Реле безопасности в промышленном оборудовании

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.

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.

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:

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

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

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.

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.

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.

Ещё пример схемы на реле безопасности Pilz Pnoz

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

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. 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.

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

Схема в данном случае выглядит так:

Электрическая схема на реле безопасности Pilz с реле времени

Добавлена временная задержка включения для дополнительной защиты.

Пишите, задавайте вопросы, делитесь опытом!

Скачать

Литературы по этой теме мало, вот, что есть:

Ремонт PILZ SERVO DRIVE, PSS3046

Осуществляем ремонт и восстановление PILZ SERVO DRIVE, part number PSS3046 на уровне компонентов с применением новейшего высокоточного и высокотехнологичного оборудования.

По статистике, около 90% оборудования, признаваемого обычно неремонтируемым, подлежит восстановлению.

Преимущества ремонта PILZ SERVO DRIVE, part number PSS3046 по сравнению с покупкой нового блока:

Примеры выполненных работ

Крупнейшая лаборатория в России по ремонту промышленной электроники на компонентном уровне. Сертификат Международной ассоциации участников рынка электронной промышленности IPC-7711B/7721B действует с 2016 года

Part number: 301370

Part number: 300200

Part number: 300255

Заявка на ремонт

Постарайтесь подробно описать дефект!

Работать с нами просто, схема взаимодействия

Консультация по телефону

Отправка оборудования на осмотр

Оценка стоимости ремонта

Ремонт и отправка оборудования

Отзывы о нашей работе

Компания ООО «Барс-Гидравлик Групп»

Компания ООО «Барс-Гидравлик Групп» на протяжении нескольких лет успешно сотрудничает с ООО «Инженерная компания 555» в вопросах ремонта сложного промышленного оборудования. За время работы наш партнер зарекомендовал себя с самой лучшей стороны. Заказы выполняются в кротчайшие сроки при соблюдении высокого качества работ. Организация приема и выдачи заказов четкая. Гарантийные обязательства выполняются в полном объеме.

Выражаем благодарность Вашим специалистам за профессионализм и оперативное решение поставленных задач.

Особенно хочется отметить высокую клиентоориентированность персонала Вашей компании, готовность помочь в самых сложных ситуациях.

Мы высоко ценим сложившиеся между нашими компаниями открытые и доверительные партнерские отношения и искренне желаем «Инженерной компании «555» долгих лет успеха и процветания.

ООО «Инженерная компания «555» оказывала нашей компании услуги по ремонту электродвигателей и проявила пунктуальность, аккуратность и ответственность в работе.

Результат выполненных работ говорит о качественном оборудовании и высококвалифицированных кадрах.

Сотрудники компании готовы выполнить новые для себя виды работ и оказать консультационные услуги, что характеризует их как профессионалов своего дела.

Рекомендуем ООО «ИК «555» как ответственного и надежного поставщика услуг.

Сообщаем, что наша организация сотрудничает с ООО «Инженерная компания «555» с мая 2016 года по настоящее время.

За этот период мы обращались к услугам компании более 10 раз.

Благодаря серьезному и квалифицированному подходу сотрудников ООО «Инженерная компания «555» ремонтные работы произведены качественно с учетом сроков, и обеспечены гарантийным сопровождением.

Планируем в дальнейшем работать с ООО «Инженерная компания «555»

ОАО «Октябрьский электровагоноремонтный завод»

Уважаемый Дмитрий Васильевич!

ОАО «Октябрьский электровагоноремонтный завод» успешно работает с ООО «Инженерная компания «555» несколько лет, очень довольны данным сотрудничеством. В работе компании наибольшую ценность для нас представляет готовность работать на условиях, удобных Заказчику, качественный ремонт оборудования в заявленные сроки и самое главное, финансовая защищенность Заказчика. В инженерной компании работают внимательные, доброжелательные сотрудники, готовые в любой момент решить проблему Заказчика. Мы рады, что выбрали ООО «Инженерная компания «555» в качестве партнера. Гарантируем дальнейшее сотрудничество!

ЗАО «Охтинское» выражает глубокую признательность и истинную благодарность ООО Инженерной компании «555» за качественную работу компании по ремонту сложного оборудования промышленной электроники, оперативность и технически грамотное отношение к работе в течении всего периода сотрудничества.

Мы надеемся на дальнейшее успешное развитие деловых отношений в сфере ремонта промышленной электроники.