标准·合规实用稿｜包装/印刷/机床的典型子系统 PL / SIL 对照与常见错误（基于官方信息）

这篇稿子帮你把三类装备里最常见的安全控制子系统（急停、门锁联锁、光电防护、双手控制、驱动安全功能）放到ISO 12100 风险评估 → 选标 → 设计/验证的框架下，给出**PL（ISO 13849-1）/SIL（IEC 62061/61508）**的对应关系与落地误区。

1) 先立框架：用 ISO 12100 → 选 B/C 类标准 → 验证 的三段式

ISO 12100 给出机械风险评估/风险降低的方法，是所有“选标”的起点。
ISO


设备电气总要求用 IEC 60204-1；行业/设备细分再套 C 类：例如印刷设备 ISO 12643 系列、包装设备 EN 415 系列、机床（加工中心/铣削/转台/传输线）ISO 16090。
ISO

IEC Webstore


安全相关控制系统的实现与验证分别由 ISO 13849-1/-2 或 IEC 62061负责；13849-2明文要求必须验证达到的类别/PL及安全功能本身。
ISO


2) PL 与 SIL 怎么“对照”？

PL（a–e）与SIL（1–3，机械领域）本质都以危险故障率/小时 PFH(d)衡量。ISO/TR 23849/IEC 62061等给出等效区间：

IEC 62061（PFHD）：SIL1 ≥1×10⁻⁶且<1×10⁻⁵；SIL2 ≥1×10⁻⁷且<1×10⁻⁶；SIL3 ≥1×10⁻⁸且<1×10⁻⁷。
Pilz


ISO 13849-1（PFHd 与 PL）：PL a ≥1×10⁻⁵且<1×10⁻⁴，PL b ≥3×10⁻⁶且<1×10⁻⁵，PL c ≥1×10⁻⁶且<3×10⁻⁶，PL d ≥1×10⁻⁷且<1×10⁻⁶，PL e ≥1×10⁻⁸且<1×10⁻⁷。
KEYENCE

启示：按 PFH(d) 区间，PL d≈SIL2、PL e≈SIL3 可近似互认，但以单个安全功能的 PFH(d)为准，不以“整机”宣称（SIL/PL都针对安全功能，而非整条产线/产品）。
H-ON

3) 典型子系统的对照与要点（包装/印刷/机床）

A. 急停（E-Stop，ISO 13850）

角色：补充性的保护措施，不能代替联锁/光电等基本防护。应在所有模式优先于其他功能。
Gt-Engineering


常见错误：把急停当成主要防护；未做到所有运动能量的安全切除或未覆盖所有站位。

PL/SIL：由其实现链（按钮→安全逻辑→驱动去能）决定，目标多落在 PL d / SIL2 区间，但仍以功能PFH(d)计算与13849-2 验证为准。
ISO

B. 防护门/罩 联锁（ISO 14119 + ISO 14120）

角色：防护装置（14120）的结构要求 + 联锁装置（14119）的选型/防绕越原则（编码、监控、联锁带保持等）。
ISO


常见错误：仅用简易磁感应开关、未做防绕越措施（比如执行件易被“常闭短接”）；门锁（带保持）与停机类别/残余能量匹配不足。

PL/SIL：高速/高转动能的包装/机床门锁，常需达到 PL d–e / SIL2–3；以**防护门开→安全扭矩关闭（STO/SS1）的整条链路 PFH(d)**核算。
Pilz


C. 光电防护（IEC 61496 ESPE + ISO 13855 布置距离）

角色：光幕/扫描器等 ESPE；61496-1/-2规定型式与测试；13855给出最小安全距离计算（S = K×(t₁+t₂)+C）。
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常见错误：未按 13855留足安全距离；混淆 ESPE Type（2/3/4） 与 PL/SIL 概念；错误使用“Muting/Blanking” 导致可钻越。
KEYENCE

Eaton


PL/SIL：通常作为输入通道参与一条安全功能（如“进入 → 停机”），整体目标多见 PL d / SIL2；关键在反应时间计入 t₁+t₂ 与整链 PFH(d)。
Pilz

D. 双手控制（ISO 13851）

角色：确保危险运动发生时双手离开危险区；标准定义 Type I/II/III（尤其 Type III C 同步、监控与防粘连/旁路）。
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常见错误：同步时间窗设定过宽；未采用抗“粘连/短接”的安全输出架构；把双手器误作启停按钮。

PL/SIL：多数落在 PL c–d / SIL1–2，取决于危险等级与架构（双通道、监控）。以PFH(d)与诊断覆盖核算为准。
Pilz

E. 变频/伺服安全运动（IEC 61800-5-2）

角色：STO、SS1/SS2、SOS、SLS、SSM、SDI/Safe Direction 等驱动级安全功能，用于安全停机、限速/监控、方向限制等。
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常见错误：以为“驱动自带 STO 就=系统达 PL e/SIL3”；忽略传感器/逻辑/致动器的链路贡献与系统级 PFH(d)；未把制动控制（SBC）与残能量管理一并考虑。

PL/SIL：目标常在 PL d–e / SIL2–3；但只能按整条安全功能（如“门开→SS1→STO→保持”）验证。
TÜV SÜD

4) 行业落点：包装 / 印刷 / 机床 的“常见场景”

包装（成形—装盒—码垛）：多可移动防护和物料进出口 → EN 415 系列 + ESPE（61496） + 13855 距离。常见错点是物料口Muting 逻辑不当造成可入侵。
NobelCert

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印刷/后道（卷材/张页）：卷材牵引、张力与刀具/压辊 → ISO 12643 系列强调危险区防护与联锁；长材卷入风险下，门锁与低能量模式要配套。
ISO

金属切削机床：高速主轴/刀具飞散 → ISO 16090 与 驱动安全功能（61800-5-2）并用；重点是护罩抗冲击 + 门锁联锁 + SS1/STO/SLS 的组合。
ISO

5) “十大常见错误”对照清单（配标准条线）

把急停当主保护（违反“急停是补充措施”原则）。→ ISO 13850。
Gt-Engineering

未按 ISO 13855 计算安全距离（光幕/扫描器可被“跨越/探入”）。→ ISO 13855。
Pilz

把 ESPE 的“Type 4”等同于 PL e（概念混淆）。→ 61496 类型 ≠ 13849 的 PL。
Eaton

防护门易被旁路（未按 ISO 14119做防绕越设计/编码执行件）。
ISO

仅算单元件 PFH(d)，不做系统级（输入→逻辑→致动）整链 PFH(d)。→ ISO 13849-1/IEC 62061。
Pilz

未做 13849-2 验证/仅有“计算截图”。→ 必须验证功能/类别/PL。
ISO

普通 PLC 充当安全逻辑（无系统性能力保障）。→ IEC 62061/61508 要求安全相关控制系统的系统性完整性。
Pilz

驱动带 STO 即“宣称 SIL3”（忽视上游传感与回路）。→ 61800-5-2：驱动安全功能是子系统，系统级由整功能决定。
TÜV SÜD

双手器未达 Type III C 要求（同步/防粘连），或被当成普通启动按钮。→ ISO 13851。
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忽略护罩通用要求（强度、可视性、可拆装控制），诱发“人为绕越”。→ ISO 14120。
cdn.standards.iteh.ai

6) 快速落地：从“需求 → 标准 → 证明链”的三张表

表 A｜安全功能清单（示例字段）：功能定义、触发源、到达时间、停机类别、目标 PLr/SIL、涉及标准条款（如 13850/14119/61496/61800-5-2）。

表 B｜PFH(d) 计算与对照：元件 MTTF_d、DC_avg、HFT/SC（62061）、系统级 PFH(d) 与 PL/SIL 区间对照。

表 C｜验证记录（ISO 13849-2）：分析/测试、功能试验脚本、故障插入与诊断覆盖证据、变更与回归。
ISO

参考与依据（均为官方/权威来源）

ISO 12100（风险评估/风险降低总则）；IEC 60204-1（机械电气总要求）。
ISO


ISO 13849-1/-2（PL 方法与必须验证）；IEC 62061 / IEC 61508（SIL 方法与 PFH/PFD）。
ISO


PL、SIL 与 PFH(d) 区间（官方/权威汇编表述）。
KEYENCE


急停原则（ISO 13850）、联锁与防绕越（ISO 14119）、护罩通用要求（ISO 14120）。
Gt-Engineering

ISO


ESPE/光幕（IEC 61496） 与 布置距离（ISO 13855:2024）。
cdn.standards.iteh.ai


驱动安全功能（IEC 61800-5-2：STO/SS1/SS2/SOS/SLS/SSM/SDI…）。
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行业 C 类：ISO 12643（印刷）、EN 415（包装）、ISO 16090（机床）。
ISO

NobelCert

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