Bezpieczeństwo w automatyce jest bardzo istotnym tematem, nie tylko pod kątem samego bezpieczeństwa oraz norm, które je określają, ale również rozwiązań pojawiających się na rynku. Od lat 80., kiedy pojawiły się pierwsze komponenty bezpieczeństwa, minęło sporo czasu, a mimo to nadal korzystamy z pierwszego logicznego komponentu, jakim był przekaźnik bezpieczeństwa. Obecnie przekaźniki są bardziej zaawansowane i potrafią spełnić wyższe wymagania bezpieczeństwa określone m.in. za pomocą poziomu SIL (Safety Integrity Level). W tym artykule nie będziemy opisywać najnowszych odkryć w dziedzinie bezpieczeństwa w automatyce, gdyż temat ten został już wielokrotnie omówiony. Skupimy się natomiast na samym przekaźniku i jego zastosowaniu, co może być szczególnie interesujące dla początkujących automatyków.
Historia przekaźników bezpieczeństwa
Przekaźniki bezpieczeństwa mają długą historię w dziedzinie automatyki przemysłowej. W latach 80. XX wieku wprowadzono pierwsze modele, które miały na celu zwiększenie bezpieczeństwa operacji przemysłowych. Początkowe modele były stosunkowo proste, jednak z biegiem czasu technologia ewoluowała. Współczesne przekaźniki bezpieczeństwa są zaawansowane technologicznie i oferują szeroki zakres funkcji, które zwiększają ich efektywność i niezawodność.
Zastosowanie przekaźników w praktyce
Odnosząc się do wstępu, skupimy się na naszych przekaźnikach i postaramy się na podstawie prostej maszyny pokazać ich zastosowanie. Przykładem będzie najprostsza maszyna, która wymaga podstawowych funkcji bezpieczeństwa, jaką jest przenośnik rolkowy. Do tego przygotowaliśmy schemat podłączenia przekaźnika bezpieczeństwa. Sygnał przechodzi przez główny sterownik, który zbiera sygnały i przekazuje je dalej. Sterownik nie posiada żadnej kategorii bezpieczeństwa, jedynie przekazuje sygnał dalej. Trzeba pamiętać, że takie zastosowanie obniża poziom bezpieczeństwa z powodu potencjalnego uszkodzenia się samego sterownika. Jednakże, do naszego zastosowania jest to wystarczające.
Wybór przekaźnika
Jako przekaźnik wybraliśmy model firmy Finder, który idealnie sprawdzi się tutaj, ponieważ można go stosować do poziomu SIL 3 oraz SIL 4. Przekaźnik Finder serii 7S to komponent wyposażony w technologie zapewniające wysoki poziom bezpieczeństwa. Jego parametry techniczne to:
- Napięcie zasilania: 24V DC
- Prąd obciążenia: do 6A
- Liczba styków: 2 NO + 1 NC
- Czas reakcji: <10 ms
- Temperatura pracy: -25°C do +55°C
- Certyfikaty: CE, TÜV, EN 61508 SIL 3, EN 62061 SIL CL 3, EN ISO 13849-1 PLe
W przypadku przenośnika nie oczekuje się dużego współczynnika awarii. Jedyne zakładane sytuacje awaryjne to zatrzymanie awaryjne, ponieważ układ nie posiada żadnych czujników, tylko przycisk bezpieczeństwa. Oczywiście przez nasz sterownik przechodzą również informacje z innych podsystemów, na przykład zadziałanie termistora na silniku, co również może prowadzić do awaryjnego zatrzymania.
Funkcjonowanie przekaźnika
Skupmy się teraz na samym przekaźniku, który pełni bardzo ważną funkcję logiczną, nadzorując pracę całego układu bezpieczeństwa. Przekaźnik posiada dwa wejścia, A1 i A2, które służą do sprawdzenia sygnału wejściowego. W przypadku zaniku jednego z sygnałów, układ zostaje zatrzymany. Podobnie, w przypadku uszkodzenia jednego ze styków przekaźnika, układ przestaje działać, ponieważ do jego prawidłowego funkcjonowania potrzebne są dwie informacje zwrotne z przekaźnika.
Dodatkowo, przekaźnik posiada wyjścia monitorujące, które pozwalają na bieżąco śledzić stan systemu. Te wyjścia są kluczowe w bardziej zaawansowanych układach bezpieczeństwa, gdzie ciągłe monitorowanie i szybka reakcja na zmiany są niezbędne do zapewnienia bezpiecznego działania całego systemu.
Przekaźnik bezpieczeństwa może być także wyposażony w funkcje autodiagnostyczne, które automatycznie sprawdzają poprawność działania przekaźnika. W przypadku wykrycia nieprawidłowości, system może automatycznie przejść w stan bezpieczny, zatrzymując maszynę i minimalizując ryzyko wypadków.
Dodatkowe przykłady zastosowania:
Aby lepiej zrozumieć funkcjonowanie przekaźnika bezpieczeństwa, warto przyjrzeć się kilku przykładom praktycznym:
- Linie produkcyjne: W liniach produkcyjnych, gdzie maszyny pracują w synchronizacji, przekaźniki bezpieczeństwa są używane do monitorowania i kontrolowania procesu. W przypadku wykrycia anomalii, takich jak przeciążenie czy uszkodzenie elementu, przekaźnik może natychmiast zatrzymać całą linię, zapobiegając uszkodzeniom i potencjalnym wypadkom.
- Maszyny CNC: W maszynach CNC, gdzie precyzja i bezpieczeństwo są kluczowe, przekaźniki bezpieczeństwa monitorują operacje i zapewniają, że w przypadku awarii, maszyna zostanie natychmiast zatrzymana. Chroni to zarówno operatora, jak i samą maszynę przed uszkodzeniami.
- Przemysł spożywczy: W przemyśle spożywczym, gdzie higiena i bezpieczeństwo są na pierwszym miejscu, przekaźniki bezpieczeństwa są używane do monitorowania linii produkcyjnych i pakujących. W przypadku wykrycia zagrożenia, system może zatrzymać proces, zapobiegając skażeniu produktów.
Podsumowanie:
Był to prosty przykład, który pokazuje wykorzystanie klasycznego przekaźnika bezpieczeństwa w układach automatyki przemysłowej. Może nie był to skomplikowany sygnał, ale po części objaśnia sposób działania systemów bezpieczeństwa oraz pozwala zrozumieć koncepcję wykorzystania przekaźników bezpieczeństwa.
Przekaźniki bezpieczeństwa, choć są jednym z najstarszych elementów systemów bezpieczeństwa, nadal odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpiecznego działania maszyn i urządzeń. Ich ewolucja od prostych mechanicznych urządzeń do zaawansowanych komponentów elektronicznych pozwala na ich zastosowanie w coraz bardziej wymagających aplikacjach. Dzięki ich niezawodności, szybkiemu czasowi reakcji i możliwości integracji z innymi systemami, przekaźniki bezpieczeństwa stanowią fundament współczesnych systemów bezpieczeństwa w automatyce przemysłowej.
Dzięki wykorzystaniu przekaźników bezpieczeństwa możemy nie tylko zwiększyć bezpieczeństwo operacji przemysłowych, ale także poprawić efektywność i niezawodność procesów produkcyjnych. Ich uniwersalność i wszechstronność sprawiają, że są nieodzownym elementem każdej nowoczesnej instalacji przemysłowej.
Podsumowując, przekaźniki bezpieczeństwa firmy Finder są doskonałym przykładem zaawansowanego technologicznie rozwiązania, które może być z powodzeniem stosowane w różnorodnych aplikacjach przemysłowych. Ich parametry techniczne i funkcje sprawiają, że są one niezastąpione w systemach, gdzie bezpieczeństwo jest priorytetem.
