双通道安全继电器原理-深圳天之行电器有限公司



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双通道安全继电器原理

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简介:双通道安全继电器原理 一、单通道安全设计的缺陷 基于安全的思想,我们在设计一台设备时,都会对其运行中可能出现的危险进行预防,这些预防措施落实到设计上就是我们所说的安

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         双通道安全继电器原理
 
         一、单通道安全设计的缺陷
        基于安全的思想,我们在设计一台设备时,都会对其运行中可能出现的危险进行预防,这些预防措施落实到设计上就是我们所说的安全设计:如急停设计、安全门设计、安全光幕设计,双手启动设计,安全边沿设计等。
我们认为这些设计能实现相应的安全功能,都是基于这样一个前提:所有的相关器件都能保持动作正常,功能完好的状态!
        但显然这仅仅是一个假设,是一种理想状态,真实的情况是:从来没有“不坏”的器件,总是有一些器件在运行中会出现这样或那样的故障,丧失其功能,并进而导致整个安全设计功能的崩溃,导致事故的高发。
        举个例子:
                         当周围环境出现了状况,你希望急停设计启动,断电停机!
                         当你拍下急停按钮时,由于种种原因,按钮卡阻了,接入电路中的常闭触点未能分开,自然也就无法实现断电停机----急停安全设计完全失效!
                         又或者,当你拍下急停按钮后,急停按钮没有问题,接主电源的交流接触器发生了触头粘连,不能断开,此时你当然无法实现断电停机----急停安全设计完全失效! 
                        上述安全设计就是一个单通道模式的设计:任一个器件的功能异常,就可以导致整个安全设计的丧失!
       
       二、双路冗余安全回路设计思想
       基于安全功能设计中,任何器件都有可能出现故障的现实情况,为了避免一个器件出现故障,导致整个安全设计功能的丧失,在设计上最容易想到的解决办法就是冗余。最经济的冗余设计是两路冗余----这就是安全领域最著名的双通道理论:任何功能节点,都需通过两路器件的冗余,来保障功能的实现(这样一个器件功能的异常就不会导致功能的丧失),从而保证整个安全设计功能的维持。

        还以上述急停为例,按双路冗余设计:
双通道安全继电器原理

        这个设计同前面一个比较,显然一路急停按钮的卡阻,一个接触器触点的粘连,均不会导致整个急停设计功能的丧失:拍下急停按钮,任一路常闭断开,任一接触器分断,都可实现断电停机!双路冗余设计,显然代价是高的,但为安全付出一些成本,是值得的!

        三、关于安全等级
        对上述设计,有人会说:如果两个急停都卡阻了,或者两个接触器都发生了粘连,急停设计不是照样会崩溃吗?!是的!这种双通道冗余设计,尽管较之传统的急停功能设计在提高系统的安全水平上有明显的优势,但依然存 在一些安全方面的问题:

        1、单一故障出现,安全功能虽然可以保持,但故障不能被检测出来。
        2、累积的未被检测出来的故障,能够导致安全功能的丧失。

        以上述急停安全回路为例:
        因为采用了双通道冗余设计,假设在急停拍下时,左边的常闭触点发生了卡阻未能断开,但右侧常闭触点正常端开了,K2接触器分断,实现了断电停机,急停安全设计维持了安全功能。在此过程中,尽管实现了安全停机,但回路中发生的左路安全故障不能被检测出来。   
       由于实现了安全停机,故障又未被检测出来,在设备重新启动后,双路冗余的安全回路设计变成了传统的单路模式,故障累积,在下次拍下急停时,若右路急停常闭卡阻,或K2接触器发生触头粘连,此时整个急停设计安全功能丧失,系统崩溃!

         也就是说简单的双通道冗余设计尽管能提高系统的安全水平,但其水平有待改善。在相关的技术标准中,对这些情况有详细的规定。
         一个选用成熟器件及合适技术的控制电路中:
         若单一个故障出现,会导致系统安全功能的丧失,则此回路的安全等级为最低的1级。
         若单一个故障出现,会导致系统安全功能的丧失,但回路中设计了故障检测功能,则此回路的安全等级为2级。
         若单一个故障出现,安全功能依然可以保持。但未能被检测的累积的故障会导致系统安全功能的丧失,则此回路的安全等级为3级。
         若在故障出现时,安全功能总是保持。且故障会被及时检测出来,以防止安全功能的丢失。则此回路的安全等级达到了最高的4级。根据这个分级标准,则上述双路急停设计电路,其安全等级最高也仅能达到3级。
         那么一个达到四级安全等级的安全回路是一个什么样呢?

         四、双通道4级安全继电器模块
        上述安全回路除存在单一故障出现,安全功能虽然可以保持,但故障不能被检测出来。
        且累积的未被检测出来的故障,能够导致安全功能的丧失之外,还存在缺少对双路输入信息的检测过程(包括单路功能故障状态及双路短路故障状态),缺少启动确认过程(故障复位即启动),缺少反馈确认过程。详情见安全继电器工作原理
        这些功能的具备都可在每次作业时通过设计来实现。当然也可以设计成一个具备这些功能的器件,在每次安全控制中,直接拿来应用即可。这样的一个功能单元,就是双通道4级安全继电器模块。





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