pilz安全继电器工作原理.doc

1、安 全 继 电 器 是 由 数 个 继 电 器 与 电 路 组 合 而 成 ， 为 的 是 要 能 互 补 彼 此 的 异 常 缺 陷 ， 达 到 正确 且 低 误 动 作 的 继 电 器 完 整 功 能 ， 使 其 失 误 和 失 效 值 愈 低 ， 安 全 因 素 则 愈 高 ， 因 此 需 设计 出 多 种 安 全 继 电 器 以 保 护 不 同 等 级 机 械 ， 主 要 目 标 在 保 护 暴 露 於 不 同 等 级 之 危 险 性 的机 械 操 作 人 员 。安 全 继 电 器 与 一 般 继 电 器 的 主 要 差 别 在 哪 里 ?所 谓 “安 全 继 电 器 ”并 不 是 “

2、没 有 故 障 的 继 电 器 ”， 而 是 发 生 故 障 时 做 出 有 规 则 的 动作 ， 它 具 有 强 制 导 向 接 点 结 构 ， 万 一 发 生 接 点 熔 结 现 象 时 也 能 确 保 安 全 ， 这 一 点 同 一 般继 电 器 完 全 不 同 。安 全 继 电 器 用 在 何 处 呢 ?用 在 带 有 确 认 机 器 安 全 的 输 入 ， 确 认 安 全 后 ， 给 接 触 器 等 的 输 入 进 行 控 制 的 安 全 电路 的 设 计 上 。Q:对 安 全 电 路 的 要 求1、 在 紧 急 停 止 解 除 时 ， 机 器 不 能 出 现 突 然 再 启 动2、

3、 万 一 机 器 安 全 电 路 发 生 故 障 时 ， 可 以 停 止 机 器 动 力 电 源3、 安 全 电 路 发 生 故 障 时 ， 机 器 不 能 再 启 动像 安 全 开 关 、 光 幕 等 确 认 安 全 的 输 入 ， 无 法 做 到 上 述 功 能 ， 那 么 ， 怎 样 才 能 做 到 安全 电 路 呢 ？ 时 候 双 重 电 路 就 可 以 了 ？A:单 靠 双 重 化 是 不 行 的 。双 重 化 是 必 要 的 ， 但 是 除 此 之 外 ， 比 备 如 下 几 个 条 件 ， 双 重 化 电 路 的 互 相 检 查 ， 确认 所 有 安 全 电 路 已 经 断 开

4、一 次 ， 必 要 时 由 作 业 者 操 作 便 可 以 启 动 等 条 件 。 还 有 从 另 一 个角 度 来 说 ， 输 入 的 开 关 接 线 短 路 或 电 线 外 皮 破 损 而 引 起 的 接 地 的 可 能 性 时 ， 必 须 预 防 因此 而 引 起 的 机 器 突 然 启 动 。实 际 上 ， 为 了 方 便 安 全 电 路 的 构 成 ， 将 安 全 继 电 器 和 其 他 组 件 组 合 配 套 ， 把 基 本 的紧 急 停 止 电 路 、 安 全 电 路 组 成 电 路 模 块 的 产 品 称 为 安 全 继 电 器 模 块 。皮尔兹安全继电器 PNOZX124VD

5、C 工作原理安全继电器顾名思义要安全，它是一个安全回路中所必须的控制部分（安全回路包括安全输入，控制器，安全输出），安全继电器接受了安全输入（比方说安全光幕、安全门锁）通过内部回路的判断，确定性的输出开关信号到设备的控制回路里。它的输入输出一般都是冗余的，并且触点都是强制导向的开关。 其实安全继电器说白了就是把 2-4 个继电器混在了一起，各自的触点很多是互锁的，这样就可以有效地监控外部回路的触点是否熔接，或者有没有短路等现象。其安全继电器单元如下：而 PILZ 安全继电器可以监控功率、电流、电压、接地故障、相位序列；同时也可以用来控制急停、安全门、光栅、安全地毯、双手控制等，而且 PILZ

6、安全继电器操作简便、产品部件符合国际标准与规范（如 EN954-1）而且通过最少一家以上的机构测试，并予以认证。带有插入终端的单元，可确保更快的试运行，有最小的空间，有最高的安全等级，极好的性价比，通用电源的低存储成本。可用于所有安全功能，如监控紧急停止，安全门，光栅等。皮尔磁安全继电器皮尔磁公司是一家有着 60 年历史的德国家族企业，以提供完整的极具针对性的安全自动化解决方案而为人熟知，其“安全大使”的形象深入人心。客户来自于各行各业，在汽车、机床、橡塑、轨道交通、钢铁、电力等行业中，皮尔磁产品均有广泛的应用，在保护人、机器和环境的安全方面发挥着重要的作用。这家具有 60 多年历史的公司，正

7、颇有耐心地在中国普及着安全自动化技术。它相信，会有越来越多的企业对安全控制感兴趣。皮尔磁的专业度是为业界和广大用户所认可的，多年来皮尔磁凭借先进的技术、可靠的产品、丰富的经验独占鳌头，在安全自动化领域，皮尔磁涉足已有 60 余年，积累了丰富的经验。我们的安全继电器产品更是全球应用最为广泛的安全继电器，PNOZ 几乎成了安全继电器的代名词。每天都有成千上万的皮尔磁安全继电器在运行着，经受着时间的考验。全球客户信赖皮尔磁，是因为皮尔磁产品的高品质，把安全自动化的相关问题，交给皮尔磁，省心又放心！在中国东北大连海荣流体设备有限公司与德国皮尔磁合作代理销售皮尔磁安全电气产品，让身在北方的劳动工人一样可

8、以享受世界级的安全工作环境。品质与服务是企业的生命，皮尔磁深谙此道。因此，我们不但对于生产有明确的操作规程，一丝不苟，而且有十分严格的质量把关。要树立高品质的市场声誉需要几十年的时间，皮尔磁还将用更长的时间向市场证明，皮尔磁的产品是高品质和高性价比的，皮尔磁是您机械安全供应商的最佳选择。大连海荣流体设备有限公司也不断的创新进取根据中国北方的情况不断为广大用户提供最佳的安全方案。安全继电器是由数个继电器与电路组合而成，为的是要能互补彼此的异常缺陷，达到正确且低误动作的继电器完整功能，使其失误和失效值愈低，安全因素则愈高，因此需设计出多种安全继电器以保护不同等级机械，主要目标在保护暴露于不同等级之

9、危险性的机械操作人员。所谓“安全继电器”并不是“没有故障的继电器” ，而是发生故障时做出有规则的动作，它具有强制导向接点结构，万一发生接点熔结现象时也能确保安全，这一点同一般继安全继电器的原理完全不同。1、电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达

10、到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点” ；处于接通状态的静触点称为“常闭触点” 。2、热敏干簧继电器的工作原理和特性热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。3、固态继电器（SSR）的工作原理和特性固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入

11、输出的电隔离。如果你有需要可以到大连海容流体设备有限公司，咨询。这里将为你提供最适合你的安全方案与产品设备，是您身边最值得信赖的安全专家！4 PNOZX 10急停继电器概述PNOZX 10急停继电器用于紧急停止，PNOZX 10急停继电器装在P93的外壳中，共计有10 种不同的型号适用于交流电，1种适用于直流电。 特点： 继电器输出：6个安全触点（常开），4个辅助触点（常闭）。 可连接急停按钮，安全门按钮和启动按钮。 电源电压显示 继电器状态显示。 反馈回路用于检测外部保护回路状态。此继电器符合下列安全要求： 采用冗余的接线方式，并具有自身诊断功能。 当有部分元件损坏时，仍然具有保护作用。 在

12、每次开- 关设备时都会自动检测，继电器是否能正常工作。 用于直流和交流的继电器都有电器保险。PNOZX 10原理展开图功能描述：PNOZX 10急停继电器用于确保紧急情况下安全回路的断开。当接通电源后，短接Y1-Y2、S12-S34并接通输入回路， K3处于工作状态。输入回路接通（如：未按下急停按钮），继电器K1、K2通过触点K3.1、K3.2 接通，并通过K1.1、K2.1自锁保持，状态指示LED 亮。当断开K1.2 、K2.2 后，K3 在经过90ms的延时后断开。安全触点（13-14/23-24/33-34/43-44/53-54/63-64）闭合，辅助触点（71-72/81-82/91

13、-92/01-02）打开。输入回路断开（如：按下急停按钮），继电器K1、K2断开，安全触点13-14/23-24/33-34 24V+K2Y3 K2.1 S22K3.2K1K3.1S21S12 K1.1K3K2.2K1.2S34S37Y2Y1S11S33K324V-/43-44/53-54/63-64）重复断开，辅助触点（71-72/81-82/91-92/01-02）闭合。练习 1特点描述：24V+K2Y3K2.1 S22K3.2K1K3.1S21S12 K1.1K3K2.2K1.2S34S37Y2Y1S11S33K324V-24V+K2Y3K2.1 S22K3.2K1K3.1S21S12

14、K1.1K3K2.2K1.2S34S37Y2Y1S11S33K324V-练习 2特点描述：练习 3特点描述：练习 424V+K2Y3K2.1 S22K3.2K1K3.1S21S12 K1.1K3K2.2K1.2S34S37Y2Y1S11S33K324V-24V+K2Y3K2.1 S22K3.2K1K3.1S21S12 K1.1K3K2.2K1.2S34S37Y2Y1S11S33K324V-特点描述：A1，A2 接电源；PE 接地；T11，T12 ，T21，T22 接 2ch 输入，一般用于接安全限位，安全门开关和急停按钮等产品；T31，T32 为复位输入；A，B 在使用自动复位的时候需要短接；

15、T23 在使用 1ch 输入的时候，与 T23 短接，输入接在 T11，T12 上，或者在连接 PNP 输出的光幕时候使用，光幕输出接 T12，T23 ；其余的均为输出。如果一个 NO 接点熔敷，线圈没通电时所有 NC 接点会保持最小 0.5mm 的距离。 同样如果一个 NO 接点熔敷，线圈通电时所有 NC 接点会保持最小 0.5mm 的距离。参考下图。EN 50205（参考 FAQ No. 02371）要求安全继电器有强制导轨接点装置。A 级安全继电器（即所有接点都是强制导轨接点）在铭牌上有 标记。强制导轨接点装置（G7SA 安全继电器）强制导轨接点逆输入是一种在两个输入电路通道（一个输入正

16、电位一个输入负电位）间创造电位差的输入。如果接线损坏，两通道间出现短路，可以保障切断电源，安全功能动作。自动复位就是在反馈电路里没有复位开关，并且设备在输入变为 ON 时自动启动。手动复位就是在反馈电路里有复位开关，并且设备在输入变为 ON 时不会启动，直到复位开关按下。电路示例请参考 FAQ No. 02326 手动复位用在人们可以进入的机器上，还可以用来紧急停止电路。自动复位用在人们不能进入的机器上。复位必须在所有危险都被清除后发生，通常手动复位更安全。自动复位可以用在人们无法进入的保护通道上。在人们可以进入并紧急停止的保护通道上，只使用手动复位。警告！G9S-2001/2002 安全继电

17、器单元G9SB-2002-A 安全继电器单元G9SB-200-B 安全继电器单元G9SB-3012-A 安全继电器单元G9SB-301-B 安全继电器单元手动复位不能用在以上型号上。永远不要在这些型号上使用手动复位，因为如果使用了手动复位，有时候无法会避免危险。这同样适用于在自动复位模式下的 G9SA 安全继电器单元上使用手动复位。永远不要用手动模式安全继电器和一般用途继电器之间的区别是什么？ 问题编号：FAQ02435安全继电器（有强制导轨接点的继电器） 一般用途继电器强制导轨接点（参考注意 1） 是 否接点熔敷检测 如果一个 NO 接点熔敷，可以通过 NC 接点来检测。如果一个 NC 接点

18、熔敷，可以通过 NO 接点来检测。 不适用接点熔敷和接点故障两种继电器都会有故障，但是安全继电器的强制导轨接点可以利用辅助电路来检测故障，比如安全电路。（参考注意 2。）特性，如负荷开关和绝缘电阻 两种继电器有相似的特性， 具体特性和额定值请参考各自的产品说明书。转换接点布置 不能实现 可以实现G9SA 的复位方式是通过 A，B 端子连线来切换。当 A，B 端子开路时，G9SA 为自动复位方式， T31，T32 端子可以直接短接使用；当 A，B 端子短路时，G9SA 为手动复位方式，在 T31，T32 端子上要接入复位开关。为什么安全电路里需要安全继电器？ 问题编号：FAQ02301安全继电器

19、有强制导轨接点来防止 NO 和 NC 接点在接点熔敷时同时工作，这使得安全继电器自身就能检测接点熔敷。（有关强制导轨接点的信息请参考 FAQ No. 02481。）这可以用于组建安全电路。一般用途继电器没有强制导轨接点。（安全继电器和一般用途继电器之间的区别请参考 FAQ No. 02435。）然而，即便使用安全继电器，取决于电路的构造，有些电路仍然存在危险，必须给予足够的重视。例如下面图 1 里的电路就是危险的，因为电源无法切断。利用电路里的强制导轨接点提供的熔敷检测功能来建立冗长性和自我监控功能，如图 2 所示（冗长性的信息请参考 FAQ No. 02367）。图 1图 2 部分 G9S-

20、301 安全继电器单元电路（摘要）K1、 K2 和 K3: 安全继电器建成了 G9S-301例如，反馈电路被用来检测驱动电机的接触器里 NO 接点的熔敷。这在一定程度上能保障安全，因为即使接触器里的 NO 接点发生熔敷，这个反馈电路也能防止安全继电器单元重新启动。但是，接触器数量需要加倍。双倍接触器的连接示例（电路示例）请参考 FAQ No. 02326。什么是正极普通输入（欧姆龙安全继电器单元/ 安全继电器的术语表）？ 问题编号：FAQ02416这是一种输入模式，有两个输入，并且这两个都连接到电源的正极。两个输入会有相同的电压，所以如果两个终端之间有短路将无法被检测出来。安 全 继 电 器

21、介 绍根 据 当 前 技 术 的 国 际 水 准 ， 机 器 的 控 制 电 路 可 以 划 分 为 两 大 部 分 。 一 部 分 是 负 责 机 器 运 行功 能 的 控 制 电 路 ， 另 一 部 分 是 实 现 安 全 保 护 功 能 的 控 制 电 路 。 上 述 的 控 制 电 路 划 分 在 国 际性 标 准 中 已 经 成 为 标 准 要 求 (1)， 而 且 有 关 “工 作 保 护 ” 的 条 目 ， 在 许 多 国 家 法 律 规 定 中 也可 以 找 到 。 不 同 的 思 考 方 法 带 有 安 全 功 能 的 控 制 电 路 -以 下 也 称 为 “与 机 器 安

22、全 相 关 的 控 制 部 分 ”或 “安 全 电 路 ”， 通 过 采取 本 质 上 和 /或 结 构 的 措 施 区 别 于 控 制 机 器 运 行 的 控 制 电 路 ， 从 而 使 在 工 作 范 围 内 由 机 器对 工 作 人 员 产 生 的 危 险 性 动 作 和 其 它 机 械 危 险 得 到 的 专 门 的 处 理 保 护 ， 而 且 在 出 故 障 的 情况 下 ， 工 作 人 员 也 能 得 到 保 护 。 这 里 要 研 究 的 一 个 是 机 器 停 止 命 令 ， 另 一 个 是 对 机 器 或机 器 部 件 意 外 起 动 的 保 护 。 控 制 机 器 正 常

23、运 转 的 电 路 结 构 的 可 支 配 性 (即 可 靠 性 )成 为 研 究 的 重 点 。 也 就 是 研 究 ： 在 确定 的 时 间 里 对 可 预 见 任 务 的 作 用 。 实 现 安 全 功 能 控 制 电 路 的 结 构 关 系 到 在 部 件 失 效 和 出 现故 障 行 为 的 情 况 下 ， 对 工 作 人 员 无 法 避 免 的 伤 害 后 果 进 行 保 护 。 也 就 是 说 ， 在 对 与 安 全 性有 关 的 机 器 控 制 部 件 进 行 设 计 的 过 程 中 ， 一 定 要 确 保 安 全 。 即 使 在 出 现 故 障 时 ， 也 不 允 许使 人

24、员 受 到 生 命 或 健 康 的 损 害 。 与 此 相 关 的 问 题 是 下 述 列 举 的 情 况 发 生 时 ， 仅 在 对 人 员 保护 方 面 ， 机 器 控 制 将 会 怎 样 ？ 断 电电 缆 受 到 损 坏结 构 性 元 件 (相 同 种 类 )失 灵 ， 即 在 对 机 器 给 出 功 能 指 令 时 不 能 打 开 或 不 能 关 闭 机 械 性 折 断 、卡 死 等 。 这 里 只 给 出 几 个 例 子 。 在 标 准 IEC13849-2(2)附 录 中 对 所 研 究 的 故 障 或 故 障 可 能 性 有 较 全面 的 介 绍 。 设 计 过 程 的 目 的

25、应 当 是 ： 通 过 适 当 的 措 施 ， 实 现 有 安 全 功 能 的 控 制 电 路 ， 使 得引 起 危 险 的 故 障 或 干 扰 的 可 能 性 减 低 到 最 小 (3)。 这 种 可 能 性 取 决 于 危 险 程 度 的 大 小 。 机 器 控 制 与 安 全 有 关 部 分 的 类 别 为 了 确 定 根 据 风 险 大 小 采 取 的 附 加 措 施 ， 从 经 济 、 安 全 技 术 角 度 ， 对 实 现 安 全 功 能 控 制 电路 的 技 术 要 求 分 为 不 同 的 “类 别 ”， 例 如 ， 在 标 准 ISO13849-1(4)中 ， 被 称 为 控

26、制 类 别 。 可 以 说 ， 它 涉 及 5 种 不 同 的 安 全 、 技 术 、 质 量 等 级 。 下 面 再 次 对 此 作 简 要 的 叙 述 (5)： 控 制 类 别 B： 控 制 中 涉 及 安 全 的 部 分 和 /或 保 护 装 置 及 零 部 件 必 须 按 照 有 关 标 准 进 行 构 造 、 制 造 、 选 择 、组 装 和 组 合 ， 以 能 承 受 预 料 的 影 响 。 解 释 ： 应 根 据 一 般 有 效 标 准 的 推 荐 ， 使 用 带 有 功 能 和 安 全 技 术 特 征 和 特 点 的 部 件 ， 例 如IEC-和 ISO-标 准 。 控 制 类

27、 别 1： B 类 别 中 的 要 求 必 须 得 以 满 足 ， 而 且 必 须 用 成 熟 可 靠 的 部 件 和 安 全 原 理 。 解 释 ： 可 靠 部 件 是 指 经 得 住 长 年 使 用 的 (使 用 中 得 到 验 证 的 )， 例 如 ： 机 电 开 关 ， 而 微 处理 器 却 不 属 于 可 靠 部 件 。 可 靠 安 全 原 理 ， 例 如 像 安 全 电 路 中 的 稳 流 原 理 ， 开 关 的 强 制 断 开式 触 点 或 强 制 操 动 的 继 电 器 触 点 ， 保 护 触 点 等 。 控 制 类 别 2 必 须 满 足 B 类 别 中 的 要 求 和 可

28、靠 安 全 原 理 的 应 用 。 安 全 功 能 须 在 适 当 的 时 间 间 隔 内 通 过机 器 控 制 得 到 检 验 。 解 释 ： 这 里 要 求 的 是 对 规 定 功 能 的 定 期 检 验 。 例 如 :每 班 开 始 工 作 起 动 机 器 前 ， 保 护 罩 应首 先 被 打 开 再 关 上 以 后 ， 才 可 进 行 生 产 ， 这 应 形 成 有 意 识 的 行 为 。 对 于 检 验 周 期 的 长 短 ，在 专 家 们 间 存 在 不 同 的 观 点 。 对 类 别 B、 1 、 2 的 共 同 解 释 ： 这 些 控 制 类 别 一 般 为 单 通 道 结 构

29、 。 也 就 是 说 ， 机 器 运 转 时出 现 干 扰 或 故 障 的 情 况 下 ， 人 员 可 能 受 损 伤 。 控 制 类 别 3 必 须 满 足 B 类 别 中 的 要 求 和 可 靠 安 全 原 理 的 应 用 ， 任 何 部 件 上 出 现 一 个 故 障 时 不 会 导 致安 全 功 能 的 损 坏 。 如 果 可 能 ， 应 采 取 适 当 的 方 式 使 故 障 得 以 识 别 。 解 释 ： 这 里 关 系 到 对 已 经 讲 过 的 单 故 障 安 全 的 要 求 。 也 就 是 说 ， 从 控 制 类 别 3 开 始 ， 安全 电 路 一 般 来 讲 是 冗 余

30、结 构 ， 即 双 通 道 。 如 果 两 通 道 中 其 中 一 个 通 道 出 现 干 扰 或 故 障 ， 第二 个 通 道 将 承 担 安 全 功 能 ， 或 者 由 于 两 通 道 间 出 现 矛 盾 时 则 会 断 路 。 原 则 上 ， 控 制 类 别 3 涉 及 到 故 障 安 全 的 逻 辑 比 较 。 对 于 隐 蔽 的 故 障 ， 应 最 晚 在 机 器 下 次 起 动 前 被 识 别 ， 并 锁 住机 器 防 止 再 运 转 。 控 制 类 别 4 必 须 满 足 B 类 别 中 的 要 求 和 可 靠 安 全 原 理 的 应 用 。 任 何 一 个 部 件 上 出 现

31、一 个 故 障 时 ， 不会 导 致 安 全 功 能 的 失 效 ， 并 且 在 安 全 功 能 被 实 施 或 在 下 一 次 安 全 功 能 被 实 施 之 前 故 障 应 被识 别 。 如 果 这 样 不 能 做 到 的 话 ， 故 障 的 积 累 不 会 导 致 安 全 功 能 的 损 坏 。 解 释 ： 单 故 障 安 全 的 要 求 在 这 里 一 样 适 用 ， 但 所 有 可 能 隐 蔽 的 故 障 必 须 能 够 被 识 别 。 也 就是 说 ， 控 制 类 别 4 中 故 障 识 别 的 措 施 要 严 格 得 多 ， 以 至 于 多 到 故 障 的 积 累 。 另 外 ，

32、 有 规律 的 且 频 繁 的 对 安 全 电 路 检 验 是 很 有 效 的 措 施 。 图 1：机器控制的基本结构根 据 ISO13849-1 风 险 评 估 控 制 类 别 的 选 择 和 使 用 取 决 于 风 险 评 定 。 对 风 险 评 定 ， 一 个 可 利 用 的 辅 助 工 具 提 供 了 叫 做风 险 图 的 参 考 (6)。 就 像 在 ISO13849-1 附 录 中 出 版 的 那 样 须 根 据 下 列 风 险 参 数 评 估 ： 受 伤 害 程 度 .(S)经 常 性 和 /或 危 险 位 置 (F)避 免 危 险 的 可 能 性 .(P) 下 面 插 图 指

33、出 ， 根 据 对 参 数 S,F,P 的 认 识 和 评 估 ， 将 它 们 进 行 相 互 组 合 ， 实 现 对 风 险 等 级划 分 ， 并 归 类 在 到 控 制 类 别 B 到 4 中 。 风 险 的 等 级 越 高 ， 就 应 该 选 择 越 高 的 保 护 措 施 以控 住 危 险 。 图 2: ISO13849-1 风险图 S 伤 害 程 度S1 轻 度 （ 一 般 可 恢 复 ） 伤 害S2 严 重 （ 一 般 不 可 恢 复 ） 伤 害 ， 包 括 死 亡F 危 险 发 生 的 经 常 性 和 /或 持 续 性F1 很 少 到 经 常 和 /或 短 暂 发 生F2 经 常

34、 到 持 续 和 /或 持 久 地 发 生P 避 免 危 险 的 可 能 性P1 在 一 定 条 件 下 可 能P2 不 太 可 能 类 型 B、 1 到 4， 控 制 部 分 用 于 安 全 相 关 的 元 件 ， 上 述 对 于 风 险 评 定 的 研 究 总 是 与 安 全 电路 相 关 的 ， 并 且 由 信 号 变 送 器 、 安 全 传 感 器 、 控 制 逻 辑 和 执 行 元 件 组 成 。 图 3: 安全电路结构安 全 -继 电 器 -组 件 鉴 于 控 制 类 别 2,3,4 之 间 在 成 本 上 无 显 著 区 别 ， 另 外 尤 其 是 在 计 划 和 数 据 逻 辑

35、 方 面 尽 可 能要 简 单 化 ， 现 今 ， 安 全 电 路 的 逻 辑 部 分 一 般 都 采 取 安 全 -继 电 器 -组 件 。 图 4: Schmersal 集团生产的安全 -继电器 -组件实例 安 全 -继 电 器 -组 件 是 安 全 传 感 器 技 术 层 与 机 器 控 制 有 关 安 全 的 执 行 元 件 层 之 间 的 连 接 环 节 ，此 逻 辑 联 接 使 输 入 端 与 输 出 端 的 安 全 技 术 得 以 实 现 。 按 照 安 全 技 术 要 求 ， 这 些 器 件 的 制 作达 到 了 故 障 安 全 。 即 有 限 的 线 路 故 障 技 术 ，

36、壳 体 可 打 开 并 可 直 接 安 装 ， 满 足 ISO13849-1类 别 4 的 要 求 。 安 全 -继 电 器 -组 件 可 直 接 安 装 的 构 造 形 式 ， 可 简 便 地 、 节 约 空 间 地 装 在 机 器 柜 中 。 使 用 中节 省 了 很 多 布 线 时 间 ， 避 免 安 全 电 路 设 计 阶 段 出 现 错 误 ， 布 线 出 错 以 及 找 错 ， 排 错 花 费 的时 间 。 此 外 这 些 继 电 器 在 销 售 时 ， 提 供 有 著 名 检 验 机 构 对 样 品 的 检 验 证 书 ， 使 消 费 者 感 到放 心 。 根 据 与 输 入 和

37、 输 出 端 相 连 的 外 部 线 路 的 不 同 ， 可 以 实 现 所 有 类 别 的 安 全 电 路 ， 只 是 “线 路中 最 薄 弱 的 环 节 “决 定 安 全 标 准 的 高 低 。 也 就 是 说 ， 一 个 单 通 道 输 入 线 路 和 符 合 控 制 类 别4 的 安 全 -继 电 器 -组 件 的 组 合 一 般 只 能 达 到 类 别 2， 甚 至 可 能 是 类 别 1， 而 不 是 类 别 4，但 在 输 入 和 输 出 端 加 上 “故 障 排 除 “是 允 许 的 。 也 就 是 说 ， 根 据 应 用 ， 选 择 超 出 类 别 需 要 的部 件 或 采

38、取 附 加 措 施 ， 以 排 除 故 障 或 干 扰 是 可 以 的 。 线 路 技 术 安 全 -继 电 器 -组 件 线 路 是 按 照 任 务 的 不 同 ， 通 过 所 谓 的 2 个 或 3 个 继 电 器 技 术 实 现 的 。 3-继 电 器 技 术 意 味 着 此 线 路 带 有 自 己 的 起 始 继 电 器 (K1)， 继 电 器 独 自 通 过 起 始 电 路 工 作 并带 动 通 道 继 电 器 K2 和 K3； 2-继 电 器 -技 术 线 路 所 不 同 的 是 ， 线 路 的 起 始 不 通 过 自 己 的 起始 继 电 器 。 更 确 切 地 说 ， 在 两

39、个 配 电 继 电 器 自 保 功 能 激 活 过 程 中 进 入 配 电 过 程 。 虽 然 这 两 种 线 路 在 安 全 技 术 方 面 并 无 区 别 ， 在 功 能 方 面 却 有 不 同 。 例 如 控 制 类 别 2 和 4中 所 要 求 的 起 动 检 测 或 在 起 动 过 程 中 反 馈 信 号 的 处 理 ， 当 然 只 有 3 个 继 电 器 线 路 可 实 现 。应 用 中 所 有 线 路 的 安 全 继 电 器 带 有 强 制 动 作 触 点 。 根 据 结 构 ， 大 部 分 的 继 电 器 以 旋 转 电 枢原 理 工 作 ， 一 部 分 以 枢 轴 衔 铁 原

40、 理 工 作 。 图 5：分等级保护措施的实现实例，控制类别 3分 等 级 保 护 措 施 的 实 现 实 例 ， 控 制 类 别 3 结 构 1.两 个 接 点 ， 最 少 其 中 之 一 是 肯 定 断 开 式 的 。2.接 触 器 /继 电 器 的 防 护 等 级 IP54。3.引 线 用 通 用 的 带 护 套 电 线 。4.接 触 器 /继 电 器 的 线 圈 与 控 制 电 路 的 线 圈 共 地 。 图 6：分等级保护措施的实现实例，控制类别 4分 等 级 保 护 措 施 的 实 现 实 例 ， 控 制 类 别 4 结 构 1.如 上 所 述 的 控 制 类 别 3。2.开 关

41、信 号 的 接 线 ， 护 套 导 线 要 分 开 布 线 或 在 线 路 中 带 有 短 路 、 交 叉 识 别 或 “特 殊 的 屏 蔽电 缆 ”。3.上 电 检 测 。 注 解 ： (1) 特 别 参 考 见 ISO 12100-1/-2： 机 器 的 安 全 -基 本 概 念 /一 般 性 结 构 原 理 。(2) IEC 13849-2： 机 器 控 制 中 安 全 相 关 部 件 - 部 分 2： 验 证 。 (3) 比 较 IEC 60204-1： 1997， 章 节 9.4.1： 故 障 中 的 控 制 功 能 /一 般 要 求 。(4) IEC 13849-1: 机 器 控

42、制 中 安 全 相 关 部 件 - 部 分 1： 一 般 性 结 构 原 理 。 这 是 当 前 有 效 文本 ， 被 称 为 执 行 层 面 的 标 准 中 的 要 求 正 在 起 草 过 程 中 。 其 它 相 似 的 安 全 标 准 ， 如 IEC 61508： 与 安 全 功 能 相 关 的 电 气 /电 子 /可 编 程 系 统 。 (5) 在 标 准 ISO13849 的 两 个 部 分 及 其 它 一 些 文 献 中 有 相 关 的 详 细 信 息 ， 所 有 生 产 机 器 安全 部 件 的 著 名 生 产 商 也 提 供 有 相 关 信 息 。(6) 对 于 复 杂 的 机

43、器 和 加 工 系 统 ， 可 能 会 出 现 是 否 安 装 带 有 安 全 功 能 的 可 编 程 系 统 的 问 题 。安全继电器及 PLC 在制造行业的应用 国内外的各制造行业厂商历来重视制造过程中的安全与保护。随着产能的不断提升，厂商对设备自动化的要求越来越高，机器和设备也越来越复杂、速度也越来越快。因此，厂商对这些机器的安全要求也越来越高。我们既要能够保证安全、可靠性，又要保证灵活、易维护性。这就对安全元器件的正确和合理的设计和选择提出了一定的要求。安全功能在工业设备上的使用在发达国家已十分普及，例如，在欧洲有强制的安全标准，达不到相应安全等级的设备不能投产；在美国则依靠高额的事故

44、赔偿来强制设备的安全性。通常，我们可以参照以下欧洲标准进行设备的设计：EN 1050-1996 机械安全 风险评价EN 2921：1991 机器安全 基本概念与设计通则EN 954-1 机械安全 控制系统有关安全部件 第 1 部分 设计通则EN/IEC 60204 机械安全 机械电气设备EN/ISO 13894 机械的安全 控制系统有关的安全部件EN/IEC 61508 主要涵盖了电气/ 电子/可编程电子系统的功能安全EN 418 紧急制动设备EN 1088 与保护装置有关的连锁装置 设计和选择原则EN 12415 机床 安全 小型数控车床和车削中心EN 12417 机床 安全 加工中心EN

45、12478 机床 安全 大型数控车床和车削中心EN 692：1996 机械压力机安全EN 693：2000 机床安全 液压机EN 1550：1997 机床安全 工件夹紧用卡盘设计和制造的安全要求在这方面我国还处于起步阶段，很多有一定危险性的设备没有任何安全保护措施，这也是工厂事故频发的一个重要原因。随着国家对此重视程度的提高和以人为本理念的逐渐深入人心，设备的安全性正得到越来越多的重视。设备的安全性能由机械安全防护和电气安全控制两方面组成。机械安全防护在本文不做过多介绍，下面详细介绍电气安全控制的原理及应用。安全控制系统必须提供一种高度可靠的安全保护手段，最大限度地避免机器的不安全状态、保护生

46、产装置和人身安全，防止恶性事故的发生、减少损失。该系统在开车、停车、出现工艺扰动以及正常维护操作期间对机器设备提供安全保护。一旦当机器设备本身出现危险，或由于人为原因而导致危险时，系统立即做出反应并输出正确信号，使机器安全停车，以阻止危险的发生或事故的扩散。一套安全控制系统，由安全输入信号（即安全功能，如紧急停止信号、安全门信号等） 、安全控制模块（如安全继电器、安全 PLC） 、和被控输出元件（如主接触器、阀等）三部分组成。要使设备达到相应的安全等级就离不开必要的安全元件和安全线路，常见的安全元件有急停按钮、双手按钮、安全门开关、安全光栅等。这些元件通过线路（一般是双回路）连接到安全控制的核

47、心，此核心不是普通的 PLC，因为它不具备安全功能。具有安全要求的机器中，普通的继电器或者 PLC 被广泛地作为 控制模块，对安全功能进行监控。从表面看来，这样的机器在一定条件下也能够保证安全性。但是，当普通的继电器和 PLC 由于自身缺陷或外界原因导致功能失效时（如触点熔焊、电气短路、处理器紊乱等故障） ，就会丢失安全保护功能，引发事故。而对于安全控制模块，由于其采用冗余、多样的结构，加之以自我检测和监控、可靠电气元件、反馈回路等安全措施，保证在本身缺陷或外部故障的情况下，依然能够保证安全功能，并且可以及时的将故障检测出来。从而在最大程度上保证了整个安全控制系统的正常运行，保护了人和机器的安

48、全。 电气安全控制的方式大致分为以下几种：1.用普通继电器搭建有自锁和互锁功能的双回路线路。这种是最原始的安全控制方式，能达到较低的安全等级。其优点是成本低廉，缺点是维护和改造十分复杂，无法监控。2.使用安全继电器搭建安全回路。上个世纪随着安全继电器的出现，它已经越来越多的应用于各种工业设备中。可以用于控制单一安全功能，适用于小型的安全控制系统。其安全输出通常有继电器触点输出或晶体管输出。无论采用何种形式的输出结构，安全继电器都能够保证至少 2 个通道进行输出的控制。在一个输出通道出现故障的情况下，另外一个冗余的通道依然能够保证安全继电器的安全功能，并且及时检测出故障通道。常见的安全继电器品牌

49、有皮尔兹、施迈赛等，现在西门子、欧姆龙等系统集成商也都相继推出了自己的安全继电器产品。此控制方式成本适中，能达到较高的安全等级，但如果安全元件多线路依然比较复杂，不适于大型生产线。3.使用安全 PLC 进行安全控制。安全可编程控制器的 CPU 采用冗余的多处理器结构。各个处理器之间相互监控，一旦出现不一致，立刻使控制器处于安全状态，并且发出报警信息；同时，安全可编程控制器对内部的 RAM，EPROM，输入输出寄存器等元件进行实时监控，并且采用特殊的测试脉冲对输入信号和输出被控元件进行检测，一旦出现任何不安全隐患，控制器立刻切换至安全保护状态。安全总线系统适用于大型、离散式的安全控制系统。其原理是在现有工业现场总线的基础上，采用了一系列的时间检测、地址检测、连接检测和 CRC 冗余校验等措施，达到高的安全等级。安全 PLC 是上世纪末出现的产品，他的优点是可编程性能强大，使用安全总线能实现很高要求的安全控制，但成本较高。4.使用可编程安全继电器进行安全控制。可编程安全继电器是近年推出的安全产品，它介于安全 PLC 和安全继电器之间，即具有一定的可编程性，价格却不是很高。安全继电器是一个多功能、可自由配置的模块化安全系统。与其他普通安全继电器不同，可编程安全继电器的安全电路可在个人电脑上使用图形配置工具轻松生成。通过基础模块上的RS232 接口可以直接向可