Поиск
Свежие комментарии

Реле безопасности в промышленном оборудовании

Реле безопасности Sick

Реле безопасности Sick

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).

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 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.

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.
Во внутреннюю схему реле безопасности входят обычно два реле (К1 и К2), через последовательные контакты которых включаются силовые контакторы (КМ1 и КМ2).

Рассмотрим простейшую схему применения реле безопасности OMRON G9SB.

Вот как это реле выглядит в реале, по центру, красненькое:

Omron G9SB

Omron G9SB. Слева от него – контактор безопасности, которым управляет реле безопасности и через который питается вся силовая часть схемы.

Сразу даю схему реле безопасности OMRON G9SB.

Omron G9SB внутренняя схема

Omron G9SB внутренняя схема

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).

Omron G9SB - реальная схема включения

Omron G9SB – реальная схема включения

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.


Может, это тоже будет интересно?



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.

Omron G9SA-1

Omron G9SA-1. Двуступенчатея схема безопасности. Первая ступень

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:

Omron G9SA-2. Двуступенчатея схема безопасности. Вторая ступень

Omron G9SA-2. Двуступенчатая схема безопасности. 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.


7 Реле - Электрические, электронные, твердотельные, таймеры

Реле — Электрические, электронные, твердотельные, различные таймеры

Посмотрите, что есть интересного на АлиЭкспресс:

Большой выбор различных реле — электрических, электронных, твердотельных, под пайку и на ДИН-рейку!

Читайте подробнее про применение твердотельного реле и электронного реле выдержки времени!

А также — про схемы подключения твердотельных реле!


Ещё пример схемы на реле безопасности Pilz Pnoz

Тема обширная, поэтому даю ещё схемку простейшего реле безопасности Pnoz X7:

Реле безопасности Pnoz

Реле безопасности Pilz Pnoz

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.

PILZ Pnoz

PILZ Pnoz. Типовая схема включения.

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.

Услуги блога СамЭлектрик.ру. >>> ПЕРЕЙТИ И УЗНАТЬ ПОДРОБНОСТИ >>>

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

Pilz с таймером, реальное промышленное оборудование

Pilz с таймером, реальное промышленное оборудование

Схема в данном случае выглядит так:

Электрическая схема на реле безопасности Pilz с реле времени

Электрическая схема на реле безопасности Pilz с реле времени

Добавлена временная задержка включения для дополнительной защиты.

Пишите, задавайте вопросы, делитесь опытом!

 


Рекомендую ещё:


Статья понравилась?
Добавьте её в свою соц.сеть и дайте оценку!

Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5
(2 оценок, среднее: 4,50 из 5)
Загрузка...


Если статья оказалось полезной или появились вопросы -
пожалуйста, оставьте комментарий.

(через форму ВКонтакте, или через обычное комментирование)


20 комментариев
на “Реле безопасности в промышленном оборудовании”

  • Артур:

    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!

    Ответить
  • Александр/СамЭлектрикNo Gravatar:

    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.

    Ответить
  • Александр/СамЭлектрикNo Gravatar:

    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.!

    Ответить
  • Александр/СамЭлектрикNo Gravatar:

    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!

    Ответить
  • Артур:

    Спасибо за ответ!

    Ответить
  • ЕвгенийNo Gravatar:

    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?

    Ответить
  • Александр/СамЭлектрикNo Gravatar:

    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.

    Ответить
    • КонстантинNo Gravatar:

      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.

      Ответить
      • Александр/СамЭлектрикNo Gravatar:

        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.

        Ответить
  • сашаNo Gravatar:

    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

    Ответить
    • Александр/СамЭлектрикNo Gravatar:

      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…

      Ответить
  • ВладимирNo Gravatar:

    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.

    Ответить
    • Александр/СамЭлектрикNo Gravatar:

      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.

      Ответить
  • seregaNo Gravatar:

    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?

    Ответить
  • ДмитрийNo Gravatar:

    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.

    Ответить
    • Александр/СамЭлектрикNo Gravatar:

      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.

      Ответить
      • ДмитрийNo Gravatar:

        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?

        Ответить
  • seregaNo Gravatar:

    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. .

    Ответить
  • ХемраNo Gravatar:

    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?!

    Ответить
    • Александр/СамЭлектрикNo Gravatar:

      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.

      Ответить

Оставить комментарий

Отправляя комментарий, Вы соглашаетесь с Правилами комментирования.


Статьи от SamElectric.ru
Введите e-mail, чтобы получать новые статьи

Количество читателей

СамЭлектрик ВКонтакте

Подписывайтесь!
Будет интересно.
Самая полная коллекция даташитов в рунете