技術報告 | 屏蔽技術的三大隱患及安全解決方案

在追求高效生產的工業自動化領域，“屏蔽”（Muting）技術允許物料在不中斷生產的情況下通過光幕、激光掃描儀等安全防護設備，是提升產能的關鍵。然而，若應用不當，反而可能埋下嚴重的安全隱患。

國際標準 DIN EN IEC 62046 對帶屏蔽功能的出入口站提出了明確要求，其核心在于：屏蔽必須通過至少兩個獨立信號激活，并且必須能夠防止可預見的誤操作與人為篡改。但在實踐中，常因各種原因未能完全遵守標準。

安全隱患一：托盤檢測的“盲區”

在自動化系統中，網狀料箱等物體由于其網狀結構存在大量開口，屏蔽傳感器無法產生穩定的開關信號，導致安全裝置無法正常觸發屏蔽，通常借助托盤進行運輸。

潛在風險：如果有人故意將一個空托盤送入光幕區域，系統便會錯誤地觸發屏蔽。操作人員便可緊隨其后，或從旁側潛入機器人工作區等危險區域，而系統不會報警停機。這是標準明確禁止的危險操作。

安全解決方案：智能過程門控SPG

此方案無需外部屏蔽傳感器，而是通過兩個獨立信號激活屏蔽功能：

1. 來自系統PLC的控制信號（CS） 作為啟動信號。

2. 由貨物進入光幕保護區域產生的保護區域中斷信號作為驗證信號。

當貨物在CS信號發出后4秒內進入光幕，且貨物與保護區的距離小于200毫米時，安全光幕會釋放臨時放行信號。貨物通過后，系統自動終止屏蔽，安全實現人貨分離，特別適用于安裝空間有限的設備。

安全隱患二：未滿載托盤的“隱蔽間隙”

當托盤未完全裝載，或貨物寬度遠小于輸送系統時，屏蔽過程中會產生側邊間隙。若此間隙超過標準允許的200毫米，人員便可沿貨物側邊進入危險區域而不會觸發不會觸發安全停機。

潛在風險：人員可以緊貼貨物，從這個過寬的間隙中悄然潛入危險區。由于系統認為只是“貨物在通過”，安全功能不會被觸發，從而造成防護真空。

安全解決方案：動態格式適應的入口防護

該方案使用兩個安全激光掃描儀生成一個閉合的垂直防護區域。同時，通過安裝在輸送帶兩側的距離傳感器檢測托盤上貨物的位置和寬度。安全系統利用此信息在防護區域中臨時釋放一個對應的通道，輸送貨物可以不受干擾地通過該區域。貨物兩側的區域始終保持標準要求的防護狀態。輸送貨物通過后，防護區域自動重新關閉。如果有人在其旁邊行走或駕駛，也會被可靠地檢測到。該安全解決方案的創新安全概念達到了符合 EN ISO 13849-1 標準的性能等級PL d。

安全隱患三：叉車觸發的“狀態誤判”

傳統方案中，叉車通過壓過地面感應線圈來觸發屏蔽，使光幕安全功能暫時失效。

潛在風險：根據 DIN EN 415-4新標準理念，此方案已不符合最新安全要求。最大的風險在于“狀態誤判”：人員看到光幕被觸發，可能誤認為區域安全而進入，但此時光幕的防護已被屏蔽，危險設備可能仍在運行。

安全解決方案：順序重啟

此方案確保一旦光幕的防護區域被中斷，危險運動必須立即停止。當叉車離開危險區域時，特殊布置的感應回路會產生一個確定的序列，使系統能夠自動重新啟動。

如果無法在地面安裝感應回路，也可使用雷達傳感器監控叉車的運動。兩種方法均滿足功能安全要求，并能可靠防止人為篡改。該方案同樣符合EN ISO 13849-1 標準性能等級 PL d。

總結與建議：

屏蔽技術能夠有效區分貨物與人員，助力自動化與效率提升，但其設計必須能夠防范可預見的誤操作與篡改。在以下場景，應考慮采用標準合規的替代安全方案：

• 屏蔽傳感器無法可靠檢測運輸物體時。

• 物體寬度變化大，導致側邊間隙過寬時。

• 涉及叉車觸發屏蔽的應用（該方式已非當前安全技術下的最佳實踐）。

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