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安全101®|安全光幕與非安全光幕的區(qū)別是?

http://www.sharifulalam.com 2020-04-22 10:18 來源:廣州市西克傳感器有限公司

在上一期的《安全101|NPN的光幕安全嗎?》中,小林老師從原理上解釋了NPN光幕為什么不安全的問題,同學(xué)們發(fā)現(xiàn),原來光幕的類型也對設(shè)備的安全有著很大的影響。

這一次,他們決定深入地聊一聊“安全光幕”中“安全”這兩個字……

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我們都知道安全光幕由發(fā)射+接收組成,然而它就僅僅是一排光電開關(guān)并列而成的嗎?

No,no,no!

安全光幕可是走“芯”的!

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安全光幕很重要的一點就是它的“芯”及其監(jiān)護器。二級安全光幕均由一個CPU“芯”作為控制單元,它能夠判斷出“光信號正常”、“光信號中斷”、“設(shè)備故障”等各種情況,并輸出相應(yīng)的指令。

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但是安全光幕在現(xiàn)場工作中,常常會因電壓不穩(wěn),或電磁干擾,造成程序運行錯誤,且有可能使CPU“芯”的運行陷入死循環(huán),導(dǎo)致整個系統(tǒng)陷入停滯狀態(tài),發(fā)生不可預(yù)料的后果,例如人手伸入光幕保護區(qū)而光幕卻沒有反應(yīng)。因此它還需要一個監(jiān)護器,定時監(jiān)控它的“芯”跳,俗稱“看門狗”。

二級光幕不管是發(fā)射端還是接收端,其控制單元均由一個CPU“芯”作為控制單元,在接收光輸入信號處理后將其輸出。而它的監(jiān)護器就是在嵌入式控制系統(tǒng)中確保安全的功能,即“看門狗”。

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看門狗其實就是一個可以在一定時間內(nèi)被復(fù)位的計數(shù)器。基本功能是在發(fā)生軟件問題和程序跑飛后使系統(tǒng)重新啟動。

它的工作流程為:當(dāng)看門狗啟動后,計數(shù)器開始自動計數(shù),經(jīng)過一定時間,如果沒有被復(fù)位,計數(shù)器溢出就會對CPU產(chǎn)生一個復(fù)位信號使系統(tǒng)重啟(俗稱“被狗咬”)。系統(tǒng)正常運行時,需要在看門狗允許的時間間隔內(nèi)對看門狗計數(shù)器清零(俗稱“喂狗”),不讓復(fù)位信號產(chǎn)生。如果系統(tǒng)不出問題,程序保證按時“喂狗”;一旦程序跑飛,沒有“喂狗”,系統(tǒng)就會“被咬”復(fù)位。

這就好比你的身邊有一只時刻饑餓的狗,你不按時給它肉吃,它就會吃你的肉,當(dāng)你被吃了,你也就“掛”了(即光幕出現(xiàn)故障并停止工作),隨后投胎轉(zhuǎn)世(即故障清除后重啟),徹底重新做人。而不幸的是,來世你還得繼續(xù)“喂狗”。

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▲ 系統(tǒng)正常運行時

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▲ 系統(tǒng)出問題,程序跑飛

看門狗這個自我檢測的控制機制是安全光幕區(qū)別于非安全光幕的一個核心功能。正是由于有了這個功能,二級安全光幕在錯誤診斷功能方面能達到相應(yīng)的PL c級,如錯誤失效率為3.1 × 10-8的錯誤診斷能力。

除此以外,安全光幕對光束發(fā)散角也有一定的要求,二級安全光幕的光學(xué)發(fā)散角為+/-5度,防止因光束發(fā)散角過大,遇到反射物時造成盲區(qū)(見下圖),而非安全光幕往往沒有類似的要求,或者不能達到IEC 61496相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。所以非安全的光幕實際上并不能滿足安全功能。

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▲ 光幕的光束發(fā)散角過大,光束在鄰近物體的反射下繞開了闖入人員

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