Реле безопасности

2021-11-02 Промышленное  Один комментарий

Реле безопасности впервые появились еще в 80-х годах прошлого века и с тех пор они стали важными составляющими при создании систем промышленной безопасности.

В первую очередь, они были призваны обеспечить защиту персонала, в системах
с повышенными требованиями к безопасности, в случае различных аварийных ситуаций, а также предотвратить возможность повреждения оборудования. Осуществляя функцию контроля цепей безопасности, они обеспечивают аварийное отключение оборудования в случае неисправности одного из элементов и при этом дальнейшая работа становится невозможной до устранения аварии.

Реле безопасности

Благодаря реле безопасности, можно легко обеспечить мониторинг кнопок аварийного останова, завес, световых барьеров, положения защитных дверей. Поэтому они широко применяются в различных станках, производственных линиях и другом оборудовании, где существует риск возникновения опасных для человека ситуаций.

Причиной появления данного типа реле было стремление максимально снизить риск угрозы для человека и оборудования, так как применяемые средства безопасности, такие как кнопки аварийного останова, блокирующие контакты, уже не соответствовали в должной мере требованиям, которые стали предъявляться к системам безопасности. Поэтому компанией Pilz в 1987 г. и было разработано первое реле безопасности, призванное обеспечить качественно новый уровень безопасности.

Вслед за Pilz и другие компании, производители промышленного оборудования, такие как Sick, Omron, Siemens, Schneider, Phoenix Contact, стали выпускать реле подобного типа.

Применение реле безопасности регламентируется стандартами ISO 13849-1, ГОСТ Р МЭК 62061-2015 и 60204-1-2007, в которых указаны требования и рекомендации, предъявляемые при проектировании и интеграции, относящихся к обеспечению безопасности, электрических, электронных и программируемых систем управления. Они описывают целый ряд функций обеспечения безопасности для всех устройств, которые вовлечены в их исполнение.

Функции обеспечения безопасности состоят, как правило, из нескольких этапов – регистрации события, оценки и реагирования на событие.

Регистрация распознает угрозу аварийной ситуации, оценка отвечает за распознавание требований безопасности и безопасное начало реагирования, ну и реагирование отвечает непосредственно за реакцию на событие.

Основные функции реле безопасности

К основным функциям, которые обеспечивают реле безопасности, можно отнести контроль входных сигналов датчиков и контроль их подключения, контроль работы устройств цепей отключения, самотестирование, отказобезопасное отключение при обнаружении неисправности цепей. Отказобезопасность в данном случае обеспечивается дублированием ключевых элементов силовой части, чтобы отказ одного элемента не уменьшил общую безопасность системы в целом.

Принцип работы реле безопасности

Общий принцип работы реле безопасности заключается в отслеживании состояния подключенных к нему устройств защиты. В зависимости от условий срабатывания какого-либо устройства, реле среагирует и даст разрешение на запуск, либо при обнаруженной неисправности одного из элементов цепи, переводит систему в безопасное состояние.

При этом, в зависимости от используемого типа реле, оно может полностью обеспечивать защиту всей системы, или отвечать только за определенные функции безопасности.

Например, аварийная кнопка может отвечать за полный останов всей системы, а световой барьер  —  только той части, в которой установлен. В случае нажатия кнопки аварийного останова выключается вся система. Если же сработает лишь световой барьер, то остановится только та часть, за которую он отвечает.

Рассмотрим более подробно работу реле безопасности на примере модуля Schneider Electric Preventa XPS-AC.

Schneider Electric Preventa XPS-AC

Данное устройство предназначено для контроля состояния кнопок аварийного останова, датчиков, которые используются как часть защитного оборудования
машины с целью защиты людей и предотвращения неисправностей механизмов.

Модуль имеет три NO контакта безопасности с функцией мгновенного размыкания, а также один дополнительный полупроводниковый выход, который можно задействовать в качестве сигнального — например, для передачи данных  о текущем состоянии реле безопасности.

Схема подключения реле безопасности

Напряжение питания 24 В подается через NC контакты кнопки аварийного останова S1 на клеммы питания реле A1 / A2.

NC контакты каждого из устройств, подключенных к системе безопасности через клеммы 13-14, 23-24 и 33-34, должны быть подключены к цепи обратной связи между клеммами Y1 и Y2 последовательно с кнопкой S2 (START). Это гарантирует запуск устройства только в том случае, если эти контакты замкнуты, то есть контакторы  выключены.

После нажатия кнопки S2, внутренние реле K1 и K2 включатся и три релейных выхода безопасности (13-14, 23-24 и 33-34) и транзисторный выход  Y43-Y44 переключаются. Произойдет включение контакторов, а следовательно и запуск всей установки.

В этом состоянии загораются светодиоды  A1 /A2 и K1 / K2. Срабатывание кнопки аварийного останова мгновенно размыкает выходные контакты и светодиоды гаснут. В случае, если кнопка S1 (Аварийный останов) не активирована и питание через нее приходит на реле безопасности, но внутренние реле не сработали, горит только светодиод A1 /A2.

Вот такая логика работы данного реле.

Логика работы других устройств данного типа может несколько отличаться, они могут иметь расширенный функционал, отвечать за другие функции безопасности, в частности обеспечивать контроль скорости и направления вращения.

Кроме того, могут применяться целые модульные системы безопасности, представляющие собой контроллеры безопасности, в которых масштабируемость достигается путем добавления различных составных элементов системы. Они могут включать в себя центральные модули, модули расширения, интерфейсные и диагностические модули и т.д. С их помощью можно достичь максимальной функциональности, так как они обеспечивают полный контроль и диагностику всей системы безопасности установки в целом,  а также могут обеспечивать подключение сразу к нескольким системам.

Для конфигурации данных систем необходимо отдельное программное обеспечение, которое позволяет реализовывать необходимые настройки связи между входными и выходными элементами цепей безопасности при помощи логических элементов, таких как И, ИЛИ, И-НЕ, триггеров, а также числовых функций, таймеров. Помимо логики работы, можно задать дополнительные функции, такие как диапазоны отключения, задержки включения и отключения, провести диагностику созданной конфигурации.

Применение таких систем оправдано в том случае, когда требуется комплексный подход к решению вопросов безопасности, если же требуется контроль только нескольких функций, то реле безопасности будет оптимальным выбором.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Яндекс

  • Антон says:

    Огромное спасибо за информацию.

Комментарии

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>