2025年工业机器人安全防护光幕故障诊断试题及答案

2025年工业机器人安全防护光幕故障诊断试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.当安全光幕出现“常亮红灯+无响应”现象时，最优先排查的部件是（）A.发射器电源线B.接收器同步线C.光幕控制器OSSD输出回路D.现场照明LED灯2.在ISO138491安全等级评估中，若光幕系统MTTFD=150年、DCavg=90%、CCF=65分，则其最高可达的安全性能等级为（）A.PLaB.PLbC.PLcD.PLd3.某型光幕具备“浮动盲区”功能，当盲区窗口被设置为30mm时，下列描述正确的是（）A.30mm以内任何物体均不触发停机B.30mm以内物体仅触发减速C.30mm以内物体触发报警但不停机D.30mm以内物体被持续屏蔽但系统仍保持PLe4.使用示波器测量OSSD输出信号，发现其关断延迟时间为12ms，该值符合ISO13855对ESPE的最低要求，则机器人最大停止时间不得超过（）A.100msB.250msC.500msD.与光幕无关，仅取决于机器人制动性能5.当安全光幕进入“启动重启联锁”模式时，下列操作顺序正确的是（）A.清除障碍物→按下复位按钮→机器人自动恢复B.清除障碍物→机器人伺服上电→按下复位按钮C.清除障碍物→OSSD自检通过→机器人给出使能→按下复位按钮D.机器人给出使能→清除障碍物→按下复位按钮6.在双OSSD冗余结构中，若通道1短路到+24V，通道2正常，则光幕诊断结果为（）A.双通道交叉故障，立即停机B.单通道故障，25ms内切换至安全侧C.不触发故障，继续运行D.仅报警，不停机7.某光幕使用M125芯接插件，现场发现2号针脚（接收器24V）虚接，此时最可能出现的故障现象是（）A.光幕绿灯常亮但无输出B.光幕红灯闪烁5HzC.光幕周期性重启D.光幕进入降级模式，扫描距离缩短50%8.下列哪项不是光幕“降低分辨率”模式的作用（）A.允许小尺寸物料通过B.减少误停机C.降低安全等级D.提高扫描频率9.在光幕与机器人安全PLC之间采用PROFIsafe协议时，FCPU检测到“iPar_CRC”错误，应首先（）A.更换光幕发射器B.重新校准光幕光束C.重新下载安全参数并验证CRCD.降低PROFIsafe波特率10.当光幕光束被油雾污染导致通光量下降30%，而系统仍显示绿灯，最合理的解释是（）A.光幕具备自动增益控制且余量充足B.光幕已失效，绿灯为误指示C.油雾波长不在光幕工作波段D.光幕进入静音模式二、多项选择题（每题3分，共15分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）11.下列哪些情况会导致光幕进入“锁定”状态且必须断电重启（）A.接收器内部冗余CPU自检失败B.发射器LED阵列过温C.光幕被设置为EDM功能且外部触点熔焊D.光幕扫描区域内出现>φ14mm不透明体12.关于“级联光幕”系统的故障传播，下列说法正确的是（）A.主光幕OSSD故障会导致所有从光幕同时停机B.从光幕光束被挡仅主光幕报警，从光幕不停机C.级联电缆断线时，主光幕红灯闪烁2HzD.级联系统中任一光幕EDM故障将触发整个系统锁定13.在光幕回路串联强制导向继电器时，下列哪些措施可提高DC（诊断覆盖率）（）A.继电器触点并联RC吸收回路B.采用镜像触点反馈给光幕EDMC.继电器线圈由安全PLC独立供电D.继电器触点额定电流≥10A14.下列哪些测试属于IEC614961型式试验项目（）A.温升循环试验B.浪涌冲击±1kVC.50kHz辐射电磁场10V/mD.机械冲击50g11ms15.当机器人单元采用“垂直安装光幕+水平安装光幕”形成L型防护时，必须满足（）A.两光幕OSSD串联后接入同一安全继电器B.两光幕安全等级均≥PLdC.垂直光幕底边距地面≤300mmD.水平光幕距危险区水平距离≥安全距离计算值三、填空题（每空2分，共20分）16.根据ISO13855，若机器人停止时间t=250ms、光幕响应时间t=15ms、人员接近速度K=1600mm/s，则最小安全距离S=________mm（取整数）。17.某光幕光束间距为14mm，则其检测能力为________mm（填写最小检测物体直径）。18.在光幕内部执行双通道互检时，若通道A与通道B输出差异持续超过________ms，系统必须切换至安全侧。19.当使用级联光幕时，主从光幕之间的最大电缆长度不得超过________m，否则需加装信号放大器。20.若光幕发射器工作电流标称值为250mA，现场实测值达400mA且持续5s，则内部故障最可能为________短路。21.在PROFIsafe报文中，F_Dest_Add为________位，用于标识安全目的地址。22.光幕镜头表面被0.5mm厚PVC膜覆盖时，通光量衰减约________%，需重新校准。23.对于PLe系统，CCF（共因失效）评分必须≥________分。24.当光幕进入“静音”模式时，必须保证至少________个独立传感器信号确认物料正在通过。25.在IEC614962中，对2类光幕的故障掩蔽时间要求不得超过________ms。四、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）26.光幕OSSD输出可直接驱动24V/10A电磁阀，无需中间继电器。（）27.当光幕被设置为“降低分辨率”后，其安全等级必然下降。（）28.在双光幕串联系统中，若其中一只光幕被拆除，系统仍可保持PLd。（）29.光幕发射器LED阵列中任一LED损坏，系统必须立即停机并锁定。（）30.使用示波器测量光幕OSSD信号时，探头地线夹可夹在0V线，也可夹在PE线。（）31.光幕响应时间包含发射器扫描时间、接收器处理时间及OSSD关断延迟时间。（）32.当光幕被用于PLe系统时，其MTTFD值必须≥100年。（）33.在光幕回路中采用自动复位模式比手动复位模式更安全。（）34.光幕镜头表面轻微划痕不会导致检测距离下降，因此无需更换。（）35.当光幕与机器人共用同一24V电源时，必须在光幕端加装独立EMC滤波器。（）五、简答题（共20分）36.（封闭型，6分）列出安全光幕“周期性黑盒测试”必须包含的三项内容，并说明每项内容的判定标准。37.（开放型，6分）现场出现“光幕红灯常亮+机器人无法启动”故障，但光束未被遮挡。请给出系统化的五步排查思路，并说明每步所需工具。38.（封闭型，4分）解释“EDM（ExternalDeviceMonitoring）”功能的工作原理，并给出当外部继电器触点粘连时的故障表现。39.（开放型，4分）某工厂夜班期间频繁出现“光幕误停机”，白天正常。请从环境角度提出两种可能原因及对应改进措施。六、应用题（共35分）40.（计算类，10分）某机器人单元采用PLe安全光幕，已知：光幕响应时间15ms安全继电器模块切换时间20ms机器人停止时间250ms人员接近速度1600mm/s附加距离C=100mm求：（1）最小安全距离S；（2）若现场实际安装距离为600mm，是否满足ISO13855？若不足，提出两条可行改进方案并给出数值。41.（分析类，10分）光幕级联系统由主光幕A（14mm分辨率）与从光幕B（30mm分辨率）组成，现场出现“遮挡从光幕B下端300mm区域，系统无响应”故障。（1）给出可能的三项技术原因；（2）绘制信号流向图，标注测试点；（3）说明使用万用表与示波器分别如何验证第（1）条原因。42.（综合类，15分）某汽车零部件产线，机器人抓取轮毂需进出防护区。采用“光幕+静音传感器”方案，静音传感器为2只对射光电，安装高度分别为200mm与400mm。已知：轮毂直径600mm、厚度200mm输送线速度9m/min光幕高度500mm静音窗口时间设定为3s任务：（1）判断现有静音高度是否会出现“人员随轮毂闯入”风险，给出计算过程；（2）若存在风险，重新设计静音传感器安装参数（高度、角度、数量），并画出示意图；（3）给出安全PLC中静音功能块的梯形图，包含使能、互锁、超时监控及故障复位。七、答案与评分标准一、单项选择题1.C2.D3.A4.C5.C6.B7.C8.D9.C10.A二、多项选择题11.ABC12.ACD13.BC14.ABCD15.ABCD三、填空题16.52017.1418.1019.5020.LED恒流源21.1622.1523.6524.225.200四、判断题26×27√28×29√30×31√32√33×34√35√五、简答题36.（1）OSSD强制关断测试：用测试棒遮挡光束，OSSD必须在响应时间内关断，且压降<2V；（2）冗余通道差异测试：双通道关断时间差<5ms；（3）EDM反馈测试：外部继电器触点断开后，光幕应在300ms内进入锁定。37.步骤1：检查光幕电源电压（万用表DC档，24V±10%）；步骤2：检查OSSD输出是否短路（万用表电阻档，端子对0V阻值>1MΩ）；步骤3：检查EDM回路是否开路（强制断开外部继电器，观察是否锁定）；步骤4：检查光幕镜头污染（白棉布+异丙醇擦拭，重新校准）；步骤5：替换法更换光幕控制器，若故障消失则判定控制器失效。38.EDM通过检测外部继电器常闭触点反馈信号，与OSSD状态比较。若OSSD已关断而反馈仍闭合，判定触点粘连，光幕红灯锁定，需更换继电器并断电复位。39.原因1：夜间低温导致光幕镜头结露，光束衰减。改进：加装低功耗加热膜，保持镜头温度>露点3℃。原因2：夜班使用高频LED照明，波长与光幕接近，产生串扰。改进：更换照明为低频PWM驱动，增加带通滤波片。六、应用题40.（1）S=(1600×0.285)+100=556mm；（2）600mm>556mm，满足。若不足，方案A：机器人增加动态制动，停止时间降至200mm，则S=456mm；方案B：光幕前移，使安装距离≥560mm。41.（1）原因：从光幕B电源线虚接、级联CAN线断、从光幕B镜头被油膜覆盖；（2）信号流向：主光幕OSSD→级联CAN→从光幕RX→从光幕OSSD→安全PLC；（3）万用表测从光幕B24V端子电压跌落>2V即判定电源虚接；示波器测CAN_H/L差分电压，无波形即断线。42.（1）轮毂通过时