机械电气安全 电敏保护设备 第1部分：一般要求和试验 征求意见稿

1本文件规定了作为安全相关系统的组成部分专门用于检测人体或人体部分的非接触型电敏保护设安全相关性能。电敏保护设备（ESPE）能够包括可选择的安全相关功能，这些要求在附如果不存在涵盖敏感技术的部分，则使用IEC本文件没有规定检测区的尺寸或形状以及它在任何特殊应用中涉及危险的布置，也没有规定由什应用中，可能需要附加的要求，例如必须由敏感功能辨认的材料，具有不同于人的2规范性引用文件GB/T17626.2—2018电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验（IEC61000-4-2:2008，GB/T17626.4—2018电磁兼容试2GB/T17626.6—2017电磁兼容试GB/T17626.29—2006电磁兼容试验和测量技术直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验（IEC61000-4-29:2IEC60417设备上用的图形符号（Graphicalsymbolsforuseonequipmachineinterface,markingandidentification–Actuatingprinciples）IEC60445人机界面、标志和识别的基本原则和安全原则设备终端、导体终端和导体的识别（Basicandsafetyprinciplesforman-machineinterface,marterminals,conductorterminationsandconductor）IEC60529外壳防护等级（IP代码）[Degreesofprotectionprovidedbyenclosures(IPcode)]IEC60721-3-5环境条件分类第3部分:环的设备（Classificationofenvironmentalconditions-Partandtheirseverities-Section5:Groundvehicleinstalla试验的相互关系及转换的指南在气候防4-3:GuidanceforthecorrelationandtransformationofenvironmentalconditionclassesofIEC60721-3totheenvironmentaltestsofIEC60068-Stationaryuseatweatherprotectedlocations）IEC60947-1：2007，低压开关设备和控制设备第1IEC60947-1:2007/AMD2:2014IEC61000-4-3:2006电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验[Electromagneticcompatibility(EMC)-Part4-3:Testingandmeasurementtechniques-RadiIEC61000-4-3:2006/AMD1:20IEC61000-4-3:2006/AMD2:20IEC61000-4-5:2014/AMD1:20短时中断和电压变化的抗扰度试验[Electromagneticcompatibility(EMC)-Part4-11:Testingandmeasurementtechniques-Voltagedips,shortinterruptionsandvoltagevariationwithinputcurrentupto16Aperphase]IEC61508（所有部分）电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全（Functionalsafetyofelectrical/electronic/programmableelectronicsafety-related33.1此功能为可选择功能，即允许大于ESPE检测能力的物体，在当位于检测区内被屏蔽的位置时，而注1：固定屏蔽是指检测区的屏蔽区的位置在运行过程中不发生变动。检测区其注2：浮动屏蔽是指检测区的屏蔽区的位置在运行过程中随着运动物体的位置而变动。检测区其它部分的检测能力3.2控制/监控装置controlling/monitoring——监控敏感装置和OSSD(s)。3.3检测能力detectioncapabil3.43.5电敏保护设备（ESPE）electro-sensitivep——控制/监控装置；——输出信号开关装置[OSSD(s)]和/或安全相关数据接口3.6外部装置监控（EDM）externaldevicemonito3.743.8对正常工作状况的响应是使所有输出信号开关装置进入和/或保持断开状态，而危险失效则是阻止3.93.10最终开关装置（FSD）finalswitch3.11b)可以使用24种以上功能不同的外部电气连接；3.123.133.14机械主控制元件（MPCE）machineprimarycontrolelem3.15机械次级控制元件（MSCE)machinesecondarycontrolelem53.16注：ESPE的抑制见A.7。3.173.183.19输出信号开关装置（OSSD）outputsignalswitchingdev连接机械控制系统的电敏保护设备（ESPE）的元件，当正常工作期间敏感装置被触发时，做出的3.20全系统停止性能overallsystem3.21注1：当ESPE包含安全相关数据接口时，响应时间所涉及的输出信号则3.22在机械工作循环的危险部分持续期间敏感装置触发后，在机械工作模式改变后和机械起动控制方3.23控制系统安全相关部件（SRCS）safety-relatedpar注2：控制系统中安全相关部件的组合，起始于安全相关信号的开启点，结束于动力控制元件的输出点（见GB/T3.24副开关装置（SSD）secondaryswit6注：它能够用于引发适当的机械控制作用，例如断开机械次级控制元件(MSCE)。3.253.263.27停止性能监控（SPM）stoppingperformancem3.283.29位于ESPE的输出接口和安全相关通信接口之间的能够使其直接(即对等)相连的接口，它被用来表3.303.314功能、设计和环境要求4.1.1正常工作ESPE的响应时间应不超过供方的规定。如果不使用钥匙、密4.1.2敏感功能7本文件考虑了三种类型的ESPE。这些类4.1.4安全性能的类型和要求1234N/A注：控制电子设备要求的与设备相关的每小时危险故障概率(PFHD)值不受限制（例如，制造商能够声称2型设备的1234N/A4.2设计要求84.2.2故障检测要求4.2.2.1总则根据4.2.2.3~4.2.2.5的相应通过在以下每种情况分析和/或试验考虑（在整个检测区该试验还应在ESPE通电后，进入接通导致检测能力丧失，或响应时间延长超过规9在预期使用外部的（如机械设备）安全相关控制系统来开启周期检测的时，那么就有可能出现有人通过检测区而不被检测的情况。在这种情况下，ESPE宜具有重新起动联锁导致所述ESPE检测能力下降的单一故障，应使ESPE在该故障发生后5秒内进入锁定状态。注：部件的漂移和老化可能导致故障，从而导致检测——若配备，应用外部测试信号时。本身不会导致危险失效的单一故障不能被检测出的情况下，另一个其它故障的发生也不应导致危导致响应时间延长超过规定值的单一故障，或使ESPE立即——即在响应时间内，或在下列需要改变状态才能对故障进行检测的任何情况下立即进入——开/关机；本身不会导致危险失效的单一故障不能被检测出的情况下，进一步发生的叠加故障也不应导致危——带有内部生成的自动检测的单通道技术，频繁执行使自动检查故障的检测时间间隔包含在安全装置的响应时4.2.3.1总则4.2.3.3电气设备的保护注：有必要向ESPE的用户提供信息，例如连接至OSSD(s)输出连接点的电路所用熔断器的最大额定值或过流保护器4.2.3.4污染等级4.2.3.5电气间隙、爬电距离和隔离距离4.2.3.6布线4.2.3.7火灾和火焰的保护注：IEC60204-1、IEC60947-1和IEC61010-1是能够提供指导的相4.2.4输出信号开关装置4.2.4.1总则（强制导向）触点的继电器的辅助触点来实现。机械式连接确保被监注2：重要的是在标称的寿命周期内，继电器的释放电压和触点之间的间隔距离，都注2：对于24V（d.c.）的额定电源电压，表2当使用其他电源电压时，本文件可以作为指导。IEC61124Vd.c.+11V～+30V>2mA4.2.4.4安全相关数据接口和安全相关通信接口敏感装置控制/监控装置安全相关数据接口ESPE安全相关通信接口敏感装置控制/监控装置安全相关数据接口ESPE安全相关通信接口敏感装置控制/监控装置安全相关数据接口安全相关通信接口4.2.5指示灯和显示器ESPE制造商应提供指示灯和显示器：注：对于某些工作模式，用于a）的同一套指示灯也能够用于b）。也能使4.2.6调整方法4.2.7电气组件的脱开4.2.8非电元件4.2.9共因失效4.2.10可编程或复杂集成电路4型ESPE使用可编程或复杂集成电路时，其安全相关性能应由至少2条独立的控制/监控通道保持。4.2.11集成电路的软件、编程及功能设计4.2.11.1总则4.2.11.2要求2018中适当的性能等级要求进行开发。ESPE的设计应确保检测能力不会降低到供方规定的限值以下，GB/T14.2.13试件4.3环境要求4.3.1环境空气温度范围和湿度当环境温度变化范围为0℃~50℃时，ESPE应符合本文件的要求。超出该范围使用时，供方应规定4.3.2.1电源电压波动从零电压上升到标称电压时，ESPE应不4.3.2.2外部电源电压骤降和中断对于交流供电装置，表4的要求符合IEC61000-4当直流供电的ESPE采用特定类型的电源电压4.3.2.2中的电源电压骤降和中断则可以施加于特定电源的主输入电源，而不是直接对ESPE供电的输入%0125/30注2：“10/12个周期”指“用于50Hz的试验为10个周期”和“用于60Hz试验为12%ms04.3.2.3电快速瞬变脉冲群4.3.2.3.1总则4.3.2.3.2附加要求4.3.2.4电压快速瞬变浪涌4.3.2.4.1总则±1kV，共模4.3.2.4.2附加要求±2kV，共模4.3.2.5.1总则4.3.2.5.2附加要求4.3.2.6射频场感应的传导骚扰4.3.2.6.1总则4.3.2.6.2附加要求4.3.2.7静电放电4.3.2.7.1总则接触放电:±6kV4.3.2.7.2附加要求接触放电:±8kV4.3.3机械环境4.3.3.1总则供方应通过选择下列至少一项来指定ESPE的可b)若供方指定ESPE用于地面车辆，则应根据IEC60注1：ESPE的不同部分，例如敏感装置和控制装置，能够根据制造注2：5M类的规格并不意味着来自异物、石头的撞击一般情况下不得不按照IEC60068-2-75规定进行试验。GB/T4.3.3.2振动4.3.3.3冲击4.3.4外壳（见GB4208—2008）。然而当其部件被安装在具有至少IP54防护等级的机械设备控制装置外壳内时，ESPE部件外壳的防护等级应至少达到IP24.3.5光干扰——白炽光；——闪烁光源；——对于3型和4型ESPE，来自同类设计的发射组件（或元件）的辐射。应依据供方提供的使用信没有规定对可能导致异常操作或危险失效的其他外来光源的抗扰度要求。第7章中规定了供方告知5.1.1型式试验5.1.1.1试验样品如果可行，ESPE所有部件（作为一个整体）应一起进行试验。如果不可行，ES开试验。就环境试验情况来说，这种情况就需包含整体的ESPEs（ESPEs集成于机械——试验中的任何例外和遗漏都应在试验报告中阐述。在某一特殊试验具有破坏性，但通过隔离测试ESPE的部件可得到相同结果的情况下，），5.1.1.2工作条件源上，可行时，连接外部保护导体和/或外部的功能连接导体，见GB5226.1—2019）。当使用安全相关数据接口代替OSSD时，ESPE应按照供方的具有监控ESPE状态方法的说明书与通基于ESPE设计和检测能力的完整性分析，应根据本文件中总则的试验条件和参数制定试验计划。——限制预期用途证明省略试验是合理的（例如仅用于顶部安装、仅用于非冷凝环境），或；——更严格的试验取代较不严格的试验（例如在最小工作范围与最大工作范围内的同等检测能力），5.1.1.3进入检测区的模拟5.1.2试验条件5.1.2.1试验环境——额定电压(或额定电压范围内的电压)；——周围温度：20℃±5℃;——相对湿度：2575%;——空气压力：86kPa～106kPa。5.1.2.2测量精度％，％，ESPE和安全相关通信接口应一起测试（见图2）。由于安全相关通信接口不显示静态因此需要使用数据接收器。测试设置包括受试设备和显示ESPE或敏感装置状态的数据接收器（如PLCESPE数据接收器受试设备ESPE数据接收器受试设备敏感装置控制/监控装置安全相关数据接口安全相关通信接口安全相关通信接口5.1.3试验结果5.2功能试验5.2.1敏感功能如果响应时间包括触发敏感装置的动作事件和此动作之间的最长时间，则响应时间可由制动的电5.2.3限定功能的试验5.2.3.1总则应进行下列限定功能试验A、B和C，以验证在正常环境条件下ESPE应连续正常工作，在非正常环境条件下或故障情况下，ESPE应不发生注：在某些情况下，可能需要通过引入试件以外的其他方式将试件从检测区撤出，或使样品处于其它非触发状态，OSS这项试验和限定功能试验B一样，只不过B试验中OSSD(s)宜处在接通状态，而本试许处于断开状态，但不应发生危险失效。在5.4各相关试验结束时，ESPE5.2.4周期检测5.2.5指示灯和显示器5.2.6调整方法5.2.7元件的额定值5.2.8输出信号开关装置5.2.8.1总则——错误的接线。5.2.8.4安全相关数据接口和安全相关通信接口），5.3故障条件下的性能试验5.3.1总则ESPE所有有关元件都应对按照4.2.2选择的单一故障的效果进行试验。如果进一步出现的故障是由第一个单一故障导致的，则第一个和所有接着发生的故障应视为应准备包含所有元件的故障目录，以记录附录B中所考虑故障的结果。为了减少不必要的试验，对于依据5.3.3、5.3.4和5.3.5条款中的能够理论预测出单一故障或组合故障结果的情况，分析报告为测试报告的一部分。该报告应按照5.5.4进行验证。此时，只需进行选择性（样品）试验，以确注1：用于故障评估的典型方法包括IEC60板上短路和用于外部连接的相邻端子之间短路的排注：该版本未对1型ESPE的要求进行考虑。5.4环境试验5.4.1额定电源电压5.4.2环境温度变化和湿度5.4.2.1总则标志或随机文件中应规定不低于50℃的最高环境试验温度和不高于0℃的最低环5.4.2.2温度变化和湿度试验顺序％，5.4.2.3冷凝试验程序5.4.3.1电源电压波动进行C试验，以确认在降低电压时没有出现危险失5.4.3.2电源电压骤降和中断在试验1和试验2期间，ESPE应保持正5.4.3.3电压快速瞬变脉冲群5.4.3.3.1试验总则对于直流电源端口或50V以下的交流电源端口和信号端口的耦合，应使用IEC61000-4-5）应再在每次暴露期间施加4.3.2.3骤5中仅进行一次应用所有暴露期间的指定试验顺序，或试验顺序可以进行多次，每个试验顺序只应用5.4.3.3.2附加试验5.4.3.4电压快速瞬变浪涌5.4.3.4.1试验总则B试验应按下列规定进行：5.4.3.4.2附加试验3）应在每次暴露期间施加4.3.2.4.2规5.4.3.5.1试验总则B试验应按下列规定进行：3）应施加4.3.2.5.1规定的骚扰。此过程中，应验证试5.4.3.5.2附加试验从锁定情况中恢复并且应在下一个试验频率4）将试件移出检测区，OSSD(s)应从断开状态变为接通状态。或者，如果发生锁定情况，则ESPE如果ESPE因元件损坏而进入断开状态或锁定状态，应通过分析验证不会因元件损坏而发生危险失5.4.3.6射频场感应的传导骚扰5.4.3.6.1试验总则B试验应按下列规定进行：3）应施加4.3.2.6.1规定的骚扰。此过程中，应验证试5.4.3.6.2附加实验从锁定情况中恢复并且应在下一个试验频率4）将试件移出检测区，OSSD(s)应从断开状态变为接通状态。或者，如果发生锁定情况，则ESPE如果ESPE因元件损坏而进入断开状态或锁定状态，应通过分析验证不会因元件损坏而发生危险失5.4.3.7静电放电5.4.3.7.1试验总则B试验应按下列规定进行：3）应在每次暴露期间施加4.3.2.7.1规定的骚扰至少10次。此过程中，应验证试件存在于检测区时5）应再在每次暴露期间施加4.3.2.7.1规定的骚扰至少15.4.3.7.2附加实验3）应施加4.3.2.7.2规定的骚扰。对于3型ESPE，应在每次暴露期间施加至少10次。对于4型ESPE，应在每次暴露期间施加至少30次。此过程中，应验证不发生危险失效。如果发生锁定情况，则ESPE应4）将试件移出检测区，OSSD(s)应从断开状态变为接通状态。或者，如果发生锁定情况，则ESPE露期间的指定试验顺序，或试验顺序可以进行多次，每个试验顺序只应如果ESPE因元件损坏而进入断开状态或锁定状态，应通过分析验证不会因元件损坏而发生危险失5.4.4机械影响5.4.4.1振动试验样品应经受IEC60068-2-6规定的振动试验（Fc3.5mm/1g注：表格条目符合IECTR60721-4-3:2001和IECTR60721-4-3:2001/AMD1200Hz~500Hz200Hz~500Hz3.5mm/1g注：表格条目符合IECTR60721-4-3:2001和IECTR60721-4-3:2001/AMD1200Hz~500200Hz~500200Hz~500333注：表格条目符合IECTR60721-4-3:2001和IECTR60721-4-3:2001/AMD1——A试验在取出试件后进行。5.4.4.2冲击注：表格条目符合IECTR60721-4-3:2001和IECTR60721-4-3:2001/AMD1注：表格条目符合IECTR60721-4-3:2001和IECTR60721-4-3:2001/AMD1——在最初的每次冲击期间，应进行A试验；5.4.5外壳5.4.6光干扰5.4.6.1总则进行。附加试验应在不同工作距离和环境条件的组合下进——供方规定更高的抗扰度水平，应通过使用合适的光源进行规定水平的试验来验证5.4.6.2光源——额定电压：100V~250V之间的任灯应安装在抛物面反射器中，发射器的最小尺寸为200mm×150mm，有漫反射表面，对于波长在注：该光源产生的光束强度接近均匀，具有已知的光谱分布特性，并以两倍——工作频率：25kHz~50kHz;c)闪烁光源：具有下列特性的氙闪光管（无外壳、反射器或滤光器——闪光频率：0.5Hz~2Hz；——每次闪光输入能量：3J~5J；——波长：550nm~670nm;——光束形状：直径小于5mm;——光强：0.7mW~1mW;——2类激光。注：激光光源是2类设备。切勿直视光束。应根据所使用的敏感技术在GB/T19436的后续部分中定义设备设置和试验程序。对于某些敏感技5.4.6.3试验顺序b)接通干扰光（OSSDs应维持在若系统分析证明ESPE关闭和系统重置将导致相同的系5.5复杂或可编程集成电路的确认5.5.1总则本条款用于验证4.2.10和4.2.11的要求，及复杂或可编程集成电路的确认工作，宜由独立于负责系统设计、硬注：该确认提供特殊要求已经达到的独立证明。此过程是为了确认系统的故障装的程序能够保持产品在生命周期内的安全性能（5.5.2复杂的或可编程的集成电路b)检测通道间的差异和引发锁定状态应在所有适用的故障状态下进行。5.5.3集成电路的软件、编程及功能设计5.5.4试验结果分析报告当使用分析去判定由5.3所要求的任何试验结果时，应对所使用技术的充分性、适用性和有效性进a)产品标志，包括供方的名称和地址、系列名称i)危险电压引起危险的警告标志；当ESPE设计成由外部专用电源供电时，专用电源的型号或类型及与其一起已经测试过的一些详细从内部电源获得供电的ESPE，若可行时，应在其最适宜部件的外壳上，标记电源保险丝的额定电6.4调整6.5外壳6.6控制装置6.6.1开关、指示灯及其它控制器件的标志应标注在其邻近处，而不应标注在可拆卸的部件上，以免6.7端子标志6.7.1在安装时连接电缆，或在ESPE维修后被重新设置的端子，应做标钉、可拆除的垫圈上及在导线连接或拆开时有可能被拆除的其它6.7.6如ESPE采用的电源不止一种，则标6.8标志的耐久性随机文件应包含ESPE的安装、使用和后续处理所需c)用于连接停止性能监控器（若配备时）的设施的说明；d)需要时，2型ESPE使用外部测试信号方法的信息（见f)试件的尺寸和类型及测试方法，或检查检测能力和若使用安全相关通信接口时，确定整个系统•各分部件之间的间隔距离范围和相互连接电缆的最大长度。o)如果适用，有关输入电缆和终端连接的特殊要求；s)颜色和编码系统的列表（见GB/T5226.1—201w)为使此类装置正确运行，提供在安y)外壳IP等级的说明，或当ESPE预期安装在机械控制装置的外壳内时，按照4.3.4要求的外壳aa)对于2型ESPE，若周期检测由外部启动，关于）；kk)若使用时，4.2.4.3规定的固态输出的适当连接信息。ESPE允许包含附加的功能，或在安全相关注：当这些可选择功能不是专门作为ESPE的组成部分而是由分立的装置执行时，这些分立的装置宜符合其他适当——外部装置监控（见A.2——停止性能监控器（见A.3——重新起动联锁（见A.6——抑制（见A.7A.2外部装置监控(EDM)A.2.1功能要求EDM应提供对外部触点（如FSDs或MPCEs）状A.2.2故障状态的要求A.2.3验证A.2.4使用信息A.3停止性能监控(SPM)A.3.1功能要求SPM应对ESPE提供有关机械危险部件进入停止状态或恢复到安全状态所用时间或运行量的信号。当敏感装置实际地或模拟地触发时，SPM应能立即响应来自ESPE的信号，开启自动的停止性能测A.3.2故障状态的要求A.3.3验证——作为对ESPE信号的响应，SPM开启自——敏感功能实际地或模拟地触发，ESPE开启自动的SPM测试；——任何调整方法都要求使用钥匙、密钥或专用工具；A.3.4标志——装置的精度；A.4副开关装置(SSD)A.4.1功能要求A.4.2故障状态的要求A.4.3验证——故障情况下，如当SSD被约束在保持导通状态且当ESPE通电时，OSSD(s)应保持在断开状A.5起动联锁A.5.1功能要求OSSD(s)的断开状态，应一直保持到起动联锁被人工在锁定状态下，起动联锁的复位不应使OSSD(s)恢A.5.2故障状态的要求A.5.3验证——当电源的中断时间足以使OSSD(s)进入断开状态后，再当恢复供电时，OA.5.4指示A.6重新起动联锁A.6.1功能要求A.6.2故障状态的要求A.6.3验证A.6.4指示A.7抑制A.7.1总则A.7.2至A.7.5只适用于使用至少两个硬连接信号进行自动启动和终止抑制功能的方法。其他方法适A.7.2功能要求A.7.2.1当ESPE处于抑制状A.7.2.3抑制功能仅应通过抑制信号的正确顺序和/或时序才能被开启。抑制信号出现冲突时，ESPE注：对于某些应用场合（例如传送机械和包装机械），抑制能够通过手动覆盖功能予以提供。A.7.3故障状态的要求A.7.4验证——有两个独立的硬连接的抑制信号源来开启和终止抑制功能，并且无论何时，无效的信号组合——对于2型ESPE，任何能够导致抑制A.7.5指示A.8.1总则除了作为保护装置使用之外，ESPE还能用于——对敏感装置一次触发和撤销触发重新起动机械设备运行，被称为单次中断；A.8.2功能要求a)当ESPE的电源接通或中断后再恢复时，在起动联锁装置复b)在危险运行期间敏感装置触发后，在重f)当重新起动方式改变之后，在重新h)对于定时器的调整方法，应要求使用钥匙注：连续的重新起动所允