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西门子3SK1安全继电器在设备中的应用

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发表于 2020-5-6 11:27:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
工厂中的机器或设备装置通常存在一定的危险性,以往可能对“安全”没什么概念,也不怎么重视,但随着工业化的发展,大家的安全意识不断提高,越来越关注机器设备、操作人员以及环境的安全,所以要求机器制造商或所有者要确保人和环境的安全。
“安全”的概念对于有些人来说并不太了解,“安全”其实是定义了一种状态,在这种状态下,损害风险降低到可容忍的水平,或者可以认为无风险的。“功能安全”是指对人、机器和环境的保护,安全系统的目标是将用例给人和机器带来的风险降到可接受的水平。安全功能描述了当特定事件发生时,比如打开安全门或拍下急停按钮时机器或设备的反应。安全功能的执行由安全相关控制系统进行,通常包括三个子系统,检测系统、评估单元、执行系统。
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安全等级介绍,以SIL或PL划分,两者可以相对应:
SIL = Safety Integrity Level(IEC62061) 安全完整性等级,SIL分为4个等级,SIL1~4
Level 1 = lowest safety level(SIL1)
Level 4 = highest safety level(SIL4)
PL = Performance Level(ISO 13849-1) 性能等级,PL分为5个性能等级,PL a~e
PL a = low contribution to risk reduction
PL e = high contribution to risk reduction
西门子的安全产品非常丰富,有检测传感器,比如急停按钮、限位开关;评估单元,比如故障安全型plc、安全型I/O模块,SIRIUS安全继电器,等,可以满足各种场合的安全需求。
安全继电器不是没有故障的继电器,而是指发生故障时能做出有规则的动作,具有强行断开的接点结构,万一发生接点熔结现象也能确保安全,这一点同一般继电器完全不同。安全继电器的触点一般需要多对,其目的是能互补彼此的异常缺陷,达到正确且低误动作的目的,从而降低其失误和实效值,提高安全因素。
安全电路是控制电路的一部分,一般由急停按钮,行程开关,光栅传感器和安全继电器组成,用于保护使用者人身安全和设备安全。
SIRIUS安全产品中的3SK1安全继电器满足最严格的IEC61508或IEC62061(SIL3)以及EN ISO 13849-1(PLe) 的要求,满足了最新的安全标准,并且现场应用简单、灵活,采用模块化设计,可方便、经济地实施具体安全应用。项目中使用的标准型安全继电器型号:3SK111-1AB30,控制电压24V DC,继电器输出型,3个使能回路。
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安全继电器有交叉电路检测的诊断功能,在双通道应用时可以使用,用于检测两个输入通道是否有短路、断路、短接等状态。增加了诊断覆盖率和安全可靠性。它的优势在于可以避免二次故障,及时发现输入通道的接线错误,从而确保双通道急停回路均有效。
3SK1 交叉电路检测通过两个通道的测试端(T1/T2)分别发送两组不同的时钟脉冲信号至相应的信号输入端(IN1/IN2)来实现,只有相应的输入端接收到正确的信号时,才认为这条回路是正确可靠的。
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现场实际应用:
安全门经常用于隔离危险区域。通过监控安全门的位置,从而在必要时切断该区域的危险源。额外监控急停设备,以便在紧急状态下停机。本项目的安全系统用于监控两个安全开关、两个限位开关以及双通道急停信号,当急停命令或限位开关被触发或安全门打开,则安全继电器断开使能回路使S120驱动系统停机,进入安全状态。如果安全门关闭、急停命令复位,则可以通过启动按钮再起动。

设备使用了两个3SK1安全继电器,见下面图纸,-K771安全继电器的输入通道为安全门1位置开关、安全门2位置开关,设备动作的限位开关串联,双通道连接,旁路限位开关(自复位型)用于当设备触发限位开关时,用于屏蔽限位开关,手动操作设备,主要用于维护,平时处于断开状态。
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13/14,23/24,33/34 这3组NC触点是3SK1配备的使能回路,也就是安全的输出回路。当触发了安全功能或检测出故障时,使能回路会转换至安全状态,即触点打开,设备停机。
41/42 NC触点是3SK1配备的信号回路,是继电器的一个安全的输出信号。一旦触发了安全功能,或是检测出故障,信号回路会一直闭合。
3SK1的启动方式:
AUTO拨码:当设备满足启动条件(T1_IN1/T2_IN2传感器回路闭合),再通过启动按钮(T4_IN4)进行启动操作。这种模式不对启动按钮进行监控,也就是说一旦检测启动按钮发送出来的上升沿,设备便启动。只有3SK1111 可以选择这种启动方式(拨码调至自动位置)。
MONITORED拨码:启动前,设备必须先具备启动条件(T1_IN1/T2_IN2传感器回路闭合),另外,设备需要用启动按钮作为启动命令。这种模式是通过检测启动信号的下降沿启动设备。继电器会对启动按钮进行监控,如果启动按钮操作超过2S,那么3SK1 认为这是一个启动回路的短路故障,不会启动设备。
本应用中两个安全继电器使能回路串联,是一种级联功能,级联功能是将多个安全继电器按照逻辑连接到公用的停机回路中,可以选择性的切断驱动设备,实现分层级脱扣。-K751线圈是由独立的急停系统安全输出模块供电的,当触发相应的急停按钮后,-K751失电,使能回路断开。
使能回路接至S120驱动系统的整流装置和电机模块的X21.3和X21.4 EP端子,当安全继电器的使能回路断开时,S120脉冲封锁,设备停机。

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来源:西门子工业技术论坛

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