在许多不适用物理防护装置的机器上，电敏保护装置 (ESPE)（如安全光幕和安全激光扫描仪）被用作防护装置。例如，在将货物从一个生产区运输到另一个生产区的输送线上。在大多数情况下，这些应用要求电敏保护装置允许某些物体通过保护区域，同时对人员的存在做出反应。较常见的安全物流过程实现方法是，在物流过程期间借助额外的传感器将电敏保护装置暂时 "Muting"。当然也有其他不需要 Muting、而是采用安全算法来区分人和物料的解决方案。
本文探讨了这一主题，举例说明了通过电敏保护装置实现安全物流过程方法，并就如何为应用选择合适的解决方案提供了一些建议。
确保机械安全是欧洲经济区的一项法律要求。
对于打算在欧洲经济区出售机械的制造商，机械指令 (2006/42/EC) 规定了与机械设计和制造有关的基本健康和安全要求。机械运营方则必须遵守工作设备指令 (2009/104/EC)。
为确保机械安全和遵守安全要求，EN 协调标准提供了大量实用的解决方案。只要符合 EN 协调标准的要求，就可以推定为符合相关指令。
这些协调标准分为三类：
如果存在 C 类标准，则通常优先于 A 类和 B 类标准。不过，C 类标准的内容参照了所有相关的 A 类和 B 类标准，而不是重新编写。
不过，使用单一的 C 类标准可能无法达到欧盟机械指令的基本健康和安全要求 (EHSR)。如今，许多机器通常会一起工作，但并非每台机器都有 C 类标准。这可能会让事情变得更加复杂，例如由车床、机器人、自动抽屉系统和传送带组成的数控机床上料机器人（见图 1）。
对于通常配有电敏保护装置 (ESPE) 的机器，相关的 C 类标准通常包含有关其应用的指导。例如，有关包装机械安全要求的 EN 415 系列 C 类标准就包含大量有用信息。
针对托盘包装机（薄膜包装机）的 EN 415-6 标准包含一些附件，涉及垂直位置的电敏保护装置、电敏保护装置的动态单元定位和电敏保护装置 Muting 等主题。不过，该标准发布于 2013 年，此后又出现了更新的技术可以用于这类应用。尽管该标准描述了当时的技术水平，但标准的制定并不能总是反映最新的技术进展。
EN 415-6 标准参照了 EN ISO 13849 和 EN 62061（现已被 EN IEC 62061 取代）中关于控制系统稳健性的规定（电敏保护装置是其中的一部分）。控制系统 (SRP/CS) 的这些“安全相关”部件必须得到相应的设计和建造，并且必须具有与所需的风险降低程度相匹配的稳健性。
EN ISO 13849 和 EN IEC 62061 为 SRP/CS 的设计和集成原则提供了安全要求和指导（包括软件开发），并规定了安全功能 (SF) 的执行特征。虽然二者均可使用，但本文主要介绍 EN ISO 13849。
EN ISO 13849 标准包含一系列典型安全功能的示例，同时还参考了其他相关标准。在电敏保护装置和 Muting 方面，它参考了 EN ISO 13855 和 IEC/TS 62046 标准。
EN ISO 13855 标准描述了与人体接近速度有关的保护装置的布置。计算最小距离的一般公式是：
S = (K × T) + C
其中：
S = 电敏保护装置与作业危险点的最小距离
K = 人的接近速度
T = 系统总滞后时间
C = 侵入距离（根据保护装置的分辨率和侵入的可能性得出的补充值）。
SICK 可向客户提供这方面的帮助和指导以及各类文档。SICK 还提供安全服务，如用于获得“T”值的滞后时间测量，从而计算所需的最小距离“S”。
EN IEC 62046 标准的发布时间晚于当前的 EN ISO 13849 标准。建议始终使用代表最新技术水平的现行标准。EN IEC 62046 涉及保护装置在人员检测方面的应用，并包含有关 Muting 的指导。
对于托盘包装机而言，下列标准包含有关电敏保护装置的有用指导：
此清单并不完整，还有其他标准与之相关：例如针对电气安全的 EN 60204 标准和针对“防止机器意外启动”的 EN ISO 14118 标准等。
C 类标准通常包含关于 Muting 的信息，并会参考其他标准。如果没有 C 类标准，则必须在采取风险减低措施时考虑所有相关的 B 类标准。如果您不确定适用哪种标准，最好向专家咨询以获得建议。
但是，对于在标准发布之后开发的技术，其无法给出指导。在这种情况下，可将标准与 EN ISO 12100 结合使用。
针对 Muting 问题，C 类标准提供了指导原则，但如果要仔细研究所有相关 C 类标准，将会产生巨大的工作量。那么，EN ISO 13849 和 IEC 62046 对此有何规定？
EN ISO 13849
EN ISO 13849 对 Muting 的定义为：控制系统 (SRS/CS) 中的安全相关部件临时自动抑制一项或多项安全功能。这里有几个关键词：
临时 - 安全功能 (SF) 被抑制多长时间？
这里我们以托盘运输机入口的防护机制，即通过安全光幕触发的安全相关停止功能为例：当物料接近光幕（满托盘）时，控制器必须自动识别物料并抑制光幕的安全子功能（人员检测），从而让物料通过（见图 2）。
这可以通过传感器来实现。系统必须能够可靠地识别物料，从而区分人与物料。在屏蔽期间，必须通过其他方式确保安全状态（运输物料阻挡入口），并且在屏蔽结束后，必须恢复 SRP/CS 的所有安全功能。
一个常见的误解是，所有 Muting 系统都必须配备 Muting 指示灯。尽管一些 C 类标准要求使用指示灯，但 EN ISO 13849 仅规定“在某些应用中需要 Muting 指示信号”。此外，EN IEC 62046 标准还指出：如果设置了指示灯来显示 Muting 功能已激活，则应考虑 Muting 指示灯是否会导致未经授权的人尝试进入危险区域。有鉴于此，最好不要设置指示灯。图 2：安全功能的Muting
EN IEC 62046
EN IEC 62046 的附件中包含诸多信息，为保护装置的应用和定位以及用于启动 Muting 功能的传感器提供了相关指导和示例。然而，这些示例并不是某个应用的全部解决方案。它们也不应限制技术的创新或进步。下图显示了该标准与其他标准的关系。
EN IEC 62046 标准的第 5.7 条详细介绍了针对 Muting 功能的要求，其内容与 EN ISO 13849 相似，但更为详尽。该标准描述了提供 Muting 功能时适用的要求，如：
该标准还为适用措施提供了诸多建议和实例，包括允许人员或物料进入的 Muting 功能指导，以及依赖于 Muting 的手动桥接等。
EN IEC 62046 – Muting 示例
针对物料的自动进入，IEC 62046 的附录 D 中提供了一系列光电 Muting 传感器的配置示例。不过，如前所述，该列表并非详尽无遗，而且并不意味着只能使用这些配置。它们只涵盖了最常用的配置（参见图 4）。
针对 Muting 传感器定位的最重要的要求是，它们应确保当系统处于屏蔽状态时，人员无法通过开口进入危险区域。例如，通过乘坐托盘或在物料侧面/后方行走来实现这一点。附件中也包含这方面的指导（额外措施、转动门等），并介绍了一些防止篡改的方法。
同样重要的是，Muting 配置不会在运输物料和固定结构之间导致任何额外的危险（如挤压）。此外，标准对以下方面的最大/最小距离也有说明：
当前版本的 IEC 62046 发布于 2018 年，取代了最早发布于 2008 年的 IEC/TS 62046 技术标准。不过，该标准包含的示例有限，而且自该标准起草以来，新的技术和新的 Muting 解决方案也在不断发展。从安全的角度来看，重要的是最终要达到 EN IEC 62046 中与 Muting 有关的防护目标。这意味着，允许采用任何可达到同等（甚至更高）安全等级的替代解决方案。
下文将提供更多 Muting 功能示例，同时还将介绍利用智能算法且无需抑制电敏保护装置的新方法。
与安全光幕一样，安全激光扫描仪也是一种可用于人员识别的电敏保护装置。激光扫描仪的保护区域一般位于水平面上。它通常用于防止机器人单元启动或触发自动导航车 (AGV) 的安全停止（见图 5）。
不过，激光扫描仪系统也可以像安全光幕一样垂直使用，而且还可以通过输入信号动态改变保护区域。使用安全光幕时，只需按一定的光束数桥接即可提高安全性。而使用安全激光扫描仪时，则可以在桥接状态下根据物料的周边轮廓调整保护区域的形状（见图 6）。
这样，在桥接电敏保护装置时，就不需要额外的保护装置或传感器来防止有人在未被识别的情况下进入机器。
如果您还拥有一个带扫描仪的安全数据接口（如 CIP Safety、PROFISAFE、SICK - EFI Pro），则可以同时访问多个保护区域。这就是同步保护区域评估，它使工程师只需使用一个传感器就能开发出复杂的应用。SICK 的安全解决方案 Safe Portal Solutions 利用这些功能，使用独立的“Muting 场”可靠地检测物料，动态调整保护区域，在允许物料通过的同时持续监控开口的其余部分。这样就不需要 Muting 传感器，从而提高了灵活性并减少了空间需求（见图 7）。
安全系统 Safe Entry Exit 是经 TÜV 认证的传统 Muting 功能替代方案。该系统将来自过程控制器的信号作为第一信号，将来自光幕本身的信号作为第二 Muting 信号。结合时间和顺序监控，该系统能够可靠地识别物料，从而启动 Muting 功能。与 Safe Portal 一样，该系统不需要额外的 Muting 传感器，并可减少 Muting 系统的占地面积（见图 8）。
安全装置的用途已经十分广泛，功能强大的微芯片意味着可以高速执行复杂的算法。通过对单个光束进行评估，可以在永久激活的安全传感器中实现模式识别。这意味着安全装置可以可靠区分人员和允许进入危险区域的物料。此类系统在工作过程中不会中断人员检测安全功能。由于光束始终保持激活，因此可提供不间断的保护。
安全光幕 C4000 Fusion 可以水平使用，用户可以通过指定参数来配置不同的模式，例如：
这就意味着，只有特定轮廓可以通过安全光幕的保护区域，而不会触发安全功能（= 触发停机），这样就可以将机架上的汽车与人区分开来（见图 9）。
模式识别的另一个例子是安全光幕 deTec4 上的 Smart Box Detection 功能。该功能可对光束进行评估，以识别从光幕的二维视角看似长方形的物体，如纸箱甚至圆桶。这对传统上使用隧道来保持人员与危险位置之间距离的应用很有帮助。此时就不再需要 Muting 传感器，并且根据机器的停止时间，可以明显缩短安全距离。未被中断的光束仍保持激活，从而继续防止物体上方的未知入侵（见图 10）。
另一个需要考虑的问题是解决方案的实现。例如，可以购买 EN IEC 62046 中描述的预配置、预布线、协调且预认证的解决方案（见图 11）。
通过购买一套完整的系统，而不是单独购买各个组件、支架和电缆，可以减少设计、配置和安装的工作量。此外，还可以减少验证系统性能 (PL/SIL(安全完整性等级)) 所需的工作量。
如果在安全控制器中实现 Muting，则可使用预认证的功能块，通过现有的完整逻辑套件为用户提供更多灵活性。此外，还有集成了 Muting/安全算法的独立解决方案和设备。
了解 Muting 系统实现方式的利弊非常重要，因为这会影响到成本、可用性、稳健性、规格和空间需求等各种因素。表 1 列出了最常见的实现方式。
实践中，有些系统可能与此表不同。但总的来说，该表格是基于该领域多年的经验，可以作为一个很好的衡量标准。
电敏保护装置通常用于机器上，以保护危险区域的入口。通常情况下，系统必须在保证人员安全的同时允许物料进出机器。随着时间的推移，传统的保护装置 Muting 功能应用日益广泛。不过，市场上也有许多其他解决方案。其中包括不屏蔽安全功能（= 触发停机），而是使用智能模式识别功能的方案，其允许物料动态通过，同时仍能识别人员进入。
每种应用都不尽相同，有些解决方案可能比其他解决方案更具优势；在此基础上，设计者应考虑到哪些因素是最重要。如果有针对机器的 C 类标准，它可以就如何实现安全解决方案提供建议和指导。然而，技术的发展往往快于标准的制定。EN IEC 62046 意识到了这一点，并指出可以采用其他解决方案。在选择解决方案时，唯一的决定性因素是是否能够实现保护目标，以及解决方案是否足够稳定以防篡改。
电敏保护装置制造商在应用其保护装置方面拥有丰富的经验，可提供多种替代解决方案，以实现物料在机器上的安全通过。如果您不确定，SICK 的安全和传感器专家很乐意为您提供建议，帮助您找到正确的解决方案。
