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標題:
安全繼電器的作用和原理
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作者:
睿析儀器
時間:
2025-9-2 11:07
標題:
安全繼電器的作用和原理
一、安全繼電器的作用
強制導向斷開(Forced Guided Contacts)
傳統(tǒng)繼電器觸點可能因熔焊或機械故障導致無法斷開,而安全繼電器采用
強制導向結構
,確保常閉觸點(NC)和常開觸點(NO)在動作時嚴格互鎖。例如:
正常狀態(tài)下:NC閉合,NO斷開。
觸發(fā)安全時:NC強制斷開,NO強制閉合(用于反饋信號)。
即使觸點熔焊,強制導向機構也能通過機械聯(lián)動保證至少一組觸點斷開,避免危險狀態(tài)持續(xù)。
冗余控制與故障診斷
雙通道輸入
:安全繼電器通常配備兩個獨立的安全信號輸入通道(如兩個急停按鈕串聯(lián)),僅當兩個通道同時觸發(fā)時才動作,防止單點故障導致誤停機。
自診斷功能
:實時監(jiān)測內部電路(如線圈、觸點、反饋回路),若檢測到故障(如短路、開路),立即進入安全狀態(tài)并報警。
快速響應與安全等級匹配
響應時間通常小于10ms,滿足
ISO 13849-1
和
IEC 61508
等安全標準對風險等級(PL/SIL)的要求。例如:
PL e(性能等級e):適用于高風險場景(如沖壓機),要求安全繼電器具備冗余電路和定期自檢。
SIL 3(安全完整性等級3):適用于軌道交通信號系統(tǒng),故障概率低于0.001%/年。
與安全控制系統(tǒng)集成
提供標準接口(如24V DC、PNP/NPN信號),可與PLC、安全光幕、安全門鎖等設備聯(lián)動,構建完整的安全回路。
二、安全繼電器的工作原理
1. 典型結構(以雙通道安全繼電器為例)
輸入模塊
:
兩個獨立的安全信號輸入通道(S1、S2),通常為無源觸點(如急停按鈕的NC觸點)。
輸入電路采用
串聯(lián)冗余設計
,任一通道斷開即觸發(fā)安全動作。
控制模塊
:
包含邏輯判斷電路(如與門、或門)、自診斷電路和強制導向機構。
自診斷電路持續(xù)監(jiān)測線圈電壓、觸點狀態(tài)和反饋信號,若發(fā)現(xiàn)異常(如線圈斷電但觸點未斷開),立即強制切斷輸出。
輸出模塊
:
兩組強制導向觸點(NC1/NO1、NC2/NO2),其中NC觸點用于切斷主電路,NO觸點用于反饋安全狀態(tài)(如連接至PLC安全輸入)。
輸出電路采用
雙通道獨立設計
,避免單點故障導致輸出失效。
2. 工作流程分步解析
正常狀態(tài)
:
S1和S2均閉合,輸入電路導通。
控制模塊檢測到輸入信號有效,線圈通電,強制導向機構動作:
NC觸點閉合(允許主電路通電)。
NO觸點斷開(反饋信號為“安全”)。
觸發(fā)安全
:
S1或S2斷開(如急停按鈕按下),輸入電路斷開。
控制模塊立即切斷線圈電源,強制導向機構復位:
NC觸點強制斷開(切斷主電路)。
NO觸點強制閉合(反饋信號為“危險”)。
故障處理
:
觸點熔焊
:強制導向機構通過機械聯(lián)動保證NC觸點斷開,即使NO觸點熔焊。
線圈斷路
:自診斷電路檢測到線圈電壓異常,觸發(fā)安全動作并報警。
反饋信號丟失
:若NO觸點未按預期閉合,控制模塊判定為故障,鎖定安全狀態(tài)。
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