安全繼電器在制造行業的應用

    設備的安全性能由機械安全防護和電氣安全控制兩方面組成。安全控制系統必須提供一種高度可靠的安全保護手段，最大限度地避免機器的不安全狀態、保護生產裝置和人身安全，防止惡性事故的發生、減少損失。該系統在開車、停車、出現工藝擾動以及正常維護操作期間對機器設備提供安全保護。一旦當機器設備本身出現危險，或由于人為原因而導致危險時，系統立即做出反應并輸出正確信號，使機器安全停車，以阻止危險的發生或事故的擴散。　　         

     一套安全控制系統，由安全輸入信號（即安全功能，如緊急停止信號、安全門信號等）、安全控制模塊（如安全繼電器、安全PLC）、和被控輸出元件（如主接觸器、閥等）三部分組成。要使設備達到相應的安全等級就離不開必要的安全元件和安全線路，常見的安全元件有急停按鈕、雙手按鈕、安全門開關、安全光柵（安全光幕）等。這些元件通過線路（一般是雙回路）連接到安全控制的核心，此核心不是普通的PLC，因為它不具備安全功能。具有安全要求的機器中，普通的繼電器或者PLC被廣泛地作為控制模塊，對安全功能進行監控。從表面看來，這樣的機器在一定條件下也能夠保證安全性。但是，當普通的繼電器和PLC由于自身缺陷或外界原因導致功能失效時（如觸點熔焊、電氣短路、處理器紊亂等故障），就會丟失安全保護功能，引發事故。而對于安全控制模塊，由于其采用冗余、多樣的結構，加之以自我檢測和監控、可靠電氣元件、反饋回路等安全措施，保證在本身缺陷或外部故障的情況下，依然能夠保證安全功能，并且可以及時的將故障檢測出來。從而在最大程度上保證了整個安全控制系統的正常運行，保護了人和機器的安全。電氣安全控制的方式大致分為以下幾種：1.用普通繼電器搭建有自鎖和互鎖功能的雙回路線路。這種是最原始的安全控制方式，能達到較低的安全等級。其優點是成本低廉，缺點是維護和改造十分復雜，無法監控。2.使用安全繼電器搭建安全回路。安全繼電器是安全回路所必需的，用來保護人和機器，在歐洲安全繼電器的使用是強制的。所謂“安全繼電器”發生故障時做出有規則的動作，它具有強制導向接點結構，萬一發生接點熔結現象時也能確保安全，這一點同一般繼電器完全不同。

    安全繼電器有多種，它主要被用在急停回路、安全門、雙手按鈕等，確切地說 是被用在安全回路，它能確保控制回路 在一些緊急狀況下導向安全，不一定是急停，急停是一種常用的安全措施。舉例說 有時候停機是安全，但煤礦井下的通風機在變頻器壞了以后導向安全的狀態是打開到全速-工頻，而不是停機。

      安全繼電器都能夠保證至少2個通道進行輸出的控制。在一個輸出通道出現故障的情況下，另外一個冗余的通道依然能夠保證安全繼電器的安全功能，并且及時檢測出故障通道。常見的安全繼電器品牌有Pilz，國產LNTECH（萊恩光電）安全繼電器等。此控制方式成本適中，能達到較高的安全等級，但如果安全元件多線路依然比較復雜，不適于大型生產線。       

      以上簡單介紹了安全控制的幾種方式，那么與安全等級密切相關的安全元件是如何達到安全控制的目的的呢？下面分類介紹：

1.防短路功能。安全線路一般使用雙回路控制，即使有一條線路發生短路，依然能防止設備在不滿足要求的狀態下運行，另外安全繼電器和安全PLC都有短路診斷功能。2.放粘連功能。安全繼電器與普通繼電器不同，普通繼電器在長時間電弧的作用下有可能發生觸點的粘連，而安全繼電器由于其特殊的結構，能保證在回路不滿足條件的情況下觸點強制斷開。

3.安全區域功能。通過安全門鎖和安全光柵、安全光幕行程指定的安全區域，一旦進入安全門或穿越光柵，在安全控制的作用下設備能夠強制停機，保證生產人員的安全。

      對于安全功能4個以下的單臺設備或流水線，我們可以使用緊湊型安全繼電器。例如，在動力車間中的單臺數控機床，其安全功能通常包括數個緊急停止按鈕、一扇至二扇安全門，并且安全等級在3級以上。對于這樣一個應用，我們可以采用一個緊湊型安全繼電器控制所有的緊急停止按鈕；再使用1/2個緊湊型安全繼電器控制1/2扇安全門。任何一個安全繼電器被觸發，安全輸出必須切斷相關負載（如控制軸運動的變頻器或伺服）。　　     

     對于安全功能在4至14個的設備或流水線，我們推薦使用模塊化的可編程安全繼電器來得到更高的靈活性和更低的成本。我們以一條油漆自動化線為例，在此生產區域中，通常包括在安裝在噴涂區域進出口的2對安全光柵、4/8個安全門、若干個緊急停止按鈕、2套屏蔽傳感器，并且安全等級在3級以上。我們當然可以選用緊湊型的安全繼電器來實現以上安全功能，但是這種解決方案的成本較高、接線繁瑣、故障診斷困難。而可編程安全繼電器的應用，不但能夠可靠、高效的完成安全功能，并且能夠從設計、購買、維護中降低成本。  　

     對于安全功能在數十個以上、或者大部分的安全功能都離散分布的現場，可編程安全PLC系統和安全總線系統可以使復雜的安全控制變得簡便、清晰。在大型沖壓流水線中，安全PLC都有成功的應用案例。通常，一條沖壓流水線高10m，長50m，分為涂油、沖壓、剪切 等幾個工作區域。每個區域都有2扇沖程門和若干的緊急停止按鈕；外圍還需要有安全光柵保護換模區域；此外沖壓機械中還有大量的安全信號（比如上死點、閥信號等）需要接入安全控制系統，并且以復雜的邏輯關系貫穿于整個安全控制回路。在這種情況下，可編程安全繼電器和安全總線系統是最為合適的解決方案。安全PLC可以簡便的實現復雜的邏輯關系。通過安全總線可以將分散在現場的安全輸入信號通過一根電纜集中至主站進行控制。    

      在我國的生產制造行業，各種安全控制系統已經得到廣泛應用。以汽車行業為例，合資企業使用歐美的進口設備，一般都具有較高的安全等級，例如一汽大眾、上海大眾、上海通用的生產車間就是如此。而多數民族汽車品牌大都使用國產設備，如奇瑞汽車，長城汽車等，在其沖壓焊裝和總裝線上大范圍使用了國產設備，也大都配備了安全繼電器和安全PLC等安全控制系統，提高了生產的安全性。隨著以人為本理念的深入貫徹，相信安全控制在未來的工業生產中將得到更加廣泛的應用。