Выбираем реле безопасности: разбираем назначение, применение и стандарты. Обзор реле серии Hongfa HFGA1

Реле безопасности – это специализированные модули с гарантированным срабатыванием для предсказуемого перевода технологического оборудования в безопасное состояние при возникновении опасной ситуации: нажатии аварийной остановки, открытии защитной двери, пересечении световой завесы и т. п. В отличие от обычных промежуточных реле, они строятся на избыточной двухканальной архитектуре с функциями резервирования и самодиагностики, контролируют целостность входных цепей и исправность исполнительных элементов, предотвращают опасный самопуск и позволяют достичь требуемого уровня функциональной безопасности.

Световая завеса

Необходимость применения реле безопасности определяется результатом общей оценки рисков согласно ГОСТ ISO 12100-2013 «Безопасность машин. Основные принципы конструирования. Оценки риска и снижения риска». Этот стандарт устанавливает системный подход к обеспечению безопасности машин на этапе проектирования.

Логическим продолжением этого стандарта является ГОСТ ISO 13849-1 «Безопасность оборудования. элементы систем управления, связанные с безопасностью. Часть 1. Общие принципы конструирования». Он детально описывает, как спроектировать систему управления, чтобы она была безопасной. Главная идея - количественно оценить надежность системы безопасности. Для этого вводит ключевое понятие – уровень эффективности защиты (Performance Level, PL). Выделяется пять ступеней надежности, где «a» - самая низкая, а «e» - самая высокая. Каждый уровень соответствует определенной вероятности опасного отказа в час (например, для уровня «d» вероятность отказа - одна десятимиллионная в час, или один отказ за 1141 год).

Уровень эффективности защиты

В этом же стандарте есть классификация элементов системы управления, связанных с обеспечением безопасности, по их устойчивости к неисправностям и последующему поведению при неисправном состоянии, достигаемая структурным построением указанных элементов и/или определяемая их надежностью. Выделено 5 категорий с подробным описанием требований к ним: B, 1, 2, 3, 4. Категория 4 (Cat. 4) – самый высокий уровень требований к архитектуре системы безопасности. Простыми словами, Cat. 4 – это система с резервированием и самоконтролем. Она спроектирована так, что никакой единичный отказ, а также большинство множественных отказов не могут привести к потере функции безопасности. Именно она позволяет достичь наивысшего уровня надежности PL.

Не обойтись и без ГОСТ Р МЭК 62061-2015. Это альтернативный подход к проектированию электрических, электронных и программируемых электронных систем управления, связанных с безопасностью. В нем вводится понятие уровня полноты безопасности (SIL). Если сравнить очень упрощенно, то ГОСТ ISO 13849-1 – это метод, больше ориентированный на электромеханику (реле, контакторы, простые датчики), а ГОСТ Р МЭК 62061 – это метод, предназначенный для сложной электроники (программируемые контроллеры, сложные датчики, частотные преобразователи). Уровень эффективности защиты (PL) и уровень полноты безопасности (SIL) – это, грубо говоря, одно и то же, но выраженное в разных единицах измерения. Как килограммы и фунты, например. В ГОСТ ISO 13849-1 есть даже таблица соответствия одного другому.

Отношение между уровнем эффективности защиты PL и уровнем полноты безопасности SIL

Если функция машины должна соответствовать уровню d или e полноты безопасности PL или SIL 2/3, то логика безопасности реализуется с помощью сертифицированных компонентов – в том числе реле безопасности. Типичные функции: аварийная остановка (E‑Stop), контроль защитных дверей и ограждений, интеграция световых завес и сканеров, работа с электромагнитными замками и пр. Такие модули востребованы в робототехнических ячейках, станках, прессовом и упаковочном оборудовании, на конвейерных линиях, в дерево- и металлообработке, логистике, пищевой и фармпромышленности. Другими словами, реле безопасности требуются везде, где высока вероятность травмирования человека.

Защитные ограждения

Итак, мы выяснили, что самым высоким уровнем эффективности защиты (PL) является уровень «e», ему соответствует уровень полноты безопасности SIL3 и категория 4 (Cat. 4). Реле безопасности таких уровней защиты подойдут для самых требовательных систем безопасности. Именно таковыми являются реле Hongfa серии HFGA1.

Реле безопасности Hongfa HFGA1/A-3H1D-U24

В серии есть деление по функционалу и по конфигурации выходных контактов.

HFGA1/A (Базовый функционал). Это базовые реле для аварийной остановки и контроля защитных дверей с двухканальными входами и выбором автоматического/ручного сброса.

HFGA1/B (Базовый функционал + контроль пуска). Функционально близки к серии А, но сброс дополнен контролем пуска (start monitoring). Модуль отслеживает корректность использования кнопки «Пуск» и предотвращает её обход. Реле проверяет, что сигнал запуска был сначала снят (разомкнут), а потом подан (замкнут). Это исключает ситуацию, когда кто-то просто замкнул перемычкой клеммы запуска, чтобы постоянно держать реле во включенном состоянии.

HFGA1/C (Мультифункциональный вход) дополнительно позволяют подключать OSSD‑выходы световых завес, сигналы от безопасных ковриков и электромагнитных замков. Реализована логика и диагностика для этих устройств. Сброс - авто/ручной. Применения: интеграция световых завес/сканеров (OSSD1/OSSD2), ковриков безопасности

HFGA1/D (Мультифункциональный вход + контроль пуска) – то же самое, но сброс дополнен контролем пуска по аналогии с HFGA1/B. Подойдет для систем с активными безопасными датчиками (OSSD), где регламентирован ручной пуск с контролем

HFGA1/E (Управление в 2 руки) Специализированный модуль двухручного управления с контролем синхронности (окно одновременного нажатия до 0,5 с). Применения: прессы, штамповочные и иные операции, где требуется исключить возможность запуска одной рукой

Основные контакты (контакты безопасности) в реле Hongfa серии HFGA1 – нормально открытые, а дополнительный контакт (контакт состояния) – нормально закрытый. Минимальная конфигурация – 2 основных контакта. Максимальная конфигурация – 4 основных контакта + 1 дополнительный контакт. Если количества контактов недостаточно, то можно подключить дополнительный внешний модуль HFGA1/G, который добавит еще 4 основных и 1 дополнительный контакт.

Наиболее популярной конфигурацией реле безопасности Hongfa является HFGA1/A-3H1D-U24. Это модуль с базовым функционалом, тремя основными контактами, одним контактом состояния, возможностью ручного и автоматического перезапуска, отвечающее самым высоким стандартам безопасности.

Итак, реле безопасности – ключевой элемент функциональной безопасности машин. Они обеспечивают предсказуемый переход в безопасное состояние, контролируют исправность цепей и исполнительных элементов. Линейка Hongfa HFGA1 покрывает основные сценарии использования – от базовых аварийных кнопок до интеграции активных датчиков OSSD и специализированного двухручного управления. Конкретно HFGA1/A-3H1D-U24 – практичный выбор для базовых применений.

Техническая документация на всю серию HFGA1 доступна по ссылке. Заказать реле безопасности можно в каталоге на сайте shop.idelectro.ru.