触点机械联锁式继电器

适用于过程行业机械制造应用的非凡特性

自1970年代末以来,触点机械联锁式继电器已广泛应用于现代安全应用。触点机械联锁式继电器也会被误称为安全继电器。

触点机械联锁式安全继电器在实际应用中是如何工作的?以及此类继电器的目标应用有哪些?

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过程行业

触点机械联锁式继电器已广泛应用于现代安全应用。20世纪70年代末,在开发触点机械联锁式继电器之前,通常使用标准组件(例如 辅助接触器)实施安全关键应用。在德国,致命的工伤事故数量逐年减少。触点机械联锁式继电器的成功应用对这一趋势具有积极的影响。

职业安全性 1974年到2018年期间,德国致命性工伤事故数量

1974年到2018年期间,德国致命性工伤事故数量图示

来源:DGUV 2018年统计数据——从数字来看趋势

触点机械联锁式继电器也会被误称为安全继电器。安全继电器是功能性开关设备。触点机械联锁式继电器则是基础型电磁式继电器的变体,可用作安全继电器的基础模块。

标准继电器与触点机械联锁式继电器有何区别?

触点机械联锁式继电器是以机械方式连接的一组触点。在大部分基础配置中,触点组由常闭触点和常开触点组成。两种触点互相连接,在整个使用寿命期间内,即使在干扰状态下,常闭触点的触点间隙必须为0.5 mm。因此可根据常闭触点的状态确定常开触点的状态。凭借这一特性,触点机械联锁式继电器便可成为出色的安全继电器基础模块。

触点机械联锁式继电器的状态

触点机械联锁式继电器的状态

如上所述,触点机械联锁式继电器是安全继电器模块中的重要组件。大体上,可分为用作安全链路中央逻辑元件的安全继电器模块和逻辑元件组成部分的耦合继电器。

适合高要求应用的安全继电器

适合高要求应用的安全继电器安全链路

配备触点机械联锁式基础型继电器的安全继电器模块通常用于机械制造领域的高要求应用。这些模块受限于受机械指令。高要求意味着要求安全功能每年启用不止一次。由于便于实现对PL c以上安全等级的全面诊断,因此触点机械联锁式基础型继电器性能优越。借助机械联锁触点,可轻松实现需要的诊断覆盖 (DC) 等功能。因此,在机械制造领域采用触点机械联锁式基础型继电器已成为惯例。

适用于低要求应用的安全耦合继电器

第二类安全继电器模块指主要用于过程行业的安全耦合继电器。相较于机械制造领域,大部分情况下,安全链路的中央逻辑是安全仪表系统 (SIS)。SIS与分布式控制系统 (DCS) 并行运作,是生产系统的组成部分,可控制过程。SIS可监控过程并且仅在出现合理的安全原因时进行干预。

SIS系统安全链路

在安全链路中,安全耦合继电器是逻辑单元的一部分。某些情况下,无需使用安全耦合继电器。例如:数字量输出能够驱动负载且无需电气隔离。相比于机械制造领域,过程行业中的大部分应用要求安全功能每年启用次数少于一次(低要求)。这意味着对不同的安全耦合继电器要求也有所不同,例如 无需实施连续诊断功能。但目前的趋势是通过精密诊断进一步提高应用的安全性和可用性。

在过程行业环境中,目前普遍采用两种不同的安全耦合继电器型号:具体分为配有标准基础型继电器的1oo3结构继电器以及配有正向驱动型基础继电器的1oo2结构继电器。对于紧急停机应用 (ESD),采用1oo2或1oo3结构意味着两个或三个基础型继电器可串联安装。所有系统操作员都必须定期执行强制验证测试。此项操作可以测试安全链路中已安装的组件能否正常工作。触点机械联锁式继电器具有显著优势。借助机械联锁触点,可通过监测常闭触点的状态确定负载触点状态。还可在运行过程中,通过集成诊断功能确定负载触点状态。简而言之,对安全耦合继电器进行验证测试时,数字量输出只需开关一次。对标准基础型继电器进行验证测试则比较复杂。大部分情况下,需要拆下安全耦合继电器并对已安装的基础型继电器的导通性进行逐一测试或更换新的基础型继电器。

相较于1oo3结构,1oo2结构可以确保更高的系统可用性。鉴于安装组件发生故障的可能性不高,1oo2结构出现故障的可能性更低。图中简要展示了安全结构如何在可用性和安全性方面取得平衡。

金字塔图形:继电器的安全结构