昌晖仪表举办安全继电器讲座[附安全继电器知识讲义]

2019/7/10 14:57:51 人评论 次浏览 分类:昌晖动态  文章地址:http://yunrun.com.cn/news/1387.html

昌晖仪表制造有限公司技术部今日完成对公司技术人员和销售人员关于安全继电器专业知识培训工作,达到提升大家的安全继电器使用和选型技能的预期目的。

昌晖仪表小编整理了部分安全继电器专业知识培训课件内容供大家参考:
安全继电器是由数个继电器与电路组合而成,主要应用于安全控制回路中,连接安全传感元件(如急停按钮、安全门、双手按钮、安全光幕等)和机械设备的运动控制器(如安全PLC、接触器等)。安全继电器为的是要能互补彼此的异常缺陷,达到正确且低误动作的继电器完整功能,使其失误和失效值愈低,安全因素则愈高,因此需设计出多种安全继电器以保护不同等级机械,主要目标在保护暴露於不同等级之危险性的机械操作人员。
 安全继电器
1、什么是安全继电器?
安全继电器是由多个继电器与逻辑电路组合而成的一种模块,是一种电路组成单元,其目的是要互补彼此在故障状态下的缺陷,从而达到正确且低误动作的功能,降低其失误和失效值,提高安全因素。完整点说,应该叫成安全继电器模块。目前国内对于安全继电器的叫法还不是很统一,有的直接叫做安全控制器,有的还简单称之为继电器。

由于不同的机械设备、不同的工艺环节有不同的安全风险,及不同的危险等级。因此在产品设计时,设计了多种安全继电器以保护不同等级机械设备,主要目的在于保护暴露在不同等级之危险性的机械操作人员。

2、安全继电器与一般继电器有何区别?
①外形更大:安全继电器和普通继电器外形尺寸不一样,安全继电器更大些。
②模块而不是元件:安全继电器是一种模块,而不是像普通继电器那样的电子元件。
③红黄色:安全继电器有专有的颜色,一般为黄色,或红色,或者以这这两种颜色为主色调(就像昌晖仪表在防爆安全设计时、危险侧、本安端通常以蓝色标识一样)。当然这些还只是是表面现象。
④【核心】更安全:因设计原理的差异:普通继电器不能达到高的诊断覆盖率(DC),只能应用于较低的安全等级机械行业如Cat.B/1,过程控制行业SIL1,可以认为普通继电器是不够安全的。而安继通过对继电器的要求及逻辑电路的辅助设计,其诊断覆盖率较高,甚至有些可以达到99.9%. 而且在一些安全要求高的场合,也有规定必须使用经过认证的安全继电器才能满足安全要求!
⑤强制导向结构:“安全继电器”并不是“没有故障的继电器”,而是发生故障时做出有规则的动作。安全继电器具有强制导向触点结构(或者其他的保护方式),万一发生触点融焊现象时也能确保安全,这一点同一般继电器完全不同。
⑥从继电器的角度可以看出安全继电器和普通继电器的区别:
安全继电器和普通继电器的区别
a、普通继电器:触点发生熔结,会使得两付触点(NO/NC)同时出现ON现象。
b、强制导向继电器:安全继电器最为核心的元件为强制导向继电器,在内部强制导向杆的作用下,即使触点发生熔结,也不会使得两付触点(NO/NC)同时出现ON现象。
简单说:安全继电器更安全可靠,适用于工业安全场合。

3、机械安全认证遵循的标准主要是哪几个?
IEC 61508 / ISO 13849/ IEC 62061 。

4、如何选用安全继电器?
根据安全回路输入设备的不同,安全继电器通过输入设备、输出通道数、后端驱动能力要求、安全等级和功能要求这五方面来选型。机械安全回路的输入设备通常为安全传感器,主要有急停按钮、安全门、安全光幕、安全垫、联锁装置、双手按钮、激光扫描器等。

5、是否有国家标准强制要求SIS系统必须使用安全继电器?
根据功能安全在国内技术发展的现况,及现行过程控制行业有关功能安全的标准,目前还没有强制标准。在机械安全方面倒是有些强制标准。

部分关于安全相关系统设计的原则和规范,如《石油化工安全仪表系统设计规范》中指出:
①安全仪表系统的逻辑运算器可由继电器系统或可编程电子系统构成,也可由其混合构成。
②2级、3级安全仪表系统,宜采用冗余或容错的逻辑运算器。
③过程接口包括输入输出卡、顺序事件输入卡、配电器、安全栅、开关、继电器等关联设备。
④而安全完整性等级,是对整个安全回路的整体评估,显而易见,即使是回路环节上的关联设备,如继电器,也同样需要Fail-safe的设计要求。同时,在一些设计院专家分享的报告中,介绍的SIS设计原则中,也提出【SIS的逻辑控制器】应获得国家权威认证机构的功能安全。

应用在上述安全相关系统的安全回路中的继电器,不管其是应用在继电器系统还是回路中的过程接口中的关联设备,从设计的可靠性及安全保障而言,有自诊断功能、诊断覆盖率高、失效概率低、有权威认证的安全继电器不失为较佳选择了。

6、SIS系统是否可以使用普通继电器?
普通继电器的诊断覆盖率比较低,没有进行Fail-Safe相关的设计,没有自诊断功能,所以在一些安全系统,要求级别比较低的场合,如SIL1可能会有使用,但在SIL2及以上的级别,则通常是采用诊断覆盖率高且有自诊断功能的安全继电器。

7、安全继电器有哪些常见的故障及处理方法?
安全继电器在使用中断开了电路,此时是安全继电器坏了,还是安全继电器检测到了不安全的因素,断开电路了,需准确做出判断。
①如果是回路出现了安全隐患,排除隐患后,重启安全继电器,恢复电路即可。如:SIS系统脉冲检测导致安全继电器频繁断开,启动,调整SIS系统脉冲检测低电平的持续时间,使得该时间不会被安继识别。
②如果是安全继电器故障了,则通常有如下处理:
a、安全继电器输出触点一般有触点熔丝保护,在使用过程中,可能因为短路或者过电流使得保险丝熔断,安继不能启动现场设备。措施:更换保险丝。
b、安全继电器控制电路因为过电压导致安继内部元件损坏。措施:更换安全继电器,联系厂家,进行维修或替换。

8、机械设备上用安全继电器有必要吗?
国内的设备对安全要求的强制性标准不高,或者没有进行相应的标准认证,如欧盟的CE。安全继电器是用于设备有人身伤害的危险或财产损失的风险时用的。它不进PLC,而采用硬件的方法,来断开电源,使设备处于完全停机的状态;并且安全继电器本身,也有好几个触点来确保它在故障时能有效断开。如果你的设备想要进入其它国家,就最少要有CE认证,那就会有这方面的问题了。所以在一些需求出口尤其是欧盟、日本的设备中,通常会配有安全继电器。

当然随着国内对安全越来越重视,一些技术标准及实施也逐步的将与世界接轨。在安全相关标准化工作的十三五规划中,均提及机械安全相关标准的更新升级及加强执行,涉及安全回路设计的要求也将越来越严格。这个时候,做为有前瞻性的设备制造商而言,安全继电器的使用,是否有必要呢,还需多说吗?

9、什么是安全继电器的自动启动?
自动启动,只要满足开启条件(传感器和反馈电路闭合),则装置将自动开启启动回路。

10、安全继电器|什么是受监控的启动?
启动前,需满足开启条件(传感器和反馈电路闭合)。另外,装置需要使用ON按钮作为启动信号,安全继电器通过检查ON信号下降沿(脉冲)启动设备。

11、安全继电器的控制回路需安装多大的电容?
普通继电器的线圈并联电容是为了防止继电器线圈两端产生高电压,击穿继电器的触点,产生电弧,但因为加入电容,会使得继电器的动作延时增大,因此现在绝大部分的继电器应用是采用续流二极管的方式,消除电弧。安全继电器是一个电子模块,内部采用续流二极管消除电弧。在实际使用中,无需安装电容。

12、安全继电器有没有使用周期/年限?是否需要定期更换?
SIS系统在刚投入使用时,安全等级较高。但随着时间的推移,安全失效的可能性,安全相关的参数值可能会慢慢变大。使用时间长了,若不做检测,安全等级就会下降,SIL3-2-1。而且安全继电器的关键器件是其中选用的继电器的性能,而继电器是有其机械寿命的。故需定期对系统的做故障诊断。在安全相关系统的全生命周期中,也指出要有维护管理计划。而做PROOF TEST时,就是检测安全系统里,到底有没有发生安全故障。若没有故障,其安全等级还是在原来范围之内。若发现故障则需进行相应的处理包括更换。所以,建议是5年检查测试,或者更短些,这通常在产品的《安全手册》上会给出相关信息。具体的,可以结合安全系统的特点、整体维护管理计划,及相关回路、部件一起确定维护检测计划和方案。
注:上述是对过程控制行业的应用建议。对于机械行业的应用,机械设备经常是处于人机协作的状况,更加面临对人身安全的影响,故测试要求相对比较频繁,在《安全手册》上提出至少每月一次的测试要求。

13、安全继电器触点如何诊断?
安全继电器触点可通过人工和系统检测。有些安全继电器,提供了常闭触点。将安继的输入电源,即A1的电源去除,在失电的情况下,安继的常开点就会分断,常闭点闭合。由于安全继电器的机械联锁,常开常闭触点不会同时接通。若通过系统检测到常闭点已经连通,可以充分认为安继的常开点可分断,安继完好无损。

14、为什么要重视安全继电器的上电启动电流?
上电启动电流是指:工业电子仪表在上电的一瞬间,会出现远远大于正常工作电流的现象。上电启动电流的性能的指标有两个:最大上电电流和持续时间。

工业电子仪表内部有电容或者感应电容,在上电瞬间,需要对电容进行充电,电容表现瞬间短路现象,使得启动电流瞬间变大。因此,工程师在设计工业电子仪表时,必须尽量降低启动电流,以减少对系统的不利影响。但是由于工业电子仪表的型式实验往往是针对一台仪表而进行的,或者实验电源比较理想,该危害往往会被忽略,以至于在现场,多台仪表一起使用会出现系统不可靠工作的情形。

在工业现场,启动电流过大的危害在于,工业现场往往是多台仪表共用一套电源,若启动电流过大,在上电瞬间可能会导致电流峰值超过电源的规定值,使得电源的负载能力下降,工业电子仪表得电不完全,整个系统不能可靠工作。

因此,工业电子仪表必须尽量降低启动电流,以减少对系统的不利影响。在安全仪表系统(SIS系统),上电启动电流这一指标显的尤为重要。

安全仪表系统任何回路都自带诊断,如现场仪表供电回路有短路诊断和超载诊断,会通过检测现场仪表供电回路的电流来判定回路是否短路,或者超载。若诊断出该电流大于内部设定值,则向系统发出故障信号,进入故障状态,断开供电回路,保证整个系统安全。若上电启动电流过大,将可能导致系统无法正常工作。

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