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安全继电器模块工作原理
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安全继电器模块工作原理

出处:www.tianzhixing.com   分类:常见问题  发布:2016-12-2 9:29:08

安全回路是伴随安全要求的提高而提出的。
上世纪末,随着自动控制技术的发展,机器设备的复杂程度及功能越来越强大,因此其可能出现的安全问题、损失问题超过了以往的任何时候,怎样安全、正常的操控这些设备,使其发挥正常的效能,正日益成为涉及相关者生产、生活的迫切问题。
搭建控制回路的基本电器元件是小型继电器,我们通过控制它线圈的得电与否,来控制它触头系统的通断,进而控制其他开关器件的通断,最终通过电路的接通分断,实现某种控制逻辑。在这个系统中,我们是通过各个器件功能完好正常来达成控制逻辑的,但在实践中,某个器件功能出现异常是常有的事,此时轻则系统不能实现功能,严重的系统可能会出现误动作,从而导致人员伤亡、设备毁坏的严重安全事故。
解决上述问题的思路是,在某个器件出现功能异常时(因为你不能保证所有器件在运行中均能完好正常),如果能保证机器停机、不动作,就可以避免事故的发生。具体的办法就是在功能回路之外,搭建对功能回路的监控安全回路:功能回路的正常是安全回路的输入,
一旦功能回路中出现异常,则安全回路输出断开状态,切断功能回路电源,实现停机。
搭建安全回路的核心器件是安全继电器模块,它的作用就是对功能回路进行监控,功能回路状态正常(器件完好正常,功能实现),安全继电器模块输出闭合状态,功能回路电源接通,功能实现;功能回路状态出现异常(器件出现故障,功能变化),此时,不管功能回路是否发出停机指令,安全继电器模块输出断开状态,功能回路电源断开,实现停机。
也就是说,没有安全回路时,停机是在控制系统检查到异常后,控制系统发出断开指令,由功能回路实现停机的。在这个过程中,是否实现停机,涉及检测系统、控制系统、动作系统,他们的功能完好与否将决定整个设备的安全状况:检查传感系统的可靠与否,控制系统软件的崩溃,动作系统的粘连均可能导致安全停机无法实现,导致事故的发生。
有了安全回路,安全模块通过双通道对功能异常进行持续检测,检查传感系统出现故障导致系统误判的概率将大大降低;一旦出现异常,安全模块自动输出断开状态,直接切断功能回路电源,实现停机。此时控制系统是否发出断开指令,不影响安全模块断开输出状态的出现,可以防止因控制系统功能崩溃出现的安全误动作:动作系统的功能正常在每次安全模块启动的时候都会通过反馈得到检查确认,功能正常,安全模块启动,功能异常,安全模块不启动,可以防止因上次循环中出现的故障未被发现而导致的安全事故。
在这个系统中,作为搭建安全回路的核心器件--安全继电器模块能否保证完好正常,功能实现,将决定安全回路是否能发挥作用的关键!既然我们不能保证任一器件在运行中保持结构完好正常,功能实现,又怎么能保证作为电路器件的安全继电器模块不失效呢?
是的,同任何一个器件一样,安全继电器模块本身也会出现损坏,但是安全继电器模块同其他开关器件的最大区别是,无论其故障状况怎样,它均能保证其输出中必有一个断开信号发出,或者安全输出断开(其内部是双路允余设计--同时粘连的概率低于单路功能回路),或者安全信号断开(通知控制系统发出断开指令),两者必据其一!从而保证即使安全继电器模块故障了,安全功能并不丧失!这才是安全继电器模块最大的特点。安全继电器模块之所以有此特点,是因为构成安全继电器模块的核心元件--安全继电器具有强制断开设计!(关于安全继电器的强制断开功能参考安全继电器同普通继电器的区别)。
下面以急停安全回路的搭建为例,看看安全继电器模块的工作原理
图1是不装安全继电器模块的急停回路接线方案---当前用的最多的模式
图2是装安全继电器模块的急停回路接线方案---安全标准中要求的模式


对比图1和图2,有如下区别:
1、旧模式所用急停按钮为单路产品---急停拍下一次,只产生一个断开信号(无论串联
       有几个急停按钮)。而新模式所用急停按钮为双路产品:急停拍下一次,将产生两个
       断开信号。这在实际的运用中,有何区别:
当你发现紧急情况,拍下急停按钮,希望停止机器运转,这时如果发生了急停按钮卡阻,系统将无法获得急停输入,无法停机。在新模式中因为用了双路产品,只要任一路断开,系统都会获得需要急停的信号,从而停止机器运转。当然双路急停按钮也会卡阻,但两路同时卡阻,才会导致这个急停按钮的功能失效!其概率显然要比只有一路,当其出现卡阻,就会导致急停功能失效的概率要低!
也就是说,只有这个急停按钮的两路触头同时处于闭合状态时(未拍下状态---常闭),系统才会认为安全,可以正常运行。这就是安全标准中所谓“双通道”概念----一种状态必须通过独立的两路信号进行确认,当且仅当两路信号同时满足时,状态才被安全继电器所确认。
2、旧模式中,当急停按钮拍下,PLC扫描到输入端A/A’状态变化,经过预设程序运算,输出端B/B’间软开关断开,K1继电器线圈失电,主触头断开,切断电源,机器停止运行。在这个模式中,如果PLC误动作或出现软件崩溃,没有检测到输入端A/A’状态的变化;没有发出输出端B/B’间软开关断开的指令,停机就不能实现;如果输出端B/B’间软开关未能断开,停机也不能实现;如果K1继电器发生了主触头粘连,停机也不能实现。
 在新模式中,只要急停按钮拍下,安全继电器模块TXAS1-3012输出端13/14,23/24瞬时断开,直接实现K1/K2继电器线圈失电,主触头断开,切断电源,机器停止运行。当然安全继电器模块也可能出现故障,那么如果安全继电器模块TXAS1-3012内部故障了,情况会如何?
假如是安全继电器模块TXAS1-3012内部器件损害,那么输出端13/14,23/24必然是断开的(内部逻辑决定),K1/K2继电器线圈失电,主触头断开,切断电源,机器停止运行。
假如是安全继电器模块TXAS1-3012输出端13/14,23/24发生粘连故障。
第一:安全继电器模块TXAS1-3012输出端13/14内部本身就是两个独立开关的串联,其允余设计已降低了其中任一个发生粘连,导致发生输出端不能断开的概率。23/24,33/34都是同意允余设计。
第二:在新模式中安全继电器模块TXAS1-3012输出端13/14和23/24作为独立两路开关同时接入主回路中,也是一种允余设计,只要一路断开,就可实现K1/K2继电器中有一路线圈失电,主触头断开,切断电源,机器停止运行。其同时发生粘连从而导致不能停机的概率是远低于旧模式的。
同样的,通过K1/K2两个继电器去通断主回路,也是一种允余安全设计。
旧模式每次循环无系统自检。而新系统每次运行都会对系统进行自检,从而避免危险积累:当启动按钮SB2按下,系统首先对安全继电器模块TXAS1-3012进行自检:无论器件故障,还是触头粘连,安全继电器模块TXAS1-3012均不会启动(内部逻辑约束),无输出,保证了安全。
    在安全继电器模块TXAS1-3012本身没问题情况下,系统继续进行检查:外围继电器K1、K2在上次停机时,是否发生过主触头粘连,如果发生了,则接入启动回路的辅助常闭触点就是断开的,则启动回路不会导通,安全继电器模块TXAS1-3012不启动,无输出,保证了安全。
    在检查了安全继电器模块TXAS1-3012本身,外围器件无问题情况下,安全继电器模块TXAS1-3012对安全监控对象---急停按钮状态进行检测,如其处于正常状态(两路均闭合),安全继电器模块TXAS1-3012启动,输出端13/14、23/24、33/34闭合,K1、K2处于待机状态,当PLC扫描到输入端a1/a1’由断开变成闭合,且同时a2/a2’由闭合变为断开后,给出B1/B1’,B2/B2’软开关闭合指令,继电器K1/K2线圈得电,主触头闭合,动力电源接通,机器启动。
    这就是安全标准中所谓“四级”安全等级的接线模式!

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