安全繼電器

安全繼電器（Safety relays）是一般用來實現安全機能的設備[1]。

歷史

在早期發展控制技術時，會用繼電器及接触器來控制工廠以及機器。在一些有危險性的情形時，會直接將致動器切離電源。這種保護機制若在保護機能因為誤動作而失效時，就無法發揮作用。一些特殊的繼電器電路（例如三繼電器組合）是早期考慮到這些情形，設法減少這類問題發生的設計。這些設備的組合使用也讓德國的自動化公司皮爾磁發展了第一個安全繼電器PNOZ.[2][1][3][4]。

說明

在有危險的情形時，安全機能的任務（例如緊急停止開關、安全閘、靜止監控等）是用適當的措施來使風險減少到可以接受的程度。這些安全機能包括：

安全繼電器會監控特定的機能，為了要對工廠或是機器的完全監控，可以和其他的安全繼電器連接[1]，相關的法規有EN 60947-5-1、EN 60204-1及VDE 0113-1[5]。

設計及機能

各安全繼電器的設計技術也有不同：

  • 傳統以接觸器為基礎的繼電器技術（強制性安全繼電器，force-guided contacts relay）
  • 有電子式的評估，以接觸器為基礎的無電壓輸出
  • 完全電子化的設備，以半導體元件控制輸出

安全繼電器的設計需要確保，在正確配線的情形下，設備本身的故障或传感器、执行器的故障都不會讓安全機能失效[6]。

一般的繼電器有線圈，利用金屬接點的機械式移動來開啟或關閉負載。若一直反覆開關，金屬接點可能會因為熱而焊死，因此而接點一直導通。若有此情形，就算操作人員按下了緊急停止開關，機器仍然會繼續運轉，這可能會造成操作人員的危險。因此，許多歐洲、美國的法規、國際法規或安全標準都禁止用單一的传感器或执行器進行危險機械的安全機能[7]。

第一代的安全繼電器是用傳統的三繼電器組合。其冗餘設計確保接線錯誤不會讓安全機能失效。有二個继电器（K1, K2），各自有positive-guided的接點以提供安全機能。有二個輸入信號CH1及CH2驅動這二個繼電器。由啟動繼電器K3提供這個電路電源。有回授線路監控這二個繼電器的輸出端Y1及Y2，目的是要確認执行器是否有因為继电器而正確開啟或是關閉。若輸入電路偵測到任何異常，例如緊急停止接點而焊死而永久導通，或是任一個輸出繼電器沒有正常開啟或是關閉，安全繼電器會將設備斷電，也切換继电器K1及K2的電源[1]。

參考資料
  1. Safety Compendium, Chapter 4 Safe control technology, p. 115
  2. . patent-de.com. [2016-11-30].
  3. Practical Machinery Safety (Google eBook), David Macdonald, Newnes, 16.07.2004, Chapter 5: Emergency-stop monitoring and the safety relay, p. 112 et sqq.
  4. Pilz GmbH. . pilz.com. [2016-11-30].
  5. Practical Machinery Safety (Google eBook), David Macdonald, Newnes, 16.07.2004, Chapter 5: Emergency-stop monitoring and the safety relay, p. 113 et sqq.
  6. Safety Compendium, Chapter 4.1, Safety relays p. 116
  7. Safety compendium, Chapter 4.1, Safety relays p. 118
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