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技术概述 – 安全光幕

机器安全的主要目标是降低人员受伤风险或设备及其周边的损坏风险。这可通过以下方式实现:

  • 规避设备设计阶段的风险
  • 设置物理屏障
  • 使用标识并开展操作人员培训
  • 使用安全接近开关、安全光幕和光栅等功能安全装置

功能安全标准

制造领域不存在零风险。但可以通过评估风险,将风险降低至可接受的水平。“功能安全”涉及确定某种状况能够造成的伤害程度以及利用安全相关设备对其进行控制。

ifm无法针对应用执行风险评估,而是着力推广具有高防护等级的安全光幕和光栅:

  • Type 4
  • SIL 3
  • SIL cl 3
  • PL e

针对机器安全有多种标准。

  • IEC 61508是一种针对电气、电子和可编程电子设备功能安全的国际标准。它定义了达到特定安全完整性等级(SIL)所应满足的系统设计、运行和维护方面的要求。它属于参考标准,但其他行业特定的标准都源自于该标准。
  • ISO 13849-1定义了专用于机器的电气、电子和可编程电子设备性能等级(PL)要求。
  • IEC 62061定义了电气、电子和可编程电子设备以及液压和气动装置等非电气机械的安全完整性等级声明限制(SIL cl)要求
  • IEC 61511定义了过程自动化的安全完整性等级(SIL)要求。
  • IEC 61496-1和-2定义了光幕和光栅(种类)等光电设备的要求。

术语

安全光幕vs安全光栅

与对射式光电传感器类似,安全光幕带有发射器和接收器。危险区域周边有多束红外光,当其被阻断时,光幕会向机器的急停电路发送信号。光幕有多个紧密相邻的光束(相隔14…90 mm,具体取决于分辨率),而光栅仅有少量的光束(2、3或4个),且光束间距更大(300…500 mm)。根据分辨率不同,光幕可用于保护手指、手掌或身体,而光栅仅可用于保护身体。

Type 2 vs Type 4光幕和光栅

当使用的功能安全设备为光电设备(即光幕或光栅),而不是电感式接近开关时,使用“种类”来定义IEC 61496-1和-2的相关要求。

  Type 2 Type 4
控制可靠 在启动或重启期间检查故障。 持续监控自身故障。
有效孔径
角(EAA)
5° EAA。当光幕靠近反光表面安装时,可能存在不安全的替代路径,即所谓的光学短路。 2.5° EAA。更紧凑的有效孔径角可降低光学短路的风险。
冗余电路 无要求。 包括复制关键组件和电路,从而在主要系统失效时提供备用系统。
可实现的安全
等级
SIL cl 1和PL c。 满足IEC61496要求的最高可实现安全等级要求:SIL cl 3和PL e。
成本 成本更低。 通常成本更高,但ifm Type 4光幕价格与Type 2光幕价格相当。

保护区域高度和宽度

保护区域高度不是安全光幕或光栅的整体高度,而是第一个光束与最后一个光束之间的区域高度。我们的安全光幕的保护高度范围从160到1810 mm(按150 mm递增),安全光栅的范围从500到900 mm。

保护区域宽度是发射器与接收器间的距离。也可将其理解为检测范围。我们所有安全光幕和光栅都可在高强度模式下工作,从而提升检测范围。该模式可通过接线进行选择。详情请参见下文。

防止进入 vs 主要防护

防止进入指的是光幕放置在机器附近,阻止进入危险区域。主要防护指的是光幕或光栅放置在机器周边附近,阻止进入一般区域。

分辨率

分辨率是镜头直径与相邻镜头之间的中心间距之和。大于分辨率的物体无法在不触发故障的情况下通过保护区域。分辨率越低,光幕可检测的物体就越小。

 

静默应用

静默应用可以临时覆盖安全功能。典型应用可使生产的物料通过光幕或光栅,而拒绝操作人员访问非安全区域。静默通过结合使用ifm光幕和光栅以及G2001S安全继电器实现。

码垛机将带有小桶的托盘直立并放置在输送机上。静默传感器脱扣,从而允许托盘离开(在图中从右向左移动)。若操作人员尝试进入码垛区域,光幕将相应检测到其存在,并切断机器的电源。

消隐应用

消隐允许1、2或3个连续光束被阻断,而不中断安全电路。这类光幕常用于进料或出料应用。浮动消隐使得光束可以在保护区域内被随机阻断。固定消隐模式则可使物体持续位于保护区域,而不中断安全电路。ifm消隐光幕的工作模式可通过接线选择。

钢板被输送至冲压机。可以阻断光束的底部,而不中断安全电路。然而,若操作人员尝试到达压机,机器将立即停止。

级联应用

通过级联可以串联多个光幕,从而打造定制形状。ifm当前尚不提供级联光幕。各光幕都需要各自的安全继电器。

光幕可相对于机器垂直安装,第二个光幕则在其前方水平安装。