入該區(qū)域，安全墊和安全地毯會(huì)立即觸發(fā)信號(hào)，使機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)，從而避免發(fā)生碰撞事故。在生產(chǎn)線和倉(cāng)庫(kù)等區(qū)域，安全墊和安全地毯同樣可以發(fā)揮重要作用，通過(guò)監(jiān)測(cè)人員和貨物的移動(dòng)情況，確保生產(chǎn)過(guò)程的順利進(jìn)行。
圖7 ：安全地毯的實(shí)際應(yīng)用（來(lái)源：科恩光電）
安全觸邊是一種被動(dòng)安全裝置，一般安裝在移動(dòng)部件（如AGV、無(wú)人叉車、自動(dòng)門、工業(yè)設(shè)備的防護(hù)欄等）邊緣，用于檢測(cè)物體與移動(dòng)部件邊緣的接觸，并確保在危險(xiǎn)情況下能夠及時(shí)停止或改變機(jī)器的運(yùn)動(dòng)，它通常與安全控制系統(tǒng)配合使用，以保障操作人員和設(shè)備的安全。安全觸邊通常用于自動(dòng)化和機(jī)器人應(yīng)用中。例如，在機(jī)器人手臂或其他移動(dòng)設(shè)備周圍安裝安全觸邊，以檢測(cè)是否有人員進(jìn)入設(shè)備工作區(qū)域；在生產(chǎn)線上的危險(xiǎn)區(qū)域，如沖壓機(jī)、折彎?rùn)C(jī)或其它自動(dòng)化設(shè)備周圍，安裝安全觸邊以保護(hù)操作人員；在叉車、堆垛機(jī)等物料搬運(yùn)設(shè)備可能發(fā)生碰撞的區(qū)域安裝安全觸邊，以防止設(shè)備與人員或其它物體發(fā)生碰撞；在貨架和通道之間安裝安全觸邊，以防止貨架與操作人員或叉車發(fā)生碰撞等。
圖8 動(dòng)圖：安全觸邊的實(shí)際應(yīng)用（來(lái)源：穆柯傳感器）
當(dāng)然，在工業(yè)領(lǐng)域，安全自動(dòng)化技術(shù)和解決方案還有很多。例如，急停裝置（常見(jiàn)的如急停按鈕），被設(shè)計(jì)用于在緊急情況下立即停止設(shè)備或系統(tǒng)的運(yùn)行，以防止可能發(fā)生的人員傷害、設(shè)備損壞或其他嚴(yán)重事故，廣泛應(yīng)用于各種有機(jī)械運(yùn)動(dòng)的工業(yè)設(shè)備，如數(shù)控機(jī)床、沖壓機(jī)械、自動(dòng)化生產(chǎn)線等。雙手控制裝置用于確保在操作危險(xiǎn)機(jī)械時(shí)，操作者的雙手必須同時(shí)操作兩個(gè)控制元件（通常是按鈕或操縱桿），才能啟動(dòng)或持續(xù)運(yùn)行機(jī)器設(shè)備，以此來(lái)提高作業(yè)安全，廣泛應(yīng)用于沖壓機(jī)械、木工機(jī)械、塑料成型設(shè)備、包裝機(jī)械等。
圖9 緊急停止開關(guān)（圖源：歐姆龍）
此外，安全變頻器在具備普通變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制的功能同時(shí)，還集成多種安全功能，以確保電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的安全性。安全I(xiàn)/O模塊用于處理安全相關(guān)的輸入和輸出信號(hào)，以確保在發(fā)生故障或緊急情況下，系統(tǒng)能夠安全地停止運(yùn)行。安全編碼器用于為自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）和自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）等提供可靠的位置和移動(dòng)檢測(cè)，以支持倉(cāng)庫(kù)、工廠和物流中心等動(dòng)態(tài)環(huán)境中的精確導(dǎo)航和控制。安全現(xiàn)場(chǎng)總線與網(wǎng)絡(luò)確保在危險(xiǎn)或關(guān)鍵的應(yīng)用中安全相關(guān)的信號(hào)能夠可靠、實(shí)時(shí)地傳輸。安全電機(jī)控制相關(guān)產(chǎn)品幫助減少與電氣設(shè)備的操作和維護(hù)有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。安全驅(qū)動(dòng)器通過(guò)集成特定的安全功能，能夠在發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)迅速響應(yīng)。這些同樣是安全自動(dòng)化技術(shù)與解決方案不可或缺的組成部分，對(duì)于確保人員與設(shè)備安全，也發(fā)揮著重要作用。
目前，由于國(guó)際廠商擁有深厚的技術(shù)積累，強(qiáng)大的研發(fā)能力和客制化能力，以及豐富的產(chǎn)品組合，在市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。國(guó)際知名的安全自動(dòng)化廠商包括ABB、皮爾磁（Pilz）、施邁賽（Schmersal）、西門子（Siemens）、倍福（Beckhoff）、羅克韋爾自動(dòng)化（Rockwell Automation）、西克（SICK）、ifm（易福門）、歐姆龍（Omron）、施耐德電氣（Schneider Electric）、勞易測(cè)（Leuze）、基恩士（Kenyence）、邦納（Banner）、巴魯夫（Balluf）、特勒美科（Telemecanique Sensors）、貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（B&R Automation）、威瑯電氣（Wieland）、IDEC、英國(guó)豪邁集團(tuán)（Halma）、希馬（HIMA）、圖爾克（Truck）、圖瓦斯（Troax）、松下（Panasonic）、菲尼克斯電氣（Phoenix Contact)）、安士能（Euchner）、等。
相較于國(guó)際廠商，國(guó)內(nèi)本土廠商目前能提供完整安全自動(dòng)化技術(shù)及解決方案的還較少，但已逐漸在安全控制器、安全開關(guān)、安全光柵/安全光幕、安全地毯等細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。國(guó)內(nèi)主要的安全自動(dòng)化廠商包括匯川技術(shù)、和利時(shí)、宜科自動(dòng)化、宏集科技、灣測(cè)技術(shù)、深圳意普、辰竹儀表、賽加得、科恩光電、科力光電、緯誠(chéng)科技、穆柯傳感器等。
圖10 國(guó)內(nèi)外主要安全自動(dòng)化廠商及分類
從總體來(lái)看，安全自動(dòng)化廠商可以分為三類：
一是傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化控制廠商，代表廠商如西門子、倍福、ABB、貝加萊、歐姆龍、施耐德電氣、菲尼克斯電氣、羅克韋爾自動(dòng)化、貝加萊自動(dòng)化、匯川技術(shù)、和利時(shí)等。這類廠商在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域擁有深厚的技術(shù)積累和豐富的經(jīng)驗(yàn)，主要提供安全繼電器、安全可編程控制器等產(chǎn)品，以及安全運(yùn)動(dòng)控制、安全現(xiàn)場(chǎng)總線與網(wǎng)絡(luò)、安全I(xiàn)/O模塊等解決方案，同時(shí)也在不斷豐富產(chǎn)品線來(lái)滿足安全自動(dòng)化市場(chǎng)安全需求。部分廠商也可提供安全開關(guān)、安全光柵和安全光幕、安全觸邊、急停裝置等產(chǎn)品。
例如，施耐德電氣面向安全自動(dòng)化領(lǐng)域，主要提供針對(duì)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控與處理和停機(jī)的產(chǎn)品與解決方案，包括用于異步電機(jī)的安全電機(jī)啟動(dòng)器和用于機(jī)器應(yīng)用的安全開關(guān)切斷器，用于安全停止機(jī)器的具有安全相關(guān)功能的電機(jī)控制設(shè)備、變頻器和伺服驅(qū)動(dòng)器，用于面向安全的監(jiān)控和信號(hào)處理的安全模塊、控制器和I/O系統(tǒng)，用于機(jī)器安全編程和配置工程工具等，同時(shí)為也為機(jī)器制造商提供OEM機(jī)器安全服務(wù)。
羅克韋爾自動(dòng)化可提供涵蓋安全可編程控制器、安全輸入/輸出（I/O）模塊、用于實(shí)現(xiàn)安全通信的GuardLink技術(shù)、安全連接系統(tǒng)、安全變頻器、安全運(yùn)動(dòng)控制、安全電機(jī)控制、存在感應(yīng)式安全設(shè)備、安全繼電器、安全傳感器和開關(guān)等創(chuàng)新的安全產(chǎn)品和解決方案，以保障人員和設(shè)備安全，提高效率和生產(chǎn)力。
二是工業(yè)傳感器廠商，代表廠商包括西克、易福門、圖爾克、勞易測(cè)、巴魯夫、邦納、基恩士、灣測(cè)技術(shù)、科力光電、科恩光電、穆柯傳感器等。這類廠商由于專注于各類工業(yè)傳感器的研發(fā)和生產(chǎn)，面向安全自動(dòng)化領(lǐng)域主要提供安全開關(guān)和安全傳感器產(chǎn)品，如接近開關(guān)、安全門開關(guān)、安全光柵和安全光幕、安全激光掃描儀、安全雷達(dá)傳感器等，為安全自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和安全檢測(cè)等環(huán)節(jié)提供關(guān)鍵支持。
例如，在安全自動(dòng)化領(lǐng)域，西克可提供安全控制器、安全繼電器、安全開關(guān)、安全攝像系統(tǒng)、物體檢測(cè)系統(tǒng)、安全光柵、安全光幕、安全激光掃描儀、聯(lián)鎖裝置、緊急停止按鈕、安全氣動(dòng)閥、安全傳感器級(jí)聯(lián)、定位解決方案等一系列的產(chǎn)品和解決方案，用于危險(xiǎn)作業(yè)點(diǎn)、危險(xiǎn)區(qū)域、危險(xiǎn)區(qū)域入口、機(jī)器安全、位置及動(dòng)作監(jiān)控等安全防護(hù)場(chǎng)景?；魇靠商峁┌踩鈻拧⑿⌒桶踩T開關(guān)、安全門開關(guān)、安全控制器、安全激光掃描儀等產(chǎn)品。
三是專注于提供安全自動(dòng)化解決方案的廠商，代表廠商包括皮爾磁、施邁賽、英國(guó)豪邁集團(tuán)、圖瓦斯、希馬、安士能、緯誠(chéng)科技等。這類廠商由于專注于安全領(lǐng)域，通常能夠提供高度專業(yè)化和完整的安全自動(dòng)化產(chǎn)品和解決方案，而且在安全自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，能夠快速響應(yīng)客戶的安全需求，提供針對(duì)性的安全自動(dòng)化解決方案，以及安全自動(dòng)化領(lǐng)域的咨詢和培訓(xùn)服務(wù)。
這其中，皮爾磁在安全自動(dòng)化領(lǐng)域是公認(rèn)的領(lǐng)導(dǎo)者。皮爾磁提供的安全自動(dòng)化解決方案豐富而全面，從安全繼電器、安全控制器、傳感器技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線與以太網(wǎng)、機(jī)器人技術(shù)，到操作與監(jiān)控系統(tǒng)等，一應(yīng)俱全，可提供安全改造交鑰匙工程。
安全自動(dòng)化作為一種先進(jìn)的安全保障手段，在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。企業(yè)通過(guò)選擇優(yōu)秀的安全自動(dòng)化廠商合作，采用適合的安全自動(dòng)化解決方案，可以有效提高安全生產(chǎn)水平，降低事故發(fā)生率，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文梳理了當(dāng)前主要的安全自動(dòng)化解決方案及國(guó)內(nèi)外知名廠商，希望能為廣大讀者提供參考。
伴隨著科技的不斷進(jìn)步和企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)的高度關(guān)注，安全自動(dòng)化技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和發(fā)展，如融入人工智能（AI）技術(shù)，基于AI識(shí)別潛在的安全威脅和異常行為；實(shí)現(xiàn)安全系統(tǒng)集成化，通過(guò)將多個(gè)安全子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，提供更高效、更全面的安全防護(hù)。（來(lái)源數(shù)字化企業(yè)）
