安全光柵如何選型？全流程解析帶你選對參數(shù)、選對輸出、選對控制方式
在工業(yè)自動化設(shè)備中，安全光柵作為防止機(jī)械傷害的核心保護(hù)設(shè)備，常用于沖床、機(jī)械臂、注塑機(jī)、傳送線等場景。但如何在眾多型號中選擇合適的光柵，是很多技術(shù)人員、采購或設(shè)備改造工程師常見的難題。
尤其在實(shí)際控制中：
?? 不接PLC怎么接光柵？
?? 光柵輸出選繼電器還是NPN/PNP？
?? 如果接了PLC，是不是還需要中間繼電器？
這篇文章將結(jié)合控制方式、輸出類型、安全等級、結(jié)構(gòu)參數(shù)，為你系統(tǒng)講清：安全光柵如何科學(xué)選型。
一、選型五要素（五個基礎(chǔ)參數(shù)）
| 序號 | 參數(shù)名稱 | 說明 |
| ① | 光軸間距 | 決定檢測精度（如10mm檢測手指，20mm檢測手掌） |
| ② | 光軸數(shù)量/保護(hù)高度 | 決定保護(hù)區(qū)域的垂直覆蓋范圍 |
| ③ | 響應(yīng)時間 | 決定設(shè)備停止所需反應(yīng)時間，關(guān)系到“安全距離” |
| ④ | 輸出方式 | 決定如何接控制系統(tǒng)，如繼電器、NPN、OSSD等 |
| ⑤ | 安全等級（PL） | 是否支持 PL d / PL e，滿足 EN ISO 13849 要求 |
二、光軸間距如何選擇？
| 光軸間距 | 檢測能力 | 推薦場景 |
| 10mm | 手指 | 高危設(shè)備，如沖床、激光切割 |
| 20mm | 手掌 | 通用設(shè)備，如機(jī)械臂、自動加工線 |
| 40mm | 手臂/身體 | 報(bào)警感應(yīng)、外圍防護(hù)、不作停機(jī)控制 |
三、保護(hù)高度怎么計(jì)算？
根據(jù)光軸間距與光軸數(shù)計(jì)算：
保護(hù)高度 = 間距 ×（光軸數(shù) – 1）
如：20mm 間距 × 31 光軸 = 600mm 保護(hù)高度
四、安全等級怎么選？
基于標(biāo)準(zhǔn) EN ISO 13849-1，安全等級分為 PL a～PL e。
| 應(yīng)用場景 | 推薦等級 | 是否需要 OSSD、自檢 |
| 報(bào)警/輔助防護(hù) | PL b～c | 否 |
| 通用機(jī)械設(shè)備 | PL c～d | 是 |
| 沖床/剪切/危險區(qū)域 | PL e | 必須 |
? 光柵本身不等于某個PL等級，而是能否參與構(gòu)建對應(yīng)等級的系統(tǒng)。
五、控制方式與輸出方案：是否帶PLC決定接線架構(gòu)
這是實(shí)際中最容易出錯但又最重要的部分！
? 情況一：不帶PLC控制系統(tǒng)
當(dāng)現(xiàn)場沒有PLC控制，光柵的輸出必須直接控制強(qiáng)電負(fù)載（如接觸器、報(bào)警器）。此時常用兩種接線方式：
方式1：光柵內(nèi)置繼電器輸出
| 特點(diǎn) | 說明 |
| 輸出為干觸點(diǎn) | 可直接接電鈴、接觸器、報(bào)警燈 |
| 不依賴PLC或控制器 | 適合簡單場合 |
| 缺點(diǎn) | 安全等級一般為 PL c，缺乏自檢/冗余 |
方式2：光柵輸出（NPN/PNP）→ 外接中間繼電器
| 特點(diǎn) | 說明 |
| 輸出為弱電信號 | 控制中間繼電器 → 再控制強(qiáng)電設(shè)備 |
| 靈活、安全性更高 | 可搭配 OSSD，滿足 PL d～e 需求 |
| 成本稍高 | 需額外繼電器、接線稍復(fù)雜 |
?? 通常中高端光柵使用此方案，可兼顧安全與靈活性。
? 情況二：帶PLC控制系統(tǒng)
當(dāng)設(shè)備控制核心為 PLC（如西門子、三菱、歐姆龍等），光柵通常作為信號輸入設(shè)備，不直接控制強(qiáng)電負(fù)載。
PLC接線方式如下：
| 輸出類型 | 接線說明 | 說明 |
| NPN | 低電平導(dǎo)通，適合國產(chǎn)PLC或日本系（如三菱） | 輸出負(fù)極，PLC公共端接正極 |
| PNP | 高電平導(dǎo)通，適合西門子、歐系PLC | 輸出正極，PLC公共端接負(fù)極 |
| OSSD | 安全輸出，需接入安全PLC或安全繼電器，如 Pilz、SICK等 | 提供冗余 + 自檢，支持 PL e 系統(tǒng) |
?? 若使用普通PLC接入 OSSD 信號，需加隔離模塊或安全繼電器，不能直接接入輸入點(diǎn)。
六、輸出類型選型參考表
| 輸出類型 | 是否可直控強(qiáng)電 | 是否帶冗余 | 是否支持PL e | 接PLC方式 |
| 內(nèi)置繼電器 | ? 是 | ? 否 | ? 否 | 不建議 |
| NPN / PNP | ? 否（需繼電器） | ? 否 | ? 限于PL c | ? 常見 |
| OSSD輸出 | ? 否（需安全繼電器） | ? 是 | ? 是 | 需安全PLC或隔離模塊 |
七、選型實(shí)戰(zhàn)案例
?? 案例1：小型流水線設(shè)備（不帶PLC）
- 控制需求：光柵斷開立即報(bào)警
- 推薦：內(nèi)置繼電器輸出型，20mm間距，300mm高度，PL c
?? 案例2：中型機(jī)械臂（帶PLC）
- 控制需求：通過PLC控制設(shè)備啟停
- 推薦：PNP輸出型光柵，支持復(fù)位，自檢功能，20mm間距，PL d
?? 案例3：大型沖床（高風(fēng)險，無PLC）
- 控制需求：斷光立即停機(jī)、雙通道冗余、復(fù)位保護(hù)
- 推薦：OSSD輸出型，接安全繼電器 + 接觸器控制，10mm間距，900mm保護(hù)高度，支持 PL e
八、選型總結(jié)：實(shí)戰(zhàn)5步法
- 明確控制方式（是否帶PLC）
- 確定保護(hù)需求（手指/手掌/身體）
- 計(jì)算光軸數(shù)（覆蓋保護(hù)高度）
- 選擇輸出方式（繼電器 / NPN / OSSD）
- 是否滿足所需安全等級（PL c~e）
結(jié)語：輸出方案不是可選項(xiàng)，而是核心安全邏輯的一部分
別把“選繼電器還是PNP”當(dāng)成可選項(xiàng)，它直接影響你設(shè)備是否合規(guī)、是否穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境合理選型，才能真正做到安全、穩(wěn)定、合規(guī)。
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