安全光幕和安全继电器怎么选？Type 2/Type 4、分辨率与安全距离一次讲清

结论先行

安全光幕选型的顺序是固定的：先定安全等级（Type），再定保护部位（分辨率），然后按 ISO 13855 算安全距离，最后定防护高度与安装几何。 任何一步跳过，装上去的光幕都可能”能挡住人”但”过不了验收”。

三个结论先给：

1. Type 不是按预算选的，是按风险评估反推的。 高风险设备（冲压、激光、机器人工作站）结果通常是 PL e / SIL 3，对应必须选 Type 4。
2. 分辨率不是越高越好。 14 mm 保护手指、20—30 mm 保护手掌、50 mm 以上检测身体；分辨率越密，振动和粉尘环境下越容易误触发。
3. 安全距离算错，整张 BOM 都没意义。 S = K × T + C，其中 机器停止时间 t2 必须实测，这是最容易低估、也是对结果影响最大的变量。

第一步：定安全等级——Type 2 还是 Type 4

安全光幕按 IEC/EN 61496-1 分为 Type 2 与 Type 4，两者的差别不是”精度”，而是内部故障发生了会怎样。

选型路径是：先按 ISO 12100 做风险评估（伤害严重程度 × 暴露频率 × 避免危害的可能性），得出需要的 PL 或 SIL 等级，再反推 Type。

⚠️ 反过来做——“先买便宜的 Type 2，装上去再说”——是现场最常见的返工来源：设备过不了安全验收，整改不仅要换光幕，还要重排安装孔位、重算安全距离，代价远高于当初的品牌差价。

第二步：定分辨率——保护哪个部位

分辨率（检测能力 d）决定能挡住多细的物体，也直接决定安全距离里的 C 项。

不是越密越好。 分辨率越高，光束间距越密，在存在振动、粉尘、油雾、焊渣飞溅的环境里越容易误触发，产线会被频繁停机。环境恶劣时适当放大一档分辨率反而更稳定——这是很多现场从 14 mm 换成 30 mm 后误报率立刻下降的原因。

第三步：算安全距离——S = K × T + C

这是选型里唯一需要动笔的一步，也是验收必查的一项。安全距离指光幕检测面到最近危险点之间的最小距离，必须保证人员触发光幕后、身体接触到危险源之前机器已完全停下。

公式与取值

S = K × T + C

算例 A：手部防护（d = 25 mm）

• t1 = 15.7 ms（0.0157 s），t2 = 100 ms（0.1 s）→ T = 0.1157 s
• C = 8 × (25 − 14) = 88 mm
• S = 2000 × 0.1157 + 88 = 231.4 + 88 = 319.4 mm
• 319.4 mm < 500 mm，直接取 319.4 mm

算例 B：身体检测（d = 45 mm）

• t1 = 6.9 ms（0.0069 s），t2 = 100 ms（0.1 s）→ T = 0.1069 s
• C = 850 mm（固定值）
• S = 1600 × 0.1069 + 850 = 171.0 + 850 ≈ 1021 mm

身体检测档虽然把 K 降到 1600，但 C 跳到 850 mm，最终安全距离反而大得多——这就是周边防护必须预留安装空间的原因。

500 mm 钳位规则（容易漏）

当首次计算结果 S ≥ 500 mm 时，必须改用 K = 1600 mm/s 重算一次：

• 第二次结果仍 > 500 mm → 按第二次结果取值；
• 第二次结果 ≤ 500 mm → 把 S 钳位到 500 mm。

这条规则是标准加的防护带，防止临界布局在反复微调中悄悄低于下限。

敏感度：哪些变量最值钱

结论：想缩小安全距离、节省设备占地，优先缩短机器停止时间（改制动器、加能耗制动、优化阀响应），而不是去挑响应时间最短的光幕——后者的收益只有前者的百分之一量级。

第四步：防护高度与安装几何

• 防护高度必须覆盖整个危险区域开口。最低光束离地 不超过 300 mm，最高光束 不低于 900 mm，否则人可能从下方爬入或上方跨入；周边防护常需 1.4 m 以上高度以防跨越。
• 平行安装（光幕平面与危险区平行，人员需绕过光幕）另有公式：S = 1600 × T + (1200 − 0.4 × H)，H 为底部光束距地高度（300—1000 mm），且 S 不应低于 100 mm。
• 防绕过：装完要检查能否从侧面、顶部、底部在不遮断光束的前提下进入危险区。存在绕过可能就加装机械屏障或重算。
• 安装刚性：光幕立柱必须装在刚性、隔振的结构上，机器循环时的振动会让光束失准，表现为时好时坏的误触发。

安全继电器：为什么不能直接接普通继电器

光幕的 OSSD 输出是带周期性自检脉冲的半导体输出，普通继电器和普通 PLC 输入点识别不了这种信号，也无法在光幕内部失效时保证停机。

安全继电器在这里做三件事：

强制导向触点是本质区别

强制导向触点（mechanically linked contacts，IEC 60947-5-1 附录 L，符号为箭头）保证：常开触点熔焊时，常闭触点必定无法闭合。

普通继电器做不到这一点——常开熔焊后，衔铁仍可能被吸合，常闭触点照样动作，外部电路据此判断”已断开”就会失效。这是安全继电器不可被普通继电器替代的根本原因，也是选型时唯一必须看实物认证的一栏。

常见误区

现场验证四条

1. 量距离：实测安装距离 ≥ 计算出的 S。
2. 查高度：最低光束 ≤ 300 mm、最高光束 ≥ 900 mm。
3. 做遮断测试：用与分辨率对应的测试棒（14 mm 光幕用 14 mm 测试棒），在光幕上、中、下三段分别遮断，每次机器都必须立即停机。
4. 查绕过：从各个方向都无法在不遮断光束的前提下进入危险区。

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FAQ

安全光幕 Type 2 和 Type 4 差在哪，该怎么选？ 差别在内部是否冗余自检。Type 2 为周期性自检、无冗余，对应 PL c / SIL 1，适用于低速传送带、包装机等低风险场景；Type 4 为双通道冗余加实时自检，单个内部故障不会导致安全功能丧失，对应 PL e / SIL 3，是冲压机、激光切割、机器人工作站等高风险设备的默认选择。选型不是按预算定，而是先做风险评估得出所需 PL/SIL，再反推 Type。

安全光幕的分辨率是不是越高越好？ 不是。分辨率决定能检测到的最小物体，也直接决定安全距离里的 C 项：14 mm 用于手指防护，20—30 mm 用于手掌，30—40 mm 用于手臂，50—60 mm 用于身体检测。分辨率越高光束越密，在振动、粉尘、油雾环境下越容易误触发。正确做法是按要保护的部位选够用的分辨率，环境恶劣时适当放大一档反而更稳定。

安全距离 S 怎么算，公式里的 K、T、C 各取多少？ 按 ISO 13855：S = K × T + C。K 为接近速度，手部检测（d ≤ 40 mm）取 2000 mm/s，身体检测（40 < d ≤ 70 mm）取 1600 mm/s。T 为总停止时间，等于光幕响应时间 t1 加机器实际停止时间 t2，t2 必须实测。C 为附加穿透距离，d ≤ 40 mm 时 C = 8 × (d − 14) mm，40 < d ≤ 70 mm 时 C = 850 mm。算例：d = 25 mm、t1 = 15.7 ms、t2 = 100 ms，C = 88 mm、T = 0.1157 s，S = 319.4 mm。

算出来的安全距离超过 500 mm 要怎么处理？ 标准规定首次计算结果 S ≥ 500 mm 时，要改用 K = 1600 mm/s 重算一次；若第二次结果仍大于 500 mm 就按第二次取值，若降到 500 mm 以下则把 S 钳位到 500 mm。工程上更实际的做法是缩短机器停止时间——每减少 1 ms 光幕响应，K = 2000 时安全距离少 2 mm；每减少 0.1 s 机器停止时间，安全距离少 200 mm。

安全光幕的输出能直接接普通继电器或 PLC 普通输入点吗？ 不能。安全光幕的输出是 OSSD 半导体输出，带周期性自检脉冲，普通继电器和普通 PLC 输入点识别不了，也无法在光幕内部故障时保证停机。标准做法是接安全继电器或安全 PLC 的安全输入，由安全继电器完成双通道监视、自检判别与强制导向触点输出，其反馈回路再监视下游接触器是否真的分断了主回路。

安全继电器和普通继电器最本质的区别是什么？ 是强制导向触点（IEC 60947-5-1 附录 L，符号为箭头）。普通继电器的常开触点熔焊后，常闭触点可能仍跟着动作，外部电路据此判断”已断开”就会失效；强制导向触点在机械上保证常开与常闭不可能同时闭合，常开熔焊时常闭必定无法闭合，反馈回路就能检出并锁死。此外安全继电器内部是双通道冗余加自检。

光幕装好之后，怎么判断装得对不对？ 四条现场验证：一是实测安装距离不小于计算出的 S；二是防护高度，最低光束离地不超过 300 mm、最高光束不低于 900 mm；三是用与分辨率对应的测试棒在光幕上中下三段分别遮断，每次机器都必须立即停机；四是查绕过风险，存在绕过可能就加装机械屏障或重新计算。

机器停止时间 t2 怎么测才准？ 在最不利工况下实测：满载、最高速度、最热的油温或气压状态下，从触发停止信号到运动部件完全静止，取多次测量的最大值而非平均值。液压气动设备的停止时间随油温气压变化很大，带惯性的飞轮、长行程滑台要在最远端位置测。t2 测小了安全距离就偏小，是安全验收中最常见的不合格项。

本文安全等级与分辨率划分参照 IEC/EN 61496-1、ISO 13849-1、IEC 61508；安全距离公式、K 与 C 取值及 500 mm 钳位规则参照 ISO 13855（EN ISO 13855）；强制导向触点定义参照 IEC 60947-5-1 附录 L；风险评估方法参照 ISO 12100。不同厂商样本的具体响应时间、防护高度量程、环境温度范围存在差异，一切以所选型号的官方样本与本体铭牌为准；本文为选型思路参考，不替代风险评估报告、安全设计文件与第三方验收结论。涉及人身安全的回路，必须由具备资质的功能安全工程师完成评估与验证。