安全光栅怎么去选型？-DSCKTE迪斯特安全光栅

🛡 1. 明确应用场景和安全要求 (最重要的第一步)
保护哪类危险？ (手指、手、手臂、躯干，还是物体探测防止夹伤/碰撞？)
手指保护: 通常要求最高的分辨率（检测能力）。
手/手掌保护: 需要中等分辨率。
手臂/身体保护: 要求的分辨率最低。
物体检测/防碰撞: 用于AGV小车、机器人协作区域等，分辨率需求取决于被保护物体尺寸。
危险区域的性质？ (开口大小、深度、危险机械的运动速度、停机时间等)
人员需要进入该区域的频率？ (是否需要屏蔽、消隐功能？)
需要满足的安全性能等级？ (根据风险评估确定)
PL等级: 参照EN ISO 13849-1标准。防护人身安全的区域通常要求PL d或PL e💪。
SIL等级: 参照IEC 62061标准，通常对应SIL 2或SIL 3。
确保所选光栅认证的PL/SIL等级满足你的风险评估要求。
🔍 2. 核心参数选型
A. 检测方式/模式:
对射式:
组成: 独立发射器和接收器成对使用。
优点: 检测距离远（可达几十米甚至百米以上）；光束对准要求相对较低；抗干扰能力强。
缺点: 两侧都需要空间安装和供电；成本通常稍高。
适用: 大空间防护、需要长距离保护的应用。
反射式:
组成: 发射器和接收器集成在一个单元中，通过外部反射镜反射光束形成光幕。
优点: 只需一侧安装，布线简单；节省空间；成本通常较低。
缺点: 检测距离有限（一般小于5-10米）；对反射镜角度、清洁度要求高；抗干扰能力（如强背景光）比对射式差；有效高度通常较低（<1米），如需大面积防护需多组叠加。
适用: 空间受限、保护高度不大、成本敏感的应用。
漫反射式: (较少用于纯安全防护，多用于检测物体位置)
发射器和接收器集成一体，检测自身发出的光被目标物体反射回来的信号。
不推荐用于需要高可靠性的人身安全防护，因为容易受物体颜色、材质、背景等因素影响。
B. 检测能力/分辨率:
定义: 光栅能够可靠检测到的最小物体的直径。
标准值: (按保护手指/手/身体从高到低排列) - 14mm， 20mm, 30mm, 40mm, 50mm。
如何选？
手指保护: 14mm (EN/IEC 61496-1 Type 4/Type 3 ESPE)。
手掌/手保护: 20mm 或 30mm (EN/IEC 61496-1 Type 2/Type 3 ESPE)。
手臂/身体保护: 40mm 或 50mm (EN/IEC 61496-1 Type 2/Type 3 ESPE)。
物体探测防撞/大型部件: 通常≥50mm。
**⚠️ 注意:** 分辨率必须小于需要探测的最小人体部位（如手指直径≈14mm）！否则可能无法有效探测侵入。
功能相关: 更高的分辨率常对应更快的响应时间。
C. 保护高度:
定义: 光栅光束有效覆盖的垂直高度。
如何选？ 必须完全覆盖你需要防护的危险开口的高度方向。光栅的保护高度应 ≥ 危险开口的高度。如果开口很高，可能需要：
单个大保护高度的光栅。
多个较小保护高度的光栅上下叠放安装（需确保逻辑控制和同步）。
光栅 + 其他安全装置（如固定防护罩）组合使用。
D. 安全距离:
定义: 光栅安装位置到危险源边缘所需的最小距离。这个距离必须确保当光束被遮挡，机器安全功能启动并停止危险运动时，人员无法在停止完成前接触到危险点。
计算（关键!）: 必须计算！通用公式如下：
S = K × T + C
S = 最小安全距离（单位：毫米，从光幕平面到危险点）
K = 人体接近速度常数。通常取 1600 mm/s (EN ISO 13855)。某些特殊情况下（如阻挡无法逃离或接触速度极高）可能取 2000 mm/s。
T = 整个系统的总响应时间（秒）
T = T1 + T2
T1 = 安全光栅本身的响应时间（光幕被挡到发出信号的时间，查技术规格书）。
T2 = 下游安全系统（继电器模块/安全PLC）和执行器（制动器、离合器、控制器）的动作时间，即收到信号到危险完全停止的时间。务必测量或向设备供应商确认！
C = 额外距离（毫米）
对于平行于检测平面的保护：
C = 8 × (d - 14), 其中 d 是所选光栅的分辨率（毫米）。当 d ≤ 40mm时适用。
或 C = 850 mm (当 d > 40mm 时，取最大值 850mm)。
安装方向调整: 如果光栅的光束平面与人员接近方向不垂直(有夹角)，计算公式需调整 (参考 EN ISO 13855)。
如何选？
根据 d (分辨率) 和计算的 T 计算出理论最小安全距离 S。
实际安装位置必须保证到危险点的距离 ≥ S！
如果空间受限无法达到 S，则：
需要换用响应时间更短的安全光栅。
需要**改善机械系统的停止时间 T2** (更好的制动系统等)。
或考虑其他防护方式 (机械防护罩、安全门锁等)。
E. 响应时间:
定义: 从光幕被有效遮挡开始，到光栅输出安全开关信号变化的所需时间（通常是输出从高电平变为低电平，或继电器断开）。
如何选？
直接影响安全距离 S (尤其 T 较大时)。T1 是 T 的一部分。
保护要求越高（如手指保护）、系统停止时间 T2 较长或空间受限时，应选择响应时间T1更短的光栅。
技术规格书中应明确标出最大响应时间。
F. 检测距离/工作距离:
定义: 对射式指发射器和接收器之间能够建立有效光幕的最大距离（有效保护距离）；反射式指发射器/接收器单元到反射板的距离（往返计算）。
如何选？
所选光栅的最大检测距离 必须 > 你实际需要的安装距离，并留有一定安全裕量 (防止灰尘老化等导致性能下降)。
选型前测量好现场安装点的实际距离。
G. 光束间距:
定义: 相邻两束光之间的中心距离。
如何选？
通常隐含在分辨率 d 的选择中。对于手指保护(14mm分辨率)，光束间距一般也是14mm。但并非完全等同，需要看具体规格。
保护高度相同的两个光栅，光束间距小=光束数量多=分辨率可能更高/安全性更好。
H. 光束数量:
由保护高度和光束间距决定。
计算公式： 光束数量 = 保护高度 / 光束间距 + 1 (大约)。
🛠 3. 功能选型
A. 同步功能:
需要多套光栅组合使用时（上下或左右并排）必需！
确保所有光栅的扫描周期完全同步，避免相互之间发射光束产生干扰（"串扰"）。
方式：硬件同步线缆、光学同步窗口、内部跳线设定。
B. 屏蔽/消隐功能:
允许对光幕的特定区域进行临时失效处理。
区域屏蔽: 允许人员穿过光幕的特定固定区域（如用于上下料）而不停机，该区域外的光束仍有效。需通过物理开关或安全PLC逻辑设置保护性区域。
物体消隐: 允许固定尺寸的物料（如卡板、夹具）穿过光幕而不停机，物料外的光幕仍有效保护人体。需配合外部传感器实现。
**⚠️ 注意:** 屏蔽/消隐功能极大地影响安全性，必须：
符合相关安全标准要求。
严格评估使用场景的必要性和风险。
配置得当并经安全人员确认。
C. 级联:
允许将一个光栅的“主控器”信号扩展给另一光栅的“受控器”，简化多光栅系统接线和同步。
D. 重启互锁/启动互锁:
光幕被遮挡触发停机后，需要先解除遮挡再手动复位外部确认信号才能重新启动机器。防止自动重启造成危险。非常重要！
🌧 4. 环境适应性和安装选型
A. 防护等级 (IP Rating):
定义: 对固体异物(第一位数字)和液体(第二位数字)的防护能力。
如何选？ 根据现场环境：
室内清洁干燥: IP54 (防尘、防溅水) 通常足够。
潮湿、多粉尘车间、易接触冲洗水流: IP65 (防尘、防强喷水) 或更高IP67 (防短时浸水)。常见选择。
室外、高压冲洗、恶劣工业环境: IP67或IP69K (防高压高温冲洗)。
B. 抗环境光干扰:
选型时注意光技术规格书中的环境光承受能力（如勒克斯值 Lux）。
强背景光环境（靠近窗户、高强度照明）选择抗干扰能力强的型号（红外光比红光抗干扰强）。
C. 抗电磁干扰:
需满足EMC指令要求。工业环境应选择抗干扰等级高的光栅（浪涌抑制、EFT等性能）。查看EMC测试报告。
D. 外壳材质:
金属外壳: 坚固抗冲击、散热好、抗EMC性能优。
塑料外壳: 重量轻、成本低。需满足防火等级要求。
E. 光轴方向:
通常垂直于安装面或平行于安装面。根据安装支架的方式和所需探测方向选择。
F. 电气接口:
输入电压: 常用 24V DC。
安全输出类型:
OSSD (固态安全输出): PNP（高电平有效）或 NPN（低电平有效），无触点，寿命长，开关速度快。主流选择（需配置安全继电器/安全PLC）。
继电器触点输出: 有触点（常开/常闭），开关速度稍慢，需注意寿命（机械磨损），接线方式灵活。
辅助输出: 如“故障”信号、“准备就绪”信号。
输入（用于屏蔽、复位等）: 带电压输入的型号。
G. 外形尺寸与安装方式:
考虑安装空间的限制，选择适合尺寸的型材外壳。
安装支架是否匹配？是否需要角度可调支架？
H. 接线方式:
电缆直出: 固定连接，需考虑电缆长度。
快接插头: 便于维护更换，连接更可靠。常用。
📋 5. 其他重要考虑
A. 兼容性: 需与下游的安全继电器模块或安全PLC的输入类型匹配（OSSD PNP/NPN 或 继电器触点）。
B. 认证与合规: 必须确认产品符合你所在地区的强制性法规标准。
欧盟: CE认证（包含EMC指令、低电压指令、机械指令）是强制市场准入要求。
北美: 需要满足适用的UL/CSA标准（如UL1998, CSA C22.2 No. 199, UL61496等），可能需要UL Listing或cULus认证。
其他地区: 请确认当地强制性认证要求（如中国的CCC）。
C. 制造商与技术支持: 选择信誉良好、提供充分技术支持（选型指导、技术文档、应用案例）的供应商。
D. 生命周期成本: 考虑价格外的可靠性、维护需求、易用性和替换配件长期供应能力。