安全繼電器的作用和原理

睿析儀器

一、安全繼電器的作用

• 強(qiáng)制導(dǎo)向斷開（Forced Guided Contacts）
  • 傳統(tǒng)繼電器觸點(diǎn)可能因熔焊或機(jī)械故障導(dǎo)致無(wú)法斷開，而安全繼電器采用強(qiáng)制導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，確保常閉觸點(diǎn)（NC）和常開觸點(diǎn)（NO）在動(dòng)作時(shí)嚴(yán)格互鎖。例如：
    • 正常狀態(tài)下：NC閉合，NO斷開。
    • 觸發(fā)安全時(shí)：NC強(qiáng)制斷開，NO強(qiáng)制閉合（用于反饋信號(hào)）。
      
  • 即使觸點(diǎn)熔焊，強(qiáng)制導(dǎo)向機(jī)構(gòu)也能通過機(jī)械聯(lián)動(dòng)保證至少一組觸點(diǎn)斷開，避免危險(xiǎn)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(gè)獨(dú)立的安全信號(hào)輸入通道（如兩個(gè)急停按鈕串聯(lián)），僅當(dāng)兩個(gè)通道同時(shí)觸發(fā)時(shí)才動(dòng)作，防止單點(diǎn)故障導(dǎo)致誤停機(jī)。
  • 自診斷功能：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)部電路（如線圈、觸點(diǎn)、反饋回路），若檢測(cè)到故障（如短路、開路），立即進(jìn)入安全狀態(tài)并報(bào)警。
    
• 快速響應(yīng)與安全等級(jí)匹配
  • 響應(yīng)時(shí)間通常小于10ms，滿足ISO 13849-1和IEC 61508等安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（PL/SIL）的要求。例如：
    • PL e（性能等級(jí)e）：適用于高風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景（如沖壓機(jī)），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(jí)3）：適用于軌道交通信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)接口（如24V DC、PNP/NPN信號(hào)），可與PLC、安全光幕、安全門鎖等設(shè)備聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建完整的安全回路。
    
  
  

二、安全繼電器的工作原理1. 典型結(jié)構(gòu)（以雙通道安全繼電器為例）

• 輸入模塊：
  • 兩個(gè)獨(dú)立的安全信號(hào)輸入通道（S1、S2），通常為無(wú)源觸點(diǎn)（如急停按鈕的NC觸點(diǎn)）。
  • 輸入電路采用串聯(lián)冗余設(shè)計(jì)，任一通道斷開即觸發(fā)安全動(dòng)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(qiáng)制導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
  • 自診斷電路持續(xù)監(jiān)測(cè)線圈電壓、觸點(diǎn)狀態(tài)和反饋信號(hào)，若發(fā)現(xiàn)異常（如線圈斷電但觸點(diǎn)未斷開），立即強(qiáng)制切斷輸出。
    
• 輸出模塊：
  • 兩組強(qiáng)制導(dǎo)向觸點(diǎn)（NC1/NO1、NC2/NO2），其中NC觸點(diǎn)用于切斷主電路，NO觸點(diǎn)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(dú)立設(shè)計(jì)，避免單點(diǎn)故障導(dǎo)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(dǎo)通。
  • 控制模塊檢測(cè)到輸入信號(hào)有效，線圈通電，強(qiáng)制導(dǎo)向機(jī)構(gòu)動(dòng)作：
    • NC觸點(diǎn)閉合（允許主電路通電）。
    • NO觸點(diǎn)斷開（反饋信號(hào)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(qiáng)制導(dǎo)向機(jī)構(gòu)復(fù)位：
    • NC觸點(diǎn)強(qiáng)制斷開（切斷主電路）。
    • NO觸點(diǎn)強(qiáng)制閉合（反饋信號(hào)為“危險(xiǎn)”）。
      
    
    
• 故障處理：
  • 觸點(diǎn)熔焊：強(qiáng)制導(dǎo)向機(jī)構(gòu)通過機(jī)械聯(lián)動(dòng)保證NC觸點(diǎn)斷開，即使NO觸點(diǎn)熔焊。
  • 線圈斷路：自診斷電路檢測(cè)到線圈電壓異常，觸發(fā)安全動(dòng)作并報(bào)警。
  • 反饋信號(hào)丟失：若NO觸點(diǎn)未按預(yù)期閉合，控制模塊判定為故障，鎖定安全狀態(tài)。