在上一期的《安全101｜NPN的光幕安全嗎？》中，小林老師從原理上解釋了NPN光幕為什么不安全的問題，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)，原來光幕的類型也對設(shè)備的安全有著很大的影響。

這一次，他們決定深入地聊一聊“安全光幕”中“安全”這兩個字……

我們都知道安全光幕由發(fā)射+接收組成，然而它就僅僅是一排光電開關(guān)并列而成的嗎？

No，no，no！

安全光幕可是走“芯”的！

安全光幕很重要的一點(diǎn)就是它的“芯”及其監(jiān)護(hù)器。二級安全光幕均由一個CPU“芯”作為控制單元，它能夠判斷出“光信號正常”、“光信號中斷”、“設(shè)備故障”等各種情況，并輸出相應(yīng)的指令。

但是安全光幕在現(xiàn)場工作中，常常會因電壓不穩(wěn)，或電磁干擾，造成程序運(yùn)行錯誤，且有可能使CPU“芯”的運(yùn)行陷入死循環(huán)，導(dǎo)致整個系統(tǒng)陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，例如人手伸入光幕保護(hù)區(qū)而光幕卻沒有反應(yīng)。因此它還需要一個監(jiān)護(hù)器，定時監(jiān)控它的“芯”跳，俗稱“看門狗”。

二級光幕不管是發(fā)射端還是接收端，其控制單元均由一個CPU“芯”作為控制單元，在接收光輸入信號處理后將其輸出。而它的監(jiān)護(hù)器就是在嵌入式控制系統(tǒng)中確保安全的功能，即“看門狗”。

看門狗其實(shí)就是一個可以在一定時間內(nèi)被復(fù)位的計數(shù)器。基本功能是在發(fā)生軟件問題和程序跑飛后使系統(tǒng)重新啟動。

它的工作流程為：當(dāng)看門狗啟動后，計數(shù)器開始自動計數(shù)，經(jīng)過一定時間，如果沒有被復(fù)位，計數(shù)器溢出就會對CPU產(chǎn)生一個復(fù)位信號使系統(tǒng)重啟（俗稱“被狗咬”）。系統(tǒng)正常運(yùn)行時，需要在看門狗允許的時間間隔內(nèi)對看門狗計數(shù)器清零（俗稱“喂狗”），不讓復(fù)位信號產(chǎn)生。如果系統(tǒng)不出問題，程序保證按時“喂狗”；一旦程序跑飛，沒有“喂狗”，系統(tǒng)就會“被咬”復(fù)位。

這就好比你的身邊有一只時刻饑餓的狗，你不按時給它肉吃，它就會吃你的肉，當(dāng)你被吃了，你也就“掛”了（即光幕出現(xiàn)故障并停止工作），隨后投胎轉(zhuǎn)世（即故障清除后重啟），徹底重新做人。而不幸的是，來世你還得繼續(xù)“喂狗”。

▲ 系統(tǒng)正常運(yùn)行時

▲ 系統(tǒng)出問題，程序跑飛

看門狗這個自我檢測的控制機(jī)制是安全光幕區(qū)別于非安全光幕的一個核心功能。正是由于有了這個功能，二級安全光幕在錯誤診斷功能方面能達(dá)到相應(yīng)的PL c級，如錯誤失效率為3.1 × 10-8的錯誤診斷能力。

除此以外，安全光幕對光束發(fā)散角也有一定的要求，二級安全光幕的光學(xué)發(fā)散角為+/-5度，防止因光束發(fā)散角過大，遇到反射物時造成盲區(qū)（見下圖），而非安全光幕往往沒有類似的要求，或者不能達(dá)到IEC 61496相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。所以非安全的光幕實(shí)際上并不能滿足安全功能。

▲ 光幕的光束發(fā)散角過大，光束在鄰近物體的反射下繞開了闖入人員