近年来,机器人代替人工打磨作业的技术由于其高效率、高精度得到了各领域的广泛应用。采用机器人打磨后,打磨时产生的粉尘由末端集尘管实时收集,相较而言,人工打磨时则是通过区域范围的通风集尘来处理粉尘,因而一般认为采用新技术在粉尘防爆上更加安全。但考虑到机器人打磨的高效率、长工时、全自动化、电气控制设备的引入等本身也会使粉尘事故的风险增加,新技术中粉尘风险总体是否升高,采取的措施是否足够抑制风险,仅按照防爆标准采取防护措施的防护手段无法进行判断。为了解决这一问题,本文引入了功能安全标准,将粉尘防爆由传统的规范式设计转换为安全功能的与安全相关系统的设计,一方面通过确定风险范围和使用风险分析方法对风险进行计算,使机器人打磨中的粉尘风险得到具体的量化数值,另一方面当判断风险过高时,通过设计额外的安全相关系统,并使用安全完整性评估方法进行计算验证,便能够确保采取措施后的剩余粉尘风险降低到数值可见的较低范围,从而保证风险确实被抑制。本次设计依托于实际项目,分为理论设计与实现设计与运行调试。在理论设计上,本文基于功能安全标准,以整体安全生命周期为技术框架,其间采用了风险图与简单定量法的风险分析方法来判断风险范围并量化风险。在得出风险偏高的结论后,根据系统架构硬件故障裕度关系表设计出了安全相关系统,随后采用了可靠性框架图的安全评估方法来验证该系统的安全性能,证实了此次设计的可行性。在实现设计上,本文分为电气设计、控制系统设计、应用界面设计这三个部分。在电气设计部分绘制了系统的电气原理图,用以搭建系统的物理连接;在控制系统设计部分进行了PLC的系统组态与编程,用以建立安全机制的基本逻辑;在应用界面设计部分进行了上位机软件的编程,用以提供安全参数和警报的显示界面。在运行调试上,本文采用模块化解耦的方式将整体调试拆分为多个单体调试,通过小幅增加前期的解耦作业准备时间,大幅降低了后期的调试难度。