关于WANCE_SG系列光栅和安全继电器的原理解析

接收端ossd和aux的不同

1. OSSD(安全输出)
  • 设计目标实现最快的安全停机。这是保护人身安全的生命线,其唯一任务就是在检测到危险(光束被遮挡)时,以最快的速度切断下游的安全电路,从而停止机器。速度直接关系到安全距离的计算(公式中包含响应时间)。

  • 实现方式 :采用半导体固态开关(如晶体管、MOSFET)。它没有机械部件。

  • 响应时间极短 ,通常在微秒级(µs)到几毫秒(ms)。例如,许多光栅的OSSD关断时间标称为 ≤ 1 ms。

  • 特点:无触点磨损、寿命长、开关速度极快、可高频通断。

2. AUX(辅助输出)
  • 设计目标提供可靠、隔离的状态指示 。用于告知PLC或指示灯"光栅当前是什么状态"(正常、遮挡、故障等)。它的首要任务是电气隔离驱动能力,而不是速度。

  • 实现方式 :通常采用微型机械继电器光电耦合器

    • 如果是继电器:它通过线圈吸合/释放来控制物理触点的开闭。
  • 响应时间相对较慢 ,通常在10毫秒到几十毫秒级别。机械继电器的动作本身就需要几毫秒到十几毫秒,再加上可能的去抖动电路,会更慢。

  • 特点 :提供完全的电气隔离、能直接驱动较大电流的负载(如指示灯、小型继电器线圈)、但速度慢、有机械寿命和触点磨损问题。
    作用:

    这源于功能安全的核心原则:

  • OSSD:参与安全控制回路

    • 它直接连接安全继电器安全PLC的DI模块 ,这些下游设备也要求高速响应。整个安全链的响应时间必须是确定且尽可能短的,以便在危险发生前可靠停止机器。速度是安全的关键参数之一。
  • AUX:仅用于信息层

    • 它连接普通PLC指示灯 。这些设备主要用于逻辑控制、状态显示和报警,对响应速度的要求是"人类可感知的时间内"即可(例如几百毫秒内灯亮或灭,人都感觉是即时的)。可靠性、抗干扰和隔离更重要。用一个慢速但隔离良好的继电器输出,是简单、可靠且成本低的选择。

    • 绝对不可以将 AUX 输出用于任何需要快速响应的安全停机功能!

    • 错误做法:用AUX信号去控制急停回路、安全继电器或接触器线圈。

    • 后果

      1. 速度不达标:AUX的延迟可能导致机器停不下来,引发严重安全事故。

      2. 安全等级不达标:AUX是非安全输出,没有冗余、没有交叉诊断等安全设计。如果其内部继电器触点粘连(常发故障),信号将无法断开,机器将失去保护。

      3. 违反标准:这样的设计无法通过安全评估(如PLr/SIL验证)。

    • 正确的做法永远是

    • 安全控制 (停机):必须且仅使用 OSSD 信号,接入安全继电器安全控制器

    • 状态指示/逻辑控制 (报警、计数、模式切换):使用 AUX 信号,接入普通PLC或指示灯。

    • OSSD (Output Signal Switching Device)安全输出信号。这是光栅最主要的安全信号输出端(通常是两个通道:OSSD1和OSSD2),它直接连接到安全继电器或控制器的输入端。当光栅检测到无障碍时,OSSD输出导通(闭合);检测到遮挡时,OSSD输出断开。

    • AUX (Auxiliary Output)辅助输出/状态输出 。这是一个非安全等级 的信号输出,仅用于向PLC或指示灯等设备报告光栅自身的工作状态 (如:供电正常、内部自检正常、光束被遮挡等)。它不能用于直接切断危险电源。

    • EDM (External Device Monitoring)外部设备监控 。这是安全光栅的一个安全输入 功能。它的作用是"监控 "光栅下游的一个由OSSD信号控制的安全元件 (通常是安全继电器的一个触点 或一个接触器的辅助触点 )是否真的可靠动作了。
      EDM的作用:

    • 当一切正常时,接触器KM1吸合,其辅助触点闭合。此时,从AUX(+)输出的电流,经过闭合的辅助触点,流入EDM(+)输入端,形成一个完整回路。光栅内部的监控电路检测到这个回路接通,就知道"下游的安全元件已正确动作"。

    • 如果OSSD输出后,在设定的时间内(通常是零点几秒),光栅没有通过EDM端口检测到这个反馈信号(即接触器未吸合或辅助触点故障),光栅就会判定"安全回路故障",会立即锁定在故障状态,断开自身的OSSD安全输出,并可能需要断电复位,从而防止机器在安全功能不完整的情况下运行

    • 这里直接把AUX输出接入自己的EDM输入,相当于短路使用,把自己的信号发给自己,而没有检测下游的安全继电器是否吸合!

    • 对于安全光栅的同步问题,

      特性 线同步 (含CAN线同步) 光同步 (含A/B光同步)
      连接方式 通过电缆(如CANH/CANL线)物理连接。 无需物理连线,通过特殊光信号实现。
      同步原理 电缆直接传输同步时钟信号,实现两端时序对齐。 发射端发出特殊编码的同步头光信号,接收端以此校准自身扫描时序。
      优缺点 优点 :信号稳定可靠。缺点:需要布线。 优点 :无需布线,安装简便,适合长距离。缺点:同步光点被遮挡可能导致同步失败。
      典型应用 湾测SG系列(第二代产品)。 湾测SG-P系列(支持光/线同步可选)。

      🔌 关于线同步(CANH/CANL)

      上面提到的将发射端和接收端的CANH、CANL分别连接在一起,这属于"线同步"方式。其核心作用是建立一条专用于传输同步时钟信号的高速通道

    • 本质:它不是用于传输CAN总线通信数据,而是借用差分信号(CANH/CANL)抗干扰能力强的特性,来确保同步时钟信号在两端稳定、精确地传输。

    • 目的:确保接收端扫描每一束红外光的时序,与发射端发射光束的时序完全对齐。如果时序错乱,接收端就会"看错"光束,导致误触发。

    💡 关于A/B光同步

    A/B光同步是"光同步"的一种高级实现。当两套或多套光栅面对面且距离很近安装时,可能会相互干扰,产生"光串扰",即A光栅的接收器错误地收到了B光栅发射器发出的光。

    A/B光同步就是为了解决这个问题而设计的:

    • 核心思想:让相邻的、可能产生干扰的光栅工作在不同的"频道"上。

    • 实现方式 :通过硬件拨码或软件设置,将一套光栅设为 "A光"模式 ,另一套设为 "B光"模式 。这两种模式的主要区别,就是其同步头光信号的编码方式不同(例如,脉冲宽度、间隔或编码序列不同)。

    • 电平差异 :您在接线图上看到的"接高电平"和"接低电平"的区别,很可能就是设置光栅工作模式(A模式或B模式)的配置线。接不同的电平,相当于告诉光栅:"请使用A套编码规则"或"请使用B套编码规则"来发射/识别同步光信号。这样,即使B光栅的接收器收到了A光栅的光,也会因其编码不匹配而将其视为无效信号,从而避免串扰。

    • 💎 核心总结与建议

    • 同步是基础:无论是线同步还是光同步,目标都是让发射和接收两端严格"对表",这是光栅判断光束是否被遮挡的逻辑基础。

    • A/B光是优化:A/B光同步是在光同步基础上,为防止多套设备间光干扰而增加的"身份识别"功能,通过不同的信号编码来实现。

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