ISO 13850 机械急停功能设计原则全解析 明确核心要求与安全规范
ISO 13850《机械安全 紧急停止功能 设计原则》是机械安全领域一项至关重要的标准。它规定了紧急停止功能的设计、集成和性能要求，旨在当危险情况出现时，能够快速、有效地停止设备，防止或减轻伤害。
一、核心目的与目标
紧急停止功能不是常规停机，也不是安全防护装置的替代品。其唯一目的是：
在危险即将发生或已经发生时，作为一种补充性保护措施，通过一个单一的动作来停止危险过程/运动，从而避免或减轻伤害。
二、三个基本特性
清晰可识别与易触及
致动器（按钮、拉绳等）：必须为红色。背景（安装面板）应为黄色，以形成高对比度。这是全球通用的颜色编码。
外形：通常为掌推式蘑菇头按钮，便于快速识别和操作（即使是戴手套或在压力下）。
位置：必须设置在每个操作员控制位置、以及危险区域附近易于接近、明显且无障碍的位置。在紧急情况下，人员应无需寻找就能触发。
防止无意触发与可靠性
虽然要易于操作，但设计必须能防止意外启动（如轻微的碰撞、震动）。蘑菇头凸起式设计有助于实现这一点。
致动器本身必须是机械耐用、可靠的，能适应工业环境。
“0 类”或“1 类”停止
这是标准的核心技术区别。停止类别定义了停止的紧急程度和方式：
0 类停止（立即断电）：
概念：通过立即切除机器执行器的电源来实现停止。这是最直接、最快速的停止方式。
应用：用于最高风险场合，例如可能发生缠绕、剪切或不可控能量释放的危险。
实现：通常通过安全接触器、安全继电器等直接断开主电路。
1 类停止（受控停止后断电）：
概念：首先给机器驱动系统供电，使其按预定的减速曲线完成一个受控停止，然后在停止后切断电源。
应用：适用于突然断电可能导致二次危险的情况（例如，重物失控下滑、机械臂失衡）。它优先保证停止过程的稳定性。
选择依据：停止类别的选择必须基于机器的风险评估。ISO 13850 本身不规定用哪种，但要求在设计文件中明确说明并证明其合理性。
三、功能安全设计原则
控制可靠性
优先于所有其他功能：紧急停止信号必须在控制逻辑的最高优先级。无论机器处于何种模式（自动、手动、维护），触发急停都必须有效。
正向断开操作：安全触点应采用“常闭”串联方式。这样，任何导致线路断开（如电线断裂、触点熔焊失效）的故障，都会导致安全功能被触发（失效安全），使机器进入或保持在安全状态。
手动复位：紧急停止功能触发后，机器不能自动恢复运行。必须通过手动、有意识的复位动作（通常是旋转或拉出急停按钮）来复位。复位操作不能重启机器，只能允许在操作点重新发出启动命令。
停止状态的保持
只要急停装置保持在激活位置，停止状态就必须被可靠保持，直到手动复位。
复位与重启
复位操作只能在触发急停的位置进行（有些设计允许在主控台复位）。
复位后，机器的重启必须是一个独立、有意识的操作，通常需要在操作点重新按下启动按钮。这防止了因单纯复位急停而导致机器意外重启造成伤害。
四、系统整合与评估
风险评估是基础：在设计之初，必须根据 ISO 12100（风险评价原则）进行风险评估。评估结果将决定：
是否需要急停功能？
需要多少个急停装置？装在哪里？
选择 0 类还是 1 类停止？
需要多快的停止时间/距离？
性能等级 (PL) 或安全完整性等级 (SIL)：根据 ISO 13849-1 或 IEC 62061，紧急停止控制系统必须达到指定的 性能等级 或 安全完整性等级。这决定了控制电路的架构（如冗余、监控）、诊断覆盖率等要求，以确保其可靠性。
与整体安全系统的兼容性：急停系统应与其他安全功能（如安全门联锁、光幕）协调工作，构成完整的安全系统。
五、常见的错误与误区
用普通按钮代替：红色蘑菇头按钮是强制性的视觉和触觉标识。
安装位置不当：被遮挡、不易接近或距离危险点太远。
复位后自动重启：这是极其危险且不符合标准的。
仅依赖PLC软件逻辑：安全功能（尤其是0类停止）必须由硬接线安全继电器或安全PLC实现，以确保即使控制系统软件崩溃也能有效。
忽视停止后的风险：停止后，必须通过其他方式（如机械制动、能量泄放）控制残余风险（如重力下落、惯性滑行）。
总结
ISO 13850 的核心思想是：紧急停止功能必须作为一个独立、高优先级、高可靠性、失效安全的“最后防线”来设计和实现。 它不仅仅是“一个红色按钮”，而是一套从风险评估、硬件选型、电路设计到复位管理的完整工程系统。
设计时永远要问：在万分紧急、人员恐慌的情况下，这个系统能否保证100%有效、快速、简单地停止危险？
在实际项目中，必须结合 ISO 12100（风险评估）、ISO 13849-1/-2（控制系统安全部件） 等系列标准共同使用。
文章内容来源煤化工知库，流程工业整理编辑，责任编辑：胡静，审核人：李峥
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