安全光栅如何选型？全流程解析带你选对参数、选对输出、选对控制方式
在工业自动化设备中，安全光栅作为防止机械伤害的核心保护设备，常用于冲床、机械臂、注塑机、传送线等场景。但如何在众多型号中选择合适的光栅，是很多技术人员、采购或设备改造工程师常见的难题。
尤其在实际控制中：
👉 不接PLC怎么接光栅？
👉 光栅输出选继电器还是NPN/PNP？
👉 如果接了PLC，是不是还需要中间继电器？
这篇文章将结合控制方式、输出类型、安全等级、结构参数，为你系统讲清：安全光栅如何科学选型。
一、选型五要素（五个基础参数）
| 序号 | 参数名称 | 说明 |
| ① | 光轴间距 | 决定检测精度（如10mm检测手指，20mm检测手掌） |
| ② | 光轴数量/保护高度 | 决定保护区域的垂直覆盖范围 |
| ③ | 响应时间 | 决定设备停止所需反应时间，关系到“安全距离” |
| ④ | 输出方式 | 决定如何接控制系统，如继电器、NPN、OSSD等 |
| ⑤ | 安全等级（PL） | 是否支持 PL d / PL e，满足 EN ISO 13849 要求 |
二、光轴间距如何选择？
| 光轴间距 | 检测能力 | 推荐场景 |
| 10mm | 手指 | 高危设备，如冲床、激光切割 |
| 20mm | 手掌 | 通用设备，如机械臂、自动加工线 |
| 40mm | 手臂/身体 | 报警感应、外围防护、不作停机控制 |
三、保护高度怎么计算？
根据光轴间距与光轴数计算：
保护高度 = 间距 ×（光轴数 – 1）
如：20mm 间距 × 31 光轴 = 600mm 保护高度
四、安全等级怎么选？
基于标准 EN ISO 13849-1，安全等级分为 PL a～PL e。
| 应用场景 | 推荐等级 | 是否需要 OSSD、自检 |
| 报警/辅助防护 | PL b～c | 否 |
| 通用机械设备 | PL c～d | 是 |
| 冲床/剪切/危险区域 | PL e | 必须 |
✅ 光栅本身不等于某个PL等级，而是能否参与构建对应等级的系统。
五、控制方式与输出方案：是否带PLC决定接线架构
这是实际中最容易出错但又最重要的部分！
✅ 情况一：不带PLC控制系统
当现场没有PLC控制，光栅的输出必须直接控制强电负载（如接触器、报警器）。此时常用两种接线方式：
方式1：光栅内置继电器输出
| 特点 | 说明 |
| 输出为干触点 | 可直接接电铃、接触器、报警灯 |
| 不依赖PLC或控制器 | 适合简单场合 |
| 缺点 | 安全等级一般为 PL c，缺乏自检/冗余 |
方式2：光栅输出（NPN/PNP）→ 外接中间继电器
| 特点 | 说明 |
| 输出为弱电信号 | 控制中间继电器 → 再控制强电设备 |
| 灵活、安全性更高 | 可搭配 OSSD，满足 PL d～e 需求 |
| 成本稍高 | 需额外继电器、接线稍复杂 |
🟡 通常中高端光栅使用此方案，可兼顾安全与灵活性。
✅ 情况二：带PLC控制系统
当设备控制核心为 PLC（如西门子、三菱、欧姆龙等），光栅通常作为信号输入设备，不直接控制强电负载。
PLC接线方式如下：
| 输出类型 | 接线说明 | 说明 |
| NPN | 低电平导通，适合国产PLC或日本系（如三菱） | 输出负极，PLC公共端接正极 |
| PNP | 高电平导通，适合西门子、欧系PLC | 输出正极，PLC公共端接负极 |
| OSSD | 安全输出，需接入安全PLC或安全继电器，如 Pilz、SICK等 | 提供冗余 + 自检，支持 PL e 系统 |
🟩 若使用普通PLC接入 OSSD 信号，需加隔离模块或安全继电器，不能直接接入输入点。
六、输出类型选型参考表
| 输出类型 | 是否可直控强电 | 是否带冗余 | 是否支持PL e | 接PLC方式 |
| 内置继电器 | ✅ 是 | ❌ 否 | ❌ 否 | 不建议 |
| NPN / PNP | ❌ 否（需继电器） | ❌ 否 | ❌ 限于PL c | ✅ 常见 |
| OSSD输出 | ❌ 否（需安全继电器） | ✅ 是 | ✅ 是 | 需安全PLC或隔离模块 |
七、选型实战案例
▶️ 案例1：小型流水线设备（不带PLC）
- 控制需求：光栅断开立即报警
- 推荐：内置继电器输出型，20mm间距，300mm高度，PL c
▶️ 案例2：中型机械臂（带PLC）
- 控制需求：通过PLC控制设备启停
- 推荐：PNP输出型光栅，支持复位，自检功能，20mm间距，PL d
▶️ 案例3：大型冲床（高风险，无PLC）
- 控制需求：断光立即停机、双通道冗余、复位保护
- 推荐：OSSD输出型，接安全继电器 + 接触器控制，10mm间距，900mm保护高度，支持 PL e
八、选型总结：实战5步法
- 明确控制方式（是否带PLC）
- 确定保护需求（手指/手掌/身体）
- 计算光轴数（覆盖保护高度）
- 选择输出方式（继电器 / NPN / OSSD）
- 是否满足所需安全等级（PL c~e）
结语：输出方案不是可选项，而是核心安全逻辑的一部分
别把“选继电器还是PNP”当成可选项，它直接影响你设备是否合规、是否稳定运行。根据实际应用环境合理选型，才能真正做到安全、稳定、合规。
