Реле з примусовою комутацією

Застосування в машинобудуванні та переробній промисловості

З кінця 1970-х років реле із примусовою комутацією стали таємною зіркою в сфері безпеки. Реле із примусовою комутацією помилково також називають реле безпеки.

Як насправді працюють реле безпеки із примусовим управлінням? І де вони застосовуються?

Ознайомтеся з реле безпеки
Переробна промисловість

Сьогодні реле із примусовим управлінням стали таємною зіркою у сфері безпеки. У часи, що передували розробці реле із примусовим управлінням в кінці 1970-х років, критичні для безпеки завдання вирішували за допомогою стандартних компонентів (наприклад, допоміжного контактора). З роками кількість нещасних випадків зі смертельними наслідками на виробництві в Німеччині скоротилася. Позитивним внеском у такий розвиток, безумовно, стало успішне використання реле із примусовим управлінням.

Безпека праці Кількість нещасних випадків зі смертельними наслідками на виробництві в Німеччині в період з 1974 до 2018 року

Графік кількості нещасних випадків зі смертельними наслідками на виробництві в Німеччині в період з 1974 до 2018 року

Джерело: Статистика Федерального відомства державного страхування від нещасних випадків на виробництві та професійних захворювань для практичного застосування, 2018 рік

Реле із примусовою комутацією помилково також називають реле безпеки. Реле безпеки — це функціональний комутаційний пристрій. Реле із примусовим управлінням — це один із варіантів електромеханічного елементарного реле, який може служити основним компонентом реле захисту.

Чим відрізняється стандартне реле від реле із примусовим управлінням?

Простими словами: у реле із примусовим управлінням контакти механічно з’єднані між собою. У найпростішій конфігурації воно складається з нормально замкненого контакту та контакту замикання. Вони поєднані між собою і протягом усього строку служби, навіть у несправному стані, відстань між контактами нормально замкненого контакту має становити 0,5 мм. Це дає змогу визначати стан контакту замикання за станом нормально замкненого контакту. Цей факт робить реле із примусовим управлінням ідеальною основою для безпечного комутаційного пристрою.

Стани реле із примусовим управлінням

Стани реле із примусовим управлінням

Як уже зазначалося, реле із примусовим управлінням — це важливий компонент безпечного комутаційного пристрою. З одного боку, виділяють безпечні комутаційні пристрої, які діють як центральний логічний елемент всередині ланцюжка безпеки, а з іншого боку — реле сполучення, які є частиною логічного елементу.

Реле безпеки для застосувань із високим рівнем запитів

Ланцюжок безпеки з реле безпеки для застосувань із високим рівнем запитів

Як правило, безпечні комутаційні пристрої з елементарними реле з примусовим управлінням застосовують у машинобудуванні в системах із високим рівнем запитів. На них поширює свою дію директива з машинного обладнання. Високий рівень запитів означає, що потреба у функції безпеки виникає частіше, ніж один раз на рік. Починаючи з рівня ефективності захисту PL c, комплексна діагностика є перевагою, що вигідно вирізняє елементарні реле з примусовим управлінням. За допомогою примусового управління можна з мінімальними затратами забезпечити потрібне діагностичне охоплення постійного струму. З цієї причини елементарні реле з примусовим управлінням добре зарекомендували себе в машинобудуванні.

Безпечні реле сполучення для застосувань із низьким рівнем запитів

Друга категорія безпечних комутаційний пристроїв — це безпечні реле сполучення, які в першу чергу використовуються в переробній промисловості. На відміну від машинобудування центральна логіка ланцюжка безпеки в більшості ситуацій — це система Safety Instrumented System (SIS). Система SIS існує паралельно з системою Distributed Control System (DCS), виробничою системою, яка керує технологічним процесом. Система SIS контролює процес і втручається лише в разі виникнення ситуації, що загрожує безпеці.

Ланцюжок безпеки — система SIS

У ланцюжку безпеки безпечне реле сполучення — це частина логічного блоку. За певних умов можна відмовитися від використання безпечного реле сполучення. Це можливо, якщо дискретний вихід здатний витримувати навантаження і не потрібна гальванічна розв’язка. На відміну від машинобудування, у більшості застосувань переробної промисловості частота запитів функцій безпеки менша за один раз на рік (низький рівень запитів). Через це до безпечного реле сполучення висуваються інші вимоги. Наприклад, не потрібно реалізовувати безперервну діагностику. З іншого боку, наявна поточна тенденція до подальшого підвищення безпеки та експлуатаційної готовності застосувань за рахунок інтеграції окремих функцій безпеки.

У галузі переробної промисловості серед безпечних реле сполучення наразі переважають два різні варіанти реле: розрізняють безпечні реле сполучення зі стандартними елементарними реле і структурою 1oo3, а також безпечні реле сполучення з елементарними реле із примусовою комутацією зі структурою 1oo2. Для застосувань аварійного вимкнення (ESD) структура 1oo2 або 1oo3 означає, що два чи три елементарні реле встановлюються в один ряд. Кожен оператор установки має регулярно виконувати обов’язкове контрольне випробування. Під час цього процесу виконується перевірка функціонування компонентів, встановлених у ланцюжку безпеки. Використання реле із примусовою комутацією дають у такому разі великі переваги. Завдяки примусовому управлінню можна визначати стан силового контакту шляхом контролю стану нормально замкненого контакту. Завдяки вбудованій функції діагностики це зокрема можливо й під час роботи. Коротко кажучи: щоб виконати контрольне випробування безпечного реле сполучення, один раз здійснюється комутація цифрового виходу. Для стандартних елементарних реле контрольне випробування виконується не так просто. У більшості ситуацій потрібно демонтувати безпечне реле сполучення та окремо перевірити кожне елементарне реле на цілісність ланцюга чи замінити на нове.

Структура 1oo2 може забезпечити вищу експлуатаційну готовність обладнання, якщо порівняти зі структурою 1oo3. Імовірність відмови для структури 1oo2 менша, оскільки в ній встановлено менше компонентів, які можуть відмовити. Це видно на ілюстрації «Захисні структури в порівнянні залежності між напругою та експлуатаційною готовністю й безпекою».

Відображення у вигляді піраміди: структура безпеки реле