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機械開關

安全門上安裝的獨立開關是否需要機械冗余？

針對單通道機械執行機構的機械開關（簧片開關或滾輪開關等），應確認其技術文檔是否有關于機械性能保證的描述。當存在雙通道電氣元件時，這一點尤為重要。

如果沒有制造商的明確確認，那么這些開關機械部分的故障排除應由用戶來證明。需要知道的是，這通常是很難實現的，比如，磨損、振動、腐蝕或不適當的機械應力對設備的影響就很難評估。要想達到PLd或PLe，必須同時安裝兩個機械門開關。

圖1 需主動干預的生產區域監控

非接觸式開關

對于磁性開關和RFID接近開關來說，其設計原則是：單獨的機械故障不會導致整個安全功能的丟失，安裝一個雙通道磁性開關或者一個帶有冗余OSSD輸出的RFID開關就能達到PLd或PLe。

使用磁性開關（帶勵磁觸點）時，如果同時使用一對開關和安全繼電器，而兩者之間的相互適用性沒有經過制造商的檢驗。那么使用者必須確保開關內的峰值電流不會造成繼電器等電器單元的過早磨損。

假設安全電路發生的最大峰值電流為Is，開關允許的峰值電流為Ismax，所有串聯開關的允許峰值電流的最小值必須大于或等于Is。

RSmin(i)：開關i最小的內部阻抗

ISmax：開關i允許的最大峰值電流

UPmax：最大電壓

RPmin：安全繼電器的最小內部阻抗

Is：最大的切換電流

而機械開關和OSSD輸出的開關不會發生過早磨損的問題，因為它們的磨損主要取決于平均電流和熱性能。

主動型的光電保護設備

主動型的光電保護設備包括光柵、激光掃描儀、安全照相系統和壓敏地毯等。

光柵：在需要主動干預的生產過程，光柵為設備和機械進行最佳保護，提供符合EN/IEC 61496-1的手指、手部或身體保護功能。

激光掃描儀：激光光束掃描需要監控的區域，如果光束被異物反射，掃描儀檢測到異常，將中斷危險的動作。通常激光掃描儀只能覆蓋比較小的區域，如果保護區域比較大，可增加第二臺激光掃描儀以水平或者一定的角度安裝，防止對第一臺掃描儀的后方入侵。

安全照相系統：目前行業內最新的發展是安全照相系統，可自由配置保護區大小，相對于簡單的傳感器，它們可以記錄并分析整個監控區域的詳細信息，安全監控有潛在危險的工作過程，保護員工和機器。

壓敏地毯：許多壓敏地毯基于常開的工作原理，需要使用特殊的評估設備，進行驅動并確保故障檢測。市場上也有按照常閉原理工作的地毯，一般應用在安全級別較低以及電氣負載較低的場合，這種類型的安全地毯可以直接激活負載接觸器。

雙手控制設備：在工作站上應用雙手控制設備，使操作者的雙手處于占用狀態，當設備運行時，雙手就會遠離危險區。

圖2 安全掃描儀和安全照相機

電敏保護設備的重要信息

1）機器的重啟：一旦安全防護設備被激活，機器就不能被自動重啟，直到保護區域具備重啟條件。機器的重啟必須通過危險區外部的可視化設備進行復位。 

2）危險區后部的入侵：除了對危險區正面加裝保護之外，也有必要考慮從設備上方、下方或周圍移動的可能性，以及從保護區后方入侵的可能性。可以加裝純機械保護裝置或者光柵等用來避免后方入侵。

3）屏蔽：電敏保護設備暫時的，自動的停止，以便在不中斷生產過程的情況下允許物料進出危險區。屏蔽傳感器的安裝位置必須正確，確保當物料通過保護區時，控制器只啟動屏蔽功能，使保護設備暫時停止，同時，一旦檢測到有人進入了保護區，危險運動將立即停止。

圖3 4個屏蔽傳感器實現屏蔽功能

4）安全距離：如果危險工作區很容易被靠近，而且機器本身無法對危險做出及時反應（比如焊接和磨削過程），需要安裝主動型的光電保護設備。

如果安全圍欄的安全門被打開，有人進入了危險區，但是機器仍在減速或制動的過程中，而且機器的制動時間相對較長，而人接近的速度又足夠快，這種情況下，就有可能會發生危險的后果。

為了確保在人靠近之前危險動作完全關閉，必須在適當的距離安裝保護設備。根據EN ISO13855，對安全距離的定義如下：

S=Kx(t1+t2)+C，其中，

t1：保護設備的響應時間；

t2：機器的響應時間；

C：保護設備無法檢測的靠近危險區的潛在可能性，比如從光幕的兩束光線中穿過未被檢測到，取決于光線之間的距離；

K：人體或人體某個部分靠近的速度，在EN ISO 13855中定義為1,600mm/s，手的速度是2,000mm/s。

打開門所需的時間需要減掉，因為沒有參考標準，可以通過理論上的時間長度或者實踐計時來確定。

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