Nuceně vedená relé

V dnešní době se relé s nuceným vedením rozvinuly v tajné favority v oblasti bezpečnosti. Než se koncem roku 1970 objevila relé s nuceným vedením, bezpečnostně kritické aplikace se konstruovaly se standardními komponentami (např. pomocným stykačem). Počet smrtelných pracovních úrazů v Německu v průběhu let poklesl. K tomuto vývoji bezesporu pozitivně přispívá i úspěšný vývoj relé s nuceným vedením.

Relé s nuceným vedením se nesprávně označují také jako bezpečnostní relé. U bezpečnostního relé se jedná o funkční spínač. Relé s nuceným vedením je varianta elektromechanického elementárního relé a může sloužit jako základní prvek pro bezpečnostní relé.

V čem se liší standardní relé od relé s nuceným vedením?

Jednoduše řečeno: u relé s nuceným vedením je sada kontaktů mechanicky vzájemně propojená. V nejjednodušší konstrukci se skládá z rozpojovacího a spínacího kontaktu. Oba jsou spolu propojeny a po celou provozní životnost i ve stavu poruchy musí být vzdálenost kontaktů rozpojovacího kontaktu 0,5 mm. Díky tomu je možné stav spínacího kontaktu určit pomocí stavu rozpojovacího kontaktu. Tato okolnost dělá z relé s nuceným vedením ideální základní prvek bezpečnostního spínače.

Jak již bylo zmíněno, relé s nuceným vedením je důležitou součástí bezpečnostního spínače. V zásadě rozlišujeme bezpečnostní spínače, které představují centrální logický prvek v rámci bezpečnostního řetězce, a vazební relé, která jsou součástí logického prvku.

Nejčastěji najdeme bezpečnostní spínače s elementárními relé s nuceným vedením ve strojírenských aplikacích s vysokými nároky. Spadají pod směrnici o strojních zařízeních. High Demand znamená, že požadavek na bezpečnostní funkci se objevuje častěji než jednou za rok. Od bezpečnostní úrovně PL c jsou výhodou dalekosáhlé diagnostiky, což je vlastnost, kterou se vyznačují elementární relé s nuceným vedením. Pomocí nuceného vedení je možné s nízkými náklady dosáhnout požadované diagnostiky, tedy stupně diagnostického pokrytí. Z tohoto důvodu se elementární relé s nuceným vedením etablovaly ve strojírenství.

Bezpečnostní vazební relé pro aplikace s nízkými požadavky

Druhou kategorií bezpečnostních spínačů jsou bezpečná vazební relé, která se používají především ve zpracovatelském průmyslu. Na rozdíl od strojírenství je centrální logika bezpečnostního řetězce ve většině případů „Safety Instrumented System“ (SIS). SIS existuje paralelně k „Distributed Control System“ (DCS), produktivnímu systému, který řídí proces. SIS dohlíží na proces a zasahuje pouze tehdy, pokud existuje zásadní bezpečnostní důvod.

V bezpečnostním řetězci je bezpečné vazební relé součástí logické jednotky. V některých situacích není bezpečné vazební relé nutné. Jedná se o případy, kdy je digitální výstup schopen napájet zátěž a není nutné žádné galvanické oddělení. Na rozdíl od strojírenství je u většiny zařízení ve zpracovatelském průmyslu četnost požadavků na bezpečnostní funkce nižší než jednou za rok (Low Demand, aplikace s nízkými požadavky). Z toho vyplývají jiné požadavky na bezpečné vazební relé, např. není nutné implementovat stálou diagnostiku. Aktuální trend naproti tomu směřuje k dalšímu zvyšování bezpečnosti a dostupnosti aplikací tím, že bude zabudována rozsáhlá diagnostická funkce.

Ve zpracovatelském průmyslu, v oblasti bezpečných vazebních relé, převažují v současné době dvě varianty relé: bezpečná vazební relé se standardními elementárními relé a strukturou 1oo3 a bezpečná vazební relé s elementárními relé s nuceným vedením se strukturou 1oo2. U aplikací „Emergency Shutdown“ (ESD) znamená struktura 1oo2 nebo 1oo3, že jsou v sérii zabudována 2, resp. 3 elementární relé. Každý provozovatel zařízení musí v pravidelných intervalech provádět povinnou zkoušku odolnosti. Při tom se komponenty zabudované v bezpečnostním řetězci kontrolují z hlediska své funkčnosti. V tomto ohledu vykazují relé s nuceným vedením jednu velkou výhodu. Pomocí nuceného vedení se zjistí stav kontaktu zatížení pomocí dohledu na stav rozpojovacího kontaktu. To může probíhat s integrovanou diagnostikou i za provozu. Ve zkratce: pro provedení zkoušky odolnosti bezpečného vazebního relé se jednou sepne digitální výstup. U standardního elementárního relé nelze zkoušku odolnosti provést tak snadno. Ve většině případů se vytvoří bezpečné vazební relé a se zkontroluje průchodnost každého zabudovaného elementárního relé zvlášť nebo se nahradí novým.

U struktury 1oo2 je na rozdíl od struktury 1oo3 možné zaručit vyšší dostupnost zařízení. Pravděpodobnost výpadku je u struktury 1oo2 nižší, protože je zabudováno méně komponent náchylných k výpadku. Přehled poskytuje obrázek „Bezpečnostní struktury v poměru dostupnosti a bezpečnosti“.