安全繼電器介紹

1、安全繼電器介紹根據(jù)當(dāng)前技術(shù)的國際水準(zhǔn)，機(jī)器的控制山路可以劃分為兩大部分。一部分是負(fù)責(zé)機(jī)器運(yùn)行 功能的控制電路，另一部分是實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)功能的控制電路。上述的控制電路劃分在國際 性標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)要求，而且有關(guān)“工作保護(hù)”的條目，在許多國家法律規(guī)定中也可 以找到。不同的思考方法帶有安全功能的控制電路-以下也稱為“與機(jī)器安全相關(guān)的控制部分”或“安全電路”，通過采 取本質(zhì)上和/或結(jié)構(gòu)的措施區(qū)別于控制機(jī)器運(yùn)行的控制電路，從而使在工作范圍內(nèi)由機(jī)器 對工作人員產(chǎn)生的危險(xiǎn)性動作和其它機(jī)械危險(xiǎn)得到的專門的處理保護(hù)，而且在出故障的情 況下，工作人員也能得到保護(hù)。這里要研究的一個是機(jī)器停止命令，另一個是對機(jī)器或

2、機(jī)器部件意外起動的保護(hù)。控制機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電路結(jié)構(gòu)的可支配性（即可靠性）成為研究的重點(diǎn)。也就是研究：在確 定的時(shí)間里對可預(yù)見任務(wù)的作用。實(shí)現(xiàn)安全功能控制電路的結(jié)構(gòu)關(guān)系到在部件失效和出現(xiàn) 故障行為的情況下，對工作人員無法避免的傷害后果進(jìn)行保護(hù)。也就是說，在對與安全性 有關(guān)的機(jī)器控制部件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，一定要確保安全。即使在出現(xiàn)故障時(shí)，也不允許 使人員受到生命或健康的損害。與此相關(guān)的問題是下述列舉的情況發(fā)生時(shí)，僅在對人員保 護(hù)方面，機(jī)器控制將會怎樣？斷電電纜受到損壞結(jié)構(gòu)性元件（相同種類）失靈，即在對機(jī)器給出功能指令時(shí)不能打開或不能關(guān)閉機(jī)械性折 斷、卡死等。這里只給出幾個例子。在標(biāo)準(zhǔn)IEC1384

3、9-2附錄中對所研究的故障或故障可能性有較全 面的介紹。設(shè)計(jì)過程的目的應(yīng)當(dāng)是：通過適當(dāng)?shù)拇胧?，?shí)現(xiàn)有安全功能的控制電路，使得 引起危險(xiǎn)的故障或干擾的可能性減低到最小。這種可能性取決于危險(xiǎn)程度的大小。機(jī)器控制與安全有關(guān)部分的類別為了確定根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)大小采取的附加措施，從經(jīng)濟(jì)、安全技術(shù)角度，對實(shí)現(xiàn)安全功能控制電 路的技術(shù)要求分為不同的“類別”，例如，在標(biāo)準(zhǔn)ISO13849-1中，被稱為控制類別?？梢哉f，它涉及5種不同的安全、技術(shù)、質(zhì)量等級。下面再次對此作簡要的敘述：控制類別B :控制中涉及安全的部分和/或保護(hù)裝置及零部件必須按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)造、制造、選 擇、組裝和組合，以能承受預(yù)料的影響。解釋：應(yīng)根

4、據(jù)一般有效標(biāo)準(zhǔn)的推薦，使用帶有功能和安全技術(shù)特征和特點(diǎn)的部件，例如 IEC-和ISO-標(biāo)準(zhǔn)?？刂祁悇e1:B類別中的要求必須得以滿足，而且必須用成熟可靠的部件和安全原理。解釋：可靠部件是指經(jīng)得住長年使用的（使用中得到驗(yàn)證的），例如：機(jī)電開關(guān)，而微處理 器卻不屬于可靠部件?？煽堪踩恚缦癜踩娐分械姆€(wěn)流原理，開關(guān)的強(qiáng)制斷開式 觸點(diǎn)或強(qiáng)制操動的繼電器觸點(diǎn)，保護(hù)觸點(diǎn)等。控制類別2必須滿足B類別中的要求和可靠安全原理的應(yīng)用。安全功能須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔內(nèi)通過機(jī) 器控制得到檢驗(yàn)。解釋：這里要求的是對規(guī)定功能的定期檢驗(yàn)。例如:每班開始工作起動機(jī)器前，保護(hù)罩應(yīng) 首先被打開再關(guān)上以后，才可進(jìn)行生產(chǎn)，這應(yīng)形成

5、有意識的行為。對于檢驗(yàn)周期的長短， 在專家們間存在不同的觀點(diǎn)。對類別B、1、2的共同解釋：這些控制類別一般為單通道結(jié)構(gòu)。也就是說，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 出現(xiàn)干擾或故障的情況下，人員可能受損傷?？刂祁悇e3必須滿足B類別中的要求和可靠安全原理的應(yīng)用，任何部件上出現(xiàn)一個故障時(shí)不會導(dǎo)致安 全功能的損壞。如果可能，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆绞绞构收系靡宰R別。解釋：這里關(guān)系到對已經(jīng)講過的單故障安全的要求。也就是說，從控制類別3開始，安全 電路一般來講是冗余結(jié)構(gòu)，即雙通道。如果兩通道中其中一個通道出現(xiàn)干擾或故障，第二 個通道將承擔(dān)安全功能，或者由于兩通道間出現(xiàn)矛盾時(shí)則會斷路。原則上，控制類別3涉 及到故障安全的邏輯比較。對于隱蔽

6、的故障，應(yīng)最晚在機(jī)器下次起動前被識別，并鎖住機(jī) 器防止再運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂祁悇e4必須滿足B類別中的要求和可靠安全原理的應(yīng)用。任何一個部件上出現(xiàn)一個故障時(shí)，不會 導(dǎo)致安全功能的失效，并且在安全功能被實(shí)施或在下一次安全功能被實(shí)施之前故障應(yīng)被識 別。如果這樣不能做到的話，故障的積累不會導(dǎo)致安全功能的損壞。解釋：單故障安全的要求在這里一樣適用，但所有可能隱蔽的故障必須能夠被識別。也就 是說，控制類別4中故障識別的措施要嚴(yán)格得多，以至于多到故障的積累。另外，有規(guī)律 的且頻繁的對安全電路檢驗(yàn)是很有效的措施。圖1:機(jī)器控制的基本結(jié)構(gòu)根據(jù)ISO13849-1風(fēng)險(xiǎn)評估控制類別的選擇和使用取決于風(fēng)險(xiǎn)評定。對風(fēng)險(xiǎn)評定，一個

7、可利用的輔助工具提供了叫做 風(fēng)險(xiǎn)圖的參考(6。就像在ISO13849-1附錄中出版的那樣須根據(jù)下列風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)評估： TOC o 1-5 h z 受傷害程度(S)經(jīng)常性和/或危險(xiǎn)位置(F)避免危險(xiǎn)的可能性(P) 下面插圖指出，根據(jù)對參數(shù)S,F,P的認(rèn)識和評估，將它們進(jìn)行相互組合，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)險(xiǎn)等級 劃分，并歸類在到控制類別B到4中。風(fēng)險(xiǎn)的等級越高，就應(yīng)該選擇越高的保護(hù)措施以控 住危險(xiǎn)。圖2: ISO13849-1風(fēng)險(xiǎn)圖S傷害程度S1輕度（一般可恢復(fù)）傷害S2嚴(yán)重（一般不可恢復(fù)）傷害，包括死亡F危險(xiǎn)發(fā)生的經(jīng)常性和/或持續(xù)性F1很少到經(jīng)常和/或短暫發(fā)生F2經(jīng)常到持續(xù)和/或持久地發(fā)生P避免危險(xiǎn)的可能性P1在

8、一定條件下可能P2不太可能 類型B、1到4,控制部分用于安全相關(guān)的元件，上述對于風(fēng)險(xiǎn)評定的研究總是與安全電 路相關(guān)的，并且由信號變送器、安全傳感器、控制邏輯和執(zhí)行元件組成。曲LM安全電路結(jié)構(gòu)wt控制主控制f作的驅(qū)動例如例如例如餉如砌開關(guān) 互斑鎖美1勒傾操觸席閥門屯力保護(hù) 上閥門驅(qū)期電機(jī) 提升切.圖3:安全電路結(jié)構(gòu)安全-繼電器-組件 鑒于控制類別2,3,4之間在成本上無顯著區(qū)別，另外尤其是在計(jì)劃和數(shù)據(jù)邏輯方面盡可能 要簡單化，現(xiàn)今，安全電路的邏輯部分一般都采取安全-繼電器-組件。插圖4: Schmersal象團(tuán)生產(chǎn)的貌全繼電器鮑件案例圖4: Schmersal集團(tuán)生產(chǎn)的安全繼電器組件頭例安全-繼

9、電器-組件是安全傳感器技術(shù)層與機(jī)器控制有關(guān)安全的執(zhí)行元件層之間的連接環(huán) 節(jié)，此邏輯聯(lián)接使輸入端與輸出端的安全技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。按照安全技術(shù)要求，這些器件的 制作達(dá)到了故障安全。即有限的線路故障技術(shù)，殼體可打開并可直接安裝，滿足 ISO13849-1類別4的要求。安全-繼電器-組件可直接安裝的構(gòu)造形式，可簡便地、節(jié)約空間地裝在機(jī)器柜中。使用中 節(jié)省了很多布線時(shí)間，避免安全電路設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)錯誤，布線出錯以及找錯，排錯花費(fèi)的 時(shí)間。此外這些繼電器在銷售時(shí)，提供有著名檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對樣品的檢驗(yàn)證書，使消費(fèi)者感到 放心。根據(jù)與輸入和輸出端相連的外部線路的不同，可以實(shí)現(xiàn)所有類別的安全電路，只是“線路 中最薄弱的環(huán)節(jié)

10、“決定安全標(biāo)準(zhǔn)的高低。也就是說，一個單通道輸入線路和符合控制類別4 的安全-繼電器-組件的組合一般只能達(dá)到類別2,甚至可能是類別1,而不是類別4,但在 輸入和輸出端加上“故障排除“是允許的。也就是說，根據(jù)應(yīng)用，選擇超出類別需要的部件 或采取附加措施，以排除故障或干擾是可以的。線路技術(shù)安全-繼電器-組件線路是按照任務(wù)的不同，通過所謂的2個或3個繼電器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。3-繼電器技術(shù)意味著此線路帶有自己的起始繼電器(K1)，繼電器獨(dú)自通過起始電路工作并 帶動通道繼電器K2和K3； 2-繼電器-技術(shù)線路所不同的是，線路的起始不通過自己的起 始繼電器。更確切地說，在兩個配電繼電器自保功能激活過程中進(jìn)入配電過

11、程。雖然這兩種線路在安全技術(shù)方面并無區(qū)別，在功能方面卻有不同。例如控制類別2和4中 所要求的起動檢測或在起動過程中反饋信號的處理，當(dāng)然只有3個繼電器線路可實(shí)現(xiàn)。應(yīng) 用中所有線路的安全繼電器帶有強(qiáng)制動作觸點(diǎn)。根據(jù)結(jié)構(gòu)，大部分的繼電器以旋轉(zhuǎn)電樞原 理工作，一部分以樞軸銜鐵原理工作。圖5：分等級保護(hù)措施的實(shí)現(xiàn)實(shí)例，控制類別分等級保護(hù)措施的實(shí)現(xiàn)實(shí)例，控制類別3結(jié)構(gòu)兩個接點(diǎn)，最少其中之一是肯定斷開式的。接觸器/繼電器的防護(hù)等級IP54。引線用通用的帶護(hù)套電線。接觸器/繼電器的線圈與控制電路的線圈共地。插圖6：符合IS013349-1中控制類別4的例子fl-g 35卓期仲ifty啊陌wmEndibkPrelectr/fr 宇!j=u*eI圖6：分等級保護(hù)措施的實(shí)現(xiàn)實(shí)例，控制類別分等級保護(hù)措施的實(shí)現(xiàn)實(shí)例，控制類別4結(jié)構(gòu)如上所述的控制類別3。開關(guān)信號的接線，護(hù)套導(dǎo)線要分開布線或在線路中帶有短路、交叉識別或“特殊的屏蔽 電纜”。上電檢測。注解：特別參考見ISO 12100-1/-2:機(jī)器的安全-基本概念/一般性結(jié)構(gòu)原理。IEC 13849-2 :機(jī)器控制中安全相關(guān)部件-部分2：驗(yàn)證。比較IEC 60204-1: 1997，章節(jié)9.4.1：故障中的控制功能/一般要求。IEC 13849-1:機(jī)器控制中安全相關(guān)部