包装机械安全设计方法

发布时间：2020-11-07 11:58

　　 目前包装机械安全设计方法由于两方面原因仍处于雏形阶段:一方面受传统设计方法的影响,安全设计往往在包装机械设计完成之后才开始进行;另一方面安全定义较为狭隘,认为安全问题只涉及对人造成的危害。这些使得包装机械的安全性难以得到保证。为此,本文提出广义安全概念——认为凡是对包装机械或者工人造成危害的问题均是安全问题,以固体颗粒物料装袋系统为研究对象分析其各个开发阶段安全问题,并探讨其安全相关的软硬件设计方法。包装机械安全设计应与其开发流程并发进行,并涉及机械、电气和软件部分。本文采用改进的3+1 Sys ML视图模型机电设备设计方法对所研究项目进行设计,根据需求将系统划分为八个机电设备基本组件(MTC),并针对每个组件进行了详细设计。而安全分析方面,在需求阶段,针对研究项目需求进行解无关安全分析,预测可能发生的危害。在概念设计、初步设计和详细设计阶段进行解相关安全分析,利用故障树定位其可能发生的危害。最后利用风险图对可能发生的危害进行风险评估,得出安全设计需求和安全相关方案。根据安全需求进行了机械和电气方案的改进,同时基于ISO13849标准评估方法,从平均危险失效时间、诊断覆盖率和共因故障等指标对安全电气硬件进行了评估,并达到了所需的性能等级。安全软件设计上,功能安全部分使用PLCopen Safety标准定义的功能块实现,故障处理部分参考PLCopen Safety标准设计了运行状态机。PLCopen Safety标准定义的功能块并没有实现认证,本文基于时间自动机理论,在UPPAAL中建立了仿真模型,并对安全功能块和整个安全软件进行了仿真和认证。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB482
【部分图文】：

向下的方法对该系统进行安全需求分析。2.1 基于 3+1 SysML 视图模型机电设备设计方法机电设备传统设计方法中将涉及机电设备的学科都分开设计，这样的设计方法没有综合考虑各学科的交互，使得机电设备可靠性和安全性较差。Thramboulidis K[27]等学者提出一种面向机电设备、基于 3+1SysML[28]视图模型的设计方法。其中“1”指机电设备系统设计视图模型，“3”则分别指机械、电气和软件视图设计模型，如图 2-1 所示。Thramboulidis K 提出机电设备（MTS）系统设计概念，认为该阶段应综合考虑系统需求（功能和非功能需求），并由此设计系统的“抽象”架构。系统抽象架构由机电设备组件（MTCS）组成，而这些组件又可以进一步划分粒度更细的组件，如此迭代一直到不可分割的基本组件（primitiveMTC）为止。接下来则是针对基本组件进行学科（机械、电气、软件）相关的详细设计，最后则是单组件调试和联合调试，以满足系统需求和性能指标。采用如图 2-2 的 V 型设计方法实现。

向下的方法对该系统进行安全需求分析。2.1 基于 3+1 SysML 视图模型机电设备设计方法机电设备传统设计方法中将涉及机电设备的学科都分开设计，这样的设计方法没有综合考虑各学科的交互，使得机电设备可靠性和安全性较差。Thramboulidis K[27]等学者提出一种面向机电设备、基于 3+1SysML[28]视图模型的设计方法。其中“1”指机电设备系统设计视图模型，“3”则分别指机械、电气和软件视图设计模型，如图 2-1 所示。Thramboulidis K 提出机电设备（MTS）系统设计概念，认为该阶段应综合考虑系统需求（功能和非功能需求），并由此设计系统的“抽象”架构。系统抽象架构由机电设备组件（MTCS）组成，而这些组件又可以进一步划分粒度更细的组件，如此迭代一直到不可分割的基本组件（primitiveMTC）为止。接下来则是针对基本组件进行学科（机械、电气、软件）相关的详细设计，最后则是单组件调试和联合调试，以满足系统需求和性能指标。采用如图 2-2 的 V 型设计方法实现。

科 技 大 学 硕 士 学 位 论统进行初步危害分析（PHA），得出安全需求，此时可能涉及系统的功能需求，或者是系统所需满足的统组件设计阶段的危害是根据具体方案分析的，即此害分析进行安全方案设计，并进行组件、系统联合文采用改进的 3+1 视图模型设计方法对安全系统进加入系统故障分析，以满足固体颗粒物料装袋系统广
【参考文献】

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本文编号：2873916