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安全产品选型速查：急停按钮、安全继电器、安全光幕、安全门开关

时间: 2025-11-10 00:40浏览量：122次

在做机械安全改造或新设备设计时，很多工程师脑子里都会冒出这几个关键词：急停按钮（E-Stop） / 安全继电器 / 安全光幕 / 安全门开关。

但真到选型时，问题一下子就多了：急停要选蘑菇头？自锁？安全继电器到底选哪种 PL？光幕分辨率 14 mm 还是 30 mm？安全门开关用机械式还是编码式？

这篇文章不讲复杂理论，只从“快速选型”的角度，帮你梳理一张安全产品“地图”，底层逻辑参考主流标准，例如：ISO 13850（急停）、ISO 13849-1（PL/Category）、IEC 61496（安全光幕）、ISO 14119（联锁开关）等。

1. 先锁定：本机要做到什么安全等级？

在选具体器件之前，最好先有一个大致目标：

机械安全控制一般参考 EN ISO 13849-1：用 Performance Level（PL）a–e 描述控制系统可靠度，PL 越高，要求越严。
多数涉及人身安全的关键停机功能，目标会被定在 PL d 或 PL e，很多 E-Stop 回路会要求做到 PL e / Category 4。

简化理解：

日常开关量逻辑 → 普通继电器 / 普通 PLC I/O；
涉及人身安全的停机功能 → 需要安全继电器 / 安全 PLC + 认证的安全传感器（光幕、门开关、急停按钮等），整体满足对应 PL。

下面按产品类别，一个一个看“功能 + 选型要点 + 快速决策”。

2. 急停按钮（Emergency Stop）怎么选？

2.1 作用与标准要点

急停按钮实现的是“紧急停止功能”：在危险发生时，尽快停止设备的危险运动，同时不引入新的风险。 ISO 13850 对急停功能有一系列要求，例如：功能必须随时可用；必须由人为有意动作操作并人工复位；不允许自动复位等。

关于外观，ISO 13850 等标准中常见要求：

执行器必须为红色；
背景（安装面板周围）应为黄色；
一般采用蘑菇头形状，易于快速击打；
必须为自锁（保持）型，解除时需要有意操作复位（旋转或拉出）。

2.2 选型关注点

急停按钮选型时，可以重点看这几项：

符合标准的产品认证
选择明确标注 “Emergency Stop” 且符合 IEC 60947-5-5、IEC 60947-5-1 等标准、有 TÜV/CE 等认证的产品。
机械结构与触点形式
自锁蘑菇头，旋转解锁或拉出解锁；触点带强制断开（direct opening）结构，安全回路使用 NC 触点做双通道。
安装位置与数量
要求在出现危险时，操作人员能快速触达；大型设备 / 生产线通常需要多点急停，串联到同一安全回路。

2.3 急停按钮选型速查 Checklist

[ ] 红色自锁蘑菇头，黄色背景，外观符合标准要求；
[ ] 带强制断开的 NC 触点，数量满足安全回路与信号回路需要；
[ ] IP 等级、机械寿命、电寿命满足环境和操作频率；
[ ] 在操作区域内“抬手就够得着”，必要时多点布置；
[ ] 急停解除后需要人工复位，不能上电自动恢复运行。

3. 安全继电器：把安全信号变成“可靠停机”

3.1 它负责什么？

安全继电器模块承担的是“安全功能逻辑 + 回路监测”：

接收来自急停、安全门开关、安全光幕等安全输入；
内部实现双通道冗余、自监控与故障检测；
输出到接触器 / 断路器线圈，切断电机动力；
使整个安全回路达到目标 PL / Category（例如 PL d/e，Cat.3/4）。

简单说：安全继电器帮你实现“一个部件故障不会让安全功能整体失效，并且大多数故障可以被发现”。

3.2 选型关注点

PL / Category 能力
查看说明书与铭牌，确认模块本身支持你需要的安全等级（例如 PLe、Cat.4 或至少 PLd）。
安全输入类型与数量
是否支持急停按钮、安全门开关、安全光幕、双手按钮等；输入是 1 通道还是 2 通道，有无 EDM（外部设备监控）功能。
安全输出与负载能力
安全常开输出的触点数量、额定电流、电压，能否可靠驱动接触器、接触器线圈冗余等。
复位方式与诊断
手动复位 / 自动复位 / 监控复位；是否有 LED 状态指示、故障显示、辅助信号触点给普通 PLC 使用。

3.3 安全继电器选型速查 Checklist

[ ] 模块安全等级（PL、Category、SIL 等）满足或高于目标要求；
[ ] 输入通道数、支持的输入类型与现场急停 / 光幕 / 门开关匹配；
[ ] 安全输出触点数量与电流容量足够驱动接触器 / 电磁阀；
[ ] 是否需要延时输出、双区域控制、EDM 等附加功能；
[ ] 有清晰的接线示例和认证标志（TÜV、CE 等）。

4. 安全光幕：人手 / 手臂 / 身体防护的“虚拟护栏”

4.1 基本概念

安全光幕（Safety Light Curtain）通过多束红外光形成一个“不可见的安全墙”，任何物体（手指、手掌、身体）挡住光束就触发停机。

常见标准：

EN / IEC 61496-1/-2：电敏感保护设备的一般要求与型式检验；
ISO 13849-1：用于定义安全光幕相关安全功能的 PL。

典型“分辨率”和“防护等级”概念：

14 mm 分辨率 → 手指防护（finger protection）；
30 mm 分辨率 → 手掌防护（hand protection）；
更大间距或多光束光栅 → 身体防护。

4.2 选型关注点

防护对象 & 分辨率
明确要保护的是手指、手掌还是整个人体，对应选 14 mm、30 mm 或更大分辨率的光幕 / 光栅。
防护高度 & 安装距离
保护高度要覆盖危险区域开口；根据光幕响应时间 + 机器停止时间，计算最小安全距离，合理布置位置。
安全等级（Type 2 / Type 4）
高风险区域一般选 Type 4 光幕，并设计成整体达到 PL e；风险较低的辅助区域，可以考虑 Type 2。
功能需求
是否需要屏蔽功能、级联、多区静音、抗光干扰能力、内置 ED 监控、诊断指示等。

4.3 安全光幕选型速查 Checklist

[ ] 明确防护对象：手指 / 手掌 / 身体，对应选 14 / 30 / 更大分辨率；
[ ] 确定保护高度，选择合适长度的光幕；
[ ] 根据机器停止时间计算安全距离，光幕安装位置符合要求；
[ ] 安全等级（Type、PL）满足风险评估要求（主危险区建议 Type 4 + PLe）；
[ ] 与安全继电器 / 安全 PLC 的接口兼容（典型为 OSSD 双通道输出）。

5. 安全门开关：护栏和门的“安全锁舌”

5.1 作用与标准

当设备有可开启的防护门、护栏、检修门时，需要通过安全门开关（Guard / Door Interlock Switch）确保在门打开时危险运动停止，必要时还要锁门直到危险消失。

相关标准主要是 ISO 14119《与防护装置相关的联锁装置——设计和选型原则》，其中定义了联锁装置的类型、设计原则、以及如何减少“蓄意旁路”的风险。

5.2 主要类型

机械式门开关（带机械执行器）
典型结构为“门闩 + 机械头”，价格低，结构简单；但相对更容易被“短接”或用替代执行器旁路。
编码式 / 无接触门开关
采用磁性编码、RFID 等方式，门与框为编码对，普通磁铁或自制铁片难以欺骗；适合防旁路要求高的场合。
带锁定功能的门开关（interlock with guard locking）
开关 + 锁定功能一体化，在危险未消失前门不能打开；适用于惯性大、停机时间长的设备，如飞轮、刀具高速旋转等。

5.3 选型关注点

动作逻辑：停机优先 vs 锁门优先
只需要“门开→停机”时，可选无锁定的门开关；需要“先停机再允许开门”或“运行中强制锁门”的工况，则应选带锁定功能的门开关。
防旁路能力
对防止人为短接、使用额外磁铁欺骗门开关的要求高时，优先考虑编码式 / RFID 安全门开关，并结合安装位置、防拆设计。
安全等级与电气特性
确认开关本身适用于安全回路，有强制断开 NC 触点；与安全继电器配合后整体能达到 PL d/e、Cat.3/4。
机械安装与环境
考虑门的重量、惯性、间隙、振动，以及防护等级（IP）、清洗环境、粉尘等。

5.4 安全门开关选型速查 Checklist

[ ] 是否需要锁门功能？（危险停止时间长通常需要）；
[ ] 防旁路要求高 → 优先考虑编码式 / RFID 安全门开关；
[ ] 具有强制断开 NC 触点，可与安全继电器组成安全回路；
[ ] 机械结构适合实际门型（滑门 / 旋转门 / 大门 / 小门）；
[ ] 门开关数量与安全区域划分一一对应，避免“一个开关管太多门”。

6. 一张速查表：四类安全产品一眼看懂

类别	对应标准（示例）	主要功能	典型安全等级（器件能力）	选型关键点
急停按钮	ISO 13850、IEC 60947-5-5	紧急停止危险运动，人工复位后才能重新启动。	本身不定义 PL，一般与安全继电器组成 PLe / Cat.4 回路。	红蘑菇头 + 黄背景、自锁、强制断开触点、就近布置。
安全继电器	ISO 13849-1（PL）、IEC 61508（SIL）	对安全输入逻辑处理和回路监测，驱动接触器实现安全停机。	很多模块可达 PLe、Cat.4、SIL3 等。	目标 PL/Cat、输入类型与数量、安全输出触点容量、复位方式。
安全光幕	IEC 61496-1/-2、ISO 13849-1	对人员进入危险区进行检测（手指 / 手掌 / 身体）。	Type 4 光幕可用于实现 PLe 的安全功能。	分辨率（14 / 30 mm）、保护高度、响应时间、安全距离、Type 2 / 4。
安全门开关	ISO 14119、ISO 13849-1	监控防护门位置，必要时锁门直到危险消失。	常与安全继电器组合，实现 PL d / PL e。	是否带锁定、防旁路能力（编码式）、安装方式与环境适配。