Co je bezpečnostní relé?

I když slovo "relé" obvykle představuje klasické jednoduché jazýčkové relé s ovládací cívkou, ve spojení "bezpečnostní relé" je tato představa dost zavádějící. V bezpečnostním relé sice mohou být výstupní beznapěťové spínané kontakty (vždy ve dvojitém paralelním uspořádání), ale současně je vždy uvnitř i poměrně dost složitá řídicí logika realizovaná integrovaným obvodem, na kterou je připojuje hned několik ovládacích vstupů. Jde tedy o neprogramovatelný jednoúčelový elektronický systém, který je nutné napájet z externího zdroje, obvykle napětím  24VDC.

K čemu slouží bezpečnostní relé?

Bezpečnostní relé, stručně řečeno, slouží na jedné straně nejen ke sledování stavu tlačítek, čidel a dalších bezpečnostních snímacích zařízení, ale současně i hlídání jejich chování a vyhodnocování, zda nepracují chybně. Na druhé straně pak poskytuje spínané redundantní (paralelní) signály a případně i zpětnou vazbu na své vstupy pro spolehlivé zajištění zastavení nebezpečných zařízení, pokud je snímači indikováno přiblížení lidské obsluhy k nebezpečným částem zařízením, nebo pokud je tlačítky iniciováno/vyvoláno poplachové hlášení o nebezpečné či kritické situaci.

Pro tento účel má bezpečností relé nejen speciální funkce, ale hlavně je s ohledem na definovanou bezpečnostní třídu či kategorii dle IEC EN 61496, resp. dle EN ISO 13849-1, konstruováno a přísně testováno na vysokou a dlouhodobou bezchybnou funkci (viz bezpečnostní parametry MTTFd a B10d). A i když by nastala nějaká porucha, tak ta musí být signalizována a nesmí způsobit žádnou lidské obsluze nebezpečnou situaci.

Obecné provedení bezpečnostních relé

Obecně jsou bezpečnostní relé konstruována jako moduly pro upevnění na DIN lištu a jsou obvykle v provedení úzkého, ale obvykle poměrně vysokého plastového pouzdra alespoň z části žluté barvy a s více řadami elektrických svorek nad sebou.

Také je obvykle vybaveno několika indikačními LED indikujícími stav spínaných výstupu a stav resetovacího/kvitovacího vstupu. To jsou na první pohled typické poznávací znaky. Výstupy bývají napojeny přímo na silové spínací prvky pohyblivých akčních členů typu stykače motorů, centrální ventily pneumatických prvků apod.

TEST bezpečnostního relé Leuze MSI-SR5B

Bezpečnostní relé Leuze typu MSI-SR5B patří mezi základní bezpečnostní ovládací komponentu pro realizaci bezpečnostního vypnutí celých jednoduchých strojů a zařízení nebo částí větších strojů až do bezpečnostní třídy 4 (dle IEC EN 61496) nebo bezpečnostní kategorie Cat. 4 (dle EN ISO 13849-1), kde se rozsahem ani z finančního pohledu nevyplatí nasazovat programovatelné bezpečnostní PLC.

Umožňuje na své dva vstupní kanály připojit jeden nebo dva jednosignálové (jednovýstupové) či dvousignálové (dvouvýstupové) bezpečnostní snímací prvky s reléovými i tranzistorovými výstupy nebo  tlačítka. Na paralelní dvojici dvou sériově zapojených spínacích prvků (relé) se pak připojují dle bezpečnostní třídy jeden nebo pro zvýšení spolehlivosti paralelně dva spínací silové ovládací prvky, jejich rozpojení přímo zajistí okamžité nebo případně definované zpožděné odpojení napájení aktivních zařízení vytvářející nebezpečný mechanický pohyb.

Konkrétně v plastové pouzdře rozměrů 22,5 x 99 x 114 mm se na užších stranách nacházejí dvě řady zasunovacích šroubovacích svorek (ale existuje i verze s pružinovými svorkami), které v balíčku od výrobce jsou v oddělených pytlíčkách nenasazené a mají jednu zajímavou vychytávku. Aby nebylo možné nikdy tyto čtyři zasunovací svorkovnice záměrně či omylem prohodit, například při servisním úkonu (tedy když již budou mít zapojené dráty), každá příslušná dvojice řady svorek a zásuvky má "zablokovanou" jinou zasouvací držáku a nejdou tedy zaměnit.

Dva vstupní kanály obsadily svorky 21, 7 a 13 (označení +S11,+S12 a -S12) a 23, 8 a 15 (označení +S21,+S22 a -S22). Podle druhu výstupů připojovaných zařízení (jedno/dvoukanálové a AOPD-OSSD výstupy snímačů / rozpínací kontakty tlačítek) se použijí jen některé z nich, zatímco ostatní nepoužité svorky se připojí na výstup IV-O (svorka 14) v případě kladných svorek nebo na výstup 0V-O (svorka 22) v případě záporných svorek. 

Příklady různých možných připojení výstupů bezpečnostních snímačů tranzistorovými AOPD nebo reléovými AOPD výstupy a bezpečnostních STOP tlačítek s rozpínacími kontakty k bezpečnostnímu relé Leuze MSI-SR5B.

Pak už zbývá jen tzv. "resetovací vstup" RES-I (svorka 16) pro opětovné uvolnění relé po odeznění hlášení některého vstupního kanálu. Ten v režimu se zpětnovazebním monitorováním připojí přes kvitovací tlačítko a zpětnovazební monitorovací kontakty EDM na zápornou svorku zdroje. V případě automatického či manuálního restartu bez funkce EDM se pak připojí napřímo, resp. přes tlačítko, na výstup RES-O (svorka 24).

Výstupy přestavuje paralelní dvojice dvou sériově zapojených kontaktů relé K1 a K2, každý ovládaný jedním vstupním kanálem. Při správné funkci bezpečnostního relé musí být obě paralelní dvojice sepnuté. Toto zapojení výstupu je provedeno z důvodu případného zjištění nefunkčnosti některého z výstupních relé či slepení jejich kontaktů a aby i při poruše některého výstupu byla zajištěno vypnutí/zastavení nebezpečného zařízení. 

Příklad kompletního napojení dvou bezpečnostních závor Leuze MLD (viz článek TEST - Bezpečnostní světelné závory Leuze MLD s funkcí Muting) k bezpečnostnímu relé Leuze MSI-SR5B.

Základní parametry bezpečnostního relé MSI-SR5B:

• Bezpečnostní parametry:

  • Bezpečnostní třída: 4 (dle IEC EN 61496)
  • Bezpečnostní kategorie: Cat. 4 (dle EN ISO 13849-1)
  • Výkonnostní úroveň PL: PL e (dle EN ISO 13849-1)
  • Parametr SIL: 3 (dle IEC EN 61508)
  • Parametr SILCL: 3 (dle IEC EN 62061)
  • Parametr bezporuchovosti MTTFd: 73 let (dle EN ISO 13849-1)
  • Parametr životnosti B10d pro ohmickou zátěž: 400 000 cyklů
• Zpoždění reakce na automatický restart: 350 ms
• Zpoždění reakce na manuální restart: 50 ms
• Počet bezpečnostních vstupních kanálů: 2
• Počet bezpečnostních výstupů OSSD: 1 (dva paralelní spínané výstupy s NO relé kontakty)
• Napájení: 24 VDC +/- 20%
• Rozměry: 22,5 x 99 x 114,1 mm
• Provozní teplota: 0 až 55°C

Příklad připojení  laserového bezpečnostního skeneru Leuze RotoScan (viz článek "TEST - Leuze ROTOSCAN RS4-4 - hlídání prostoru bez hranic") k bezpečnostnímu relé Leuze MSI-SR5B.

Závěr

Bezpečnostní relé je obecně nejjednodušší certifikované bezpečnostní řídicí zařízení pro vyhodnocení stavu bezpečnostních snímačů a tlačítek a vypnutí nebezpečných částí stroje. Pro tyto základní účely je pak právě vhodné relé MSI-SR5B společnosti Leuze electronic GmbH. Pro větší počet bezpečnostních snímačů v jednom zařízení je pak již výhodnější použít vícevstupové programovací bezpečnostní PLC. To pak bude předmětem dalšího testu... 

Důležitá poznámka:

Pro zajištění určitého celkového stupně bezpečnostní třídy (dle IEC EN 61496) nebo bezpečnostní kategorie (dle EN ISO 13849-1) je vždy nutné provést i správnou volbu bezpečnostních snímačů a tlačítek připojovaných na vstupy i správnou konfiguraci ovládacích silových a řídicích prvků připojených na výstupy bezpečnostního relé. Také je nutné provést jejich správné zapojení a použití v souladu jak s návodem bezpečnostního relé, tak v souladu s návodem daného připojovaného bezpečnostního prvku. Stručně řečeno: I když samotné bezpečností relé splňuje bezpečnostní třídu 4, jeho připojení například na jednokanálové E-stop tlačítka nebo na bezpečnostní snímače třídy 2 se automaticky degraduje bezpečnostní třída celého řetězce také na bezpečnostní třídu 2 apod. 

Odkazy:

• Prodejce zařízení Leuze v ČR, společnost Schmacht CZ s.r.o.: http://www.schmachtl.cz/
• Článek "TEST - Bezpečnostní světelné závory Leuze MLD s funkcí Muting"
• Článek "Bezpečnost strojů realizovaná světelnými závorami"
• Článek "TEST - Leuze ROTOSCAN RS4-4 - hlídání prostoru bez hranic"