02电气设计-安全继电器电路设计(让电路等级达到P4的安全等级)

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前言

安全继电器是一种用于保护人员和设备的控制装置,通常使用在机械、自动化生产线、工业自动化、交通运输等领域。它能够检测和响应异常情况,如果发现问题,则会立即停止操作并发出报警信号。因此,安全继电器在确保工作场所安全方面发挥着重要的作用。


一、安全继电器介绍

安全继电器(Safety Relay)是一种专门设计用于工业安全控制系统的特殊继电器装置,其核心功能在于通过冗余结构和故障导向安全机制,确保在设备异常时强制切断危险源,从而保护人员及设备安全

‌复合结构设计‌

由多个继电器与逻辑电路组合而成,通过互补彼此的缺陷降低系统失效概率,实现高可靠性

‌强制导向触点结构‌

采用机械联动设计,当触点熔焊粘连时,强制断开常闭触点(NC),确保触点不会同时导通(如普通继电器可能发生的a、b触点同时闭合)

‌双通道监控机制‌

需两个独立通道信号同时正常(如急停按钮、安全门开关),继电器才输出控制信号;任一通道异常即切断输出,直至故障排除并手动复位

二、安全继电器核心功能与作用

故障导向安全‌

在电路异常(如触点熔焊、线路断线、接触器故障)时强制停机,避免设备意外重启或危险动作

‌安全回路控制‌

作为安全回路的控制中枢,集成急停、安全光幕、双手按钮等安全输入,输出确定性开关信号至设备主控回路

‌风险等级适配‌

针对不同机械危险等级(如ISO 13849、IEC 61508标准),设计不同安全等级的继电器模块

三、安全继电器典型应用场景

‌紧急停止系统‌

急停按钮触发后,确保设备完全停机且无法自动重启

‌安全门/光幕联动‌

监控防护门状态或光幕遮挡,触发即切断动力电源

‌高危设备保护‌

用于冲压机、机器人等设备,防止误操作导致伤害

‌安全标准合规‌

满足SIL(安全完整性等级)、PL(性能等级)认证需要

四、常见安全继电器供应商

欧姆龙安全继电器(国外)




部分产品接线图示例

PLIZ安全继电器(国外)


部分产品接线图示例

施耐德安全继电器(国外)

部分产品接线图示例

科力安全继电器(国内)

五、安全继电器接线图解析与P4安全等级电路简单设计思路

讲解如何使用接触器安全继电器 将电路设计到P4安全等级

1、P4电路的要求


2、安全继电器选型

施耐德的:IDEC HR3S-301N

3、接触器选型

施耐德的:LC1-D32BDC

4、主要接线图

电路1:A1和A2为安全继电器供电电源

1、保证拍下急停后A1和A2的供电不会断

2、该型号的安全继电器的供电为24V

电路2:输入判断电路

判断电路1:S11、S12两节点导通

判断电路2:S21、S22两节点导通

判断复位电路:S34与S12导通便可复位

漏电检测电路:S52和S11导通

注意:满足上述4个电路后且KM1的NC是常闭的,

电路3

13,14之间导通(KM1主触点导通,KM1的NC变成NO)

23,24之间导通(给PLC输入信号,监控安全继电器状态)

33,34之间导通

41,42之前断开

注:其它品牌的安全继电器的控制原理和施耐德继电器大致相同,有些许出入