关于EN ISO 14119机械安全 - 与防护罩相关的互锁装置 - 设计和选择原则

该guojibiaozhun为安全相关防护罩上使用的互锁装置的设计和选择提供了指导。

一、 标准的目的和范围

目的： 确保当防护罩（ movable guards）被打开或移除时，机器危险的运动能够停止，从而防止人员接触到危险区域。它规定了如何通过设计和选择正确的互锁装置来达到所需的安全性能等级（PL）或安全完整性等级（SIL）。

范围： 适用于所有类型的与防护罩（如门、盖板、罩壳）联用的互锁装置，无论是作为机器整体的一部分还是作为独立装置出售。

二、 关键术语和定义

互锁装置 (Interlocking Device): 一种与防护罩相连的装置，用于实现两个基本功能：

功能一： 在防护罩关闭前，防止机器自动启动（防止重启）。

功能二： 只要防护罩没有关闭并锁紧，就给出停止或防止危险机器功能的信号。

防护罩 (Guard):

固定式防护罩 (Fixed Guard): 需要工具才能打开/移除的防护罩。

可动式防护罩 (Movable Guard): 无需工具即可打开/移除的防护罩（本标准主要针对此类）。

联锁防护罩 (Interlocked Guard): 配备了互锁装置的可动式防护罩。

防护锁紧装置 (Guard Locking Device): 一种将防护罩锁定在关闭位置的装置，直到特定的安全条件满足后才释放（例如，机器循环完成、能量耗尽）。

三、 互锁装置的类型（核心技术内容）

EN ISO 14119 根据工作原理和特性，将互锁装置分为四大类：

类型描述优点缺点/注意事项

1. 机电式 (Electro-mechanical) (e.g., 限位开关)	通过防护罩的机械动作（如按压、凸轮驱动）来操作电气开关触点。	- 技术成熟，应用广泛 - 高可靠性 - 可提供强制断开操作（见下文）	- 可能易受环境（灰尘、湿度）影响 - 存在被旁路（短接）的风险
2. 磁性式 (Magnetic) (e.g., 磁簧开关)	通过防护罩上的磁铁操作密封的磁性开关（簧片管）。	- 完全密封，防尘防水（IP等级高） - 安装公差较大 - 机械磨损小	- 极易被旁路（用一块强磁铁即可欺骗） - 必须与防护锁紧装置结合使用，或采用编码磁铁等技术来提高抗篡改性
3. 射频识别式 (RFID) (e.g., 无源RFID标签)	防护罩上的标签与读取头通过无线电波进行非接触式通信。	- 高抗篡改性和编码唯一性 - 安装公差大 - 可存储数据（如序列号、维护信息）	- 成本相对较高 - 可能受金属环境干扰 - 需要电子控制系统
4. 编码机械式 (Coded mechanical) (e.g., 钥匙交换系统)	使用独特的机械钥匙或形状。只有当防护罩关闭时，钥匙才能被取出并用于启动机器。	- 纯机械，抗电磁干扰 - 简单可靠 - 天然防篡改	- 灵活性差，不易集成到复杂控制系统中 - 通常只能用于简单的互锁，难以实现复杂的监控功能

重要概念：强制断开操作 (Positive Opening / Positive Break)

指开关触点的断开是通过一个非弹性的、直接的机械动作（如凸轮、柱塞）来实现的。这意味着即使触点发生熔焊（ welded contacts），也能通过机械力将其强行断开，这是一个至关重要的安全特性。

标准强烈推荐使用具有强制断开操作的触点用于安全功能。

四、 设计和选择原则

风险评估是基础： 选择何种类型和性能等级的互锁装置，完全取决于基于 EN ISO 12100 进行的风险评估。需要考虑：

危险的严重程度（如剪切、挤压、缠绕）。

人员进入危险区域的频率和时间。

绕过或失效的可能性。

性能等级 (PL) / 安全完整性等级 (SIL)： 互锁装置与它的控制系统一起，必须达到风险评估所要求的 PL（根据 EN ISO 13849-1） 或 SIL（根据 IEC 62061）。这意味着不仅要选择好的传感器（互锁装置），还要设计正确的控制架构（如双通道、交叉检测、监控）。

抗篡改性 (Resistance to Bypass)： 标准极大地加强了对防止意外或故意绕过互锁的指导。例如：

对于易被旁路的磁性开关，必须采取额外措施（如与锁紧装置组合、使用编码磁铁）。

设计防护罩本身，使其难以在不操作互锁的情况下进入（如铰链位置、缝隙大小）。

故障考虑： 设计必须考虑所有可预见的故障（如弹簧断裂、触点熔焊、磁铁消磁、电缆断裂），并通过控制系统的设计（如故障检测）来确保这些故障不会导致安全功能丧失。

位置开关的安装： 开关应安装在不易受到损坏的位置，并且其操作件（如滚轮、柱塞）的运动方向应避免被人员通过简单工具（如螺丝刀）操作。

手动重启： 在防护罩关闭后，机器的重启不应自动发生，而应需要一个有意的、分离的启动命令（如双手按钮），这可以防止在有人仍在危险区域内时机器意外启动。

五、 EN ISO 14119:2023 的主要更新（相较于2013版）

更强调抗篡改性： 更详细地讨论了针对不同类型互锁装置的篡改风险及应对措施。

技术更新： 更全面地涵盖了新型技术，如 RFID 和编码机械系统。

与功能安全标准的对齐： 更清晰地引导用户将互锁装置的选择与 EN ISO 13849-1 和 IEC 62061 的要求相结合。

澄清和细化： 对文本和示例进行了多处澄清，使其更易于理解和应用。

总结

EN ISO 14119:2023 是机械安全领域的一份基础标准。它指导制造商、设计者和集成商：

如何选择最适合特定应用和风险等级的互锁装置类型。

如何设计互锁系统，使其能够达到所需的安全性能等级（PLr/SIL），并能够抵抗故障和篡改。

如何集成互锁装置到机器的整体安全控制系统中。

遵循该标准是确保联锁防护罩能有效保护人员安全，并符合相关法律法规要求的关键步骤。