Relè a guida forzata

I relè a guida forzata sono oggi diventati i veri protagonisti in materia di sicurezza. Fino allo sviluppo dei relè a guida forzata avvenuto alla fine degli anni '70, le applicazioni critiche in termini di sicurezza venivano realizzate con componenti standard (ad esempio con i contattori ausiliari). In Germania, il numero di incidenti mortali sul lavoro è diminuito nel corso degli anni. Anche il successo ottenuto dai relè a guida forzata sta sicuramente apportando un contributo positivo a tale andamento.

I relè a guida forzata vengono anche erroneamente definiti relè di sicurezza. Il relè di sicurezza è un dispositivo di commutazione efficiente. Il relè a guida forzata è una variante di relè elementare elettromeccanico e può fungere da componente base per i relè di sicurezza.

Che cosa distingue un relè standard da un relè a guida forzata?

In parole semplici: con i relè a guida forzata i set di contatto sono collegati tra loro per via meccanica. Nella versione estesa più semplice, il relè è costituito da un contatto normalmente chiuso e da un contatto aperto a riposo. Entrambi sono collegati tra loro e la distanza del contatto normalmente chiuso deve essere, per l'intera durata e anche in caso di guasto, di 0,5 mm. Tramite lo stato del contatto normalmente chiuso è così possibile determinare lo stato del contatto aperto a riposo. Tale caratteristica rende i relè a guida forzata il componente base ideale per le apparecchiature di sicurezza.

Come già accennato, i relè a guida forzata sono un importante componente all'interno delle apparecchiature di sicurezza. Da un lato viene fatta una distinzione di base tra le apparecchiature di sicurezza che agiscono come elemento logico centrale all'interno della catena di sicurezza e, all'altro lato, come relè di interfaccia che sono parte di un elemento logico.

Le apparecchiature di sicurezza con relè elementari a guida forzata si trovano in genere nelle applicazioni High Demand che vengono utilizzate nel campo delle costruzioni di macchine. Esse rientrano nella direttiva macchine. High Demand significa che la funzione di sicurezza viene richiesta più di una volta all'anno. Le funzioni di diagnostica ad ampio spettro, che rappresentano l'elemento distintivo dei relè elementari a guida forzata, portano dei benefici a partire dal livello di sicurezza PL c. Con il minimo sforzo e l'ausilio della guida forzata è possibile ottenere la diagnostica richiesta, ovvero il grado di copertura diagnostica DC. Per questo motivo, i relè elementari a guida forzata hanno acquisito importanza nel campo delle costruzioni di macchine.

Relè di interfaccia sicuri per applicazioni Low Demand

La seconda categoria di apparecchiature di sicurezza fa riferimento ai relè di interfaccia di sicurezza che vengono utilizzati principalmente nell'industria di processo. Diversamente da quanto previsto nel campo delle costruzioni di macchine, la logica centrale della catena di sicurezza è nella maggior parte dei casi rappresentata da un "Safety Instrumented System" (SIS, sistema strumentato di sicurezza). Un SIS opera in parallelo con il DCS "Distributed Control System", ovvero il sistema produttivo che controlla il processo. Il SIS monitora il processo e interviene solo se riconosce un motivo di sicurezza necessario.

All'interno della catena di sicurezza, il relè di interfaccia di sicurezza è parte integrante dell'unità logica. In determinate circostanze, il relè di interfaccia di sicurezza può non essere necessario, a condizione che l'uscita digitale sia in grado di spingere il carico e non sia necessario alcun isolamento galvanico. Nell'industria di processo, diversamente da quanto previsto nel campo delle costruzioni di macchine, la maggior parte delle applicazioni registra una frequenza d'intervento della funzione di sicurezza inferiore a una volta all'anno (Low Demand). Sul relè di interfaccia di sicurezza vengono quindi effettuati altri interventi, ad esempio non è necessario eseguire una diagnostica continua. L'attuale tendenza, invece, incoraggia ad aumentare ulteriormente la sicurezza e la disponibilità delle applicazioni installando marcate funzioni di diagnostica.

Nel settore dell'industria di processo, per quanto concerne i relè di accoppiamento sicuri, attualmente prevalgono due varianti di relè: si opera una distinzione tra i relè di interfaccia di sicurezza dotati di relè elementari standard e di struttura 1oo3, e i relè di interfaccia di sicurezza dotati di relè elementari a guida forzata e di struttura 1oo2. Nelle applicazioni "Emergency-Shutdown" (ESD, scarica elettrostatica) per struttura 1oo2 o 1oo3 s'intende due o tre relè elementari montati in serie. Tutti i gestori di impianti devono eseguire periodicamente un proof test obbligatorio, attraverso il quale viene controllata la funzionalità dei componenti installati all'interno della catena di sicurezza. I relè a guida forzata godono in questo caso di un grande vantaggio. Con l'ausilio della guida forzata si determina lo stato del contatto di carico monitorando lo stato del contatto normalmente chiuso. Con la diagnostica integrata, tale operazione può essere effettuata anche durante il funzionamento quotidiano. In sintesi: per eseguire il proof test del relè di interfaccia di sicurezza, l'uscita digitale va attivata una volta. Nei relè elementari standard il proof test non è facilmente eseguibile. Nella maggior parte dei casi si procede allo smontaggio del relè di interfaccia di sicurezza e si verifica la continuità di ogni singolo relè elementare installato, o lo si sostituisce con uno nuovo.

La struttura 1oo2 garantisce una maggiore disponibilità dell'impianto rispetto alla struttura 1oo3. È meno probabile che si verifichi un guasto in una struttura 1oo2, in quanto qui vengono montati meno componenti soggetti a guasto. La figura relativa alle "strutture di sicurezza nei rapporti di tensione tra disponibilità e sicurezza" fornisce una panoramica di quanto sopra affermato.