基于 EN ISO 13849-1 的安全性能等级（PLr）确定原则——兼论京美安防物理防护产品体系

摘要：安全相关控制系统的性能等级（PL）应在系统设计与元件选型之前加以规定。本文依据 EN ISO 13849-1:2023 的基本要求，阐述要求性能等级（PLr）的确定依据、风险图参数 S/F/P 的判定原则，以及不得利用安全功能自身的风险降低效果反推 PLr 这一关键原则。在此基础上，结合山东京美安防装备有限公司的物理防护屏障产品体系，说明在不同工业场景下如何将风险评估结论转化为合理的工程防护方案。

一、引言

在工业安全防护项目实践中，常见的两类做法均存在方向性偏差：其一，依据所采购安全继电器的最高性能等级反向填写项目 PLr；其二，参照既往设备的等级经验直接套用至新项目。上述做法的共性问题在于，PLr 的确定滞后于甚至依附于硬件选型，而非先行指导设计。

依据 EN ISO 13849-1:2023 第 5.3 条，应针对每一项已识别的安全功能分别确定并记录其要求性能等级 PLr，而非为整台设备或整条产线统一指定单一安全等级。同一设备上的防护门联锁停止、危险区域物理隔离、人员接近检测与减速、防止意外启动等安全功能，其所针对的危险源、生效工况与承担的风险降低任务各不相同，对应 PLr 亦可能存在显著差异。

因此，在进入回路设计与元件选型阶段之前，应首先完成如下三项前置工作：

• 明确待评估的具体安全功能及其作用边界；
• 核查是否存在适用的 C 类安全标准及其已规定的 PLr 要求；
• 对无 C 类标准覆盖的情形，依据风险图方法完成 S/F/P 参数判定，并形成可追溯的评估记录。

京美安防在为机器人工作站、自动化产线、储能场站、机床上下料等场景提供防护方案时，将上述前置工作作为方案设计的起点，而非以防护围栏单价作为商务沟通的切入点。

二、安全功能的识别与界定

一项完整的安全功能定义，应至少涵盖以下要素：该功能所保护的危险运动或危险源（如工业机器人臂展、激光光路、压铸合模区域、储能柜带电体等）；功能触发条件（如防护门开启、人员进入检测区域、维护模式激活等）；进入的安全状态（如停止、断电、速度限制、力矩限制等）；适用的运行模式与边界条件；允许的最大停止时间或响应时间。

上述要素不同，即使采用相同型号的门开关或光幕元件，亦不应直接套用同一 PLr 结论。安全功能定义不清晰，后续的 PLr 判定即缺乏明确对象。

三、C 类标准的优先适用原则

EN ISO 13849-1 作为 B 类通用安全标准，提供安全相关控制系统的设计与评估方法，但并不针对特定机械类型直接规定 PLr 数值。在具体项目中，应首先核查是否存在适用的 C 类标准，并确认该 C 类标准所覆盖的设备、危险源与本项目是否一致；标准是否对相关安全功能已规定 PLr、架构类别或其他技术要求；现场应用是否处于标准的适用边界之内。

与京美安防所服务的主要行业直接相关的 C 类标准包括但不限于下表所列。

应用领域	对应标准与规范	关键约束
工业机器人及机器人工作站	ISO 10218-1/-2	防护围栏净空距离、安全门联锁、示教模式下的速度与力矩限制
激光加工设备	IEC 60825 系列	光路封闭、观察窗材料、联锁门要求
储能电站与储能柜	储能相关国家与行业规范	消防隔离、电气安全、运维通道防护
压铸、锻压、机床上下料	各对应主机 C 类标准	防夹伤、防卷入、防飞出物

当 C 类标准已对相关安全功能作出规定时，应按 C 类标准执行，不宜另行采用通用风险图方法得出更低等级而予以降低。仅在 C 类标准未予覆盖、或实际应用超出其适用条件时，方可依据 EN ISO 13849-1 附录 A 的风险图方法对 PLr 作进一步确定。附录 A 为资料性附录，风险图为指导性方法，并非唯一允许使用的评估路径。

四、风险图参数 S、F、P 的判定依据

在需采用风险图方法时，通常涉及三个参数：严重程度 S、暴露频率/时间 F、规避可能性 P。各参数的判定均应基于现场事实，而非经验估计或历史未出事记录。

4.1 严重程度 S

S1 为伤害轻微、通常可恢复；S2 为伤害严重、通常不可恢复，或导致死亡。S 的判定依据是可能后果的严重程度，而非既往事故记录。设备运行多年未发生事故不能作为将 S2 降为 S1 的依据。机器人臂展范围内的挤压伤害、激光直射、压铸区域金属液飞溅等情形，通常应判定为 S2。

4.2 暴露频率与时间 F

F1 为暴露较少、持续时间较短；F2 为暴露频繁、持续或时间较长。附录 A.3.2 给出 F1 的一个参考性选择条件：累计暴露时间不超过总运行时间的 1/20，且暴露频率不高于每 15 分钟一次。该条件应作为整体加以判断，不宜仅依据进入次数少单项作出选择。

需特别指出：设备日运行时长不能直接等同于人员暴露时长；反之，每日进入一次但单次持续时间较长（如维护、清渣、换模作业），亦不宜简单判定为 F1。此外，多名作业人员轮流接近同一危险源时，不得通过将暴露次数分摊至个人的方式降低该危险源的暴露频率等级。

4.3 规避可能性 P

P1 为在特定条件下存在规避或减轻伤害的可能；P2 为几乎不存在规避可能。P 的判定应综合考虑危险出现的速度、人员察觉能力、撤离空间与时间、作业复杂程度以及作业人员技能水平。已接受培训、已设置警示标识、已规定谨慎操作等管理性措施，不宜单独作为判定 P1 的依据。需明确，P 描述的是危险发生时人员规避伤害的可能性，不等同于设备故障概率，亦不等同于事故发生概率，三者不得混用。

4.4 参数组合与 PLr 对应关系

在假定各参数均已具备充分判定依据、且不引入附录 A.2 所述危险事件低概率进一步修正的前提下，附录 A 图 A.1 给出的分支关系如下表所示。

已判定参数组合	所得 PLr
S2 + F1 + P1	c
S2 + F1 + P2	d
S2 + F2 + P1	d
S2 + F2 + P2	e

由此可见，即使伤害严重程度同为 S2，暴露等级或规避可能性的任一变动均可能导致 PLr 提高一个等级。工程实践中关于 PL c 还是 PL d 的分歧，本质上是对严重程度、暴露频次、暴露时长与规避条件等现场事实认定的分歧，应通过对上述事实的澄清予以解决，而非先行协商一个便于实现的目标等级。参数是风险判定的结论，而非调整等级的调节手段，禁止为获得预期等级反向选取 S/F/P 取值。

五、不得利用安全功能自身的风险降低效果反推 PLr

在确定某一安全功能的 PLr 时，应以此功能尚未投入作用时的风险情形为评估起点。工程实践中常见的循环论证包括：以防护门开启后设备即停止、人员不会接触危险为由降低该联锁功能的 PLr。事实上，开门后可靠停机正是该联锁安全功能应实现的目标；在 PLr 确定之前即假定其必然可靠实现，并据此压低等级，构成自我证明。

需说明的是，该原则并不要求忽略设备上已有的其他保护措施。依据附录 A.2，可在风险评估中计入两类额外的风险降低贡献：其一，独立于安全控制系统的技术措施，如固定防护围栏、物理屏障；其二，其他已确定 PLr 的安全功能所提供的风险降低。但在计入时应明确：其他措施是否确实作用于同一危险情形；其与正在评估的安全功能之间是否相互独立；同一保护作用是否被重复计算。

六、京美安防产品体系在风险降低链路中的定位

PLr 确定之后，方可进入安全相关控制系统的设计与元件选型阶段，依据架构类别（Category）、平均危险失效时间 MTTF_D、平均诊断覆盖率 DC_avg、共因失效 CCF 等参数，评估实际可达 PL，并与 PLr 进行比对。复杂项目通常借助 SISTEMA 等建模工具完成 PFH 计算，但软件计算结果仅为辅助手段，元件选型、回路设计、故障分析、安全原则贯彻、安全软件与现场功能验证仍需依据设计资料与现场条件逐项确认。

在上述风险降低链路中，京美安防承担的核心环节为物理防护屏障与安全功能接口，并向前延伸至安全功能定义与风险评估咨询，向后配合系统集成商完成功能验证。具体产品与服务如下。

6.1 固定物理防护屏障

物理屏障的工程价值在于：当电气安全回路失效、光幕被旁路或控制系统出现异常时，仍能独立阻断人员进入危险区域。京美安防提供三大系列防护围栏：

• 钢柱钢网围栏：网片高度覆盖 1000mm、1800mm、2000mm；网格规格 20×100mm；丝径 3mm；边框 20×20mm；适用于机器人工作站、自动化产线、机床上下料等常规机械危险隔离。
• PC 板 / 亚克力板防护围栏：板厚 3mm 或 4mm，提供无色透明、红色、茶色等规格；网框可选黑色（RAL9005）或黄色（RAL1023）；适用于弧焊工作站等需阻挡飞溅物、弧光同时保留可视性的场景。
• 铝型材防护围栏：采用独立立柱结构，网片可选用 PC 耐力板或钢丝网；模块化设计，便于现场安装与后期改造；适用于布局调整频繁、洁净度要求较高的车间。

6.2 受控出入口

出入口是物理屏障体系中风险最集中的环节。京美安防提供与防护围栏体系配套的多种门体方案：推拉门采用模块化设计、重载连接、全喷塑焊接结构，开口高度 2000mm 或 2200mm；电动平移门分左开、右开、双开三种形式，开口宽度单开 1500/2000mm、双开 3000/4000mm，高度 1200/2000/2200mm，支持人脸识别、指纹、刷卡、按钮、遥控器、红外感应等多种控制方式，便于与门禁系统及安全门开关集成；

6.3 人员接近检测与安全咨询

在上下料口、维护口等无法采用固定围栏的位置，配套安全光幕或AI智能视觉相机实现接近即降速、进入即停止的功能。同时，公司提供安全评估与安全咨询服务，协助客户在方案设计前期完成安全功能清单梳理与 PLr 依据记录。

七、结论

PLr 是安全相关控制系统设计的目标值，其确定应在回路设计与元件选型之前完成，并具备 C 类标准依据或可追溯的风险评估记录。工程实践中应避免两类偏差：一是以元件能力反推 PLr；二是利用安全功能自身的风险降低效果循环论证等级要求。

京美安防作为工业安全防护围栏系统专业制造商，主张在项目启动阶段即与客户共同完成安全功能识别、C 类标准核查与 S/F/P 参数判定，并以此为依据合理选择物理屏障形式、门体方案与接近检测配置，使防护方案的每一项投入均对应明确的风险降低任务。

关于京美安防

山东京美安防装备有限公司成立于 2018 年，总部位于山东省济南市，是集研发、生产、销售于一体的工业安全防护围栏系统专业制造商，国家高新技术企业、专精特新中小企业， 产品全系列通过欧盟CE认证，拥有约 20000 ㎡ 生产仓储基地。公司产品广泛应用于锂电、光伏、特高压等能源电力行业，机器人及周边、仓储物流、汽车智能制造及零部件、工程机械、机床自动化及上下料、钢铁冶金、压铸、储能电站等领域，已累计服务企业客户超过 5000 家。

公司坚持依据用户不同的应用场景适用相应安全标准，提供精细化、标准化、系统化的安全防护整体解决方案。主要产品包括：钢网防护围栏、PC/亚克力防护围栏、铝型材防护围栏，并提供安全评估与安全咨询前期服务。

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采编：李项辉 审核：魏峰