工业安全产品：是什么、为什么用、类别、应用、配置方法、品牌与趋势（选型中心）
功能安全 ISO 13849 / IEC 62061 机器与产线
是什么 → 为什么 → 类别 → 应用场合 → 如何使用/配置 → 品牌差异 → 与新技术关联与趋势。聚焦机械/装备/离散制造方向的机器安全（过程安全另行展开）。
风险评估PL/SIL安全PLC/继电器光幕/扫描仪/门锁驱动安全(STO/SS1/SLS)PROFIsafe / CIP Safety / FSoE
目录 - 1. 什么是“安全产品”
- 2. 为什么必须使用
- 3. 安全产品的类别
- 4. 应用场景（怎么搭）
- 5. 如何使用与配置（落地流程）
- 6. 主流品牌与差异
- 7. 功能与方案对比
- 8. 与新技术的关联 & 发展趋势
- 9. 快速选型清单
1）什么是“安全产品”
定义：面向人员与设备保护而设计、并满足 功能安全标准（如ISO 13849、IEC 62061 / 61508）的专用元件/系统。具备 自监控/诊断、失效安全（Fail‑safe）设计，并可提供 PL a–e / SIL 1–3 等级的可证明能力。
2）为什么必须使用
- 法规与合规：大多数地区/行业要求在投用前完成 风险评估 并满足目标 PLr/SIL。
- 本质风险降低：把“伤害概率 × 严重度”降到可接受范围，避免事故与停线。
- 生命周期经济性：更高 OEE、更易通过客户与第三方审计，减少法律/保险风险。
3）安全产品的类别
3.1 感知/输入类
- 急停按钮（E‑Stop）、拉绳开关
- 防护门开关/带锁（机械/磁编码/RFID）
- 安全光幕（Type 2/4）、安全激光扫描仪
- 安全地毯/边缘、两手按钮、模式选择开关
- 安全限位/凸轮开关、安全编码器/读头
- 安全压力/位置/速度传感、IO‑Link Safety 设备
3.2 逻辑/控制类
- 安全继电器（单功能/多功能）
- 安全 PLC / 安全控制器
- 分布式安全 I/O、网络安全网关
3.3 执行/输出类
- 安全接触器/强制导向触点模块
- 安全驱动/伺服/变频器（STO/SS1/SS2/SLS/SDI/SBC 等）
- 安全液压/气动元件（双阀、排气模块）
3.4 通信/网络类（黑通道原理）
- PROFIsafe（基于 PROFINET/PROFIBUS）
- CIP Safety（基于 EtherNet/IP/DeviceNet）
- FSoE（Safety over EtherCAT）
- openSAFETY、Safety over Sercos、OPC UA Safety（兴起）
- IO‑Link Safety（点对点安全通信）
4）应用场景（怎么搭）
- 机器人单元/柔性工站：门禁联锁 + 光幕/扫描仪 + 安全 PLC + 驱动 STO/SS1；协作机器人加 速度与间距监控。
- 冲压/伺服压力机：两手按钮 + 光幕 + 模式选择 + 机械/电气双通道。
- 包装/物流线：输送急停拉绳 + 区域扫描仪 + 分布式安全 I/O；AGV/AMR 用安全激光雷达。
- 机床/加工中心：防护门带锁（高速轴联锁） + 主轴/进给安全速度/停止。
- 危险能量隔离：气动/液压双阀冗余 + 排气模块；电气侧用安全接触器 + 驱动安全功能。
5）如何使用与配置（落地流程）
- 风险评估：识别危险 → 评估 S/F/P → 确定目标 PLr/SIL。
- 定义安全功能（SF）：例如 SF‑01：防护门打开→危险运动停止（SS1→STO）。
- 选择架构与元件：ISO 13849 选类别 B/1/2/3/4 并计算 MTTFd/DCavg/CCF；或 IEC 62061 计算 PFHd/SFF/HFT。
- 实现与配线：双通道、短路跨接检测、EDM 反馈、手/自动复位；光幕/扫描仪用 OSSD 输出；驱动接 STO/SS1/SS2/SLS。
- 验证与确认：按 13849‑2/62061 测试停机时间、诊断、失电响应；留存回路图、计算书与校验计划。
6）主流品牌与差异
- SICK：安全激光扫描仪/光幕/编码器，模块化安全控制器。
- Pilz：PNOZ 安全继电器、PSSu/小型安全 PLC、两手/模式选择。
- Schmersal：门锁/编码式联锁、RFID 安全链，安全控制器。
- Euchner / Fortress：高等级防护门锁与钥匙联锁方案。
- Keyence / Leuze / Banner / ifm：光幕、扫描仪、区域传感。
- Siemens：S7‑1500F 安全 PLC、F‑I/O、SINAMICS 驱动安全。
- Rockwell：GuardLogix、Guardmaster、Kinetix 安全功能、CIP Safety。
- Omron：NX‑SL 安全控制器、FSoE、门锁/光幕、Sysmac 集成。
- Schneider：Preventa 安全继电器、Modicon 安全控制器、Lexium/Sercos 安全。
- B&R / Beckhoff / Phoenix / WAGO：开放式安全 PLC 与分布式安全 I/O。
- ABB（Jokab Safety）：门禁、接触器、无线急停（特定场合）。
差异维度：专长方向（传感/控制/驱动）、协议生态（PROFIsafe/CIP Safety/FSoE）、环境与认证、工程工具链、服务与交付。
7）功能与方案对比（工程关注点）
| 关注点 | 继电器方案 | 小型安全 PLC | 中大型安全 PLC | 驱动内置安全 | 网络化安全（FSoE/PROFIsafe/CIP） |
| 规模/复杂度 | 低 | 低‑中 | 中‑高 | 中 | 中‑高 |
| 修改灵活性 | 低 | 中 | 高 | 中 | 高 |
| 诊断可视性 | 低 | 中 | 高 | 高 | 高 |
| 成本（小系统） | 低 | 中 | 高 | 中 | 中 |
| 扩展/分布式 | 差 | 一般 | 好 | 好 | 最佳 |
| 典型应用 | 单机/单功能 | 小型工位 | 产线/岛式 | 运动系统 | 多控制器分布式 |
8）与新技术的关联 & 发展趋势
- 网络化/分布式安全：黑通道安全协议（PROFIsafe、CIP Safety、FSoE、OPC UA Safety）+ 时间同步（PTP/TSN），让安全功能跨设备协同。
- IO‑Link Safety / 安全到执行器：简化接线，实现设备级参数化与诊断。
- 驱动级功能安全增强：从STO/SS1→SLS/SLP/SDI/SBC，减少外部回路。
- 协作与移动机器人：融合视觉/雷达/力矩，支持 速度与间距监控、区域动态限速。
- 数字化验证：用数字孪生/仿真验证安全逻辑、停机时间与互锁。
- 功能安全 × 网络安全：安全控制器支持加固、审计与远维，防止恶意篡改影响安全功能。
- 无线/5G 场景（审慎）：特定条件下的无线急停/移动端安全确认，需满足认证与现场可靠性。
9）快速选型清单（不踩坑）
- 先做风险评估 → 目标 PLr/SIL。
- 分解安全功能（SF‑01/02/…）→ 明确触发‑逻辑‑执行链。
- 定架构：继电器 vs 安全 PLC；集中 vs 分布式；选安全网络。
- 器件匹配：传感（光幕/门锁/扫描仪/两手）→ 控制器 → 驱动安全接口。
- 回路要点：双通道、EDM、复位方式、跨接检测、停机时间测定。
- 验证与文档：计算书、测试报告、维护周期；培训与变更管理。
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