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工业机器人在装配、焊接、冲压、码垛等场景中广泛部署，但人机共存的作业环境也带来了严峻的安全挑战。根据ISO 10218-2的要求，机器人系统集成商必须完成风险评估并采取适当的安全防护措施，确保操作人员与机器人之间的安全距离、进入防护和联锁功能满足相关标准。

本文聚焦工业机器人风险描述，梳理EN 60204-1、ISO 13857、ISO 10218-2、IEC 62061、ISO 13849-1等核心标准，并对比西门子、Pilz、SICK、汇川四家品牌的典型解决方案。

一、工业机器人的风险识别

根据ISO 12100的风险评估方法论，机器人工作站的主要风险包括：

机械危险：机器人运动部件的挤压、剪切、碰撞

电气危险：控制系统的失效、意外启动（参考EN 60204-1）

热/噪声危险：焊接、冲压工艺中的灼伤与听力损伤

安全距离不足：人员可触及危险区（参考ISO 13857）

ISO 10218-2明确规定：机器人系统集成商必须确保执行风险评估以确定有效的健康和安全要求，然后按照评估结果对系统进行设计和制造。风险评估包括：风险分析（确定机械限度→确认危险→风险预计）和风险评价。

二、核心标准体系

风险减少的三大方法按优先级排列：本质安全设计 → 安全防护 → 使用信息。在机器人场景中，安全防护是最核心的环节，包括固定/活动防护装置、安全光幕/光栅、激光扫描仪、安全门联锁等。

三、Pilz：一体化安全解决方案

Pilz的机器人安全方案遵循"风险评估→安全防护→安全控制"的完整链路，从传感器到控制器提供一体化产品。

3.1 安全防护设备

针对机器人工作站，Pilz提供多层防护方案：

● 安全围栏：围栏栅孔≤20mm，内部机械手操作空间距离≥120mm（依据ISO 13857）

● PSENopt安全光幕/光栅：配合传输带开口，增加抑制（屏蔽）功能，实现工件进出但人员无法通过

● 安全门联锁：PSENmech（机械式）、PSENmag（磁性）、PSENcode（RFID编码式），根据卫生要求和操作保护等级选型

● SafetyEYE视觉安全系统：基于摄像的三维安全防护，可定义灵活保护区，适合不规则工作区域

Pilz推荐组合方案：PSENmech（防意外开门）+ PSENcode（最高操作保护等级）= 双安全功能，同时满足安全门锁定和操作保护要求。

3.2 安全控制单元

Pilz提供从简单到复杂的安全控制方案：

● PNOZsigma安全继电器：紧凑型，适合单一安全功能（如急停、安全门）

● PNOZmulti可编程安全模块：支持8个I/O扩展，图形化配置，适合中等复杂度安全逻辑

● PSSuniversal分布式I/O：支持PROFINET + PROFIsafe，安全与标准统一网络，适合焊装车间等大规模产线

在焊装车间方案中，Pilz推荐安全与标准统一PROFINET网络的方案：安全与标准共用同一总线，无需额外的通讯编程和接口，降低备件种类和维护成本，故障诊断更直观。

四、SICK：电敏保护装置（ESPE）方案

SICK专注于电敏保护装置对危险区域的进入保护，产品覆盖从光幕到激光扫描仪再到雷达传感器的完整技术路线。

4.1 进入保护技术路线

4.2 完整解决方案架构

SICK提供传感器 + 控制器 + 指令装置的一站式方案：

● 安全控制器：Flexi Compact（模块化可配置）、ReLy（安全继电器）

● 急停/复位装置：ES11系列，集成急停与复位开关

● 后方进入防护：水平安装安全光幕或激光扫描仪，配合安全雷达实现重启联锁

● 安全服务：从风险评估到验证的一站式服务

针对机器人码垛工作站、折弯机、冲压线等典型应用，SICK的方案特点是通过镜柱组合实现多侧入口的紧凑型防护，简化对准和调试过程。

五、西门子：安全激光扫描仪 + F-CPU监控场景切换

西门子的机器人安全方案以SIMATIC Safety Integrated为核心，典型应用为装配单元中激光扫描仪与S7-1500 F-CPU的配合，实现监控场景切换（Monitoring Case Switching）。

5.1 应用场景

装配单元中，机器人在两个工位之间交替作业：

场景1：机器人在工位1作业 → 操作员可在工位2装卸工件

场景2：机器人在工位2作业 → 操作员可在工位1装卸工件

危险区域随机器人位置变化而切换，需要激光扫描仪动态调整保护区域。

5.2 系统架构

● SICK S3000安全激光扫描仪：通过PROFINET/PROFIsafe与F-CPU通信

● SIMATIC S7-1500 F-CPU：运行安全程序，根据位置开关信号切换监控场景

● SIRIUS位置开关：检测机器人位置，触发场景切换

● TIA Portal Safety Advanced：配置F-DI、F-DQ及PROFIsafe地址

5.3 监控场景切换机制

S3000支持最多4个监控场景，每个场景有独立的保护区和警告区。F-CPU通过4个控制位向激光扫描仪发送当前场景编号：

● 场景切换的最大允许切换时间由F-CPU监控

● 控制信号无效组合时，激光扫描仪安全关闭OSSD输出

● 故障消除后，激光扫描仪自动重新初始化和重新集成

● 安全功能的评估依据IEC 62061（SIL）和ISO 13849-1（PL）双重标准

该方案的精髓在于：安全逻辑完全在F-CPU的安全程序中实现，激光扫描仪只负责检测和执行，场景切换的时序监控和信号校验由安全PLC保证，实现了安全控制与标准控制的统一网络架构。

六、汇川：机器人本体安全 + PLC安全集成

汇川技术的机器人安全方案以"防-控-诊"三位一体为核心理念，已在压机冲压等高危场景中落地应用。

6.1 功能安全认证

汇川工业机器人已通过SGS-TÜV Saar的严苛评估，获得：

● EN ISO 13849-1 PLd功能安全认证

● EN ISO 13849-2验证认证

PLd级要求每小时危险失效概率低于百万分之一，这意味着从设计到运行全流程符合国际安全规范。

6.2 安全技术架构

汇川的机器人安全体系覆盖三个维度：

● 防——碰撞检测：基于自动学习功能的在线监测 + 基于动力学模型的非重复轨迹预估，故障/撞击时自动限制力矩和速度

● 控——安全区域：三级安全区域（急停区、报警区、减速区），支持3D视觉识别干涉区域，STO安全扭矩关断（SIL 3 / EN 61800-5-2）

● 诊——灵活安全接口：光栅信号、安全门信号、三位使能开关、双位复位等防呆接口，双通道冗余设计确保单一故障零失效

6.3 机器人场景安全PLC

EVO1000+机器人

七、四大品牌方案对比

八、选型建议

● 已有西门子TIA Portal生态的项目，优先选择西门子Safety Integrated方案，统一网络减少集成成本

● 需要传感器+控制器一站式采购的项目，Pilz的一体化方案可降低选型复杂度

● 重点是进入防护（光幕/光栅/扫描仪）的场景，SICK的产品线最丰富

● 国产替代+机器人本体安全需求，汇川的PLd认证+性价比方案适合成本敏感项目

● 多品牌混合场景，可组合使用：如SICK激光扫描仪+西门子F-CPU（西门子官方示例），或Pilz安全继电器+汇川机器人

无论选择哪个品牌，核心原则不变：先按ISO 12100完成风险评估，再根据风险等级选择满足IEC 62061（SIL）或ISO 13849-1（PL）要求的安全功能，终了通过验证确认安全回路的可靠性。安全不是"加了光幕就行"，而是一个系统性的工程。

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焊装、包装、机器人三个现场场景，聊聊被减配的安全配置

符合国标，只是及格线：从一条刹车视频聊到工控人的安全底线

今天想和各位聊聊安全这个话题。

最近懂车帝那条车辆刹车测试的视频，相信不少人都刷到了。我不想蹭热度，只是看完视频底下的评论，感触挺深：很多大 V、网友都在反复强调一件事——这款车符合国标、满足国家标准，挑不出毛病。

汽车这块我确实不算专业，不懂里面的参数和门道，不好随便评价。但我做了这么多年自动化、工控，机械安全、电气安全这一块，还是摸得比较透的。

所以今天不聊车，借着这个大家都在讨论的话题，聊聊咱们工控圈的安全标准，聊聊国标到底是个什么东西，分享一下我这么多年的行业看法。

一件小事：满足国标，怎么成了卖点

先说一件我亲身经历的小事。

前段时间女儿准备上小学，我去给她挑儿童学习桌椅，找了一家口碑和质感都还不错的国产品牌。我问销售：你们家产品的优势在哪？

销售直接跟我说，他们家产品的亮点，就是所有产品都严格符合国标。

我当时听完挺纳闷，反问他：满足国标，不是一个产品本该做到的基础吗？怎么现在这种基础要求，反倒成了卖点、成了优势？

销售挺尴尬，笑着没接话，默认了我的说法。

我一直有个疑问：各行各业现在是不是有点本末倒置了？守住国标这条基础底线，什么时候变成值得拿出来宣传、值得骄傲的事了？

在我看来，国标就是准入门槛，达标只能算合格。不管是做产品还是做技术，真正要做的是在国标之上把品质做扎实、把安全冗余做足，而不是卡在及格线上就觉得万事大吉。

国标相当于法律底线，品质在底线之上

打个通俗的比方，大家一下就能听懂。

国标、行业标准，其实就相当于法律底线。就像我们平时骑车，在路上随地吐痰，不违法、没人罚你，但大家都知道这是素质不高的表现。

法律和标准的作用，只是帮我们规避严重的问题，防止出现重大伤害和事故，它的要求本身并不高。而品质、安全、责任心，都是比底线更高的东西。

换到工控行业，道理一样。

现在很多设备厂商、工程师的想法很统一：设备只要符合国标、过得了验收、能顺利出货，就没问题了。

大家可以了解一下，国内大部分机械、电气国标，基本都是翻译等效于 ISO、IEC 这些国际标准。这些标准设计出来，根本不是为了应付检查，核心目的是保护现场操作人员的人身安全。

但只要跑过现场的兄弟都清楚，实际落地的设备，和标准要求差得太远了。

很多 OEM 厂家、设备制造商，为了压缩成本、多赚利润，安全结构、安全功能、安全元器件，能省就省、能换就换，想尽办法简化安全配置。

我平时也会发一些机械安全、行业标准的内容，但播放量一直不高。我也能理解：安全配置不能直接提升产能，也不能直接产生效益，所以大部分人不太关注。

但咱们做技术的都清楚，安全这个东西，平时大概率用不上，真到需要用的时候，它是保命的。

下面拿三个典型场景说说，大家就知道设备减配安全有多普遍。

场景一：汽车焊装，标准密集的领域，减配反而普遍

第一个，汽车焊装行业。这是自动化程度很高、按理安全要求也很严格的领域。

常见的焊装产线，就是机器人、焊枪、输送小车配合人工上下料，常规防护就是围栏、安全门锁、光栅、急停、安全扫描仪，看着都挺基础。

但就是这么一条普通产线，对应的安全标准特别多：

• ISO 12100：Type A 类标准，风险识别与评估的主要依据；

• ISO 13849：Type B 类标准，用于安全相关控制系统的性能等级（PL）计算；

• ISO 13857：围栏高度、防护结构开口与肢体触及距离的安全距离核算；

• ISO 13850：判断急停功能是否合格；

• IEC 61496：判断光栅、安全扫描仪这类电敏保护设备是否合格；

• ISO 13855：判断光栅或扫描仪的安装安全距离是否合格；

• IEC 62046：光栅 Muting（屏蔽）方案的主要应用依据；

• EN 60204-1：机械电气设备相关的通用要求。

如果老老实实按全套标准落地、配齐所有安全配置，设备成本会成倍往上翻。关键是这些安全配置只保人安全，一点都提升不了产能。

就是因为不赚钱、还增加成本，很多厂家开始各种简化、减配：

• 方案要求用 Type 4 的光栅，换成便宜的 Type 2；

• 本该用符合 ISO 13850 的专用急停，随便网上买个普通按钮凑数；

• 安全距离不够，为了省场地、方便布局，直接缩小合规间距。

你去问厂家，设备能不能用？肯定能用。有没有问题？大概率也不会出事。

但这跟汽车刹车是一个道理：日常使用完全正常，谁也预判不到隐患什么时候爆发、什么时候失灵。

安全本身就是容错率，就是冗余。就像高层的消防水管，可以一辈子不用，但真正需要的时候，必须顶得住、用得上。安全可以不用，但绝对不能没有、不能糊弄。

场景二：包装线飞接换卷，十分常见的隐患被直接忽视

第二个场景，是我们运控工程师天天接触的包装行业，也是运动控制很典型的行业。

膜包机、纸包机、贴标机，都是高速连续运行，节奏快、频次高，安全风险本来就大。常规操作一般是加围栏、加外罩、加安全门，这些基础防护大家都会做。

但包装行业有个特殊工况：放卷、收卷、飞接换卷。生产过程不能停机，比如膜包机换卷的时候辊轴还在高速转动，很容易出现人员卷入的风险，这也是现场高发的安全隐患。

现在很多现场的处理方式特别简单——直接忽视。也有人说，考虑安全那就降速呗，把速度设定值降下来就行。

真正合规的安全限速，必须满足几条：使用驱动自带的 SLS 安全限速功能，搭配安全编码器做实时信号反馈，驱动功能安全还要有 NB 机构出具的合格证书，整体方案经过正规第三方安全认证。

但现实问题是，一旦严格做合规安全限速，设备产能一定会受影响。客户接受不了降产能，厂家自然也不愿意老老实实做安全配置。

这里也给做运控的同行留个话题：包装机飞接换卷、不停机生产的工况，怎么在不影响产能的前提下规避人员卷入风险？给大家提供一个方向，去查标准 EN 415 系列（包装机械安全）。

场景三：工业机器人，能省则省的集成环节

第三个场景，随处可见的工业机器人行业。

不管是库卡、ABB、发那科这些进口机器人，还是现在的国产汇川机械手，都要符合标准：ISO 10218-1 是机器人本体标准，做系统集成还要满足 ISO 10218-2 集成应用标准。

机器人手动使能、安全门锁、围栏规范、内部逃生结构，每一项都有明确的硬性要求。

但实际落地时，不少系统集成商为了压成本，大幅简化安全配置，能省则省、能减则减，只要设备能动、能交付，就算完工。

写在最后：在底线之上，多留一点冗余

最后说几句真实想法。

不管是汽车行业还是工控自动化行业，符合国标、达标合规，真的只是基础的及格线，没什么好吹嘘的。

我们做设备、做技术，不能只看设备能不能用、项目能不能交、成本能不能压。真正的技术底线和行业责任心，是在国标底线之上多留一点安全冗余，多为现场干活的师傅考虑一点。

再好的设备效率、再多的产能利润，都比不上现场人员的人身安全。

兄弟们平时跑现场、调设备，肯定见过不少厂家为了省成本删减、糊弄安全设计的情况。评论区一起聊聊。