Napjainkban a kényszervezetett relé a biztonsági környezet titkos sztárjának számít. A kényszervezetett relék 1970-es évek végén történt kifejlesztéséig a biztonság szempontjából kritikus alkalmazásokat standard komponensekkel (pl. segédkontaktorokkal) oldották meg. Németországban a halálos munkabalesetek száma az évek során visszaesett. Ehhez a fejlődéshez bizonyosan pozitívan járult hozzá a kényszervezetett relék sikere.
Munkabiztonság A halálos munkabalesetek száma Németországban 1974 és 2018 között
Forrás: a DGUV Praxis 2018 konferencia számára készített statisztikái
A kényszervezetett reléket helytelenül biztonsági reléknek is nevezik. A biztonsági relé esetében egy működőképes kapcsolókészülékről van szó. A kényszervezetett relé az elektromechanikus elemi relé egy változata, és a biztonsági relé alapelemeként szolgálhat.
Mi különbözteti meg a standard relét a kényszervezetett relétől?
Egyszerűen mondva: a kényszervezetett reléknél az érintkezőkészlet elemei mechanikusan össze vannak kötve egymással. A legegyszerűbb felépítés esetében az érintkezőkészlet egy nyitó- és egy záróérintkezőből áll. Ezek egymással össze vannak kötve, és a nyitóérintkezőnél a teljes élettartam során, zavart állapotban is az érintkezőtávolságnak 0,5 mm-nek kell lennie. Így lehetséges a záróérintkező állapotának meghatározása a nyitóérintkező állapota által. Ez a körülmény a biztonsági kapcsolókészülék ideális alapelemévé teszi a kényezervezetett relét.
A kényszervezetett relé állapotai
Mint már említettük, a kényszervezetett relé a biztonsági kapcsolókészülék fontos belső alkatrésze. Alapvetően olyan biztonsági kapcsolókészülékeket különböztetünk meg egyrészt, amelyek központi logikai elemként szerepelnek a biztonsági láncban, másrészt a csatolóreléket, amelyek egy logikai elem részét képezik.
Biztonsági relék high demand alkalmazásokhoz
A kényszervezetett elemi relékkel megvalósított biztonsági kapcsolókészülékek tipikusan a high demand (fokozott igényű) gépgyártási alkalmazásokban találhatók meg. Ezek a gépekről szóló irányelv hatálya alá tartoznak. A high demand (fokozott igény) azt jelenti, hogy a biztonsági funkcióra vonatkozó igény évi egy alkalomnál gyakrabban jelentkezik. A PL c biztonsági szinttől kezdve előnyös a széleskörű diagnosztika használata, ami kiemeli a kényezervezetett relék tulajdonságait. A kényszervezetés segítségével csekély ráfordítással valósítható meg a szükséges diagnosztika, azaz elérhető a DC diagnosztikai lefedettségi fokozat. Ezen oknál fogva honosodtak meg a kényszervezetett relék a gépgyártásban.
Biztonsági csatolórelék low demand alkalmazásokhoz
A biztonsági kapcsolókészülékek második kategóriáját a biztonsági csatolórelék jelentik, amelyek elsősorban a feldolgozóiparban használatosak. A gépgyártással ellentétben a biztonsági lánc központi logikája a legtöbb esetben egy „Safety Instrumented System” (SIS, biztonsági készülékrendszer). Az SIS a DCS „Distributed Control System”, azaz a folyamatot vezérlő éles rendszer párhuzamos rendszere. Az SIS felügyeli a folyamatot, és csak akkor avatkozik be, ha az biztonsági okból szükséges.
A biztonsági láncban a biztonsági csatolórelé a logikai egység egy része. Bizonyos körülmények között a biztonsági csatolórelé elhagyható. Ez akkor fordul elő, ha a digitális kimenet képes a terhelés meghajtására, és nincs szükség galvanikus leválasztásra. A gépgyártástól eltérően a feldolgozóipar legtöbb alkalmazásában a biztonsági funkcióra vonatkozó követelményszint évi egy alkalomnál kevesebb (low demand). Emiatt a biztonsági csatolórelével szembeni követelmények mások, pl. nincs szükség a folyamatos diagnosztika megvalósítására. Az aktuális trend ellenben afelé hajlik, hogy az alkalmazások biztonságát és rendelkezésre állását egy határozott diagnosztikai funkció beépítésével kell tovább növelni.
A feldolgozóipar területén a biztonsági csatolórelékre vonatkozóan jelenleg a reléknek kétféle változata van forgalomban: standard elemi relével és 1oo3 jelű struktúrával, illetve kényszervezetett elemi relével és 1oo2 jelű struktúrával ellátott biztonsági csatolóreléket különböztetünk meg. Az „emergency shutdown“ (ESD, vészkikapcsoló) alkalmazásokra vonatkozóan az 1oo2 vagy 1oo3 jelű struktúra azt jelenti, hogy, kettő vagy három elemi relé van-e sorbakötve. Minden berendezés-üzemeltetőnek rendszeres időközönként kötelező ellenállósági tesztet kell végeznie. Ennek során a biztonsági láncba beépített komponensek működőképességének ellenőrzése történik. Ezen a téren a kényszervezetett relék nagy előnnyel rendelkeznek. A kényszervezetés révén a nyitóérintkező állapotának felügyeletével történik a terhelésérintkező állapotának meghatározása. Ez beépített diagnosztika segítségével működés közben is történhet. Röviden: a biztonsági csatolórelé ellenállósági tesztjének elvégzéséhez egyszer megtörténik a digitális kimenet kapcsolása. Egy standard elemi relé esetében az ellenállósági teszt nem valósítható meg ilyen egyszerűen. A legtöbb esetben a biztonsági csatolórelét kiszerelik, és az összes beépített elemi relét egyenként ellenőrzik átvezetésre, illetve szükség esetén újra cserélik ki.
Az 1oo2 jelű struktúrával az 1oo3 struktúrához képest a berendezések magasabb fokú rendelkezésre állása szavatolható. A kiesés valószínűsége az 1oo2 jelű struktúra esetén kisebb, mert kevesebb kiesésre képes komponenst tartalmaznak. Áttekintést ad erről a „Biztonsági struktúrák a rendelkezésre állás és a biztonság feszültségviszonya alapján" című ábra.
