今天由无锡日环传感科技有限公司为大家介绍安全光幕的“级联”与“拼接”——如何用两套短光幕覆盖一个巨大的开口？

在工业现场，当危险区域的开口高度超过单套安全光幕的最大保护高度时，单套光幕无法实现全面覆盖。如果随意用两套独立光幕拼凑，不仅接线繁琐、成本增加，还可能因光幕间的光学干扰导致安全功能失效。解决这个问题的标准方案是级联（Cascade） 或拼接——将多套光幕串联成一个逻辑上的“长光幕”，对外共用一组安全输出，从而以最简洁的架构覆盖超大开口。

一、主从架构：Host 与 Guest 的角色划分

级联系统的核心是“主从结构”。在一条级联链中，只有一台设备（Host，主机） 直接连接机器的安全控制回路（如安全继电器或安全PLC），其输出信号（OSSD）代表整个级联系统的安全状态。后续的Guest（从机） 依次连接在 Host 或上一级 Guest 之后，不独立输出信号。

以常见的三套光幕级联为例，连接顺序为：Host → Guest 1 → Guest 2。Host 连接控制柜，Guest 1 连接 Host，Guest 2 连接 Guest 1。整个级联系统对外等效为一套长光幕，任何一段防护区域被遮挡，Host 的 OSSD 都会切换至关闭状态，触发机器停机。

核心限制：级联的总长度和光轴数量受产品规格限制。例如，部分系统最多支持 3 套光幕级联；部分型号可支持 4 对光幕。必须使用同系列、标称可级联的型号，不可跨品牌或跨系列硬接。

二、同步线接法：M12 接口的菊花链连接

级联的物理连接依赖专用的系统接口或互连电缆。不同品牌的接口定义不同，但基本逻辑一致：

• SICK 体系：Host 通常采用 8 针系统接口，Guest 采用 5 针系统接口。Host 的 5 针扩展接口连接至 Guest 的 5 针系统接口。

• Banner 体系：使用双端可拆卸连接器（RD cordset） 进行菊花链互连——发射器与发射器相连，接收器与接收器相连。所有接收器共用 Host 接收器的 OSSD 输出。

• 通用规则：级联电缆必须颜色对颜色、针脚对针脚正确对应。如果接线混淆（例如将 Host 的发射器线接到了 Guest 的接收器上），安全功能将失效。

扫描码/光束编码是防止级联系统内部及相邻系统间光学干扰的关键。在级联中，扫描码通常自动交替：若 Host 的扫描码为 1，则 Guest 1 为 2，Guest 2 恢复为 1。如果未启用光束编码，相邻光幕的接收器可能误将其他发射器的信号识别为自己的信号，导致安全功能降级。

三、拼接处的“盲区重叠”与间距要求

用两套光幕覆盖一个巨大开口时，拼接处不能简单对接，必须满足以下要求：

1. 保护区域的重叠（Overlap）

两套光幕的保护区域在垂直方向上应有重叠，不能存在无光束覆盖的缝隙。重叠量需覆盖安装公差和振动位移。如果拼接处存在物理间隙，人员的手或工具可能从此缝隙穿过而不触发停机。级联系统虽然共用 OSSD，但光束是分段独立的，拼接处如果没有光束覆盖，就是实实在在的防护漏洞。

2. 相邻光幕的最小间距

如果两套光幕的防护区域需要平行且同向安装（而非垂直拼接），则必须保持最小间距以防止光学干扰。以 Pilz 的标准为例：当两套光幕平行安装且未使用光束编码时，最小间距取决于发射器与接收器之间的交叉距离。若交叉距离 A < 3 m，最小间距 D = 0.131 m；若 A ≥ 3 m，则 D = A × tan 2.5°。使用光束编码后，间距要求同样基于 A 值计算（A < 3 m 时 D = 0.131 m）。Rockwell 给出的经验公式为：间距 S > 0.026 × 操作距离 D。

3. 级联响应时间的累加

级联系统中，信号需逐级传递，因此总响应时间大于单套光幕。Banner 的文档中专门列出了“级联光幕的响应时间”计算章节。拼接后必须用新的总响应时间重新计算安全距离（S = K × T + C），否则光幕可能安装得过近，手伸进去时设备尚未完全停止。

四、级联 vs 独立拼接：怎么选？

对于超大开口的防护，级联是更简洁的选择——布线少、逻辑统一、对外等效为一套长光幕。但必须接受响应时间的累加，并据此重新校核安全距离。如果对响应速度有极高要求，或各段防护区域需要独立控制，则独立拼接更为合适。

级联的核心不是“把两套光幕绑在一起”，而是“让它们作为一个安全系统可靠地协同工作” ——主从架构是骨架，同步线与扫描码是神经，拼接处的重叠与间距是底线。三者缺一，级联系统就可能存在防护盲区或误动作风险。

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