Статья является логическим продолжением другой моей статьи про контрольные цепи в промышленном оборудовании. Рекомендую ознакомиться сначала с контрольными цепями, а затем с данной статьёй.
Реле безопасности в настоящее время являются неотъемлемым компонентом любой промышленной аппаратуры.
Если у вас на предприятии есть некитайская электронная техника возрастом менее 10 лет, тот там обязательно будут такие реле безопасности (safety relay). Такие реле сейчас ставятся во всё оборудование, где есть электродвигатели.
Кнопки «Аварийный останов», как раньше, по современным правилам безопасности уже не хватает. По современным стандартам реле безопасности устанавливается везде, где имеется малейшая вероятность повреждения оборудования или травмирования персонала.
Иногда доходит, казалось бы, до маразма – одна и та же кнопка «Аварийный останов» имеет два НЗ контакта, которые входят в разные последовательно соединенные схемы безопасности. И на той же кнопке – НО контакт, дающий информацию на контроллер.
Но, как я писал в предыдущей статье, эти решения приняты оторванными головами, эти правила писаны оторванными руками. И сейчас такое построение схемы – стандарт.
Если хотите обратиться к официальным стандартам, ознакомьтесь с ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007. Безопасность машин. Электрооборудование машин и механизмов. А также ГОСТ ISO 13849-1-2014. Безопасность оборудования. Элементы систем управления, связанные с безопасностью.
Надо заметить, такие электронные блоки существенно снижают вероятность опасности при работе оборудования. Логика их работы и схемы включения построены на основе многолетнего опыта схемотехников и анализа причин аварий.
Пионерами реле безопасности я считаю фирмы Pilz и Dold. Сейчас за ними подтягиваются другие фирмы, такие как Sick, Omron, Leuze и другие.
Содержание статьи:
Принцип работы реле безопасности
Чтобы было сразу всё понятно, рассмотрим работу реальных блоков безопасности в реальных схемах включения.
Как обычно, от теории – к практике, от простого – к сложному.
Принципы работы реле безопасности основаны на невозможности включения силовых цепей оборудования в случае каких-либо неисправностей. При этом происходит двойное , четверное и т.д. дублирование. Питание силовых частей станка идёт через 1, 2, 3 или даже 4 ряда последовательно соединенных контакторов. И в случае чего они отключат питание и предотвратят неприятность. Если любой из этих контакторов окажется неисправен, например – залипли контакты или он застрял (заклинил) во включенном положении, станок никак не включится.А я такие неисправности встречал. Они бывают или из-за механической неисправности контакторов безопасности, или из-за залипания контактов вследствие замыкания или перегрузки в последующей схеме, или из-за человеческого фактора.
Во внутреннюю схему реле безопасности входят обычно два реле (К1 и К2), через последовательные контакты которых включаются силовые контакторы (КМ1 и КМ2).
Обойти такую схему бывает очень сложно, и это к лучшему.
Рассмотрим простейшую схему применения реле безопасности OMRON G9SB.
Вот как это реле выглядит в реале, по центру, красненькое:
Сразу даю схему реле безопасности OMRON G9SB.
Для примера рассмотрим схему цепей безопасности, которая применяется в паковочном станке. Станок содержит 3 двигателя и 4 контакта безопасности (3 кнопки и 1 концевой защитного кожуха).
Питание на входы реле А1 и А2 подается непосредственно с блока питания 24В (постоянное напряжение). Когда аварийная цепь замкнута (собрана), для включения и нормальной работы станка необходимо нажать кнопку Пуск (её часто называют Сброс, Reset). Этих кнопки в данном станке две (S33, S34), можно нажимать на любую, как удобно оператору. Однако, включение внутренних реле К1 и К2 произойдёт, только если линейный контактор безопасности будет во время нажатия кнопки “Сброс” выключен.
Это гарантирует защиту от залипания контактов и неисправности этого контактора. Через этот контактор идёт питание на все силовые части схемы.
Двуступенчатая схема включения реле безопасности
Рассмотрим схему посложнее. Это перерабатывающая линия, тут вероятность получить травму гораздо выше, поэтому и меры безопасности соответствующие.
Тут реализовано двухступенчатое включение цепей безопасности. Сначала через кнопку «Сброс», как в первой схеме, а потом через «Пуск». Применяются два модуля. Первый собирает свою цепь, второй собирается первым и другими цепями.
Тут три кнопки сброса аварии, просто они установлены в разных частях машины. Аварийные цепи – это три кнопки “Аварийный останов”, соединенные последовательно. Причём, каждая кнопка содержит по 2 НЗ контакта, каждый из которых входит в свою независимую цепь безопасности – 1.1 и 1.2.
Создание двух цепей значительно повышает надежность и вероятность правильной работы схемы.
Если у тебе скажут – вероятность того, что оборудование будет работать 10 лет без несчастных случаев с такой схемой – 99%, а с другой – 99,9%, какую схему ты выберешь?
Кроме того, пока не включится первый модуль безопасности, на второй не поступит даже питание.
Вторая ступень:
Во вторую аварийную цепь (обозначена как Авария 2) входит первая цепь (провода 13410 и 13411), концевые защитных барьеров (SQ11, SQ12) и световые барьеры, которые можно замутировать байпасом (провода 1523, 1524).
Кнопка “Сброс” тут названа “Пуск”, т.к. фактически (логически) это так. Первый “Сброс” – это как предварительный пуск, второй “Сброс” – поехали!
Если тут всё собирается, контроллер информируется об этом, и питание (0V) подается на контакторы силовых цепей.
А как же тепловые цепи? В современной аппаратуре считается, что контроллер в состоянии надёжно отследить срабатывание мотор-автоматов и остановить машину, если это заложено в программе.
Хотя, бывает и так, что тепловая цепь заводится в аварийную, далее по схеме.
Ещё пример схемы на реле безопасности Pilz Pnoz
Тема обширная, поэтому даю ещё схемку простейшего реле безопасности Pnoz X7:
Через аварийную цепь подается питание на А1, А2. Пуск – на Y1, Y2. Через последовательные контакты – питание на защищаемую схему.
Обновление, июнь 2015: По просьбе моего любознательного читателя Артура даю типовую (классическую) схему включения реле безопасности Pnoz Pilz.
Кто читал эту статью, разберется, что к чему, но хоть пару слов:
Через аварийную цепь (АЦ – кнопки “Аварийный стоп”, кожухи безопасности, двери, и т.п.) и тепловую цепь (ТЦ – тепловые реле, мотор-автоматы, аварийные выходы преобразователей частоты, и т.п.) питание подается на реле безопасности. То есть, если АЦ и ТЦ не в порядке, то реле безопасности не включится, не говоря уж о дальнейшей схеме.
Далее, если питание подано (А1, А2), то на сцену выходит пусковая цепь, состоящая из НЗ контактов КМ1, КМ2, и кнопки “Сброс”. Если контакторы безопасности выключены, то нажатие кнопки S0 возымеет своё действие, и контакторы безопасности включатся. И подадут питание (вверху справа на схеме) на схему управления.
Только после этого у различных контакторов и частотников, входящих в схему станка, появится шанс запуститься и привести станок в движение. И то, если того возжелает контроллер)
Контроллер любит знать, что происходит в станке, которым он управляет (контролировать означает управлять). Поэтому часто с различных участков схемы на него подают сигналы. В данной схеме это: АЦ – всё ОК, или разорвана. ТЦ – всё ОК, или произошёл перегруз или перегрев. КМ1, КМ2 – контрольная цепь в норме, станок готов к работе. Все эти сигналы подаются на входы контроллера, и обрабатываются по желанию программиста-электронщика.
Стоит сказать, что продолжение темы – это контроллеры безопасности, применяемые в последние годы. В них программируются все входы, выходы, можно задать логику работы, обеспечить связь между блоками в разных частях машины.
Обновление от 15 июня 2017 г:
Схема на реле Pilz с таймером
Схема в данном случае выглядит так:
Добавлена временная задержка включения для дополнительной защиты.
Пишите, задавайте вопросы, делитесь опытом!
Фото реле безопасности PILZ
Читатель прислал несколько фото PILZ, и спросил, могу ли я ему выслать такие реле.
Я ответил, что ничего (из комплектующих) не продаю, и добавил: такие реле выходят из строя крайне редко. В 99% проблема в обвязке этого реле. Как правило, это НЗ контакты кнопок безопасности и линейных контакторов. Немаловажен и человеческий фактор, а также питание.
Скачать
Литературы по этой теме мало, вот, что есть:
• ГОСТ Р МЭК 60204-1-2007. Безопасность машин / Официальным языком - про безопасность, pdf, 1.1 MB, скачан: 2475 раз./www.pilz.com/mam/pilz/content/editors_mm/safety_compendium_en_2017_12_low.pdf#page=142
Здравствуйте в интернете очень мало информации по данному направлению, где разжевано по реле безопасности поэтому надеюсь что здесь помогут.
Есть необходимость соединить реле безопасности Pnozx3 с частотником и ПЛК Simatik S7-200, необходимо реализовать в шкафу управления с вынесенными кнопками “стоп” “пуск” “реверс” и “авария”, можете подробнее указать какие контакты в реле участвуют или выложите даташит. Заранее спасибо!
Если в данном станке используются режимы “стоп”, “пуск”, “реверс”, то не вижу необходимости применять там контроллер. Но, видимо, вопрос касается только реле безопасности, и контроллер выполняет ещё какие-то функции.
Итак, на реле безопасности должны заводиться все тепловые и аварийные контакты. А реле безопасности своими контактами подает питание на цепи управления. Кроме того, Аварийная кнопка должна иметь НО контакт, который дает сигнал на контроллер, что кнопка нажата.
По аварийным цепям читайте мою статью, ссылка в статье.
Даташит легко скачать, набрав в поисковике pilz pnoz x3 manual
Схемку накидаю чуть позже.
Статью дополнил классической схемой включения реле безопасности.
Измените схему под своё реле, если нужно.
S7-200 давно устарел, и с прошлого тысячелетия не выпускается)) но контроллер классный!
Удачи, спрашивайте, что не понятно.!
Схему можно дополнить и сильно расширить – таймеры, индикация, ступени дублирования, развести разные части групп питания.
Надо смотреть на конкретную задачу.
Изучайте реальные схемы станков, там много интересного по теме!
Спасибо за ответ!
На последней схеме НЗ контакты контакторов КМ1 и КМ2, соединены последовательно с кнопкой “Пуск”. При срабатывании любого из них – всё выключится. Цепь восстановится и контакторы опять попытаются включиться, и снова выключатся и т.д. Или я не прав?
Когда восстановится контрольная цепь (АЦ, ТЦ) и будет нажата кнопка Пуск (хотя, есть вариант с автозапуском), контакты К1 и К2 замкнутся, включив реле КМ1 и КМ2.
Теперь через контакты КМ1 и КМ2 питание подается на схему оборудования.
И всё.
Добрый день. Последняя схема. Вопрос SO, это тумблер или кнопка? После того как на катушки контакторов КМ1, КМ2 будет подано напряжение сработают их нормально замкнутые контакты, которые наверное снимут напряжение с катушек реле К1, К2, тем самым отключат катушки контакторов КМ1, КМ2. Питание не будет на цепях управления.
На мой взгляд, нормально замкнутые контакты контакторов КМ1, КМ2 нужно убрать, а SO должна быть тумблером (без самовозврата). Но наверное правильнее, нормально замкнутые контакты должны шунтировать кнопку SO параллельным соединением.
Это кнопка, без фиксации.
Нет, схема работает не так, там есть необходимые задержки, чтобы всё включилось надежно.
Кроме того, кнопка нажимается обычно в течение времени не менее 0,1 с (обычно – 0,5 с), этого хватает, чтобы всё отработало.
Если контроллер любит знать какие концевики нажаты, какие контакторы включены, сработали ли тепловые и другие защиты, то зачем тогда вообще нужны реле безопасности, если в шкафу уже стоит контроллер? Он же ведь и должен контролировать состояние системы. Может просто для удорожания шкафа толкают туда эти SafetyRelay
Контроллер не может обеспечить необходимого уровня защиты. Если при аварии он зависнет, и всё продолжит крутиться, перемалывая человеческое тело?( Если провод до входа контроллера окажется оборван?( Если вход неисправен?( Если некорректная или глючная программа?( Если выход пробился?(
Поэтому, функции защиты многократно дублируются – механически, электрически, электронно, программно. Практически, как в космическом корабле).
Всё не просто так, эти правили писаны оторванными руками и головами…
Вопрос по схеме:Omron G9SB — реальная схема включения.
Если контактор К1 залип, питание приводов уже от модуля безопасности не зависит?
Должен быть второй контактор, подключенный к 14 выводу.
Да, верно, недостаток схемы – если контактор К1 заклинит (а такое бывает!) и останется включенным, то вся схема безопасности пойдёт прахом.
Лучше – использовать два контактора (второй – на вывод 14), и соединить их контакты последовательно. А на контроллер – с доп.контакта.
Это реальная схема, работает в станке, который автоматически складывает картонные коробки.
А есть что нибудь по PNOZ s4? Безпричинно загорался красный светодиод, обходился сбросом питания. Но однажды этот номер не прошёл. Пришлось снять его с места и подключить к блоку питания 24в. И только манипуляциями переключателя режима работ удалось сбросить реле. Что это за переключатель такой?
Вот не пойму, сейчас собираю станок, в цепи которого, на старт стоп и “авария” включен в цепь блок безопасности PNOZ X7.
Кнопки управляют блоком, а блок управляет пускателем.
Вот скажите, каким макаром блок ускорит срабатывание пускателя?
Как для меня, или выбирать реле безопасности так, чтоб непосредственно ним коммутировать нагрузку, или вообще не вводить его в схему, как лишний (и достаточно дорогой) элемент.
Мне кажется, что кнопки и пускатель отреагируют быстрее, чем кнопки пускатель и элемент включенный между ними.
Обьясните мне пожалуйста.
Спасибо.
Дело не в скорости, дело в надежности и безопасности.
Само реле безопасности коммутировать нагрузку не сможет – ток не позволит. Да и НЗ контакты петли обратной связи обязательно должны быть.
Но ведь получается, что мы обычными кнопками (при схеме старт/стоп) управляем реле безопасности, которое в свою очередь, управляет обычным пускателем.
Где тут Вы видите увеличение безопасности?
Эти ихние заморочки, реле безопасности, считай как несколько последовательно подключенных концевиков. Т.е., станок не запустится пока не закрыт какой то защитный кожух, не закрыта дверца, и т.п. .
Здравствуйте! Очень прошу вас помочь!
У меня проблема с полуавтоматом зубофрезорным модель 53А80.005. Выдает аварийные ситуации:
1. Главный не готовь
2. Подачный не готовь
3. Реле безопасности отключено
Народ подскажите пожалуйста что делать?!
Реле безопасности отключено не просто так. Значит, надо проверять цепь безопасности – все аварийные стопы, крышки, кожухи, тепловые реле, защитные автоматы, и т.п.
По схеме можно посмотреть, при каких условиях реле безопасности должно включиться.
Доброй ночи! Подскажите, пожалуйста, могут ли выходить из строя реле безопасности? В моем случае реле siemens 3tk28.
Конечно, может.
Но, по сравнению с другими элементами схемы безопасности (кнопки, контакторы, ) это реле обладает самой высокой надежностью.
Мне приходилось ремонтировать Pilz. Поменял электролиты и оно опять заработало. А вообще, самое правильное-это собрать его на столе со всей обвязкой. Только так можно убедиться в его работоспособности.
Есть конвейерная установка и на дисплее выбило ошибку “emergency main circuit”, кнопки аварийного стопа все пересмотрел и они рабочие все. Если ставить перемычку и обойти эти реле чтобы включились контакторы, то ошибка пропадает. Вот думаю могли ли выйти эти реле безопасности из строя? Их два там.
Если перемычка помогает избавиться от ошибки, значит дело не в реле безопасности, а в обвязке.
Сам для проверки ставлю перемычки!
Если есть чертеж этого конвейера, то тогда на месте можно поствить перемычки(не снимая реле), минуя все онтакты, кнопки и т.д. . На реле должны светиться все глаза зеленые. Обвязка-это обычно пара контактов с реле, т.е с одного контакта реле выходит некий потенциал, и проходя все последовательные цепочки возращается на второй контакт, тобиш, таже самая перемычка. Если где то в этой цепочке большое переходное сопротивление (плохой контакт) то реле покажет ошибку(глаз не горит, или красным горит).
Правильно.
Ещё часто плохие НЗ контакты у линейных контакторов. Их надо проверить в выключенном состоянии, должно быть низкое стабильное сопротивление контактов.
Добрый день все аварийные кнопки в порядке но иногда загорается сигнал Faul t подскажите как поставить перемычку чтоб схема работала
Где конкретно загорается Fault?
Какое реле?
Что значит в порядке кнопки? Как узнали? Прозванивали омметром на клеммах реле безопасности?
Добрый день может не корректно написал.Реле pilz pnoz s4 контактыs11 s12 замкнут s21 s22 замкнут питание подано ставим перемычку s12 наs34 все равно авария.Контакт на этом реле Y32 провод идёт на вход модуля электронного он программированный или нет?
“ставим перемычку s12 наs34” – это зачем? Аварийные каналы не должны пересекаться!
“Контакт на этом реле Y32 провод идёт на вход модуля электронного” – какого электронного модуля? Контакты Y – это цепь сброса, в которой находятся нормально замкнутые контакты контакторов питания КМ1, КМ2 (см. классическую схему Pilz в статье). Кстати, в 50% случаев проблемы с реле безопасности – из-за этих НЗ контактов!
Проверяйте питание на А1, А2, цепь сброса.
Глянул мануал для Pnoz S4 – http://www.eltron.pl/files/photos/producers/00f/fe8/00ffe853fbed84bc309ba5fbe720636f48471458.pdf цепь сброса – S34, Y32, вот её надо проверять в 1ю очередь.
Там же ВСЯ информация по схемам включения, режимам работы и диагностике ошибок.
Спасибо
Здравствуйте, Александр!
Подскажите пожалуйста. Есть световое реле: лучи светоизлучателя попадают в фотодиоды, на выходе небольшой платки формируется сигнал 24 В. При прерывания луча сигнал равен 0.
Есть ли такое реле, допустим, сигнал 24 В прищел с фотозащиты на вход 1, на входе 2 находятся цепи стоповых кнопок? Если сигнал с фотозащиты пропадает или нажата кнопка стоп, то идет отключение внутренних контакторов Т.е. на каком типе реле осуществить данную защиту? Посоветуйте пожалуйста.
Здравствуйте! Почти каждом реле безопасности есть автосброс.
Реализуется это настройкой или схемой включения.
В документации подробнее.
Александр, здравствуйте!
“Кнопки «Аварийный останов», как раньше, по современным правилам безопасности уже не хватает” – можно ссылку на современные правила безопасности где указано на обязательное применение реле безопасности?
С уважением, Вадим
К сожалению, не могу.
Могу только сказать точно, что во всём импортном оборудовании начиная с 1990 года стоят такие реле.
Контактор безопасности на первой схеме тоже специальный для нужд безопасности или обыкновенный?
В любом случае используется обыкновенный контактор.
Спасибо.
Реле безопасности размыкает цепь питания промежуточного реле, которое в свою очередь запитывает силовой контактор. А как предотвратить опасность от залипания силового контактора? Реле безопасности сработало, силовой контактор обесточился, но залип.
Всё предусмотрено. В силовом контакторе обязательно есть НЗ контакты.
Которые замкнуты, когда реле обесточено.
То есть, перед включением проверяется, чтобы эти контакты были замкнуты.
Например, на схеме “Omron G9SB – реальная схема включения” это контакты К1.
Спасибо, Александр
На схеме, я думал, что k1 это контакт контактора цепей управления, а не силового.
А может произойти теоретически, что при пуске двигателя пускатель в исходном положении – силовые контакты разомкнуты, нормально закрытый контакт замкнут, пускатель включается, а при аварийной остановке потом вдруг залипает?
На схеме контактор один, К1.
Может. Тогда в следующий раз он не включится, и выдаст ошибку..
Добрый день. Вопрос по «PILZ Pnoz. Типовая схема включения»
Если после АЦ и ТЦ добавить кнопку стоп – н.з ( допустим не аварийная, а простая остановка КМ1 )
то после кратковременного нажатия кнопки Стоп на А1 пропадет плюс и реле сбрасывается? И цепь соберется только после нажатия кнопки S0 ( пуск )?
Спасибо
Да, так и будет.
Александр, добрый день! У меня вопрос по реле безопасности PNOZ V30s. Нет ли у Вас схемы этого реле(не работает один канал)?
Схема реле PNOZ? А зачем она вам?
Думаю, реле исправно, смотреть нужно обвязку. Прежде всего, НЗ контакты линейного контактора и НЗ контакты кнопок.
И, естественно, питание – реле безопасности очень чувствительны к уровню напряжения!
В 99% случаев проблема там, где я указал.
Александр,дело в том,что реле вскрывали до меня и я обнаружил внутри изменения схемы! А я хотел бы восстановить его до первоначального состояия.
Валерий, это серьезно. Схемы у меня нет, но я бы не советовал браться за ремонт и тем более ставить такое устройство в оборудование – безопасность будет под угрозой.
Александр , а если вдруг силовые контакты , которые идут на двигатель залипнут по какой-то причине ( механической или электрической ). Что тогда делать ? )
Речь идет о линейном контакторе схемы безопасности? Да, такая вероятность существует, хоть она и очень мала. Для того, чтобы её уменьшить, включают последовательно два контактора безопасности.
А также делают схему таким образом, чтоб одновременно с аварийным остановом двигатель выключался и нормальным остановом – сигнал “Стоп” на частотник или схему на контакторе.
На моей памяти все 100% случаев, когда двигатель не отключался по аварийному останову, связаны с человеческим фактором, но не с залипанием контактора.
Я имею ввиду именно линейный контактор , которые уже запитывает допустим двигатель или несколько или всю силу. У меня 2 раза был подобный случай. Первый раз , залип контактор из-за короткого замыкания и второй раз когда была механическая поломка и котактор залип во включенном состояние. Я просто не понимаю почему не используют реле безопасности помимо всего , дополнительно чтобы он включал расцепитель линейного автомата , который разрывал допустим все двигателя или что-то еще (не важно что).
Сергей, расцепитель как вариант. Но кроме линейного контактора, двигатель выключает ещё как минимум один контактор и устройство защиты (как правило, автомат защиты двигателя, который защищает при КЗ).
В любом случае, двигатель выключится при КЗ. И даже если линейный контактор при этом залипнет, ничего страшного – система безопасности уже не включится. А безопасность стоит гораздо больше нового линейного контактора.
Здравствуйте! На типовой схеме подключения Pnoz НЗ контакты контакторов КМ1 и КМ2, соединены последовательно с кнопкой “Пуск/ Сброс”. Данную кнопку можно вывести на пульт или обязательно должно стоять по месту, около оборудования? Как вообще обвязывать пусковую цепь если включение предполагается только со шкафа автоматики ?
Добрый день!
Эту кнопку обычно ставят на панели управления.
Она может теоретически стоять где угодно. Более того, в этой цепи могут быть другие контакты – например, реле времени, или контакты готовности, или контакты какой-либо проверки.
Есть схема реле безопасности 3тк28. Сам долго искал, может кому пригодится)
Спасибо, обязательно пригодится!