西门子3SK1安全继电器在设备中的应用

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工厂中的机器或设备装置通常存在一定的危险性，以往可能对“安全”没什么概念，也不怎么重视，但随着工业化的发展，大家的安全意识不断提高，越来越关注机器设备、操作人员以及环境的安全，所以要求机器制造商或所有者要确保人和环境的安全。
“安全”的概念对于有些人来说并不太了解，“安全”其实是定义了一种状态，在这种状态下，损害风险降低到可容忍的水平，或者可以认为无风险的。“功能安全”是指对人、机器和环境的保护，安全系统的目标是将用例给人和机器带来的风险降到可接受的水平。安全功能描述了当特定事件发生时，比如打开安全门或拍下急停按钮时机器或设备的反应。安全功能的执行由安全相关控制系统进行，通常包括三个子系统，检测系统、评估单元、执行系统。

安全等级介绍，以SIL或PL划分，两者可以相对应：
SIL = Safety Integrity Level(IEC62061) 安全完整性等级，SIL分为4个等级，SIL1~4
Level 1 = lowest safety level（SIL1）
Level 4 = highest safety level（SIL4）
PL = Performance Level(ISO 13849-1) 性能等级，PL分为5个性能等级，PL a~e
PL a = low contribution to risk reduction
PL e = high contribution to risk reduction
西门子的安全产品非常丰富，有检测传感器，比如急停按钮、限位开关；评估单元，比如故障安全型plc、安全型I/O模块，SIRIUS安全继电器，等，可以满足各种场合的安全需求。
安全继电器不是没有故障的继电器，而是指发生故障时能做出有规则的动作，具有强行断开的接点结构，万一发生接点熔结现象也能确保安全，这一点同一般继电器完全不同。安全继电器的触点一般需要多对，其目的是能互补彼此的异常缺陷，达到正确且低误动作的目的，从而降低其失误和实效值，提高安全因素。
安全电路是控制电路的一部分，一般由急停按钮，行程开关，光栅传感器和安全继电器组成，用于保护使用者人身安全和设备安全。
SIRIUS安全产品中的3SK1安全继电器满足最严格的IEC61508或IEC62061(SIL3)以及EN ISO 13849-1(PLe) 的要求，满足了最新的安全标准，并且现场应用简单、灵活，采用模块化设计，可方便、经济地实施具体安全应用。项目中使用的标准型安全继电器型号：3SK111-1AB30，控制电压24V DC，继电器输出型，3个使能回路。


安全继电器有交叉电路检测的诊断功能，在双通道应用时可以使用，用于检测两个输入通道是否有短路、断路、短接等状态。增加了诊断覆盖率和安全可靠性。它的优势在于可以避免二次故障，及时发现输入通道的接线错误，从而确保双通道急停回路均有效。
3SK1 交叉电路检测通过两个通道的测试端（T1/T2）分别发送两组不同的时钟脉冲信号至相应的信号输入端（IN1/IN2）来实现，只有相应的输入端接收到正确的信号时，才认为这条回路是正确可靠的。


现场实际应用：
安全门经常用于隔离危险区域。通过监控安全门的位置，从而在必要时切断该区域的危险源。额外监控急停设备，以便在紧急状态下停机。本项目的安全系统用于监控两个安全开关、两个限位开关以及双通道急停信号，当急停命令或限位开关被触发或安全门打开，则安全继电器断开使能回路使S120驱动系统停机，进入安全状态。如果安全门关闭、急停命令复位，则可以通过启动按钮再起动。

设备使用了两个3SK1安全继电器，见下面图纸，-K771安全继电器的输入通道为安全门1位置开关、安全门2位置开关，设备动作的限位开关串联，双通道连接，旁路限位开关（自复位型）用于当设备触发限位开关时，用于屏蔽限位开关，手动操作设备，主要用于维护，平时处于断开状态。



13/14，23/24，33/34 这3组NC触点是3SK1配备的使能回路，也就是安全的输出回路。当触发了安全功能或检测出故障时，使能回路会转换至安全状态，即触点打开，设备停机。
41/42 NC触点是3SK1配备的信号回路，是继电器的一个安全的输出信号。一旦触发了安全功能，或是检测出故障，信号回路会一直闭合。
3SK1的启动方式:
AUTO拨码：当设备满足启动条件（T1_IN1/T2_IN2传感器回路闭合），再通过启动按钮(T4_IN4)进行启动操作。这种模式不对启动按钮进行监控，也就是说一旦检测启动按钮发送出来的上升沿，设备便启动。只有3SK1111 可以选择这种启动方式（拨码调至自动位置）。
MONITORED拨码：启动前，设备必须先具备启动条件（T1_IN1/T2_IN2传感器回路闭合），另外，设备需要用启动按钮作为启动命令。这种模式是通过检测启动信号的下降沿启动设备。继电器会对启动按钮进行监控，如果启动按钮操作超过2S，那么3SK1 认为这是一个启动回路的短路故障，不会启动设备。
本应用中两个安全继电器使能回路串联，是一种级联功能，级联功能是将多个安全继电器按照逻辑连接到公用的停机回路中，可以选择性的切断驱动设备，实现分层级脱扣。-K751线圈是由独立的急停系统安全输出模块供电的，当触发相应的急停按钮后，-K751失电，使能回路断开。
使能回路接至S120驱动系统的整流装置和电机模块的X21.3和X21.4 EP端子，当安全继电器的使能回路断开时，S120脉冲封锁，设备停机。











来源：西门子工业技术论坛