Многофункциональные Реле Безопасности

Автор: Ленни Филлипковский, Менеджер По Продукции,отдел Промышленные Компоненты, AutomationDirect

Июль 2014

Многофункциональное реле безопасности часто являются лучшим выбором для приложений, где однофункциональные реле не достаточно способны, а безопасность с помощью ПЛК - это перебор.

Многие машины и роботы требуют наличия предохранительных цепей, прекращающих все или часть операций в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Предохранительные цепи также используются для сохранения всей машины или её частей, управляемого робота, когда человек в непосредственной близости проводит работы по регулированию или техническому обслуживанию.

Рисунок 1: Эти многофункциональные реле безопасности являются более способными, чем однофункциональные реле безопасности, и менее затратны и сложны, чем безопасность, реализованная на Номинальном ПЛК.

Предохранительные цепи обычно настраиваются с помощью реле безопасности, или классическим ПЛК или другими контроллерами безопасности. Но во многих случаях, многофункциональное реле безопасности являются лучшим вариантом (рис. 1). Многофункциональные реле безопасности - это настраиваемое устройство с несколькими входами и выходами. Оно мощнее, чем реле безопасности с одной функцией, и менее сложно и дорогостоящее, чем классический ПЛК.

Одно или более многофункциональных реле безопасности могут заменить много базовых однофункцональных реле безопасности, что упрощает установку и экономить деньги. В других случаях, многофункциональное реле безопасности могут быть использованы вместо классического ПЛК, что оборачивается существенной экономией и оптимизацией внедрения и сопровождения.

Реле ограничения

У станков и роботов и конечных пользователей с похожими операциями часто приходится контролировать много точек ввода/вывода, которые включают в себя относительно небольшое количество точек ввода-вывода, выполняющих функции обеспечения безопасности.
Наиболее распространенную схему безопасности для простых машин с тремя входами безопасности (такие как e-Stop и двух выключателей калиток) прекрасно обрабатывает реле безопасности с одной функцией оно имеет для этого в избытке контактов и самоконтроля. Как только машина или робот требует больше входов системы безопасности, приходится добавлять базовые однофункциональные реле безопасности, или, возможно, гораздо более дорогой классический ПЛК.

Добавление базового однофункционального реле безопасности для мониторинга и контроля ввода-вывода безопасности часто приводит к чрезмерно сложным инсталляциям с участием относительно большого количества реле. Если зона контроля - это локальное место, а определенные части станка или робота могут продолжать определенные типы операций, тогда количество необходимых реле безопасности могут быстро размножаться, а сложность будет расти в геометрической прогрессии.
Когда много реле, устранение неполадок может быть очень сложно, так как каждая точка соединения и компонента должны быть изучены при определении точки сбоя. Модификации очень трудно реализовать, так как они требуют перемонтажа из-за добавления дополнительных реле.

В установках, имеющих четыре или более точек ввода/вывода безопасности, одно или два многофункциональных реле могут вполне заменить четыре или более основных однофункциональные реле безопасности, что упрощает установку и экономит деньги.
Преимущества такого подхода приведены в таблице 1 и описаны ниже. Потому что меньшее количество реле требует меньше места и уж намного меньше проводов. Эта экономит производственные площади и трудовые затраты.

Преимущества многофункционального реле против однофункционального реле безопасности

1. Меньшее количество реле необходимо

2. Меньше места

3. Меньше проводов

4. Часто дешевле

5. Проще установка

6. Больше гибкости, чтобы приспосабливаться к изменениям

7. Легче добавлять новые функции

Если, чтобы приспособить изменения в автомат или робот, необходимы изменения или добавление новых функций, намного проще перенастроить многофункциональные реле безопасности, чем добавлять новые базовые однофункциональные реле безопасности.

Многофункциональное реле безопасности применимы во многих случаях, включая, но не ограничиваясь, двухканальный контроль с или без задержки по времени, двуручное управление, световое оповещение, мониторинг скорости, мониторинг остановки электродвигателя и расширения реле для увеличения числа выходных контактов.
Эти реле выпускаются в широком диапазоне, предлагая входные и выходные конфигурации. Простой базовый блок может обрабатывать различные входы, а расширяемая входные и выходные модули могут быть добавлены по мере необходимости. Многофункциональному реле не требуется программное обеспечение для конфигурации или эксплуатации, настройка и обслуживание обычно очень просты и прямолинейны.

Один конкретный Тип многофункционального реле безопасности позволяет желаемые функций устанавливать с помощью ротационного переключателя на своей передней панели. Оно предназначено для обработки самых различных ситуаций, таких как Е-Стоп, ворота, выключатели, фонари оповещения, и/или двуручные кнопки — с соответствующих постов оповещения, и конкретный станок или промышленный робот.

Другой тип многофункционального реле обеспечивает больше мощности благодаря комбинации поворотных и DIP-переключателей, которые используются для начальной конфигурации. Реле такого типа обычно может вместить гораздо большее число входов/выходов, до 24 входов и 24 выходов, за счёт использования отдельных входных и выходных модулей. Система с Е-Стоп и два световых фонаря безопасности потребует три однофункциональных реле безопасности. Рисунок 2 показывает ту же систему со страховочной цепью, состоящей из всего одного многофункционального реле, что значительно упрощает схему, одновременно сократив издержки и добавляя гибкость.

Рисунок 2: Только одно многофункциональное реле безопасности для мониторинга одного e-Stop и две легкие шторы, вместо трех однофункциональных реле безопасности.

Проще, чем ПЛК

Для контроля зоны безопасности и других сложных цепей, другое решение заключается в использовании ПЛК для управления и контроля всех вводов/выводов безопасности, или даже всех операций ввода/вывода. И это может быть очень дорогим и вызвать ненужные сложности.

Добавление отдельного ПЛК в дополнение к основному контроллеру требует дополнительных закупок, программы и поддержки второй программируемой системы в дополнение к основному контроллеру. Этот ПЛК будет иметь собственное программное обеспечение, с последующим продлением платежей. Кривая обучения для ПЛК безопасности может быть крутой, и цена относительно высока.

Альтернативно, один ПЛК безопасности может использоваться для выполнения всех требуемых функций управления и безопасности. Это снимает проблему двух отдельных систем, но увеличивает затраты в разы, и вообще имеет смысл только при очень большом проценте вводов/выводов автоматов или роботов напрямую связанных с безопасностью.
Одно или более многофункциональных реле могут использоваться для выполнения всех функций безопасности станка или робота, что приведет к существенной экономии при одновременном упрощении внедрения и сопровождения по сравнению с ПЛК безопасности. Преимущества этого решения приведены в табл. 2 и описано в деталях ниже.

Преимущества многофункционального реле безопасности против ПЛК безопасности:

1. Менее затратно;

2. Менее сложно;

3. Никакого программирования не требуется;

4. Нет программного обеспечения, чтобы приобретать и поддерживать;

5. Интеграция с главным контроллером проще.

Обычно намного проще настраивать многофункциональные реле безопасности, чем программу ПЛК безопасности. Нет необходимости приобретать, обновлять и поддерживать программное обеспечение для программирования, и не требуется ПК для програмирования.
Многофункциональные реле безопасности легко интегрируются в системы диспетчеризации, просто жестко связывают несколько точек ввода/вывода между реле и контроллером.
Многофункциональные реле безопасности намного дешевле, чем ПЛК безопасности, они могут экономически эффективно обрабатывать все вводы/выводы связанные с безопасностью полетов, устраняя необходимость обновления основного контроллера, чтоб только добавить элементы безопасности.

Предостережения и соображения

В очень простых приложениях часто лучше всего служат одно или два однофункциональных реле безопасности и не требуют дополнительных расходов на многофункциональные реле. Станок, робот или другая система, которая иметь быть только Е-стоп вместе с комплектом переключателей легких шторок или дверей, является примером приложения, где с одной функцией реле безопасности будет лучшим выбором.

Многофункциональные реле имеют свои ограничения и может только быть расширена, чтобы определенный практический предел в плане общее количество точек ввода/вывода и сложность функции. Стоимость и особенно сложность может увеличиться до точки, где имеет смысл использовать безопасность-Номинальная ПЛК.

Очень сложных приложений с множеством защитных точек ввода/вывода и множественной зоны контроля, или приложений с требования, существенно отличающиеся от станка к станку или с течением времени, может быть лучше обслуживаться с использованием предохранительного рейтингом ПЛК, либо просто для безопасности ввода/вывода или для всех входов/выходов.

Многофункциональное реле результат в экономии.

Пример участка, где концевые выключатели модернизированы на многофункциональные реле безопасности и установлены на дверцах кабинки, вмещающей много автоматизированных процессов изготовления продукции (рис. 3).

Рис. 3. Эта производственная ячейка использует многофункциональные реле безопасности, чтобы упростить систему безопасности, сократить расходы, и добавить гибкости.

Первоначальная конструкция цепи безопасности была в основном механическая, и, следовательно, требовала существенного внимания оператора. Цепь включала Е-Стоп, один комплект светового оповещения безопасности, двери и выключатели.
На новой автоматизированной производственной системе потребовалось добавить световое оповещение, дверные выключатели и маты безопасности в различных местах производственного процесса. Различные блокировки, такие как контроль скорости некоторого оборудования были также необходимы.
Благодаря автоматизации производственного процесса, производитель смог сократить восемь сотрудников компании, и увеличить объем производства на 40%.
За счет перехода на многофункциональные реле безопасности вместо добавления еще одного простого реле безопасности, компания сэкономила 30% от первоначальной стоимости, а система безопасности заработал гораздо более гибче.

Производитель рассматривал вариант добавления ПЛК безопасности, но стоимость была на 60% выше, чем система многофункциональных реле, а уж сложность поддержки такой системы было не оправданным.
Вывод.
Станки и роботы, имеющие всего пару основных входов безопасности, таких как e-Stop и одного или двух дверных выключателей, или других входов, связанных с безопасностью, как правило, лучше всего обеспечиваются системой с одной или двумя однофункциональными реле безопасности.
Когда же машина имеет множество точек ввода/вывода, с высокими требованиями к безопасности, ПЛК безопасности подойдет лучше.
Но для автомата или робота в между этими двумя крайностями может быть предпочтительным выбором легко настраиваемая недорогая система безопасности с использованием многофункциональных реле.

Перевёл Пётр Сапожков