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Sicherheitsrelaismodule: Der vollständige technische Leitfaden zur Auswahl, Verkabelung und Compliance
Technischer Leitfaden · Maschinensicherheit
Sicherheitsrelaismodule: Funktionsweise, Auswahl und Anwendungen
Ein praktischer technischer Leitfaden für Sicherheitsrelais, wie sie vorgehen und wie sie sich von Standardrelais unterscheiden, wie die richtige Architektur, das Zurücksetzen, die Diagnose und die Sicherheitsleistung in eine vollständige Maschinensicherheitsfunktion passen.
Kurz gesagt
A Sicherheitsrelaismodul Teil eines sicherheitsbezogenen Steuerungssystems ist, überwacht es definierte Sicherheitsgeräteeingänge und stellt der nachgeschalteten Maschinensicherheitsschaltung gesteuerte Ausgänge zur Verfügung, das Relais selbst ist nur ein Teil der kompletten Sicherheitsfunktion: Schutzeinrichtungen, Verdrahtung, Resetlogik, Endsteuerelemente, Maschinenstoppverhalten und Validierung sind wichtig.
Sicherheitsrelaismodule werden häufig an Industriemaschinen eingesetzt, bei denen Schutzvorrichtungen wie Sicherheitslichtvorhänge, Not-Aus-Vorrichtungen, Schutzschalter oder Sicherheitslaserscanner an einen sicherheitsrelevanten Steuerkreis angeschlossen werden müssen.
Auf den ersten Blick kann ein Sicherheitsrelais wie ein einfaches DIN-Schienen-Bauteil mit mehreren Eingangs - und Ausgangsklemmen aussehen, in der Praxis umfasst die Auswahl mehr als das Zählen von Kontakten Ingenieure müssen die Sicherheitsfunktion, die Eingangsarchitektur, das Diagnoseverhalten, die Reset-Strategie, die Ausgangsschnittstelle, das erforderliche Leistungsniveau oder die erforderliche SIL sowie die Art und Weise, wie die Maschine einen sicheren Zustand erreicht, berücksichtigen.
Dieser Leitfaden konzentriert sich auf diese technischen Prinzipien und behandelt nicht jedes Sicherheitsrelais so, als ob es die gleiche interne Struktur, Terminalnummerierung oder den gleichen Zertifizierungsumfang hätte.
Was Sie lernen werden
- Was ein Sicherheitsrelaismodul innerhalb eines Maschinensicherheitskontrollarchitektur.
- Warum sich ein Sicherheitsrelais von einem herkömmlichen Steuerrelais unterscheidet.
- Wie Eingangskanäle, Überwachung, Reset-Logik und Sicherheitsausgänge zusammenarbeiten.
- Wenn ein dediziertes Sicherheitsrelais geeignet ist, ist die Sicherheit sinnvoller, wenn eine konfigurierbare Sicherheits-SPS sinnvoll sein kann.
- Wie man Kategorie, PL und SIL interpretiert, ohne davon auszugehen, dass eine Komponente automatisch die Bewertung der gesamten Maschine bestimmt.
- Welche Spezifikationen und Anwendungsdetails bei der Auswahl eines Sicherheitsrelaismoduls von Bedeutung sind.
02 · Grundlagen
Was ist ein Sicherheitsrelaismodul?
Ein Sicherheitsrelaismodul ist eine sicherheitsrelevante Steuerkomponente, die zur Überwachung definierter Sicherheitseingaben und deren Schnittstelle mit dem Maschinensteuerungssystem verwendet wird, das die erforderliche sichere Reaktion ausführt.
Bei einer typischen Maschinenschutzfunktion ist die Schutzvorrichtung nur der erste Teil der Kette, ein Sicherheitslichtvorhang, eine Not-Aus-Einrichtung, ein Schutzschalter oder ein Sicherheitslaserscanner erkennt einen Zustand, die Maschine benötigt jedoch noch eine sicherheitsrelevante Steuerstufe, um das Signal auszuwerten und nachgeschaltete Ausgänge zu steuern.
Dort ist ein Sicherheitsrelaismodul Wird häufig verwendet. Es sitzt zwischen dem Sicherheitseingabegerät und den endgültigen Maschinensteuerelementen und bietet eine definierte Überwachungs- und Schaltfunktion innerhalb der gesamten Sicherheitsarchitektur.
Die genaue interne Architektur variiert je nach Produkt. Abhängig vom Relaisdesign können Funktionen die Überwachung von Zweikanaleingängen, die Erkennung von Kreuzkanälen oder Abweichungen, die Rücksetzüberwachung, die Diagnoseanzeige, überwachte Relaisausgänge oder dedizierte Steuereingänge für zusätzliche Funktionen umfassen.
Aus diesem Grund ist es besser, ein Sicherheitsrelais anhand seiner zu definieren Rolle in der Sicherheitsfunktion Anstatt davon auszugehen, dass jedes Sicherheitsrelais genau die gleiche interne Schaltung, Endgerätnummerierung oder Überwachungslogik verwendet.
Wo das Sicherheitsrelais in die Sicherheitskette passt
01 · Erkennung
Sicherheitseingabegerät
Erkennt Zugriff, Unterbrechung, Schutzöffnung, Not-Aus-Betätigung oder einen anderen definierten sicherheitsrelevanten Zustand.
02 · Logik
Sicherheitsrelaismodul
Überwacht die relevanten Sicherheitssignale und stellt gesteuerte Ausgänge entsprechend der konfigurierten Sicherheitsfunktion bereit.
03 · Antwort
Maschinensicherheitskontrolle
Nachgeschaltete Steuerelemente stoppen, hemmen oder bringen die gefährliche Maschinenfunktion auf andere Weise in den erforderlichen sicheren Zustand.
Ingenieurprinzip
Ein Sicherheitsrelais erkennt die Gefahr nicht von selbst und stoppt die Maschine nicht von selbst physisch. Es stellt die überwachte Steuer- und Ausgangsstufe zwischen der Sicherheitsvorrichtung und der nachgeschalteten Maschinenreaktion bereit.
Was ein Sicherheitsrelaismodul nicht ist
- Es ist Nicht einfach ein Standardrelais mit “Sicherheits” - Label. Sicherheitsrelaisprodukte sind für definierte sicherheitsrelevante Steuerfunktionen ausgelegt und müssen entsprechend ihrer dokumentierten Fähigkeiten ausgewählt werden.
- Es ist Kein Ersatz für die Risikobewertung. Die erforderliche Sicherheitsfunktion und Zielleistung ist zunächst aus der Maschinenanwendung zu ermitteln.
- Es tut Bestimmen Sie nicht automatisch die PL, SIL oder Kategorie der gesamten Maschine. Die vollständige Eingabe-, Logik-, Ausgabe- und Diagnosearchitektur ist wichtig.
- Es ist Nicht immer der richtige Controller für jede Maschine. Komplexere Systeme eignen sich möglicherweise besser für konfigurierbare Sicherheitsregler oder Sicherheits-SPS.
- Es tut Es handelt sich nicht um eine universelle Verdrahtungsmethode. Die Terminalzuweisungen und die Reset-Logik variieren zwischen Relaismodellen und angeschlossenen Sicherheitsgeräten.
Terminologiehinweis:
“Sicherheitsrelais,” “Sicherheitsrelaismodul,” und “Sicherheitsüberwachungsrelais” werden in der industriellen Praxis häufig synonym verwendet, Produktumfang und Funktionen sollten jedoch immer aus der eigentlichen Herstellerdokumentation verifiziert werden.
03 · Funktionsprinzip
Wie Sicherheitsrelaismodule funktionieren
Ein Sicherheitsrelaismodul überwacht typischerweise einen oder mehrere sicherheitsrelevante Eingangskanäle, prüft, ob die definierten Bedingungen gültig sind, und steuert sicherheitsrelevante Ausgänge, die mit der nachgeschalteten Steuerschaltung der Maschine verbunden sind.
Der wichtige Unterschied besteht darin, dass das Relais nicht einfach auf ein EIN - oder AUS-Signal reagiert, es kann je nach Produktdesign auch überwachen, ob sich mehrere Kanäle in der erwarteten Weise ändern, ob die Reset-Bedingung gültig ist und ob bestimmte Fehler oder Inkonsistenzen vorliegen.
Diese Überwachung macht das Sicherheitsrelais zu einem Teil eines Sicherheitsbezogene Kontrollfunktion Statt nur ein herkömmliches Schaltgerät.
Die genaue Implementierung variiert erheblich zwischen den Relaismodellen Einige sind für Not-Stopp - oder Schutz-Schalter-Schaltungen ausgelegt, einige für OSSD-basierte Schutzgeräte, andere beinhalten zusätzliche Funktionen wie Stummschaltung, Timing oder eine fortgeschrittenere Diagnose.
Eine typische Sicherheitsrelaissequenz
01
Der Sicherheitseingang wird überwacht
Ein Sicherheitslichtvorhang, eine Not-Aus-Einrichtung, ein Schutzschalter, ein Sicherheitslaserscanner oder ein anderes kompatibles Gerät liefern das entsprechende sicherheitsrelevante Eingangssignal oder die entsprechenden sicherheitsrelevanten Eingangskanäle.
02
Der Kanalzustand wird ausgewertet
Wenn das Relais für die Zweikanalüberwachung ausgelegt ist, wird ausgewertet, ob sich die Kanäle im erwarteten Zustand befinden, und es können bestimmte Fehlanpassungen, Abweichungen oder Verkabelungsfehler festgestellt werden.
03
Zurücksetzen Zustand wird überprüft
Abhängig von der konfigurierten Architektur erfordert das Relais möglicherweise ein bewusstes manuelles Zurücksetzen oder kehrt automatisch in seinen Bereitschaftszustand zurück, sobald der definierte Sicherheitseingabezustand wiederhergestellt ist.
04
Sicherheitsausgaben ändern den Zustand
Das Relais steuert seine sicherheitsrelevanten Ausgänge entsprechend dem Eingangs - und Überwachungszustand, so dass die nachgeschaltete Sicherheitsschaltung der Maschine die erforderliche Funktion stoppen, sperren oder aktivieren kann.
05
Maschinenantwort wird ausgeführt
Schütze, Antriebe, Sicherheitssteuerelemente oder andere Endsteuergeräte führen die eigentliche Maschinenreaktion aus Das Sicherheitsrelais selbst ist nur eine Stufe in dieser vollständigen Kette.
Wichtig
Redundanz allein macht einen Stromkreis nicht automatisch zu einer gültigen Sicherheitsfunktion. Kanalüberwachung, Diagnose, Fehlerverhalten, Ausgangsarchitektur und das vollständige Design des Steuerungssystems tragen alle zur erreichten Sicherheitsleistung bei.
Was ist Dual-Channel-Überwachung?
Viele Sicherheitsfunktionen nutzen zwei Signalkanäle, damit das Steuerungssystem mehr Ausfallbedingungen erkennen kann, als dies mit einem einzigen Signalpfad möglich wäre.
Ein kompatibles Sicherheitsrelais kann beide Kanäle überwachen und prüfen, ob sie wie erwartet ihren Zustand ändern. Abhängig vom Relaisdesign kann ein abnormaler Zustand, bei dem ein Kanal aktiv bleibt, während die anderen Änderungen verhindern, dass das Relais in seinen normalen Bereitschaftszustand zurückkehrt, oder eine Fehleranzeige erzeugen.
Das genaue Diagnoseverhalten ist jedoch produktspezifisch Begriffe wie Fehlerkreuzerkennung, Diskrepanzüberwachung, Gleichzeitigkeitsüberwachung oder Kurzschlusserkennung Nur verwendet werden, wenn sie von der jeweiligen Relaisdokumentation unterstützt werden.
Was bedeuten K1 und K2 in Sicherheitsrelaisdiagrammen?
K1 und K2 Häufig verwendete Bezeichnungen in elektrischen Diagrammen zur Kennzeichnung von Relais, Schütz oder internen Schaltelementen In einigen Sicherheitsrelais-Dokumentationen werden diese Etiketten zur Veranschaulichung redundanter oder überwachter Schaltwege verwendet.
Aus diesem Grund kommt K1 / K2 häufig in Erklärungen von Sicherheitsrelaisschaltungen vor, insbesondere wenn es um Zweikanal- oder redundante Architekturen geht.
K1 / K2 sollte jedoch nicht als universelle interne Architektur für jedes Sicherheitsrelaismodul behandelt werden Moderne Sicherheitseinrichtungen können unterschiedliche elektromechanische oder elektronische Architekturen verwenden, und die Bedeutung von K1 und K2 hängt vom tatsächlichen Schaltplan und der Herstellerdokumentation ab.
Zurücksetzen ist Teil der Sicherheitslogik
Reset bestimmt, wie das Relais nach Wiederherstellung der Sicherheitseingabe wieder in seinen einsatzbereiten Zustand zurückkehrt Dies kann besonders wichtig bei Anwendungen sein, bei denen jemand eine Schutzvorrichtung passieren und in einem Gefahrenbereich bleiben kann.
Ein manueller Reset kann eine bewusste Aktion erfordern, bevor die Steuerkette wieder aktiviert wird. Ein automatischer Reset kann es dem Relais ermöglichen, sich zu erholen, wenn die erforderliche Eingabebedingung zurückkehrt.
Keiner der Reset-Moden sollte mit einem automatischen Maschinen-Neustartbefehl verwechselt werden. Die Maschinen-Neustart-Strategie ist Teil der gesamten Sicherheits- und Steuerungsarchitektur.
Typische Funktionen, die Sie in einem Sicherheitsrelais finden können
| Funktion | Typischer Zweck | Was zu überprüfen ist |
|---|---|---|
| Dual-Channel-überwachung | Überwachen Sie zwei sicherheitsrelevante Eingangskanäle und bewerten Sie deren definierten Zustand. | Unterstützter Eingabetyp, Fehlererkennungsverhalten und Kanallogik. |
| Manuelle Rückstellung | Erfordern eine bewusste Rücksetzaktion, bevor das Relais in seinen Bereitschaftszustand zurückkehrt. | Überwachungsmethode und Maschinen-Neustartstrategie zurücksetzen. |
| Automatisches Zurücksetzen | Lassen Sie das Relais wiederherstellen, wenn definierte Eingabebedingungen wiederhergestellt sind. | Ob das automatische Zurücksetzen für das tatsächliche Zugriffs- und Neustartrisiko angemessen ist. |
| Sicherheitsausgänge | Schnittstellen Sie den überwachten Sicherheitszustand mit nachgeschalteten Maschinensteuerelementen. | Kontakttyp, aktuelle Bewertung, Ausgabearchitektur und erforderliche endgültige Steuerelemente. |
| Diagnostik | Geben Sie Status - oder Fehlerinformationen für die Inbetriebnahme und Wartung an. | Welche Störungen tatsächlich erkannt und wie sie angezeigt werden. |
| Zusätzliche Logik | Einige Relaismodelle bieten Muting-, Timing- oder andere spezielle Steuerfunktionen. | Genaue Herstellerdokumentation und die vorgesehene Anwendungsarchitektur. |
Sicherheitsrelaisausgänge erfordern weiterhin eine maschinelle Reaktion
- Sicherheitsrelaiskontakte können steuern Schützen, antriebsfähige Schaltungen oder andere nachgeschaltete Steuerelemente, je nach Maschinenkonstruktion.
- Die Reaktionszeit des Relais ist nur ein Teil der Gesamtansprechzeit der Sicherheitsfunktion.
- Mechanische Stoppzeit, Antriebsverhalten und endgültige Reaktion des Steuerelements können einen viel größeren Einfluss auf die tatsächliche Zeit haben, die die Maschine benötigt, um einen sicheren Zustand zu erreichen.
- In einigen Architekturen kann eine Ausgangsrückmeldung oder eine Überwachung durch externe Geräte erforderlich sein. Diese sollte jedoch nur dann beansprucht werden, wenn das ausgewählte Sicherheitsrelais und die Maschinenschaltung dies unterstützen.
Technische Anmerkung:
Die obigen Beschreibungen erläutern gängige Sicherheitsrelais-Prinzipien, einzelne Produkte können unterschiedliche interne Architekturen, Diagnosen und Terminalanordnungen verwenden, so dass die ausgewählte Relaisdokumentation die letzte Referenz für die Verkabelung und das Funktionsverhalten bleibt.
04 · Vergleich
Sicherheitsrelais vs. Standardrelais: Was ist der Unterschied?
Ein Standard-Industrierelais schaltet elektrische Lasten, macht es aber nicht automatisch für eine sicherheitsrelevante Steuerfunktion geeignet. Der Unterschied besteht einfach in der Anzahl der Kontakte. Es kann sich um das dokumentierte Design, die Fehlerreaktion und die Sicherheitsanwendung des gesamten Bauteils handeln.
Standardrelais werden häufig für die normale Maschinensteuerung verwendet: Schaltschütz, Lampen, Magnetspulen, SPS-Eingänge und viele andere industrielle Lasten Ihr Hauptzweck ist die zuverlässige Steuerschaltung.
A Sicherheitsrelais, hingegen ist für definierte sicherheitsrelevante Steuerfunktionen gedacht. Je nach Produkt kann dies überwachte Sicherheitseingaben, redundante oder überwachte Ausgabepfade, Reset-Logik, Fehlererkennung und Diagnoseverhalten umfassen, die auf Maschinensicherheitsanforderungen zugeschnitten sind.
Wichtig ist, dass man aus einem herkömmlichen Relais nicht einfach durch zwei Relais, das Hinzufügen weiterer Kontakte oder die Beschreibung der Schaltung als “redundant” ein Sicherheitsrelais machen kann, die komplette Architektur und das Ausfallverhalten müssen die geforderte Sicherheitsfunktion unterstützen.
Sicherheitsrelais und Standardrelais im Vergleich
| Thema | Standardrelais | Sicherheitsrelaismodul |
|---|---|---|
| Hauptzweck | Allgemeine industrielle Schaltung und Steuerung. | Definierte sicherheitsrelevante Überwachungs- und Kontrollfunktionen. |
| Eingabeüberwachung | Reagiert normalerweise auf die angelegte Spule oder das Steuersignal ohne sicherheitsspezifische Kanalbewertung. | Kann je nach Produktarchitektur definierte Sicherheitseingabekanäle überwachen. |
| Fehlererkennung | Normalerweise nicht für die Bereitstellung einer sicherheitsspezifischen Diagnoseabdeckung ausgelegt. | Kann Diskrepanz, Kanal, Reset oder interne Fehlerüberwachung umfassen, sofern dies durch das Relaisdesign unterstützt wird. |
| Logik zurücksetzen | Das Rückstellverhalten wird normalerweise extern durch die Maschinensteuerschaltung erzeugt. | Viele Sicherheitsrelais bieten dokumentierte manuelle oder automatische Rücksetzfunktionen. |
| Ausgabearchitektur | Kontakte werden vor allem für die allgemeine Schaltfunktion und die Lasteinstufung ausgewählt. | Die Ausgaben werden für den Einsatz innerhalb der vorgesehenen sicherheitsrelevanten Steuerungsarchitektur dokumentiert. |
| Diagnostisches Verhalten | In der Regel beschränkt auf die allgemeine elektrische Diagnose oder die Diagnose von Steuerungssystemen. | Kann einen dedizierten Status oder eine Fehleranzeige für die Sicherheitsfunktion bereitstellen. |
| Daten zur Sicherheitsleistung | Normalerweise nicht als Sicherheitslogikkomponente für die PL / SIL-Bewertung von Maschinen spezifiziert. | Für das spezifische Produkt und die beabsichtigte Sicherheitsfunktion können sicherheitsrelevante Daten oder Bewertungen bereitgestellt werden. |
| Auswahlbasis | Spulenspannung, Kontaktbewertung, Schaltlebensdauer und allgemeine Steuerungsanforderungen. | Sicherheitsfunktion, Eingangstyp, Diagnose, Reset-Strategie, Ausgangsarchitektur, Zielleistung und elektrische Anforderungen. |
Kernpunkt
Zwei herkömmliche Relais entsprechen nicht automatisch einem Sicherheitsrelais. Redundanz kann Teil einer Sicherheitsarchitektur sein, das System muss jedoch auch Überwachung, Ausfälle häufiger Ursachen, Diagnoseabdeckung, Fehlerreaktion und das Verhalten der endgültigen Steuerelemente berücksichtigen.
Was ist mit kraftgesteuerten Kontakten?
Kraftgeführte oder mechanisch verbundene Kontakte werden häufig mit Sicherheitsrelaiskonstruktionen in Verbindung gebracht, da ihr Kontaktverhalten bestimmte Strategien zur Fehlererkennung unterstützen kann.
Es ist jedoch nicht zutreffend, das zu sagen Jedes Sicherheitsrelaismodul hat genau die gleiche kraftgeführte Kontaktarchitektur, und das Vorhandensein solcher Kontakte allein reicht auch nicht aus, um zu beweisen, dass die vollständige Maschinensicherheitsfunktion gültig ist.
Wenn kraftgeführte Kontakte, überwachte Schütze oder die Überwachung externer Geräte für die Konstruktion wichtig sind, sollten sie anhand der spezifischen Relais- und Downstream-Gerätedokumentation überprüft werden.
Häufige Missverständnisse
-
“Es hat zwei Kontakte, ist also redundant.”
Die Kontaktanzahl allein definiert nicht das Diagnoseverhalten oder die Sicherheitsarchitektur. -
“Ich habe zwei Standardrelais verwendet, die Schaltung ist also jetzt PL e.”
Das Leistungsniveau hängt von der gesamten Sicherheitsfunktion ab, nicht von der Anzahl der Relais allein. -
“Ein Sicherheitsrelais hat immer kraftgeführte Kontakte”
Interne Architektur und Kontaktgestaltung sind anhand der eigentlichen Produktdokumentation zu prüfen. -
“Wenn das Relais SIL 3 fähig ist, wird die Maschine SIL 3.”
Die Komponentenfähigkeit bestimmt nicht automatisch das erreichte SIL der gesamten Maschinensicherheitsfunktion. -
“Ein SPS-Ausgang und ein normales Relais können immer ein Sicherheitsrelais ersetzen”
Ob diese Architektur angemessen ist, hängt von der erforderlichen Sicherheitsfunktion und der Sicherheitsfähigkeit des gesamten Steuerungssystems ab.
Praktische Auswahlregel
Verwenden Sie eine sicherheitsrelevante Steuerkomponente, wenn die Funktion sicherheitsrelevant ist
Wenn der Stromkreis dafür verantwortlich ist, gefährliche Maschinenbewegungen nach einem Notstopp, einer Schutzöffnung, einer Unterbrechung des Sicherheitslichtvorhangs oder einem ähnlichen Sicherheitsereignis zu stoppen oder zu verhindern, sollte die Steuerarchitektur unter Verwendung von Komponenten und Methoden entworfen werden, die für die erforderliche Sicherheitsfunktion geeignet sind.
Die genaue Lösung kann ein dediziertes Sicherheitsrelais, ein konfigurierbares Sicherheits-SPS-Regler oder ein Sicherheits-SPS-Regler sein, abhängig von der Komplexität, Anzahl der Sicherheitsfunktionen und der erforderlichen Maschinenarchitektur.
Technische Anmerkung:
Dieser Vergleich beschreibt typische Funktionsunterschiede Einzelne Relaisprodukte variieren, sodass tatsächliche Fähigkeiten, Sicherheitsdaten, Kontaktarchitektur und Diagnosefunktionen aus der Dokumentation des ausgewählten Herstellers verifiziert werden müssen.
05 · Architekturauswahl
Wann ein Sicherheitsrelais gegen Sicherheitscontroller oder Sicherheits-SPS verwendet werden soll
Ein dediziertes Sicherheitsrelais passt oft gut zu einfachen, klar definierten Sicherheitsfunktionen. Wenn die Anzahl der Sicherheitsvorrichtungen, Zonen und Logikbedingungen zunimmt, kann eine konfigurierbare Sicherheitssteuerung oder Sicherheits-SPS eine praktischere Architektur bieten.
Es gibt keine allgemeingültige Regel, dass jede Maschine ein Sicherheitsrelais verwenden muss, noch dass eine Sicherheits-SPS automatisch die bessere Wahl ist Die richtige Architektur hängt von der Anzahl und Komplexität der erforderlichen Sicherheitsfunktionen ab.
Eine Maschine mit einem Notstopp und einer Schutzüberwachungsfunktion kann mit speziellen Sicherheitsrelais einfach zu implementieren sein. Eine größere Maschine mit mehreren Türen, Lichtvorhängen, Scannern, Stummschaltungszonen, sicheren Antriebsfunktionen und koordinierter Neustartlogik kann mit einem konfigurierbaren Sicherheitscontroller oder einer Sicherheits-SPS einfacher zu konstruieren und zu warten sein.
Die wichtige Frage ist daher nicht “Welche Technik ist fortschrittlicher?” Aber “Welche Architektur kann die geforderten Sicherheitsfunktionen übersichtlich, zuverlässig und wartbar umsetzen?”
Drei gängige Sicherheitskontrollarchitekturen
Sicherheitsrelais vs. Sicherheitscontroller vs. Sicherheits-SPS
| Auswahlfaktor | Sicherheitsrelais | Sicherheitscontroller | Sicherheitsplc |
|---|---|---|---|
| Sicherheitsfunktionen | Normalerweise am besten für eine kleine Anzahl definierter Funktionen. | Geeignet für mehrere aufeinander abgestimmte Sicherheitsfunktionen. | Geeignet für viele Sicherheitsfunktionen in komplexen Maschinen oder Systemen. |
| Logikkomplexität | Feste oder eingeschränkte Funktionslogik. | Konfigurierbare Sicherheitslogik. | Programmierbare Sicherheitslogik mit größerer Systemflexibilität. |
| Sicherheits-I/O-Zahl | Niedrig bis mäßig. | Mäßig und oft erweiterbar. | Mäßig bis hoch, oft verteilt oder vernetzt. |
| Diagnostik | Typischerweise lokale Indikatoren oder begrenzte Statusausgaben. | Meist detailliertere konfigurierbare Diagnostik. | Kann umfangreiche Diagnostik, HMI-Integration und Systemkommunikation unterstützen. |
| Änderung / Erweiterung | Zusätzliche Funktionen erfordern möglicherweise mehr Relaismodule und Verkabelung. | Konfiguration und modularer Ausbau können Änderungen vereinfachen. | Oft am besten für größere Architekturen, von denen erwartet wird, dass sie sich im Laufe der Zeit weiterentwickeln. |
| Ingenieuraufwand | Einfach für einfache Funktionen. | Erfordert Konfiguration, kann aber Multifunktionssysteme vereinfachen. | Erfordert eine stärkere Programmier-, Validierungs- und Systemmanagementdisziplin. |
| Typische Maschine | Standalone Maschine oder individuelle Sicherheitsfunktion. | Maschine mit mehreren Schutzvorrichtungen oder koordinierten Zonen. | Große Maschine, Linie, Zelle oder hochintegriertes Automatisierungssystem. |
Designprinzip
Komplexer bedeutet nicht automatisch sicherer. Ein richtig ausgewähltes und validiertes dediziertes Sicherheitsrelais kann die klarste Lösung für eine einfache Maschine sein. Ein programmierbares Sicherheitssystem wird wertvoll, wenn die Anwendung tatsächlich die zusätzliche Logik-, Diagnose-, Skalierbarkeits- oder Kommunikationsfähigkeit benötigt.
Wenn ein spezielles Sicherheitsrelais oft gut geeignet ist
- Eine oder einige klar definierte Sicherheitsfunktionen, wie z.B. eine Not-Aus, Schutzschalter oder Sicherheitslichtvorhang.
- Eine relativ kleine Anzahl von Sicherheitseingängen und -ausgängen.
- Einfache manuelle oder automatische Reset-Logik.
- Begrenzter Bedarf an komplexer Zonentheorie, Sequenzierung oder vernetzter Sicherheit.
- Eine Maschine, bei der einfache Verkabelung und lokale Fehlerbehebung bevorzugt werden.
- Eine Anwendung, bei der das ausgewählte Relais die erforderlichen Sicherheitsleistungsdaten und Funktionsfähigkeiten bereitstellt.
Wenn ein konfigurierbarer Sicherheitscontroller oder eine Sicherheits-SPS möglicherweise besser ist
- Mehrere Sicherheitslichtvorhänge, Scanner, Not-Aus- und Schutzschalter müssen koordiniert werden.
- Die Maschine verfügt über mehrere Sicherheitszonen oder Betriebsarten.
- Für Muting, Sequenzierung, Interlocks oder sichere Maschinenzustände ist eine komplexere Logik erforderlich.
- Das System benötigt eine detailliertere Diagnose oder HMI-Kommunikation.
- Sicherheits-I/O wird auf eine größere Maschine oder Produktionslinie verteilt.
- Zukünftige Änderungen oder Erweiterungen würden sonst viele zusätzliche Relaismodule und eine erhebliche Neuverkabelung erfordern.
Fragen, die Sie stellen sollten, bevor Sie sich für die Architektur entscheiden
01
Wie viele Sicherheitsfunktionen werden benötigt?
Eine einfache Funktion und zehn koordinierte Funktionen können sehr unterschiedliche Steuerungsarchitekturen rechtfertigen.
02
Wie viele Sicherheitseingänge und -ausgänge müssen gehandhabt werden?
Betrachten Sie sowohl die aktuelle I/O-Zahl als auch die wahrscheinliche zukünftige Erweiterung.
03
Umfasst die Sicherheitslogik mehrere Bedingungen oder Betriebsarten?
Komplexe boolesche Logik, Zonenmanagement oder koordinierte Sicherheitszustände können eine konfigurierbare oder programmierbare Lösung begünstigen.
04
Welche diagnostischen Informationen benötigt die Wartung?
Größere Systeme profitieren häufig von einer klareren Fehleridentifizierung und zentralisierten Statusinformationen.
05
Wie wird die Sicherheitslogik validiert und aufrechterhalten?
Die Steuerungsarchitektur sollte während des gesamten Maschinenlebenszyklus verständlich, prüfbar und wartbar bleiben.
Technische Anmerkung:
Die Steuerungstechnik bestimmt die erforderliche Risikominderung nicht von selbst Die Maschinenrisikobewertung definiert die Sicherheitsfunktionen und die erforderliche Leistung; das Sicherheitsrelais, die konfigurierbare Steuerung oder die Sicherheits-SPS wird dann als Teil der Architektur ausgewählt, die zur Implementierung und Validierung dieser Funktionen verwendet wird.
06 · Auswahlhandbuch
So wählen Sie ein Sicherheitsrelaismodul aus
Die Auswahl des Sicherheitsrelais sollte mit der erforderlichen Sicherheitsfunktion und der angeschlossenen Schutzvorrichtung beginnen. SIL-Blatt mit Kontaktanzahl, Markenname mit der höchsten PL//-Einstufung, die auf einem Datensatz aufgedruckt ist.
Ein Relais, das für eine Not-Aus-Schaltung geeignet ist, ist möglicherweise nicht automatisch für einen OSSD-Sicherheitslichtvorhang geeignet Ebenso kann ein Relais mit der erforderlichen Sicherheitseinstufung noch ungeeignet sein, wenn seine Eingangsarchitektur, Rücksetzlogik oder Ausgangskontakte nicht mit dem Maschinendesign übereinstimmen.
Der zuverlässigste Auswahlprozess besteht darin, von der aus zu arbeiten Komplette Sicherheitsfunktion nach außen: Identifizieren Sie die Gefahr, definieren Sie die Schutzvorrichtung und die erforderliche Leistung und wählen Sie dann die Relaiseigenschaften aus, die zur Implementierung dieser Funktion erforderlich sind.
Eine praktische Auswahlsequenz für Sicherheitsrelais
01
Definieren Sie die Sicherheitsfunktion
Beginnen Sie mit dem erforderlichen Maschinenverhalten: Not-Aus, Wachüberwachung, Einsatzstellenschutz, Flächenschutz oder eine andere definierte Sicherheitsfunktion.
02
Identifizieren Sie das Eingabegerät
Bestimmen Sie, ob das Relais ein Not-Aus-Gerät, einen Verriegelungsschalter, einen Sicherheitslichtvorhang, einen Sicherheitslaserscanner oder ein anderes sicherheitsbewertetes Eingabegerät überwacht.
03
Überprüfen Sie die Signalschnittstelle
Überprüfen Sie die tatsächliche Eingangsarchitektur, die vom Relais benötigt wird, und die Ausgangsarchitektur des angeschlossenen Geräts. Überprüfen Sie bei OSSD-basierten Geräten die Kompatibilität, anstatt davon auszugehen, dass jedes Relais denselben Signaltyp akzeptiert.
04
Definieren Sie die Logik zurücksetzen und neu starten
Entscheiden Sie, ob ein manuelles oder automatisches Zurücksetzen angemessen ist und wie die Verhinderung eines Neustarts im gesamten Maschinensteuerungssystem gehandhabt wird.
05
Wählen Sie die erforderlichen Ausgänge aus
Prüfen Sie, wie viele sicherheitsrelevante Ausgangskontakte benötigt werden, welche Schaltkapazität sie haben und wie sie mit Schütz, Laufwerken oder anderen endgültigen Steuerelementen verbunden werden.
06
Reaktionszeit überprüfen
Beziehen Sie die Reaktion des Sicherheitsrelais in die Gesamtbeurteilung der Reaktionszeit und des Bremswegs ein, anstatt das Zeitverhalten des Relais als isolierte Spezifikation zu behandeln.
07
Überprüfen Sie Sicherheitsleistungsdaten
Bestätigen Sie, dass das ausgewählte Relais die für die vorgesehene Architektur erforderlichen Sicherheitsleistungsdaten bereitstellt und dass diese Daten bei der vollständigen PL- oder SIL-Auswertung korrekt verwendet werden.
08
Überprüfen Sie zusätzliche Funktionen
Bestimmen Sie, ob die Anwendung Stummschaltung, Timing, erweiterte Diagnose oder andere spezielle Funktionen benötigt, und überprüfen Sie, ob sie tatsächlich vom ausgewählten Relay unterstützt werden.
09
Überprüfen Sie die Installationsbedingungen
Bestätigen Sie die Versorgungsspannung, die Schrankumgebung, die Montagemethode, die Anschlussanordnung, die Temperaturgrenzen und den Platzbedarf.
Wichtige Spezifikationen zum Vergleichen
| Spezifikation | Warum es wichtig ist | Typische Frage |
|---|---|---|
| Sicherheitseingabetyp | Legt fest, ob das Relais die angeschlossene Sicherheitseinrichtung korrekt überwachen kann. | Unterstützt das Relais dieses Not-Aus, Schutzschalter - oder OSSD-basierte Gerät? |
| Anzahl der Kanäle | Beeinflusst die verfügbare Überwachungsarchitektur und das Diagnoseverhalten. | Ist die Sicherheitsfunktion einkanalig, zweikanalig oder basiert sie auf einer anderen definierten Schnittstelle? |
| NPN / PNP-Kompatibilität | Relevant, wenn das Relais und die angeschlossene Sicherheitsvorrichtung wählbare oder definierte Transistor-Ausgabearchitekturen verwenden. | Passt der Relay-Eingabemodus zum tatsächlichen Ausgabe des Schutzgeräts? |
| Modus zurücksetzen | Definiert, wie das Relais in seinen Bereitschaftszustand zurückkehrt, nachdem der Sicherheitszustand wiederhergestellt wurde. | Ist ein manuelles Zurücksetzen erforderlich und wie wird der Neustart der Maschine gesteuert? |
| Sicherheitsausgänge | Legt fest, wie das Relais mit nachgeschalteten Endsteuerelementen verbunden ist. | Wie viele Ausgabepfade werden benötigt und welche Lasten werden sie wechseln? |
| Kontaktbewertung | Die elektrische Last muss innerhalb der dokumentierten Schaltfähigkeit des Relais bleiben. | Sind Schütze, Antriebseingänge oder andere Lasten mit den Relaisausgängen kompatibel? |
| Reaktionszeit | Trägt zur gesamten Reaktionszeit und zum Sicherheitsabstand des Schutzsystems bei. | Wurde das Relaisverhalten in die Bremszeitberechnung einbezogen? |
| Sicherheitsdaten / Bewertung | Bietet Informationen, die zur Bewertung der sicherheitsrelevanten Steuerungsarchitektur erforderlich sind. | Unterstützt die dokumentierte Leistung die erforderliche Sicherheitsfunktion? |
| Diagnostik | Bessere Statusinformationen können die Inbetriebnahme und Fehlersuche vereinfachen. | Welche Kanal, Strom - oder Fehlerinformationen sind verfügbar? |
| Besondere Funktionen | Einige Anwendungen erfordern Stummschaltung, Timing oder eine andere dedizierte Sicherheitslogik. | Ist die Funktion in das Relais integriert oder ist eine andere Sicherheitskontrollarchitektur erforderlich? |
Auswahlfehler zu vermeiden
Wählen Sie ein Sicherheitsrelais nicht allein nach PL- oder SIL-Bewertung aus. Ein Relais kann über geeignete Sicherheitsdaten auf Komponentenebene verfügen und dennoch die falsche Wahl sein, wenn seine Eingabeschnittstelle, sein Rücksetzverhalten, seine Ausgänge oder seine Funktionsfähigkeiten nicht mit der tatsächlichen Maschinensicherheitsarchitektur übereinstimmen.
Fragen, die Sie vor der Bestellung stellen sollten
- Welche Schutzeinrichtung wird angeschlossen? Nehmen Sie das genaue Gerät und Modell auf, anstatt nur “Sicherheitssensor” zu sagen”
- Welche Art von Sicherheitsausgängen bietet dieses Gerät? Überprüfen Sie die tatsächliche elektrische Schnittstelle.
- Wie viele Sicherheitsfunktionen wird das Relais bewältigen? Wenn mehrere Funktionen koordiniert werden müssen, ist eine andere Controller-Architektur möglicherweise praktischer.
- Ist manuelles Zurücksetzen oder automatisches Zurücksetzen erforderlich? Definieren Sie auch die separate Maschinen-Neustartstrategie.
- Was werden die Relaisausgänge steuern? Überprüfen Sie die nachgeschalteten Schütze, Antriebseingänge oder andere endgültige Steuerelemente.
- Ist Stummschaltung oder eine andere spezielle Funktion erforderlich? Bestätigen Sie die genaue Architektur, anstatt davon auszugehen, dass jedes Sicherheitsrelais dieselbe Logik unterstützt.
- Welche Sicherheitsleistung muss die komplette Funktion erreichen? Verwenden Sie die Relaisdaten als eine Eingabe für die vollständige Berechnung und Validierung des Sicherheitssystems.
- Braucht die Maschine später mehr Sicherheitsfunktionen? Zukünftige Erweiterungen können sich ändern, ob ein festes Relais oder ein konfigurierbarer Controller die bessere Wahl ist.
Technische Anmerkung:
Die Auswahl sollte auf der Grundlage der tatsächlichen Sicherheitsfunktion und der aktuellen Produktdokumentation erfolgen, wenn die Kompatibilität oder die erforderliche Sicherheitsleistung ungewiss ist, lösen Sie diese Punkte, bevor Sie die Relaisspezifikation als endgültig behandeln.
07 · Verkabelung, Zurücksetzen und Diagnose
Sicherheitsrelaisverkabelung, -rückstellung und -diagnose: Technische Grundsätze
Die Verkabelung des Sicherheitsrelais sollte dem tatsächlichen Ausgang des Schutzgeräts, der Relaiseingangsarchitektur und der Maschinensicherheitsfunktion folgen. Terminalnamen, Rücksetzschaltungen und Diagnoseverhalten sind produktspezifisch und sollten nicht von einem Hersteller auf einen anderen verallgemeinert werden.
Die Verkabelung ist oft dort, wo ansonsten gute Sicherheitskonzepte unzuverlässig werden Ein Relais hat vielleicht die richtige Sicherheitsbewertung und die richtige Anzahl an Ausgängen, aber die Anwendung kann immer noch falsch sein, wenn die angeschlossene Sicherheitsvorrichtung, der Eingangsmodus oder die Rücksetzschaltung nicht mit dem Relaisdesign übereinstimmt.
Der sicherste Ansatz besteht darin, von dort aus zu arbeiten Aktuelle Verdrahtungsdokumentation für beide Geräte: Identifizieren Sie zunächst die Ausgabearchitektur der Schutzvorrichtung und überprüfen Sie dann, ob das Sicherheitsrelais zur Überwachung dieser Schnittstelle ausgelegt ist.
Dies ist besonders wichtig bei Sicherheitslichtvorhängen und Sicherheitslaserscannern, bei denen sich das OSSD- oder Transistor-Ausgangsverhalten von Notfall-Stopp- oder Schutzschalterschaltungen mit Trockenkontakt unterscheiden kann.
Kernprinzipien für die Verkabelung
01
Überprüfen Sie zuerst die Ausgabe des Sicherheitsgeräts
Bestätigen Sie, ob das angeschlossene Gerät trockene Kontakte, OSSD-Ausgänge, NPN / PNP-Transistorausgänge oder eine andere definierte Sicherheitsschnittstelle verwendet.
02
Passen Sie die Relaiseingabearchitektur an
Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass ein Relais, das für einen Eingangstyp ausgelegt ist, jede andere Schnittstelle zwischen Sicherheitsgerät akzeptiert.
03
Behandeln Sie Doppelkanäle als definierte Architektur
Zwei Kanäle sollen laut Relaisdokumentation verbunden und überwacht werden Allein die Verwendung von zwei Drähten schafft keine gültige Zweikanal-Sicherheitsfunktion.
04
Zurücksetzen, vom Neustart trennen
Reset bringt das Sicherheitskontrollsystem in den entsprechenden Bereitschaftszustand zurück Der Maschinenneustart muss weiterhin der validierten Neustartlogik der Maschine folgen.
05
Überprüfen Sie den Downstream-Ausgangsschaltkreis
Überprüfen Sie, was die Relaisausgänge tatsächlich steuern, einschließlich Schütze, Antriebe oder andere endgültige Steuerelemente, und überprüfen Sie die Kompatibilität der elektrischen Last.
06
Fehlerverhalten validieren
Durch die Inbetriebnahme sollte bestätigt werden, wie sich das System während der Unterbrechung des Schutzgeräts, Kanalfehlern, Rücksetzbedingungen und der Reaktion der nachgeschalteten Maschine verhält.
Warum Terminalnummern nicht verallgemeinert werden sollten
Hersteller von Sicherheitsrelais verwenden keine einheitliche Namenskonvention für Universalterminals Ein Terminal namens S12 auf einem Produkt kann eine andere Funktion haben als ein ähnlich benanntes Terminal auf einer anderen Relaisfamilie.
Gleiches gilt für Reset-Terminals, Feedback-Schleifen, Stummschaltung von Eingängen und Diagnose-Ausgaben Aus diesem Grund sollte ein generischer Blogartikel nicht einen Satz von Terminalnummern so darstellen, als wäre er ein Industriestandard.
Terminalzuordnungen gehören zur ausgewählten Produktdokumentation. Allgemeine technische Hinweise können die Funktion erklären, die Installation sollte jedoch den tatsächlichen Relais- und Sicherheitsgerätehandbüchern folgen.
Häufiger Fehler
Kopieren Sie keinen Schaltplan von einem anderen Relais, nur weil die Terminal-Etiketten bekannt vorkommen. Überprüfen Sie die beabsichtigte Funktion jedes Eingangs-, Reset-Verbindungs-, Ausgangs- und Hilfsterminals am genau ausgewählten Modell.
Logik zurücksetzen: Manuell vs. Automatisch
- Manuelle Rückstellung Eine definierte Reset-Aktion erfordert, bevor das Sicherheitsrelais in seinen Bereitschaftszustand zurückkehrt.
- Automatisches Zurücksetzen Ermöglicht die Wiederherstellung des Relais, wenn der definierte Sicherheitseingabezustand wiederhergestellt ist.
- Automatisches Zurücksetzen tut Autorisiert nicht automatisch den Neustart des Geräts.
- Wenn eine Person eine Schutzvorrichtung passieren und im Gefahrenbereich bleiben kann, werden die Rücksetzposition und die Wiederanlaufverhinderung besonders wichtig.
- Manuelles Zurücksetzen sollte nicht dort erfolgen, wo ein Bediener das System ohne entsprechende Kenntnis des geschützten Bereichs zurücksetzen kann.
- Die richtige Reset-Strategie ergibt sich aus dem Maschinenschutzkonzept, nicht aus Bequemlichkeit allein.
Diagnostik: Was sollten Sie erwarten?
Diagnostik ist produktspezifisch
Abhängig vom Sicherheitsrelais kann die Diagnose Leistungsstatus, Kanalstatus, Reset-Status, Fehleranzeige oder detailliertere Signalinformationen umfassen.
Einige Produkte bieten nur lokale LEDs, während konfigurierbare Controller und Sicherheits-SPS möglicherweise detailliertere Fehlerinformationen durch Software, HMI oder Netzwerkkommunikation bieten.
Der Schlüssel liegt in der Unterscheidung Was das Relais tatsächlich erkennt Aus dem, was das Maschinensteuerungssystem ergibt Eine Fehlerlampe bedeutet nicht unbedingt, dass das Relais jeden Verkabelungs-, Sensor- oder Downstream-Fehler diagnostizieren kann.
Verkabelung und Diagnosefunktionen zur Überprüfung
| Thema | Was zu überprüfen | Warum es wichtig ist |
|---|---|---|
| Eingabekompatibilität | Exakter Geräteausgabetyp und erforderlicher Relaiseingabemodus. | Verhindert falsche Annahmen über Trockenkontakte, OSSD- oder Transistorausgänge. |
| Kanalüberwachung | Wie das Relais den einen oder anderen Eingangskanal auswertet. | Legt fest, welche Kanalfehler oder - diskrepanzen tatsächlich erkannt werden können. |
| Eingabe zurücksetzen | Manuelles/automatisches Verhalten und etwaige Anforderungen an die Rücksetzüberwachung. | Die Reset-Logik beeinflusst die Verhinderung und Inbetriebnahme eines Neustarts. |
| Ausgangskontakte | Kontakttyp, elektrische Nennleistung und vorgesehene nachgeschaltete Last. | Stellt sicher, dass das Relais sicher mit der endgültigen Steuerschaltung verbunden werden kann. |
| Feedback / Überwachung | Ob externe Geräteüberwachung oder Feedback unterstützt oder erforderlich ist. | Kann wichtig sein, wenn der Zustand des nachgeschalteten Schützes überwacht werden muss. |
| Diagnostik | Welche Leistungs, Kanal, Fehler - oder Resetbedingungen angegeben sind. | Verbessert die Fehlerbehebung und hilft, das erwartete Verhalten während der Inbetriebnahme zu bestätigen. |
| Spezielle Eingaben | Timing, Muting oder andere dedizierte Steuereingaben, sofern unterstützt. | Verhindert die Annahme, dass jedes Sicherheitsrelais die gleichen Spezialfunktionen bereitstellt. |
Inbetriebnahme-checkliste
- Bestätigen Sie Macht und Polarität Vor dem Betanken des Relais.
- Überprüfen Sie jeden Sicherheitseingang Gegen die ausgewählte Produktdokumentation.
- Testen Sie jede Schutzvorrichtung, um zu bestätigen, dass das Relais und die Maschine wie vorgesehen reagieren.
- Testen Sie die ausgewählten Manuelles oder automatisches Rücksetzverhalten.
- Stellen Sie sicher, dass das Entfernen der Schutzvorrichtung nicht zu einem unsicheren unbeabsichtigten Neustart führt.
- Bestätigen Sie den Zustand und Betrieb von nachgeschalteten Schütz, Antrieben oder anderen endgültigen Steuerelementen.
- Soweit praktisch und angemessen, Simulation relevanter Fehlerbedingungen zur Bestätigung des dokumentierten Diagnose - und Fehlerverhaltens.
- Notieren Sie die endgültigen Verkabelungs-, Konfigurations- und Validierungsergebnisse für Wartung und zukünftige Fehlerbehebung.
Technische Anmerkung:
Eine generische Verkabelungsführung ist nützlich, um die Systemarchitektur zu verstehen, aber das genaue Relaishandbuch und die Dokumentation des angeschlossenen Sicherheitsgeräts sollten immer die endgültigen Terminalzuweisungen, die Neuverkabelung und die Inbetriebnahmeverfahren steuern.
08 · Sicherheitsleistung
Kategorie, PL und SIL: Was Safety Relay Ratings tatsächlich bedeuten
Kategorie, Leistungsniveau, Integritätsniveau sind funktionale Sicherheit, aber sie beziehen sich nicht auf austauschbare Etiketten und keines davon sollte einer kompletten Maschine zugeordnet werden, nur weil ein Sicherheitsrelais eine hohe Sicherheitsbewertung aufweist.
Datenblätter zum Sicherheitsrelais enthalten häufig Begriffe wie Kategorie 4, PL e oder SIL 3. Diese Zahlen sind nützlich, aber sie müssen im richtigen Kontext interpretiert werden.
Eine Komponente kann für den Einsatz innerhalb einer Architektur geeignet sein, die auf eine bestimmte Sicherheitsleistung abzielt, aber das erzielte Ergebnis der vollständigen Sicherheitsfunktion hängt immer noch von der Schutzvorrichtung, der Logik, den Ausgängen, der Diagnose, der Verkabelung, den Fehlerannahmen und der Validierung ab.
Mit anderen Worten, Sicherheitsleistungsdaten sind ein Ingenieur-eingabe „Eine Abkürzung um das System herum.
Kategorie, PL und SIL sind unterschiedliche Konzepte
Warum Kategorie 4 nicht automatisch PL e bedeutet
Kategorie ist nur ein Teil einer ISO 13849-Bewertung Das erreichte Performance Level hängt von zusätzlichen Faktoren wie Zuverlässigkeit, diagnostischer Abdeckung, Fehlermassnahmen der gemeinsamen Ursache und der vollständigen Architektur der sicherheitsrelevanten Kontrollfunktion ab.
Daher schreiben “Kategorie 4 = PL e” da eine universelle Gleichung zu einfach ist.
Eine Architektur der Kategorie 4 kann in einem Design verwendet werden, das auf ein hohes Leistungsniveau abzielt, die endgültige PL muss jedoch weiterhin aus der vollständigen Sicherheitsfunktion und den relevanten Komponentendaten ermittelt werden.
Schlüsselprinzip
Architektur ist nicht dasselbe wie erreichte Leistung. Kategorie hilft bei der Beschreibung, wie das System aufgebaut ist und sich unter Störungen verhält PL drückt die erreichte Leistung der kompletten sicherheitsbezogenen Steuerungsfunktion aus.
Was trägt zum erreichten Leistungsniveau bei?
- Die Kategorie / Architektur Sicherheitsbezogenen Kontrollfunktion verwendet.
- Zuverlässigkeitsdaten für die relevanten Komponenten und Subsysteme.
- Das Niveau von Diagnoseabdeckung Von der Architektur zur Verfügung gestellt.
- Maßnahmen gegen Ausfälle gemeinsamer Ursachen.
- Die Art und Weise, wie Fehler die gesamte Sicherheitsfunktion beeinflussen.
- Das schützende Eingabegerät, das Logikgerät und die nachgeschalteten Ausgabeelemente werden zusammen verwendet.
- Korrekte Auslegung, Installation, Inbetriebnahme und Validierung.
Ein Sicherheitsrelais ist nur ein Teil der Funktion
Eingabesubsystem
Schutzvorrichtung
Beispiele hierfür sind Sicherheitslichtvorhänge, Verriegelungen, Not-Aus-Geräte und Sicherheitslaserscanner.
Logik-subsystem
Sicherheitsrelais/Controller
Überwacht die erforderlichen Sicherheitseingaben und generiert die relevanten sicherheitsrelevanten Steuerausgänge.
Ausgangssubsystem
Letzte Kontrollelemente
Schütze, Antriebe oder andere sicherheitsrelevante Ausgangselemente erfüllen die eigentliche Maschinenstopp- oder -hemmfunktion.
Alle drei Teile sind wichtig Ein Hochleistungslogikgerät kann eine ungeeignete Eingangsarchitektur oder ein unzureichend überwachtes Ausgangssubsystem nicht kompensieren.
Deshalb ist eine Aussage wie “dieses Relais ist PL e, daher ist die Maschine PL e” Technisch nicht ausreichend ist.
Komponentenbewertung vs. vollständige Sicherheitsfunktion
| Frage | Ansicht auf Komponentenebene | System-Level-Ansicht |
|---|---|---|
| Bewertung des Sicherheitsrelais | Beschreibt die sicherheitsrelevanten Fähigkeiten oder Daten des ausgewählten Relais gemäß seiner Dokumentation. | Nur ein Input zur Bewertung der kompletten Sicherheitsfunktion. |
| Schutzvorrichtung | Hat eine eigene Sicherheitsklassifizierung, Reaktionszeit und Fehlereigenschaften. | Muss korrekt in die Logik - und Ausgabearchitektur integriert sein. |
| Ausgabeelemente | Schütze, Antriebe oder andere Elemente haben ihre eigenen Zuverlässigkeits- und Diagnoseeigenschaften. | Ihr Verhalten wirkt sich direkt darauf aus, ob die vollständige Funktion den erforderlichen sicheren Zustand erreicht und aufrechterhält. |
| PL / SIL-Ergebnis | Eine Komponente kann Daten bereitstellen, die ein bestimmtes Ziel unterstützen. | Das erzielte Ergebnis gehört zur vollständigen validierten Sicherheitsfunktion. |
PL und SIL sollten nicht als einfache Marketingäquivalente behandelt werden
PL und SIL sind beide Methoden zum Ausdruck der funktionalen Sicherheitsleistung, sie stammen jedoch aus unterschiedlichen Standardrahmen und verwenden unterschiedliche Bewertungsmethoden.
Querverweistabellen können bei technischen Arbeiten nützlich sein, sollten jedoch nicht auf Marketingaussagen wie z “PL e = SIL 3 in jeder Situation.”
Der gewählte Standard, die Subsystemdaten und die vollständige Sicherheitsarchitektur sollten während des gesamten Engineering- und Validierungsprozesses konsistent bleiben.
Gemeinsame Bewertung Missverständnisse
Standards, die häufig für die Konstruktion von Maschinensicherheitskontrollen verwendet werden
ISO 13849-1 und IEC 62061
ISO 13849-1 Wird häufig für sicherheitsrelevante Teile von Maschinensteuerungssystemen verwendet und verwendet Konzepte wie Kategorie, Leistungsniveau und erforderliches Leistungsniveau.
IEC 62061 Bietet einen Rahmen für die Funktionssicherheit von Maschinen unter Verwendung von Konzepten der Sicherheitsintegritätsebene.
Maschinenkonstrukteure sollten das anwendbare Framework konsequent verwenden und die entsprechenden Validierungsanforderungen befolgen, anstatt einzelne Bewertungen verschiedener Komponenten ohne vollständige Systembewertung zu kombinieren.
Technische Anmerkung:
Sicherheitsrelaisbewertungen sind wertvolle Auswahldaten, gehören jedoch in eine vollständige Funktionssicherheitsberechnung. Unterscheiden Sie immer die Leistungsfähigkeit oder Bewertung einer Komponente von der erreichten Leistung der gesamten Maschinensicherheitsfunktion.
09 · Gemeinsame Anwendungen
Gängige Sicherheitsrelaisanwendungen in Industriemaschinen
Sicherheitsrelais werden häufig dort eingesetzt, wo eine begrenzte Anzahl von Sicherheitsvorrichtungen überwacht und mit einer klar definierten Funktion zur Maschinensicherheitskontrolle verbunden werden muss.
Die Rolle des Relais ändert sich mit der Anwendung In einer Maschine kann es einen Not-Aus-Schaltkreis überwachen; in einer anderen kann es einen Sicherheitslichtvorhang mit nachgeschalteten Schützen verbinden; in einer anderen kann es kompatible Sicherheitssignale von einem Laserscanner überwachen.
Das gängige Prinzip ist, dass das Relais zwischen Sicherheitsrelevante Erkennung und die nachgeschaltete Maschinenreaktion. Die genaue Schutzeinrichtung, Eingangsarchitektur, Reset-Strategie und Ausgangsschaltung werden durch die eigentliche Sicherheitsfunktion bestimmt.
Antrag 01
Überwachung von Notstopps
Not-Aus-Geräte gehören zu den häufigsten Sicherheitsrelais-Anwendungen Das Relais kann die definierte E-Stopp-Schaltung überwachen und Ausgänge an das Sicherheitskontrollsystem der Maschine liefern.
Die tatsächliche Architektur sollte die Anzahl der Kanäle, das Rücksetzverhalten, die nachgeschalteten endgültigen Steuerelemente und die erforderliche Sicherheitsleistung berücksichtigen.
Anwendung 02
Überwachung der Schutztüre und des Verriegelungsschlosses
Ein Sicherheitsrelais kann verwendet werden, um kompatible Schutzschalter oder Verriegelungsvorrichtungen zu überwachen, sodass das Öffnen eines Schutzes die erforderliche Reaktion auf die Maschinensicherheit hervorruft.
Abhängig vom Risiko muss das Design möglicherweise auch die Schutzverriegelung, die heruntergekommene Maschinenzeit, den Rücksetzort und die Verhinderung eines unerwarteten Neustarts berücksichtigen.
Anwendung 03
Überwachung von Sicherheitslichtvorhängen
Sicherheitslichtvorhänge werden häufig mit sicherheitsrelevanter Logik verbunden, wenn der Zugang zu einer gefährlichen Maschinenöffnung erkannt werden muss. Ein kompatibles Sicherheitsrelais kann die definierten Sicherheitsausgänge des Lichtvorhangs überwachen und sie mit der nachgeschalteten Maschinensteuerung verbinden.
Bei der Auswahl sollten die Lichtvorhang-Ausgangsarchitektur, die Kompatibilität der Relaiseingänge, die Gesamtantwortzeit, die Reset-Strategie und die Leistung des Maschinenstopps berücksichtigt werden.
Erkunden Sie Sicherheitslichtvorhänge vom Typ 4 →
Anwendung 04
Integration von Sicherheitslaserscannern
Sicherheitslaserscanner können sicherheitsrelevante Signale für den zweidimensionalen Flächenschutz und den Schutz mobiler Maschinen liefern. Wenn die elektrische Schnittstelle und die Sicherheitsarchitektur kompatibel sind, können diese Signale von einem geeigneten Sicherheitsrelais oder Sicherheitscontroller überwacht werden.
Scannerspezifische Ausgabefunktionen, Schutzfelder und Diagnoseanforderungen sollten vor der Definition der endgültigen Steuerungsarchitektur überprüft werden.
Entdecken Sie Sicherheitslaserscanner →
Anwendung 05
Presse- und Einsatzortschutz
Pressen und ähnliche Maschinen können Sicherheitslichtvorhänge oder andere Schutzvorrichtungen verwenden, um den Zugang zu gefährlichen Bewegungen zu überwachen. Ein Sicherheitsrelais kann Teil der sicherheitsrelevanten Steuerkette sein, deren dokumentierte Funktionen und Leistung zur Maschinenarchitektur passen.
Das Gesamtdesign muss weiterhin die Stoppzeit, den Sicherheitsabstand, die Reset- und Neustartlogik sowie die endgültigen Elemente berücksichtigen, die gefährliche Bewegungen entfernen oder verhindern.
Lesen Sie den Sicherheitsleitfaden für Pressmaschinen →
Anwendung 06
Schutz des Zugriffs auf Roboterzellen
Roboterzellen können ineinandergreifende Türen, Sicherheitslichtvorhänge, Sicherheitslaserscanner und Not-Aus-Geräte kombinieren. Ein spezielles Sicherheitsrelais kann für eine begrenzte Anzahl klar definierter Funktionen geeignet sein.
Mit zunehmender Anzahl an Zonen, Geräten und Betriebsmodi kann ein konfigurierbarer Sicherheitscontroller oder eine Sicherheits-SPS eine klarere Architektur bieten.
Lesen Sie den Leitfaden zur Sicherheit von Roboterzellen →
Anwendung 07
Verpackungs- und Materialtransfermaschinen
Verpackungslinien kombinieren häufig den Zugangsschutz des Personals mit einem kontinuierlichen Materialfluss. Sicherheitsrelais können Schutzgerätssignale überwachen und bei geeigneten Produkten auch Teil einer spezielleren Stummschaltungs- oder Abschirmungsarchitektur sein.
Das Stummschalten sollte als vollständige Systemfunktion behandelt werden und nicht als in den Sicherheitslichtvorhang selbst eingebaut angenommen werden.
Lesen Sie den Sicherheitsleitfaden für Verpackungsmaschinen →
Anwendung 08
Industrielle Aufzüge und vertikale Transferausrüstung
Industrieaufzüge und vertikale Transfersysteme können Sicherheitslichtvorhänge verwenden, um den Zugang des Personals an Transferöffnungen zu überwachen. Ein Sicherheitsrelais kann die Überwachungs- und Downstream-Relaisschnittstelle bereitstellen, sofern diese Architektur angemessen ist.
Materialübertragungsöffnungen erfordern möglicherweise auch zusätzliche Logik, wenn Produktionslasten passieren müssen, ohne dass ein unsicherer Zugang für das Personal entsteht.
Lesen Sie den Leitfaden für die Anwendung von Industrieaufzügen →Was ändert sich von einer Anwendung zur anderen?
| Anwendung | Typischer Sicherheitseingang | Berücksichtigung der Hauptstaffel |
|---|---|---|
| Notstopp | E-Stop-Gerät/Schaltung | Eingangsarchitektur, Reset und Downstream-Stoppschaltung. |
| Schutztür | Sicherheitsverriegelung | Überwachungsmethode, Reset- und Neustart-Prävention. |
| Sicherheitslichtvorhang | OSSD oder andere dokumentierte Sicherheitsergebnisse | Elektrische Kompatibilität, Reaktionszeit und Sicherheitsabstand. |
| Sicherheitslaserscanner | Scannersicherheitsausgänge | Ausgangskompatibilität, Feldlogik und erforderliche Diagnose. |
| Verpackung / Transfer | Schutzeinrichtung plus zusätzliche Anwendungssignale | Ob eine einfache Überwachung ausreichend ist oder eine spezielle Stummschaltung/Sicherheitslogik erforderlich ist. |
| Roboterzelle | Mehrere Schutzeinrichtungen | Anzahl der Funktionen, Zonen und ob ein konfigurierbarer Controller besser geeignet ist. |
Anwendungsprinzip
Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass das gleiche Sicherheitsrelaismodell für jede Maschine passt, nur weil jede Anwendung eine Sicherheitsvorrichtung verwendet. Eingabekompatibilität, Reset-Logik, erforderliche Ausgänge, Reaktionszeit, Diagnose und Sicherheitsleistung müssen weiterhin mit der tatsächlichen Funktion übereinstimmen.
Sicherheitsrelais oder erweiterte Sicherheitskontrolle?
Ein dediziertes Sicherheitsrelais funktioniert oft gut, wenn eine oder einige Sicherheitsfunktionen mit fester Logik übersichtlich implementiert werden können. Wenn Anwendungen mehrere Scanner, Türen, Lichtvorhänge, Betriebsmodi, Zonen und koordinierte Funktionen hinzufügen, kann es einfacher werden, einen konfigurierbaren Sicherheitscontroller oder eine Sicherheits-SPS zu konstruieren und zu warten.
Das Ziel ist nicht, den komplexesten verfügbaren Controller zu verwenden Es ist die Architektur auszuwählen, die die erforderlichen Sicherheitsfunktionen klar implementiert und während des gesamten Maschinenlebenszyklus validiert werden kann.
Technische Anmerkung:
Diese Beispiele veranschaulichen gängige Sicherheitsrelaisanwendungen, keine universellen Verkabelungsvorlagen. Die endgültige Schutzvorrichtung, das Relais oder die Steuerung, der nachgeschaltete Schaltkreis und die Sicherheitsleistung sollten für die spezifische Maschine und die validierte Sicherheitsfunktion ausgewählt werden.
10 · FAQ & Referenzen
FAQ zum Sicherheitsrelaismodul
Kurze Antworten auf häufige Fragen zur Auswahl des Sicherheitsrelais, zur Verkabelung, zur Reset-Logik, zu PL / SIL-Bewertungen und zur Integration der Maschinensicherheit.
1. Was ist ein Sicherheitsrelaismodul?
Ein Sicherheitsrelaismodul ist eine sicherheitsrelevante Steuerkomponente, die zur Überwachung definierter Sicherheitseingaben und zur Bereitstellung kontrollierter Ausgänge für den nachgeschalteten Sicherheitsschaltkreis der Maschine verwendet wird. Es ist Teil der vollständigen Sicherheitsfunktion und fungiert nicht als Schutzvorrichtung selbst.
2. Was ist der Unterschied zwischen einem Sicherheitsrelais und einem Standardrelais?
Ein Standardrelais ist primär für die allgemeine elektrische Schaltung ausgelegt, ein Sicherheitsrelais ist für definierte sicherheitsrelevante Überwachungs - und Steuerfunktionen ausgelegt und kann Kanalüberwachung, Resetlogik, Diagnoseverhalten und sicherheitsrelevante Leistungsdaten umfassen.
3. Benötigen Sicherheitslichtvorhänge immer ein separates Sicherheitsrelais?
Nicht unbedingt Die erforderliche Steuerungsarchitektur hängt vom Sicherheitslichtvorhang, dem Maschinensicherheitssystem und dem verfügbaren Sicherheitscontroller ab. Einige Anwendungen verwenden ein spezielles Sicherheitsrelais, während andere den Lichtvorhang mit einem kompatiblen Sicherheitscontroller oder einer Sicherheits-SPS verbinden.
4. Kann ein Sicherheitsrelais einen Sicherheitslaserscanner überwachen?
Es kann dort, wo die Scannersicherheitsausgänge und die Relaiseingangsarchitektur elektrisch kompatibel sind und das vollständige Sicherheitsdesign angemessen ist Die Kompatibilität sollte anhand der tatsächlichen Scanner- und Relaisdokumentation bestätigt werden und nicht allein anhand des Gerätetyps angenommen werden.
5. Ist eine Zweikanalverkabelung immer erforderlich?
Für jede Sicherheitsfunktion gilt keine universelle Regel Die erforderliche Architektur ist abhängig von der Sicherheitsfunktion, Zielleistung und ausgewählten Geräten, wo eine Zweikanalüberwachung eingesetzt wird, müssen beide Kanäle entsprechend der dokumentierten Relaisarchitektur implementiert werden.
6. Was ist der Unterschied zwischen manueller und automatischer Rückstellung?
Das manuelle Zurücksetzen erfordert eine definierte Rücksetzaktion, bevor das Sicherheitsrelais in seinen Bereitschaftszustand zurückkehrt. Durch das automatische Zurücksetzen kann sich das Relais erholen, sobald der erforderliche Sicherheitseingabezustand wiederhergestellt ist. Reset ist weiterhin vom Maschinenneustart zu unterscheiden.
7. Bedeutet automatisches Zurücksetzen, dass die Maschine automatisch neu gestartet wird?
Nr. Automatisches Zurücksetzen beschreibt Wiederherstellung der Sicherheits-Steuerlogik Gefährliche Maschinenbewegung sollte nur nach der validierten Maschinen-Neustartstrategie neu gestartet werden.
8. Macht ein Sicherheitsrelais PL e oder SIL 3 die Maschine zu PL e oder SIL 3?
Nr. Die Relaisbewertung oder - fähigkeit ist nur ein Teil der vollständigen Sicherheitsfunktion Schutzvorrichtung, Logik, endgültige Steuerelemente, Diagnose, Architektur, Zuverlässigkeitsdaten und Validierung tragen alle zur erreichten Maschinensicherheitsleistung bei.
9. Bedeutet Kategorie 4 automatisch PL e?
Nr. Kategorie beschreibt Architektur- und Fehlerreaktionsmerkmale. Das erreichte Leistungsniveau hängt auch von der Zuverlässigkeit, der diagnostischen Abdeckung, den Fehlermessungen der häufigsten Ursache und der vollständigen sicherheitsrelevanten Kontrollfunktion ab.
10. Kann ein Sicherheitsrelais eine Sicherheits-SPS ersetzen?
Für eine kleine Anzahl klar definierter Sicherheitsfunktionen kann ein dediziertes Sicherheitsrelais einfacher und praktischer sein Größere Systeme mit mehreren Geräten, Zonen, Betriebsarten oder komplexer Logik eignen sich möglicherweise besser für einen konfigurierbaren Sicherheitscontroller oder eine Sicherheits-SPS.
11. Wie wähle ich das richtige Sicherheitsrelais?
Beginnen Sie mit der Sicherheitsfunktion und dem angeschlossenen Gerät und überprüfen Sie dann die Eingabekompatibilität, das Rücksetzverhalten, die Ausgabeanforderungen, die Reaktionszeit, Sicherheitsleistungsdaten, Diagnose, Sonderfunktionen und Installationsbedingungen.
12. Sind die Nummern der Sicherheitsrelaisterminals standardisiert?
Nr. Terminalbenennung unterscheidet sich zwischen Herstellern und Produktfamilien, bei einem bekannt erscheinenden Terminal-Label sollte nicht von der gleichen Funktion auf einem anderen Relais ausgegangen werden, verwenden Sie immer die Dokumentation für das genau ausgewählte Produkt.
Referenzen zu Standards und Technik
Wichtige Sicherheitsstandards für Maschinen
Diese Normen bilden den breiteren technischen Rahmen für die Risikobewertung von Maschinen, den sicherheitsrelevanten Entwurf von Steuerungssystemen, die Validierung und die elektrische Ausrüstung von Maschinen. Überprüfen Sie immer die anwendbare Ausgabe, Änderungen und maschinenspezifischen Anforderungen für das Projekt.
Sicherheit von Maschinen (Allgemeine Grundsätze für die Gestaltung, Risikobewertung und Risikominderung. Bietet Methodik für die Gefahrenidentifizierung, Risikobewertung und Risikominderung bei der Maschinenkonstruktion.
Offizielle ISO-Referenz →
Offizielle ISO-Referenz →
Sicherheitsrelevante Teile von Steuerungssystemen und Teil der Konstruktion 1: Allgemeine Grundsätze für die Konstruktion sicherheitsrelevanter Steuerungssysteme, einschließlich der Konzepte der Kategorie Leistungsstufe.
Offizielle ISO-Referenz →
Offizielle ISO-Referenz →
Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungssystemen 2. Teil: Validierung. Deckt die Validierung durch Analyse und spezifizierte Sicherheitsfunktionen ab, erreicht und erreicht. Das Leistungsniveau befindet sich derzeit in der Entwicklung.
Offizielle ISO-Referenz →
Offizielle ISO-Referenz →
Sicherheit von Maschinen & Anlagen Funktionale Sicherheit sicherheitsrelevanter Regelsysteme Gibt Empfehlungen für die Auslegung, Integration und Validierung sicherheitsrelevanter Regelsysteme für Maschinen.
Offizielle IEC-Referenz →
Offizielle IEC-Referenz →
Sicherheit von Maschinen (Elektrische Geräte von Maschinen Teil 1: Allgemeine Anforderungen. Bereitstellung des umfassenderen Rahmens für elektrische Geräte für Maschinen, einschließlich Maschinensteuerung und Anforderungen an die elektrische Sicherheit.
Offizielle IEC-Referenz →
Offizielle IEC-Referenz →
Benötigen Sie Hilfe bei der Überprüfung einer Sicherheitskontrollarchitektur?
Wenn Sie einen Sicherheitslichtvorhang, einen Sicherheitslaserscanner, ein Not-Aus-Gerät oder eine andere Schutzausrüstung integrieren, sollte die vollständige Sicherheitsfunktion zusammen mit der Maschinensteuerungsarchitektur überprüft werden.
Kontakt Engineering →
Scope Anmerkung:
Dieser Artikel bietet allgemeine technische Leitlinien für die Auswahl und Integration von Sicherheitsrelais. Es handelt sich nicht um eine maschinenspezifische Validierung, Verkabelungsgenehmigung oder einen Ersatz für die geltenden Standards, die aktuelle Produktdokumentation und die Risikobewertung.