一、问题描述
某企业物流中心有一座自动化立体仓库，共有12条巷道，每条巷道配备一台双立柱堆垛机，运行速度最高120m/min。货架高度18m，巷道长度80m。按照作业流程，每两周需对巷道内的轨道、认址片、滑触线进行例行检查，每月需进入货架区域更换磨损的行走轮。
在改造前，该仓库采用“切断堆垛机主电源+悬挂检修牌+监护人值守”的方式。运行两年间，曾发生两起险情：
- 险情一：维修人员进入巷道深处（距离入口约40米）清理轨道杂物，外部监护人临时接听电话，另一名不知情的操作员看到检修牌已撤（因风刮落），误以为检修完毕，合上电源送电。堆垛机启动并向巷道内移动，所幸维修人员听到异响及时躲避，未造成伤亡。
- 险情二：在一次检修结束后，班长清点人数时发现少一人，进入巷道寻找，发现一名维修工仍在最内侧检查货叉。原因是该人员未听到撤离指令，而外部已恢复送电。此后仓库规定必须双人进入，但效率降低且仍有漏检风险。
仓库设备经理在一次安全例会上指出：“我们的流程没有问题，但执行层面依赖人的注意力和沟通。我们需要一种物理联锁：只要门开着或者里面有人，设备就必须绝对无法启动。”
2024年7月，该企业向皮斯安（广州）安全技术有限公司发出技术咨询。
二、沟通对接
皮斯安由华东区技术负责人张振国带队，先后两次前往该仓库现场，与以下人员对接：
- 设备部经理刘工：要求联锁方案不能大幅改造现有堆垛机控制柜（控制柜为西门子S7-1200系列），且不得影响正常自动出入库作业的节拍。
- 安全主管王工：要求系统符合ISO 13849-1 PL d等级，且必须具备“人员滞留检测”功能，防止人员被锁在巷道内。
- 一线维修班长李师傅：提出巷道内无照明（检修时自带手电），联锁操作件必须手感明确、戴手套可操作，且紧急情况下能快速逃生。
皮斯安团队现场测量了每条巷道两端入口的尺寸、堆垛机控制柜的急停回路接线方式，并观察了典型检修流程（包含断电、挂锁、进入、撤离、复位）。一周后，皮斯安提交了《自动化立体仓库巷道进入安全联锁方案》，核心思路为“入口机械锁与堆垛机安全回路串联，且采用钥匙传递法确保人员全部撤离”。
三、解决过程
1. 方案设计
皮斯安提出三要素强制联锁：
- 巷道入口机械门锁：在每条巷道的两端入口各安装一扇带机械编码锁的安全门（原有简易围栏门拆除，更换为可锁闭的钢制门）。每台堆垛机对应两把唯一编码的“巷道钥匙”（一端一把，互为备份）。
- 堆垛机控制回路钥匙开关：在堆垛机主控制柜面板上加装一个钥匙选择开关（型号为皮斯安PSK-03），该开关串联在堆垛机的安全急停回路中。只有当“巷道钥匙”插入并旋转至“解锁”位置时，堆垛机主接触器才允许吸合。
- 区域存在感应与钥匙交换盒：在巷道内部两端及中部安装被动红外+微波双重探测传感器，接入皮斯安PSA-100区域控制器。当探测到内部有人时，区域控制器会机械锁定钥匙交换盒，使得“巷道钥匙”无法从交换盒中拔出（即无法带到外部去送电）。
标准操作流程：
① 维修人员到达巷道入口，通过内部电话或对讲机通知中控室停止该巷道堆垛机。
② 中控室将堆垛机切换至“检修模式”，此时钥匙交换盒的绿灯亮起。
③ 维修人员从交换盒中拔出“巷道钥匙”，用该钥匙打开入口安全门。开门后，钥匙被卡在门锁上无法拔出（钥匙交换原理），同时堆垛机控制柜上的钥匙开关被强制锁定在“关”位置（通过远程机械联动）。
④ 人员进入巷道，区域探测器检测到存在，此时即使有人试图从外部拔出另一端的钥匙或操作控制柜，也无法实现送电。
⑤ 检修完毕，人员退出巷道并关好安全门，钥匙自动解锁可从门上拔出。将钥匙插回交换盒后，中控室方可恢复送电。若区域探测器仍检测到内部有人，交换盒会拒绝接受钥匙（即钥匙无法插入），从而防止人员被误锁在内部。
2. 实施中的难点与解决
- 难点1：巷道长度80米，两端入口距离较远，维修人员可能从一端进入、另一端退出，导致钥匙留在入口门上而另一端无法恢复。皮斯安在两端各设置独立的钥匙交换盒和门锁，且两端钥匙编码不同，但逻辑上通过PLC联动：只有两端钥匙都归位且区域无人的情况下，才能恢复送电。同时为每台堆垛机配备两把编码相同的钥匙（两端通用），简化操作。
- 难点2：区域存在感应器在灰尘较大的环境下（立体仓库货架积尘）容易出现误报。皮斯安将传感器更换为耐粉尘的微波雷达+热释电双鉴探头，并设置3秒延时确认，避免因飞虫或气流扰动导致误锁。
- 难点3：堆垛机控制柜钥匙开关的加装不能破坏原有安全回路完整性。皮斯安设计了一个独立的钥匙开关模块，通过硬线串联在急停回路中，并对外壳进行防拆封签。同时提供旁路钥匙（仅限设备主管使用）用于故障维修，旁路动作会触发声光报警并记录在PLC内。
- 难点4：维修班长担心紧急情况（如堆垛机起火）需要快速逃离，但安全门锁可能因慌乱打不开。皮斯安在每扇安全门内侧安装“推杆式紧急逃生锁”，内部只需推压即可开门，无需使用钥匙；但推开后，门上的钥匙会保持在原位，不影响逃生，同时区域控制器会检测到门被异常开启并发出报警。
四、结语
皮斯安（广州）安全技术有限公司针对自动化立体仓库人员进入货架区域的安全风险，设计了一套以“入口机械门锁+堆垛机回路钥匙互锁+区域存在感应”为核心的强制顺序联锁方案。该方案从物理上杜绝了设备带电时人员进入、人员滞留时意外送电、以及紧急情况下的逃生障碍，将依赖人员纪律的安全管理升级为刚性联锁。对于类似的高位货架、自动化存取系统（AS/RS）等场景，该方案提供了可复制的安全改造思路。