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安全继电器在自动化设备紧急停车中的应用

2023年01月13日 12:03:43 来源：云南昌晖仪表制造有限公司 >> 进入该公司展台阅读量：12

本文针对电气控制当中意外断电、发生事故等突发意外情况时，如何快速有效的对设备进行处理，减轻人员或设备的损失。提出一种以急停按钮和安全继电器配合使用的方法来实现意外情况时的人、机安全，以及该方案的原理分析。

1、引言
随着自动化水平的不断发展，出现了很多适用于各行各业的自动化设备，极大的降低了人工劳动强度，提高了生产效率。为了使得效益，设备一旦投入使用便会不间断的工作。这样就对设备的可靠性和安全性提出了考验。我们在设计之初就需要保证设备稳定性，同时也需要为安全事故准备一套快速有效的紧急停车方案，保证即便发生安全事故，也要将安全事故的伤害降低到最小值。

本文针对急停开关、安全继电器和PLC的配合应用，以快速的切断执行机构的电源、气源等，使执行机构能够快速有效的停车制动，降低人员、设备的伤害。

2、设计思路
该设计基于昌晖仪表YR-SR-9000A配合急停按钮和PLC共同作用，实现的一种自动化设备紧急停车功能。

自动化设备当中常见的执行机构大多数是由气缸、伺服机构等组成的。设备发生事故时越快的停止机构的机械动作，就越能降低人员、设备的伤害。因此，在设计时选择的伺服机构加装失电抱闸机构、气缸驱动部分选用三位五通中封式电磁阀，使设备可以在控制部分断电后立刻停止所有机械动作，达到机械伤害立即停止的目的。

2.1 首先例举几种常见应用方式
①急停按钮的单个常开触点作为急停信号的输入(如图1所示)，当紧急情况发生时，拍下急停按钮，常开触点闭合，PLC接收到信号后执行紧急停车程序，达到紧急停车的目的。单从原理上说这个方式是可以实现紧急停车功能的，但是忽略了实际情况，例如：触点会因时间推移发生氧化或被灰尘覆盖，按钮机械结构损坏等，这些都会影响到触点的正常闭合，从而影响到紧急停车功能，所以这种方式不被采用！

图1 常开触点做急停信号输入

②急停按钮的单个常闭触点作为急停信号的输入(如图2所示)，当紧急情况发生时，拍下急停按钮，常闭点断开，PLC接收到信号后执行紧急停车程序，达到紧急停车的目的。与常开触点相比，常闭触点弥补了触点氧化和被灰尘覆盖的缺陷。但是，触点机械结构损坏导致其不能断开的缺陷仍然存在，这种方式也不能被采用。

图2 单个常闭触点做急停信号输入

③急停按钮的两个常闭触点串联作为急停信号的输入(如图3所示)，与单个常开触点相比，已经弥补了单个触点的所有缺陷，但是，若PLC没有执行紧急停车程序，若伺服机构抱闸、气缸驱动继电器触点粘连，还是起不到紧急停车功能。

图3 两个常闭触点串联做急停信号输入

④急停按钮的两个常闭触点串联控制两个接触器，接触器的常开点再控制驱动部分(伺服机构抱闸、气缸线圈)的电源(如图4所示)。

图4a按下上电按钮S2后，接触器KM1、KM2线圈得电吸合，常开辅助触点并联用以自锁，当拍下急停按钮后，只要有一个急停按钮触点断开就能使KM1、KM2线圈断电，常开辅助触点断开失去自锁，最终KM1、KM2停止工作。当急停按钮复位以后，仍需要再次按下“上电按钮”后，接触器KM1、KM2才会再次得电工作。保证了急停开关意外复位，使系统再次运行，导致意外伤害再次发生的可能。

图4b接触器的常开触点串联接入PLC，当做“系统供电正常”信号，系统上电后KM1、KM2的常开辅助触点将会闭合，此时PLC输出端才会有正常的输出(由相应的程序进行逻辑控制)；当拍下急停按钮或系统未上电时该触点将会保持断开状态。PLC执行相应程序使所有输出都被禁止。

图4c PLC的输出端驱动中间继电器K1、K2。

图4d KM1、KM2的常开辅助触点串联控制24v电源的接入，中间继电器K1、K2的常开触点控制对应的负载线圈。当拍下急停按钮后KM1、KM2断电，输出部分的负载线圈失去电源供给，电磁抱闸线圈失电，抱闸机构动作使得伺服电机瞬间停止动作。下压气缸线圈失电，使得下压气缸立即停止在当前位置。同时，PLC接收到的“系统供电正常”信号在拍下急停按钮后也会丢失。PLC执行相应程序使得K1、K2全部停止输出，也使得负载线圈失去电源供给的可能。这样KM1、KM2、K1、K2共同保证了紧急停车功能的可靠性。

该方式具有完善的紧急停车功能。但是需要元件较多，接线繁琐。

2.2 安全继电器的应用
安全继电器顾名思义，就是可以保障安全的继电器。当故障发生时能够做出相应的动作，具有强制导向接点结构，内部接点熔结时能保证多个接点不会同时处于导通状态；保证机器停止在安全状态下，并且在故障未被确认之前或设备重新上电后不能够重新启动。

安全继电器标准接线示例如图5所示。S1为急停按钮，S2为上电按钮，工作时要先按下S2上电按钮，继电器K1、K2得电动作驱动KM1、KM2，这时如果PLC有相应的输出动作，KM1、KM2的主触点使得电动机M得电动作。同时41、42引脚将安全继电器的工作信号送至PLC，PLC可以此判断是否需要执行紧急停车功能；当发生安全事故时，按下S1急停按钮，两个常闭触点只要有一个断开就会切断K1或K2继电器。那么将会切断KM1、KM2的线圈供电，最终使得电动机M停转，达到紧急停车的目的。如果这时将S1急停按钮复位，KM1、KM2也不会得电动作，因为需要再次按下S2上电按钮才会再次启动。具体原理如图5所示。我们安全继电器的原理和上面所述第4种方式一样，还有着结构紧凑，接线简洁、方便应用的优点。

图5 安全继电器标准接线示例

实际使用中驱动部分可以根据自己的需求进行改变。

该方案在实际项目当中已经多次应用，具有很好的安全保护功能，得到了用户的认可和好评。同时，该方案可以应用在自动化设备、生产线当中。限度的保障工人、设备的安全。

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