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看了上一期的《安全101®｜安全光幕與非安全光幕的區(qū)別是？》，同學(xué)們都知道了要用安全光幕來實(shí)現(xiàn)人身安全防護(hù)。但是有些細(xì)心的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，同樣是安全光幕，也有不同的安全等級(jí)，到底應(yīng)該如何選擇呢？

我們平常所說的“二級(jí)”和“四級(jí)”，其實(shí)是指IEC 61496標(biāo)準(zhǔn)中的type 2和type 4這兩種光幕。

其中二級(jí)光幕一般能達(dá)到ISO 13849中的PL c等級(jí)，最高能達(dá)到Pl d；而四級(jí)光幕能夠達(dá)到PLe等級(jí)。等級(jí)越高，發(fā)生危險(xiǎn)故障的概率越小：

對(duì)于有可能會(huì)導(dǎo)致人員重傷（如斷肢、死亡等）的場(chǎng)合，就需要確保極低的危險(xiǎn)故障概率，因此要使用達(dá)到PL e的四級(jí)光幕；對(duì)于只會(huì)導(dǎo)致人員輕傷（如皮外傷）的場(chǎng)合，可以接受較高的故障概率，則可以使用達(dá)到PL c的二級(jí)光幕。

光幕的防錯(cuò)能力

上一期我們講過，二級(jí)安全光幕都有一個(gè)“看門狗”，利用周期性的脈沖來監(jiān)控CPU的運(yùn)行狀態(tài)。一旦發(fā)生故障，沒有按時(shí)“喂狗”，就會(huì)“被狗咬”，使系統(tǒng)重啟。

二級(jí)安全光幕的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

但是我們發(fā)現(xiàn)，從發(fā)生故障到“被狗咬”這段時(shí)間，CPU是沒有被監(jiān)控到的。此時(shí)如果有人進(jìn)入光幕保護(hù)區(qū)，光幕可能無法及時(shí)做出反應(yīng)，因此存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

二級(jí)安全光幕的檢測(cè)時(shí)序

而四級(jí)光幕與二級(jí)光幕的一個(gè)重要區(qū)別，是帶有兩個(gè)CPU。這兩個(gè)CPU彼此互相監(jiān)控，一旦其中一個(gè)發(fā)生故障，另一個(gè)CPU可以馬上檢測(cè)出來。

四級(jí)安全光幕的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

四級(jí)安全光幕的檢測(cè)時(shí)序

這兩個(gè)CPU除了監(jiān)控彼此的狀態(tài)，還負(fù)責(zé)監(jiān)控各自的輸出信號(hào)。它們的輸出信號(hào)并不是簡單的高電平，而是帶有測(cè)試脈沖的高電平信號(hào)，而且兩路的測(cè)試脈沖還有一定的相位差！

萬一輸出信號(hào)與24V短接，或兩路輸出被短接在一起，根據(jù)波的疊加原理，只要是脈沖被疊加丟失，CPU都能檢測(cè)到脈沖的丟失或異常，使系統(tǒng)立刻停機(jī)。

正常狀態(tài)下的測(cè)試脈沖

兩路輸出被短接時(shí)的測(cè)試脈沖

這種嚴(yán)密的監(jiān)控機(jī)制使得四級(jí)安全光幕對(duì)于故障具有極短的響應(yīng)時(shí)間。以SICK的deTec4 Core四級(jí)光幕為例，它的響應(yīng)時(shí)間不超過22ms。

光幕的光學(xué)性能

光幕發(fā)出的光并不是一條完美的直線，而是類似于圓錐，具有一定的發(fā)散角。光束的發(fā)散角越大，光幕在對(duì)準(zhǔn)時(shí)允許偏差的角度就越大。

光幕的偏差角

但是安全光幕對(duì)偏差角都有嚴(yán)格的要求：安全等級(jí)越高，光幕的偏差角越小。

這是為了防止因光束發(fā)散角過大，遇到反射物時(shí)造成盲區(qū)。下圖就是光束發(fā)散角過大的一個(gè)反面例子：

光幕的光束發(fā)散角過大，

光束在鄰近物體的反射下繞開了闖入人員

由上圖可以看出，光束發(fā)散角越大，光幕安裝時(shí)就越要遠(yuǎn)離反射物，這就對(duì)光幕的使用環(huán)境提出了更高的要求。下面我們以光幕發(fā)射端和接收端相距8M的情況為例，對(duì)二級(jí)光幕和四級(jí)光幕做一個(gè)對(duì)比：

四級(jí)光幕的安裝面至少與反射物相距350mm

二級(jí)光幕的安裝面至少與反射物相距700mm

也就是說，為了防止光幕的光在附近的反射面發(fā)生反射，二級(jí)光幕與反射面之間需要預(yù)留比四級(jí)光幕多一倍的距離！