安全光栅安装设计规范

张勇

摘 要：随着工业自动化水平的不断提高，自动化设备应用越来越广泛，在要求设备的自动化、智能化的同时，设备安装及操作安全非常重要。因此，有必要通过科学计算，制定设备安全标准。本文论述了关于安全光栅安装的设计规范，通过公式科学确定光栅的保护范围。

關键词：自动化；操作安全；科学计算；标准；光栅；保护范围；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.225

1 安全光栅介绍

安全光栅，又称光电安全保护装置，是通过一组红外线光束、形成保护光栅。一旦操作员的身体干扰由发送器发射的光束，信号输出就立即由高电平切换到低电平并能控制具有潜在危险的机械设备停止工作。

安全光栅保护装置用于保护危险点和危险区。例如在金属和木材制造、冲压件、机器人、塑料制模、包装、印刷、纺织和一般制造中，安装安全光栅可实现进入危险区域报警或与设备的安全保护系统联锁，有效保护作业人员安全。

当人体由安全区域进入到红色危险区域时，设计人员必须确保措施能够迅速做出反应，以阻止人员受到伤害，如图1。

2 安全光栅定位方式规范

安全装置的不当定位，是最常见的违规原因之一，以典型的手动进料压力机为例，如果安全光栅安装存在盲区，致使保护作用失效，操作人员的手会在不经过安全区的情况下，接触到危险区，这可能会产生毁灭性的结果，如图2。

3 安全光栅安全距离计算

为确保所有机器或自动化程序设备能够保障操作员的安全，安全工程师必须对显示出“明显而即刻”危险的关键动作，进行分析和鉴定。应注意，安全工程师应遵守安全规范，以实现复杂的距离计算精确度，以及估算危险运动安全停止时间的准确性。

根据EN999/EN775/EN294标准，安全距离S由4个因素组成：

（1）安全装置（ESPE）响应时间 t1。

（2）机器的溢出时间t2。

（3）安全装置（ESPE）的分辨率d 。

（4）物体需要检测的逼近速度K。

计算安全距离的公式为： S = K （t1 + t2） + C 其中附件距离C = 8（d-14）

计算规则如下：

（1）水平安装：β=0°时。

1）分辨率d<40mm：

S=2000*T+8*（d-14），如果S>500mm，则：S=1600*T+8*（d-14）

安全距离S不能小于100mm

C=8*（d-14），是指物体进入安全区域内，安全设备触发前的附加距离

例如：一台压机响应时间是T=0.2S，其竖直安装的光栅分辨率d=30mm，那么它的安全距离S=2000*0.2+8*（30-14）=528mm.此时S>500mm，则重新套用公式

S=1600*0.2+8*（30-14）=448mm.

2）分辨率40

（2）水平安装：β=0°时。

S = 1600 * T + （1200 – 0.4 * H）

此时C = （1200 – 0.4 * H） ≥ 850 mm

安装高度H<1000mm

例如：一台压机响应时间是T=0.2S，其水平安装高度H=700mm，那么它的安全距离S=1600*0.2+（1200-0.4*700）mm=1240mm.此时，附加距离C=1200-0.4*700=920mm.

4 总结

自动化设备的操作防护一定要经过精确计算，并严格按照计算结果执行，这样才能将设备安全等级提升到最高。同时，设计人员应当做好安全保护系统联锁，这样才能从根本上保护操作者安全。

参考文献：

[1]EN /ISO 13855：2010《机器安全-有关人体进场速度的安全保障定位》.

[2]ISO 12100《Safety of machinery-General principles for design - Risk assessment and riskreduction》.

[3]EN 574 / ISO 13851《Two-hand control devices-Functional aspects and design principles》.

[4]EN /ISO 13857《Safety distances to prevent hazard zones being reached by upper and lower limbs》.