安全101®｜二级光幕与四级光幕的区别是？

看了上一期的《安全101®｜安全光幕与非安全光幕的区别是？》，同学们都知道了要用安全光幕来实现人身安全防护。但是有些细心的同学发现，同样是安全光幕，也有不同的安全等级，到底应该如何选择呢？

我们平常所说的“二级”和“四级”，其实是指IEC 61496标准中的type 2和type 4这两种光幕。

其中二级光幕一般能达到ISO 13849中的PL c等级，最高能达到Pl d；而四级光幕能够达到PLe等级。等级越高，发生危险故障的概率越小：

对于有可能会导致人员重伤（如断肢、死亡等）的场合，就需要确保极低的危险故障概率，因此要使用达到PL e的四级光幕；对于只会导致人员轻伤（如皮外伤）的场合，可以接受较高的故障概率，则可以使用达到PL c的二级光幕。

光幕的防错能力

上一期我们讲过，二级安全光幕都有一个“看门狗”，利用周期性的脉冲来监控CPU的运行状态。一旦发生故障，没有按时“喂狗”，就会“被狗咬”，使系统重启。

二级安全光幕的内部结构

但是我们发现，从发生故障到“被狗咬”这段时间，CPU是没有被监控到的。此时如果有人进入光幕保护区，光幕可能无法及时做出反应，因此存在一定的风险。

二级安全光幕的检测时序

而四级光幕与二级光幕的一个重要区别，是带有两个CPU。这两个CPU彼此互相监控，一旦其中一个发生故障，另一个CPU可以马上检测出来。

四级安全光幕的内部结构

四级安全光幕的检测时序

这两个CPU除了监控彼此的状态，还负责监控各自的输出信号。它们的输出信号并不是简单的高电平，而是带有测试脉冲的高电平信号，而且两路的测试脉冲还有一定的相位差！

万一输出信号与24V短接，或两路输出被短接在一起，根据波的叠加原理，只要是脉冲被叠加丢失，CPU都能检测到脉冲的丢失或异常，使系统立刻停机。

正常状态下的测试脉冲

两路输出被短接时的测试脉冲

这种严密的监控机制使得四级安全光幕对于故障具有极短的响应时间。以SICK的deTec4 Core四级光幕为例，它的响应时间不超过22ms。

光幕的光学性能

光幕发出的光并不是一条完美的直线，而是类似于圆锥，具有一定的发散角。光束的发散角越大，光幕在对准时允许偏差的角度就越大。

光幕的偏差角

但是安全光幕对偏差角都有严格的要求：安全等级越高，光幕的偏差角越小。

这是为了防止因光束发散角过大，遇到反射物时造成盲区。下图就是光束发散角过大的一个反面例子：

光幕的光束发散角过大，

光束在邻近物体的反射下绕开了闯入人员

由上图可以看出，光束发散角越大，光幕安装时就越要远离反射物，这就对光幕的使用环境提出了更高的要求。下面我们以光幕发射端和接收端相距8M的情况为例，对二级光幕和四级光幕做一个对比：

 四级光幕的安装面至少与反射物相距350mm 

二级光幕的安装面至少与反射物相距700mm

也就是说，为了防止光幕的光在附近的反射面发生反射，二级光幕与反射面之间需要预留比四级光幕多一倍的距离！