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安全繼電器在自動化設備緊急停車中的應用

2023年01月13日 12:03:43 來源：云南昌暉儀表制造有限公司 >> 進入該公司展臺閱讀量：25

本文針對電氣控制當中意外斷電、發生事故等突發意外情況時，如何快速有效的對設備進行處理，減輕人員或設備的損失。提出一種以急停按鈕和安全繼電器配合使用的方法來實現意外情況時的人、機安全，以及該方案的原理分析。

1、引言
隨著自動化水平的不斷發展，出現了很多適用于各行各業的自動化設備，極大的降低了人工勞動強度，提高了生產效率。為了使得效益，設備一旦投入使用便會不間斷的工作。這樣就對設備的可靠性和安全性提出了考驗。我們在設計之初就需要保證設備穩定性，同時也需要為安全事故準備一套快速有效的緊急停車方案，保證即便發生安全事故，也要將安全事故的傷害降低到最小值。

本文針對急停開關、安全繼電器和PLC的配合應用，以快速的切斷執行機構的電源、氣源等，使執行機構能夠快速有效的停車制動，降低人員、設備的傷害。

2、設計思路
該設計基于昌暉儀表YR-SR-9000A配合急停按鈕和PLC共同作用，實現的一種自動化設備緊急停車功能。

自動化設備當中常見的執行機構大多數是由氣缸、伺服機構等組成的。設備發生事故時越快的停止機構的機械動作，就越能降低人員、設備的傷害。因此，在設計時選擇的伺服機構加裝失電抱閘機構、氣缸驅動部分選用三位五通中封式電磁閥，使設備可以在控制部分斷電后立刻停止所有機械動作，達到機械傷害立即停止的目的。

2.1 首先例舉幾種常見應用方式
①急停按鈕的單個常開觸點作為急停信號的輸入(如圖1所示)，當緊急情況發生時，拍下急停按鈕，常開觸點閉合，PLC接收到信號后執行緊急停車程序，達到緊急停車的目的。單從原理上說這個方式是可以實現緊急停車功能的，但是忽略了實際情況，例如：觸點會因時間推移發生氧化或被灰塵覆蓋，按鈕機械結構損壞等，這些都會影響到觸點的正常閉合，從而影響到緊急停車功能，所以這種方式不被采用！

圖1 常開觸點做急停信號輸入

②急停按鈕的單個常閉觸點作為急停信號的輸入(如圖2所示)，當緊急情況發生時，拍下急停按鈕，常閉點斷開，PLC接收到信號后執行緊急停車程序，達到緊急停車的目的。與常開觸點相比，常閉觸點彌補了觸點氧化和被灰塵覆蓋的缺陷。但是，觸點機械結構損壞導致其不能斷開的缺陷仍然存在，這種方式也不能被采用。

圖2 單個常閉觸點做急停信號輸入

③急停按鈕的兩個常閉觸點串聯作為急停信號的輸入(如圖3所示)，與單個常開觸點相比，已經彌補了單個觸點的所有缺陷，但是，若PLC沒有執行緊急停車程序，若伺服機構抱閘、氣缸驅動繼電器觸點粘連，還是起不到緊急停車功能。

圖3 兩個常閉觸點串聯做急停信號輸入

④急停按鈕的兩個常閉觸點串聯控制兩個接觸器，接觸器的常開點再控制驅動部分(伺服機構抱閘、氣缸線圈)的電源(如圖4所示)。

圖4a按下上電按鈕S2后，接觸器KM1、KM2線圈得電吸合，常開輔助觸點并聯用以自鎖，當拍下急停按鈕后，只要有一個急停按鈕觸點斷開就能使KM1、KM2線圈斷電，常開輔助觸點斷開失去自鎖，最終KM1、KM2停止工作。當急停按鈕復位以后，仍需要再次按下“上電按鈕”后，接觸器KM1、KM2才會再次得電工作。保證了急停開關意外復位，使系統再次運行，導致意外傷害再次發生的可能。

圖4b接觸器的常開觸點串聯接入PLC，當做“系統供電正常”信號，系統上電后KM1、KM2的常開輔助觸點將會閉合，此時PLC輸出端才會有正常的輸出(由相應的程序進行邏輯控制)；當拍下急停按鈕或系統未上電時該觸點將會保持斷開狀態。PLC執行相應程序使所有輸出都被禁止。

圖4c PLC的輸出端驅動中間繼電器K1、K2。

圖4d KM1、KM2的常開輔助觸點串聯控制24v電源的接入，中間繼電器K1、K2的常開觸點控制對應的負載線圈。當拍下急停按鈕后KM1、KM2斷電，輸出部分的負載線圈失去電源供給，電磁抱閘線圈失電，抱閘機構動作使得伺服電機瞬間停止動作。下壓氣缸線圈失電，使得下壓氣缸立即停止在當前位置。同時，PLC接收到的“系統供電正常”信號在拍下急停按鈕后也會丟失。PLC執行相應程序使得K1、K2全部停止輸出，也使得負載線圈失去電源供給的可能。這樣KM1、KM2、K1、K2共同保證了緊急停車功能的可靠性。

該方式具有完善的緊急停車功能。但是需要元件較多，接線繁瑣。

2.2 安全繼電器的應用
安全繼電器顧名思義，就是可以保障安全的繼電器。當故障發生時能夠做出相應的動作，具有強制導向接點結構，內部接點熔結時能保證多個接點不會同時處于導通狀態；保證機器停止在安全狀態下，并且在故障未被確認之前或設備重新上電后不能夠重新啟動。

安全繼電器標準接線示例如圖5所示。S1為急停按鈕，S2為上電按鈕，工作時要先按下S2上電按鈕，繼電器K1、K2得電動作驅動KM1、KM2，這時如果PLC有相應的輸出動作，KM1、KM2的主觸點使得電動機M得電動作。同時41、42引腳將安全繼電器的工作信號送至PLC，PLC可以此判斷是否需要執行緊急停車功能；當發生安全事故時，按下S1急停按鈕，兩個常閉觸點只要有一個斷開就會切斷K1或K2繼電器。那么將會切斷KM1、KM2的線圈供電，最終使得電動機M停轉，達到緊急停車的目的。如果這時將S1急停按鈕復位，KM1、KM2也不會得電動作，因為需要再次按下S2上電按鈕才會再次啟動。具體原理如圖5所示。我們安全繼電器的原理和上面所述第4種方式一樣，還有著結構緊湊，接線簡潔、方便應用的優點。

圖5 安全繼電器標準接線示例

實際使用中驅動部分可以根據自己的需求進行改變。

該方案在實際項目當中已經多次應用，具有很好的安全保護功能，得到了用戶的認可和好評。同時，該方案可以應用在自動化設備、生產線當中。限度的保障工人、設備的安全。

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