安全继电器的作用和原理

睿析仪器

一、安全继电器的作用

• 强制导向断开（Forced Guided Contacts）
  • 传统继电器触点可能因熔焊或机械故障导致无法断开，而安全继电器采用强制导向结构，确保常闭触点（NC）和常开触点（NO）在动作时严格互锁。例如：
    • 正常状态下：NC闭合，NO断开。
    • 触发安全时：NC强制断开，NO强制闭合（用于反馈信号）。
      
  • 即使触点熔焊，强制导向机构也能通过机械联动保证至少一组触点断开，避免危险状态持续。
    
• 冗余控制与故障诊断
  • 双通道输入：安全继电器通常配备两个独立的安全信号输入通道（如两个急停按钮串联），仅当两个通道同时触发时才动作，防止单点故障导致误停机。
  • 自诊断功能：实时监测内部电路（如线圈、触点、反馈回路），若检测到故障（如短路、开路），立即进入安全状态并报警。
    
• 快速响应与安全等级匹配
  • 响应时间通常小于10ms，满足ISO 13849-1和IEC 61508等安全标准对风险等级（PL/SIL）的要求。例如：
    • PL e（性能等级e）：适用于高风险场景（如冲压机），要求安全继电器具备冗余电路和定期自检。
    • SIL 3（安全完整性等级3）：适用于轨道交通信号系统，故障概率低于0.001%/年。
      
    
    
• 与安全控制系统集成
  • 提供标准接口（如24V DC、PNP/NPN信号），可与PLC、安全光幕、安全门锁等设备联动，构建完整的安全回路。
    
  
  

二、安全继电器的工作原理1. 典型结构（以双通道安全继电器为例）

• 输入模块：
  • 两个独立的安全信号输入通道（S1、S2），通常为无源触点（如急停按钮的NC触点）。
  • 输入电路采用串联冗余设计，任一通道断开即触发安全动作。
    
• 控制模块：
  • 包含逻辑判断电路（如与门、或门）、自诊断电路和强制导向机构。
  • 自诊断电路持续监测线圈电压、触点状态和反馈信号，若发现异常（如线圈断电但触点未断开），立即强制切断输出。
    
• 输出模块：
  • 两组强制导向触点（NC1/NO1、NC2/NO2），其中NC触点用于切断主电路，NO触点用于反馈安全状态（如连接至PLC安全输入）。
  • 输出电路采用双通道独立设计，避免单点故障导致输出失效。
    
  
  

2. 工作流程分步解析

• 正常状态：
  • S1和S2均闭合，输入电路导通。
  • 控制模块检测到输入信号有效，线圈通电，强制导向机构动作：
    • NC触点闭合（允许主电路通电）。
    • NO触点断开（反馈信号为“安全”）。
      
    
    
• 触发安全：
  • S1或S2断开（如急停按钮按下），输入电路断开。
  • 控制模块立即切断线圈电源，强制导向机构复位：
    • NC触点强制断开（切断主电路）。
    • NO触点强制闭合（反馈信号为“危险”）。
      
    
    
• 故障处理：
  • 触点熔焊：强制导向机构通过机械联动保证NC触点断开，即使NO触点熔焊。
  • 线圈断路：自诊断电路检测到线圈电压异常，触发安全动作并报警。
  • 反馈信号丢失：若NO触点未按预期闭合，控制模块判定为故障，锁定安全状态。