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光电安全光幕

 

注释

为什么是“等级”而非“类别”

谈到光幕和激光扫描仪,我们通常采用“安全等级”的说法,而对于其他安全设备,则均使用“安全类别”的说法。这种区别是根据国际标准 IEC 61496 来判定的,在该标准里面,“等级”被用来特指光电保护设备的安全等级。实际上,“等级”将一些光学要求到添加到了非光学安全设备的类别定义之中。因此,2 级光幕符合 2 类安全电子设备的要求,并且光束具有一定的特点,如特定的孔径角,抗光干扰等。这种情况也同样适合 4 级光幕和 3 级激光扫描仪。

 

CHARACTERISTIC ELEMENTS

机械安全在规定上引入了许多重要改变。实际上这些变化从2005年和2006年就已经有一些影响,与安全相关机械控制系统标准开始同 

光幕是采用发射器发出一条或多条光束,由接收器接收,从而创建出不规则控制区域的电敏设备。基本特征包括:

 

安全等级
  • 定义了包含在设备中的自监测和安全原理
  • 必须根据机器的特征选择安全等级,以此作为风险等级的参数

当选择的安全设备是光电型光栅栏(AOPD:有源光电防护设备)时,其安全等级必须达到 IEC 61496 1-2 国际标准的 2 4

 

2级光幕的新安全参数

 

根据第三版协调标准EN 61496-1,不能在评级为SIL 2 / PL d的安全功能应用中使用2级光幕。如果要求SIL 2 / PL d甚至更高的安全等级,则不仅要使用安全光幕,而且要使用4级安全光幕。

 

该法规的考虑是,通过光电安全光幕降低风险不仅是电子部件的安全等级要求,而且也是系统能力(例如:环境影响,EMC,光学性能和检测原理)的要求。

 

2级光电安全光幕的系统能力实际上可能无法满足SIL 2 / PLd应用的风险降低要求。

 

EN 61496-1标准还要求,2级安全光幕应注明仅适用于SIL 1 / PLc应用。

 

另一方面,EN 61496-1标准未对设备的电子控制部件的PFHd值做出要求,因此在对安全功能进行全面评估时,可以使用设备制造商提供的PFHd值,即使安全功能超出了SIL 1 / PLc范围。

 

 

分辨率

光幕的分辨率是指位于控制区域、阻碍控制区域并进而阻止机械危险运动的物体的最小尺寸。

  •  单光束光栅:分辨率 R 同透镜的直径一样长。
  • 多光束光幕:分辨率 R = 透镜的直径 + 两个相邻透镜间的距离。

    R = D
    R = P+D
fig17

 

保护高度

这是由光幕控制的高度。
如果水平放置光幕,那么保护高度表示的是保护区域的深度。

 

距离
发射器和接收器之间可能存在的最大工作距离。当使用偏转反射镜时,必须考虑相应的衰减因数(数值大约是 15%)。
 
响应时间

自保护区域中断,至光幕传输警报信号所需的时间。

光幕的优势

  • 操作人员疲劳或注意力分散时,光幕能够提供有效的保护
  • 由于光幕并不需要手动操作物理防护设备或者等待其开启,因此能够提高机械的生产能力
  • 更快的装载/卸载操作
  • 减少靠近工作区域的时间
  • 任何对光幕非正常的干预都会停止机械运行,因而消除了干扰所带来的风险
  • 安装过程简单快速,机械调节更加灵活,即使随后重新安置光幕也依然如此
  • 可以在多个面构建大规模的直线保护或者外围保护,而且所需成本更低
  • 无需移开物理保护装置,如栅栏、门等,因而机械维护过程方便快捷
  • 改进了机械的外观和人体过程学效果

使用条件

为了有效地实施光电安全保护,需要核实以下条件:
  • 必须可以通过电气接口将其连接到机械的控制单元
  • 必须可以立即停止机械的危险运转。了解机械停止的时间尤为重要,只有这样才可以准确保持光幕和机械之间的距离
  • 到达危险点的时间必须长于停止机械危险运转的时间
  • 不会因保护措施、材料跌落而产生二次故障危险。如果存在这样的危险,那么必须针对机械特征提供附加的保护措施
  • 跟踪检测的物体的最小尺寸必须等于或者大于所选光幕的分辨率