安全光幕Muting功能程序逻辑设计

要实现安全光幕的Muting功能（物料通过时临时屏蔽光幕），使用4个光电传感器（A、B、C、D）并满足安全标准（如IEC 62046），以下是完整的程序逻辑设计，采用状态机实现：

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传感器布置

• 入口侧：传感器A（外侧）、传感器B（内侧）

• 出口侧：传感器C（内侧）、传感器D（外侧）

• 触发顺序：

  • 物料进入：先遮挡A → 再遮挡B

  • 物料离开：先遮挡C → 再遮挡D

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程序逻辑（状态机）

状态定义

• STATE_0：等待物料进入（初始状态）

• STATE_1：A已触发，等待B

• STATE_2：Muting激活（A+B触发完成）

• STATE_3：等待物料离开（C已触发，等待D）

• STATE_4：Muting解除（C+D触发完成）

变量定义

• state：当前状态（0-4）

• timer_in：入口超时计时器（检测A→B是否超时）

• timer_out：出口超时计时器（检测C→D是否超时）

• MutingActive：Muting功能输出（True=屏蔽光幕）

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伪代码实现

pascal

// 初始化
state = STATE_0;
MutingActive = False;
timer_in.Stop();
timer_out.Stop();

// 主循环
WHILE TRUE DO
  // 读取传感器状态（True=遮挡）
  A = ReadSensorA();
  B = ReadSensorB();
  C = ReadSensorC();
  D = ReadSensorD();

  CASE state OF
    STATE_0: // 等待进入
      IF A AND NOT B THEN
        state = STATE_1;
        timer_in.Start(TIMEOUT_IN); // 启动入口超时计时（如2秒）
      ELSIF B THEN // 错误：B先于A触发
        TriggerSafetyStop(); // 触发安全停止
      END_IF

    STATE_1: // A已触发，等待B
      IF B THEN
        state = STATE_2;
        MutingActive = True; // 激活Muting
        timer_in.Stop();
      ELSIF NOT A OR timer_in.Timeout THEN // A提前解除或超时
        state = STATE_0;
        timer_in.Stop();
      END_IF

    STATE_2: // Muting激活，等待离开
      IF C AND NOT D THEN
        state = STATE_3;
        timer_out.Start(TIMEOUT_OUT); // 启动出口超时计时
      ELSIF D THEN // 错误：D先于C触发
        TriggerSafetyStop();
        MutingActive = False;
        state = STATE_0;
      END_IF

    STATE_3: // C已触发，等待D
      IF D THEN
        state = STATE_4;
        MutingActive = False; // 解除Muting
        timer_out.Stop();
      ELSIF NOT C OR timer_out.Timeout THEN // C提前解除或超时
        TriggerSafetyStop();
        MutingActive = False;
        state = STATE_0;
        timer_out.Stop();
      END_IF

    STATE_4: // 完成一次循环
      state = STATE_0; // 复位至初始状态
  END_CASE
END_WHILE

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关键安全机制

1. 顺序校验：

   • 进入时：必须按 A→B 顺序触发（若先触发B则报错）。

   • 离开时：必须按 C→D 顺序触发（若先触发D则报错）。

2. 超时保护：

   • timer_in：A触发后，B必须在设定时间内触发（否则复位）。

   • timer_out：C触发后，D必须在设定时间内触发（否则安全停止）。

3. 中途中断处理：

   • 状态1中A提前解除 → 复位状态机。

   • 状态3中C提前解除 → 触发安全停止。

4. 防多物料冲突：

   • 在STATE_2/3状态时，忽略新的A/B触发，确保单次只处理一个物料。

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物理层要求

1. 传感器安装间距需大于人体最小安全尺寸（通常 > 150mm）。

2. 使用独立的安全PLC或安全继电器实现逻辑。

3. 光幕屏蔽时间必须短于安全标准允许的最大值（通常 < 500ms）。

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时序图示例

text

物料进入： |--A--|------|--B--|          → Muting激活
物料离开：          |--C--|------|--D--|  → Muting解除
时间线：   t0     t1    t2     t3     t4

此设计符合安全标准，确保只有物料按正确方向通过时屏蔽光幕，人体误入时立即停止设备。实际部署前需通过安全认证（如SIL2/PLd）。