安全光幕与安全继电器的协同工作逻辑详解
一、硬件级信号耦合机制
安全光幕与安全继电器通过双通道冗余信号链路实现物理连接：
光幕输出端：采用两组独立常开触点（NO）输出遮挡信号，触点耐压等级≥AC250V/5A，符合EN 60947-5-3标准
继电器输入端：配置双回路信号验证模块，需同时接收两路断开信号才触发安全动作，防止单通道误触发
电气隔离设计：光幕与继电器间通过光电耦合器隔离，隔离电压＞1500V，消除地线环路干扰
该架构满足SIL2/PLd级安全认证要求，故障容忍率（FT）达99.99%。
二、三级协同控制逻辑
一级响应（＜20ms）
光幕检测到物体侵入时，通过20kHz脉冲信号向继电器发送编码指令，触发设备进入减速模式（如将机械臂速度降至＜250mm/s）
二级响应（20-80ms）
若侵入持续存在，安全继电器执行：
切断主电源接触器线圈供电
激活伺服驱动器的安全扭矩关断（STO）功能
向PLC发送安全事件代码（如SS1紧急停止指令）
三级响应（80-100ms）
启动机械制动器并锁定运动部件，通过力传感器验证制动压力＞200N·m，确保物理静止状态
三、安全状态闭环验证
系统构建五重反馈验证链：
光幕发射端自检光束强度（＞50mW/cm²）
接收端校验信号调制频率（20kHz±0.1%）
继电器监测触点实际断开状态（阻抗＞100MΩ）
设备速度传感器验证降速效果（＜设定值10%）
安全PLC接收所有子系统状态码（32位加密校验）
任意环节异常即触发全域紧急停机，并通过工业总线（如PROFIsafe）上传故障定位数据。
四、典型应用配置
汽车焊装线安全系统参数：
组件 参数配置 安全标准
安全光幕 30mm分辨率/20ms响应 IEC 61496-1 TYPE 4
安全继电器 双触点冗余/100A切断能力 EN 60204-1
协同响应时间 ＜80ms（从遮挡到STO激活） ISO 13849-1 PLd
此配置可实现每千万次操作中危险失效概率（PFH）＜1×10^-7/h，较传统继电器系统安全性提升300倍。
通过上述协同机制，两者构成的防护系统将误动作率控制在＜0.001次/年，同时将事故阻断效率提升至＞99.999%。
