安全继电器

安全继电器（Safety relays）是一般用来实现安全机能的设备，它将传感器和执行器连接在一起,以监测诸如紧急停止开关、安全光栅和双手控制器等安全设备。如果检测到任何异常信号,安全继电器将切断电源,防止设备继续运行造成危险。

早期的工厂和机器控制通常依靠接触器和继电器。但是,如果这些设备由于误操作而失效,它们将无法提供安全保护。为了解决这个问题,设计了一些特殊的继电器电路,例如三继电器组合,以减少这类问题的发生。皮尔兹公司(Pilz)开发了第一台安全继电器PNOZ,标志着安全继电器技术的诞生。

安全继电器的设计以机电或全部电子方式工作,但都需要确保正确安装时,设备本身、传感器或执行器的故障不会导致安全机能失效。它们提供从简单的机械接点继电器到复杂的可编程安全控制器的完整产品范围。安全继电器已成为工业自动化中监控危险机械安全的关键设备。

历史

在早期发展控制技术时，会用继电器及接触器来控制工厂以及机器。在一些有危险性的情形时，会直接将致动器切离电源。这种保护机制若在保护机能因为误动作而失效时，就无法发挥作用。一些特殊的继电器电路（例如三继电器组合）是早期考虑到这些情形，设法减少这类问题发生的设计。这些设备的组合使用也让德国的自动化公司皮尔磁发展了第一个安全继电器PNOZ.。

说明

在有危险的情形时，安全机能的任务（例如紧急停止开关、安全闸、静止监控等）是用适当的措施来使风险减少到可以接受的程度。这些安全机能包括：

• 紧急停止开关
• 安全闸
• 安全光栅
• 压力感应垫
• 双手控制器
• 时间延迟装置

安全继电器会监控特定的机能，为了要对工厂或是机器的完全监控，可以和其他的安全继电器连接，相关的法规有EN 60947-5-1、EN 60204-1及VDE 0113-1。

设计及机能

各安全继电器的设计技术也有不同：

• 传统以接触器为基础的继电器技术（强制性安全继电器，force-guided contacts relay）
• 有电子式的评估，以接触器为基础的无电压输出
• 完全电子化的设备，以半导体元件控制输出

安全继电器的设计需要确保，在正确配线的情形下，设备本身的故障或传感器、执行器的故障都不会让安全机能失效。

一般的继电器有线圈，利用金属接点的机械式移动来开启或关闭负载。若一直反复开关，金属接点可能会因为热而焊死，因此而接点一直导通。若有此情形，就算操作人员按下了紧急停止开关，机器仍然会继续运转，这可能会造成操作人员的危险。因此，许多欧洲、美国的法规、国际法规或安全标准都禁止用单一的传感器或执行器进行危险机械的安全机能。

第一代的安全继电器是用传统的三继电器组合。其冗余设计确保接线错误不会让安全机能失效。有二个继电器（K1, K2），各自有positive-guided的接点以提供安全机能。有二个输入信号CH1及CH2驱动这二个继电器。由启动继电器K3提供这个电路电源。有回授线路监控这二个继电器的输出端Y1及Y2，目的是要确认执行器是否有因为继电器而正确开启或是关闭。若输入电路侦测到任何异常，例如紧急停止接点而焊死而永久导通，或是任一个输出继电器没有正常开启或是关闭，安全继电器会将设备断电，也切换继电器K1及K2的电源。