目前包裝機械安全設(shè)計方法由于兩方面原因仍處于雛形階段:一方面受傳統(tǒng)設(shè)計方法的影響,安全設(shè)計往往在包裝機械設(shè)計完成之后才開始進行;另一方面安全定義較為狹隘,認為安全問題只涉及對人造成的危害。這些使得包裝機械的安全性難以得到保證。為此,本文提出廣義安全概念——認為凡是對包裝機械或者工人造成危害的問題均是安全問題,以固體顆粒物料裝袋系統(tǒng)為研究對象分析其各個開發(fā)階段安全問題,并探討其安全相關(guān)的軟硬件設(shè)計方法。包裝機械安全設(shè)計應(yīng)與其開發(fā)流程并發(fā)進行,并涉及機械、電氣和軟件部分。本文采用改進的3+1 Sys ML視圖模型機電設(shè)備設(shè)計方法對所研究項目進行設(shè)計,根據(jù)需求將系統(tǒng)劃分為八個機電設(shè)備基本組件(MTC),并針對每個組件進行了詳細設(shè)計。而安全分析方面,在需求階段,針對研究項目需求進行解無關(guān)安全分析,預(yù)測可能發(fā)生的危害。在概念設(shè)計、初步設(shè)計和詳細設(shè)計階段進行解相關(guān)安全分析,利用故障樹定位其可能發(fā)生的危害。最后利用風(fēng)險圖對可能發(fā)生的危害進行風(fēng)險評估,得出安全設(shè)計需求和安全相關(guān)方案。根據(jù)安全需求進行了機械和電氣方案的改進,同時基于ISO13849標準評估方法,從平均危險失效時間、診斷覆蓋率和共因故障等指標對安全電氣硬件進行了評估,并達到了所需的性能等級。安全軟件設(shè)計上,功能安全部分使用PLCopen Safety標準定義的功能塊實現(xiàn),故障處理部分參考PLCopen Safety標準設(shè)計了運行狀態(tài)機。PLCopen Safety標準定義的功能塊并沒有實現(xiàn)認證,本文基于時間自動機理論,在UPPAAL中建立了仿真模型,并對安全功能塊和整個安全軟件進行了仿真和認證。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB482
【部分圖文】：

向下的方法對該系統(tǒng)進行安全需求分析。2.1 基于 3+1 SysML 視圖模型機電設(shè)備設(shè)計方法機電設(shè)備傳統(tǒng)設(shè)計方法中將涉及機電設(shè)備的學(xué)科都分開設(shè)計，這樣的設(shè)計方法沒有綜合考慮各學(xué)科的交互，使得機電設(shè)備可靠性和安全性較差。Thramboulidis K[27]等學(xué)者提出一種面向機電設(shè)備、基于 3+1SysML[28]視圖模型的設(shè)計方法。其中“1”指機電設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計視圖模型，“3”則分別指機械、電氣和軟件視圖設(shè)計模型，如圖 2-1 所示。Thramboulidis K 提出機電設(shè)備（MTS）系統(tǒng)設(shè)計概念，認為該階段應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)需求（功能和非功能需求），并由此設(shè)計系統(tǒng)的“抽象”架構(gòu)。系統(tǒng)抽象架構(gòu)由機電設(shè)備組件（MTCS）組成，而這些組件又可以進一步劃分粒度更細的組件，如此迭代一直到不可分割的基本組件（primitiveMTC）為止。接下來則是針對基本組件進行學(xué)科（機械、電氣、軟件）相關(guān)的詳細設(shè)計，最后則是單組件調(diào)試和聯(lián)合調(diào)試，以滿足系統(tǒng)需求和性能指標。采用如圖 2-2 的 V 型設(shè)計方法實現(xiàn)。

向下的方法對該系統(tǒng)進行安全需求分析。2.1 基于 3+1 SysML 視圖模型機電設(shè)備設(shè)計方法機電設(shè)備傳統(tǒng)設(shè)計方法中將涉及機電設(shè)備的學(xué)科都分開設(shè)計，這樣的設(shè)計方法沒有綜合考慮各學(xué)科的交互，使得機電設(shè)備可靠性和安全性較差。Thramboulidis K[27]等學(xué)者提出一種面向機電設(shè)備、基于 3+1SysML[28]視圖模型的設(shè)計方法。其中“1”指機電設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計視圖模型，“3”則分別指機械、電氣和軟件視圖設(shè)計模型，如圖 2-1 所示。Thramboulidis K 提出機電設(shè)備（MTS）系統(tǒng)設(shè)計概念，認為該階段應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)需求（功能和非功能需求），并由此設(shè)計系統(tǒng)的“抽象”架構(gòu)。系統(tǒng)抽象架構(gòu)由機電設(shè)備組件（MTCS）組成，而這些組件又可以進一步劃分粒度更細的組件，如此迭代一直到不可分割的基本組件（primitiveMTC）為止。接下來則是針對基本組件進行學(xué)科（機械、電氣、軟件）相關(guān)的詳細設(shè)計，最后則是單組件調(diào)試和聯(lián)合調(diào)試，以滿足系統(tǒng)需求和性能指標。采用如圖 2-2 的 V 型設(shè)計方法實現(xiàn)。

科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論統(tǒng)進行初步危害分析（PHA），得出安全需求，此時可能涉及系統(tǒng)的功能需求，或者是系統(tǒng)所需滿足的統(tǒng)組件設(shè)計階段的危害是根據(jù)具體方案分析的，即此害分析進行安全方案設(shè)計，并進行組件、系統(tǒng)聯(lián)合文采用改進的 3+1 視圖模型設(shè)計方法對安全系統(tǒng)進加入系統(tǒng)故障分析，以滿足固體顆粒物料裝袋系統(tǒng)廣
【參考文獻】

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本文編號：2873916