SIMATIC Sensors - Safety 产品概述

可实现人员和机器全面保护的安全传感器为保护工业环境中的人和机器，必须保证最大的过程安全性。

这不仅要防止损坏，而且还要实现最大的系统可用性和成本效率最优化。

使用安全传感器，可以确保人员、机器和系统的全方位安全、可靠保护。突出特点

■光电式光栅、激光扫描器、光幕和光栏都可用于危险区域的非接触防护

■对人和系统进行全方位的安全保护，无论是静止物还是移动物体的应用

■无磨损和免维护技术，实现了最大可用性

■开放式的机器设计，无机械安全障碍

■

西门子全面安全集成方案的一部分

产品概述

故障安全类别一览

安全集成

由于标准自动化系统可以改造成为智能控制和分布式结构，从而将变得更灵活、更开放，显著提高机器设备的生产效率。通过安全技术的进一步采用，这种自动化系统还将变得更高效、更具性价比。

为此，就需要一种能将安全系统无缝集成到标准自动化环境的统一解决方案，这就是：安全集成(Safety Integrated)而安全传感器正是这种解决方案的一部分。

突出特点

■ 安全技术和标准自动化集成在一个整体系统中■ 经由标准现场总线实现安全通讯

■ 采用标准软件，降低工程成本，甚至是安全技术■ 操作简便，实用

■ 高效、快速的诊断功能，可实现机械设备的最大可用性■

通过减少硬件、快速安装和更为高效的工程与组态，降低成本

■

产品、系统、解决方案和服务，西门子

“一站式”提供

使用 SIMATIC FS100 安全开关条，可实现安全、灵活的碾碎边缘的防护

在机器设备中，碾碎的边缘通常是一种潜在的危险。在此种情况下，可使用橡胶安全开关条来简便、安全地防止潜在的危险运动。另外，这些橡胶安全开关条还可作为缓冲，防止伤害。这种西门子橡胶开关条是一种高性能的装置，工程设计和安装都极为简便。与分析单元配套使用，可形成一个满足 EN 954-1 标准 4类的安全系统。

橡胶安全开关条的形状通过一对安全发射/接收传感器进行光学监控，该传感器从外部插入安装架中。橡胶条可根据客户具体应用切割成需要的长度。

红外光束在中空的橡胶安全开关条中传输。

如果光束中断或被修改，则输出关闭信号。由于橡胶安全开关条是可以弯曲的，当弯曲到一定程度时在上部或侧面出现变形也能输出关闭信号。

安装在长度为 22.5 mm 外壳中的分析单元可安全监控控制电路，符合标准 EN 954-1 4类要求。该装置有两个安全继电器输出以及一个半导体信号触点。该装置也可组态为自动或受控启动。典型应用

橡胶安全开关条可用于机器保护盖、自动导航车辆系统、升降台、清洗机、升降平台以及自动控制设备。橡胶条还可用于限制门中障碍物的受力，以及汽车工业中的自动门窗启闭。

如果橡胶安全开关条有很小的变形， IR 红外光束信号发生变化，因此可触发一个停止 信号。

突出特点

■ 灵活的系统■ 非接触光学监控■ 长度可达 10 m

■

带相应的分析单元，符合 4类标准

(EN 954-1)

SIMATIC FS100 安全条 技术概览

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光栏是非接触式保护装置，用于危险区域、危险位置以及进出位置的保护。在许多应用场合它们都不失为一种最佳的解决方案，尤其是需要保证安全而又不能降低生产效率的应用。

每次的光束中断都会触发一个信号，以可靠中断机器、设备或其它电动设备的危险运动。

一个完整的系统至少包括一个单向光栏，以及分立的发射器和接收器。

提供有两种不同的系统，由雇主责任保险协会认证，符合安全类别 2 或 4（根据标准 EN954-1）或类型 2 或4（IEC/EN 61496）。

■2类，须配有独立分析单元

■4类，无独立分析单元也可运行。

光栏2类只结合作为非接触式保护设备的分析单元运行。

典型应用

防护性安全光栏可用于：

■电动窗、门和大门

■仓库设施和设备

■包装机

■装托盘机

■码垛机

■绕卷机和放卷机

■纺织机

■食品加工机

■印刷和纸张处理机

■化工、塑料和橡胶行业的加工机器■旋转无门电梯

■升降台

■肉食品包装机突出特点

2类光栏

■范围 0 - 150 m

■防护等级 IP65

■通过 M12 连接器进行连接

■光学系统的集成加热装置

4类光栏

■范围 0 - 60 m

■防护等级 IP65

■调频红外光

■使用 LED 进行集成的污染物积累监视

■光学系统的集成加热装置

■因采用玻璃光学系统而获得机械强度和抗化学腐蚀性2类分析单元

■启动和重新启动禁止

■接触器监控

■电隔离安全输出

■作为 pnp 晶体管输出的单独信号发送输出

■永久性循环测试

■测试时不中断操作功能

■多达 6

对光栅的串联电路

SIMATIC FS 200 光栏

SIMATIC FS 200 光栏 技术概览

1范围限制是没有多余光线发出时可达到的最大范围。

2

仅适用于电气操作空间，例如，防护等级为 IP54 的控制柜中。

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用于针对危险区域提供灵活防护的 SIMATIC FS 400 光幕

非接触、有源光电式光幕和光栅符合 EN 954-1 的 2类和 4类以及 IEC/EN 61496 的2类和 4类标准，可为机器附近的操作人员以及系统提供保护。 借助于专门开发的集成电路(ASIC)和获得专利的智能分析技术，具有优秀的故障安全性和高可用性。不管是保护人体部位、水平危险区域还是大面积防护，诸如启动/重启禁止、接触器监控、微动控制或消隐等各种功能，可支持不同的应用保护。可以获得可连接到 AS-Interface 总线的型号。

光幕或光栅由一个发射器和一个接收器组成，它们必须相对进行安装。根据分辨率和长度，可以垂直安排一定数量的发射和

接收二极管。发射器的红外 LED 可发出很短的脉冲，这些脉冲

由接收二极管进行检测。连接形式

光幕、光栅和接收器及发射器具有以下连接形式：

■

4类：

-带电缆密封套的晶体管输出

-带 Brad-Harrison 接口的晶体管输出-带 Hirschmann 接口的继电器输出-AS-Interface (ASIsafe)■

2类：

-带 M12

接口的晶体管输出

突出特点

符合 EN 954-1 的4类的光幕和光栏

■ 分辨率 14、30、50 和 90 mm ■ 保护区域高度 150 至 3000 mm

■

2、3 或 4 光束光栅

■ 可将主设备和从设备进行级联以获得较大保护区域高度和长度，或者以一定角度进行布置

符合 EN 954-1、带集成分析单元的 4类的光幕和光栅

■ 分辨率 14、30、50 和 90 mm ■ 保护区域高度 150 至 3000 mm

■

2、3 或 4 光束光栅

■ 收发器，2 光束，带反射镜

■

可将主设备和从设备进行级联以获得较大保护区域高度和长度，或者以一定角度进行布置

符合 EN 954-1 的2类的光幕

■ 分辨率 30、55 和 80 mm ■ 保护区域高度 150 至 1800 mm

■

可将主设备和从设备进行级联以获得较大保护区域高度和长度，或者以一定角度进行布置（可选）

带集成分析单元的 2类光幕

■

按照 EN 61508 (SIL 2) 进行设计，适用于按照 pr EN ISO 13489 进行危险评价

■ 分辨率 20、30、40 和 90 mm ■

保护区域高度 150 mm 至 1800 mm

标准

■ IEC/EN 61496-1、-2（对非接触保护系统的要求）■ EN 999（说明如何计算安全距离）

■

EN 954-1（在机器和控制系统的安全相关部件附近工作时的安全性）

应用

功能 - 标准和顺序控制

接触器监控

接触器监控功能用于监视在光幕下游连接的接触器、继电器或阀。在此情况下，需要使用具有可靠驱动回检信号触点的分断元件。

启动/重新启动禁止

可以激活启动/重新启动禁止功能，以防止装置或系统在保护区域被中断并再次可自由出入后立即恢复运行。在提供机器接触防护时，必须要使用启动/重新启动禁止功能。原因是只有对危险区域的接触得到监视，而保护区域与潜在危险运动之间的区域并未得到监视。

循环控制

如果有必要在光幕的保护区域内介入一次或两次（例如，插入或移开工件），则应选择可选的循环控制功能。

使用方便的诊断和参数化软件SafetyLab

通过诊断和参数化软件 SafetyLab，可以对4类（符合 EN 954）光幕、光栅和收发器的功能进行设置。SafetyLab 可用于具有消隐、屏蔽和顺序控制功能的设备。

■SafetyLab 可自动识别各种功能，并只显示适用于该功能的设置选项。

■单通道和双通道触点安全电路的定义

■可将不同的状态信号分配给状态信号输出

■ 2 x 7 段显示屏的显示内容修改

■将光束区域于内部信号连接

■等等提高抗外部强光源干扰性

（多次扫描）

如果干扰是由苛刻环境条件下的外部强光源引起（例如，频闪灯或焊接机械手发出的强光），则在一条光束被中断的情况下，首先等待并观察在输出被关断之前中断是否继续。这样可以增加装置/系统的可用性，虽然响应时间（因而安全间隙）

增加了。

功能 - 消隐

如果光幕监视区域内存在永久性物体，则可以使用消隐功能将这些物体消隐。这样就可以保证无干扰地运行。在此情况下，对永久性处于保护区域中一个固定位置的物体与时而可从保护区域离开的移动物体进行区分。配置是通过示教功能、DIP 开关、Safety Keys 或 SafetyLab 诊断和参数化软件完成的。

功能 - 屏蔽

4个传感器顺序屏蔽

如果要输送到危险区域内的物料总是具有相同的尺寸，并且空间不受限制，则最好是使用顺序屏蔽功能。进行顺序屏蔽时要连接 4 个屏蔽传感器，必须以指定的顺序将它们激活以启动屏蔽操作。

2个传感器平行屏蔽

在被输送的物料的尺寸不恒定或者空间受到限制的装置和系统中，最好使用平行屏蔽。平行屏蔽可以使用两个屏蔽传感器，它们的光束在危险区中保护区域的后面交叉。3个传感器方向屏蔽

3个传感器方向屏蔽具有与 2个传感器平行屏蔽相似的配置。物料只能在一个方向上被输送通过光幕。为了启动屏蔽功能，首先必须激活屏蔽传感器 M1，然后再激活屏蔽传感器 M2 和M3。如果屏蔽传感器 M2 和 M3 的通路被中断，就不再需要激活传感器 M1。

4个传感器平行屏蔽

如果被输送的物料尺寸太小以致无法由 4 个顺序布置的传感器检测到，并且如果应用空间太小，为了实现 2个传感器屏蔽功能的光栏交叉，可以使用 4个传感器批平行屏蔽功能（例如，使用传感器）。就功能而言，4个传感器平行屏蔽相当于2

个传感器屏蔽，但激励信号是从两对传感器获得的。

当光幕、光栅和收发器被垂直布置时，它们经常用于提供潜在

危险区域的接触防护。防护作用可通过附加的传感器信号而被

屏蔽。例如，此功能可用于将物料输送进/出危险区域。保护

区域暂时被屏蔽，并在物料通过之后被重新启用。

屏蔽重新启动

例如，如果被输送的物料正在通过屏蔽的传感器时电源出现故

障，则有效的屏蔽序列被中断。如果电源电压恢复，则因没有

提供希望的屏蔽序列而屏蔽操作不会自动继续。为了将被输送

的物料从屏蔽传感器的区域内移出，可以使用启动按钮来提供

一个集成的移开模式。

技术概览

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分析单元

分析单元构成光幕和光栅阵的接口模板的灵活产品系列。这一

模块化的产品系列可分别达到 EN954-1 的4类和 IEC/EN 61496 的4类。

分析单元可增强光幕和光栅阵的功能范围，以包括进启动/重新启动禁止、接触器控制以及循环控制和屏蔽（取决于设备类型）等功能。这种设备类型还提供了广泛的附加功能，如继电器触点的预脱扣警告、基于 PC 的诊断以及至上位 PLC 的大量信号发送输出。

类型：

■分别符合 EN 954-1 的2类以及 IEC/EN 61496 的4类标准、-重新启动禁止、接触器控制

1)

■分别符合 EN 954-1 的4类和 IEC/EN 61496 的 type 4 -标准、重新启动禁止、接触器控制（无诊断和测试功能，仅适用于4类以及具有集成分析功能的类别的光幕和光栅阵）

-标准、重新启动禁止、接触器控制

-标准、重新启动禁止、接触器控制，增强型号2)

-屏蔽、重新启动禁止、接触器控制

-屏蔽、重新启动禁止、接触器控制，增强型号2)

-屏蔽，双通道，带 UL 认证、CSA 认证

-屏蔽，双通道，带 UL 认证、CSA 认证，增强型号3)

-循环控制、重新启动禁止、接触器控制

-循环控制、重新启动禁止、接触器控制，增强型号2)

-屏蔽和循环控制、重新启动禁止、接触器控制

-屏蔽和循环控制、重新启动禁止、接触器控制，增强型

号2)

1也可将电子安全组合装置 3TK2841 用于 4类光幕和光栅阵。

2可将最多 2 个4类光幕或附加安全开关（如急停开关）连接到扩展型号上。3可将最多 2 个4类光幕或最多 4 个2类光幕或 2 个安全开关（如急停开关）连接到扩展型号上。

全面保护功能一览

西门子的光学距离传感器可按照 EN 954-1 和 IEC/EN 61496 的3类提供全面保护。在 190°的工作区域以及长达4.0 m的距离内（在非安全相关应用中，距离长达15 m），该激光扫描器能够可靠检测每个物体和人员。

其工作原理非常简单：距离传感器以固定时间间隔发出光脉冲。如果光脉冲遇到障碍物，传感器就会接收到反射光并对它进行分析。如果经过分析确认这是一个预定义的被保护区域，则触发一个停止信号。

通过可在运行过程中选择的最多 4 个可编程保护区域对，它们可最佳适用于任何应用：用在机器上、生产机械手上、输送系统中或车辆上。

用于各种应用的软件

通过 PC 操作软件 LS4soft，对扫描器进行最佳设置变得更加容易。软件中集成了以下功能：

■通过 PC 或便携式 PC 对保护区域进行用户友好的组态

■通过软件向导来组态附加功能，如保护区域选择、重新启动禁止等

■全面的显示（例如，定义的保护区域、当前扫描轮廓、系统设置等），受密码保护、通过不同授权级别进行的可靠访问

■可在 Microsoft Windows 95/98/NT/2000/XP 操作系统中运行类型：

■带有故障安全输出的标准型

■可安全地直接连接到 AS-Interface (ASIsafe)■带有 PROFIBUS 接口的舒适型

(PROFIsafe)

突出特点

■危险区域的非接触可靠保护

■一般用途：用在机器上、生产机械手上、输送系统中以及车辆上等

■在更换传感器时，参数通过 PROFIsafe 自动被传输

■符合 EN 954-1 的 Category 3 和符合 IEC/EN 61496 的3类

■最多 4 个可任意设置的人员保护和警告区域对

■具有用于人员保护的最大 4 m 半径的保护区域

■极为紧凑的设计

■

低电流消耗

保护水平危险区域

■人员和物体在机器和装置的危险区域内安全、可靠地得到检测

■可灵活编程几乎任何保护和警告区域

通过若干个保护区域对水平危险区进行保护

■各个危险区域中的人员可通过保护区域的切换而可靠得到检测。

■可靠性通过对目前处于活动状态的区域进行保护而得到提高监视无人驾驶运输系统的路线

■接近车辆的人员和物体得到可靠检测

■与保护横挡和保护杆相比，激光扫描器可提供更大的安全区域，因此允许采用更快的速度

小车的碰撞保护

■路线中的人员得到可靠保护

■路线上的物体提前得到检测，避免对车辆和负载造成损坏其它应用

■用于保护危险区域的各种方法

■房间保护和提供进入控制

■检查用于机器和人员保护的伸出长度

■非安全相关测量或检测任务

（例如，确定距离、位置或轮廓）应用示例

功能工作模式

激光扫描器 LS4 是一种以光学和非接触方式对区域进行扫描的扫描装置，主要用于提供人员保护。该激光扫描器可通过激光二极管和光学系统产生一串连续光束脉冲。一个集成的旋转镜将这些光脉冲分布到整个工作区域。如果物体或人员进入此区域内，则扫描器就会对反射的光脉冲进行分析，并通过光的传播时间连续计算精确的位置坐标。如果定义的人员保护区域被侵犯，扫描器就极力将机器停止。

激光扫描器 LS4 的工作范围可扩展到 190°，以0.36°为间隔进行扫描。

扫描速度为每秒 25 次扫描，这意味着光脉冲每 40 ms 就会发送到每个角度段。

通过一个特殊算法，可确保大于 70 mm 的物体（相当于扫描器的分辨率）得到可靠检测。但它还可确保尘土及其它干扰效应对系统的可用性不会产生负面影响。激光扫描器 LS4 甚至可安全地检测到 4 m 开外穿有深色工作服的人员。例如，可在 15 m 的距离上对人员和物体进行检测，并发出警告消息（非安全相关）。

高度灵活

这些激光扫描器可通过用于人员保护和警告区域的 4 个保护区域对，灵活地适应各种要求。这些保护区域对可在 PC 上进行简便设置。激光扫描器可在静止的机器和系统上使用，但它也可安装在车辆上、无人驾驶输送系统上以及运输小车上以用于移动应用。例如，这意味着机械手的各个工作区域可随着激光扫描器对不同区域进行连续扫描而得到保护。通过 4 个可编程保护区域，可在快速移动、慢速移动、左侧和右侧曲线等方

面为无人驾驶输送系统提供保护。