董世捷

隨著電氣工程自動化控制水平的不斷提高，各行各業(yè)對電氣安全控制的要求越來越高，為能夠滿足安全等級的要求，就離不開對安全元件的選擇以及對安全線路的設(shè)計(jì)，其中安全元件包含急停按鈕、安全光柵、限位開關(guān)、安全繼電器等。本文對安全繼電器在電氣自動化控制中的應(yīng)用進(jìn)行研究，首先總結(jié)電氣安全控制的必要性，然后分析關(guān)于安全繼電器的工作原理以及安全繼電器與普通繼電器的區(qū)別，最后討論安全繼電器在風(fēng)電行業(yè)中以及其他行業(yè)的應(yīng)用措施。

電氣工程自動化;安全控制;安全繼電器;應(yīng)用

我們在設(shè)計(jì)電氣工程自動化控制系統(tǒng)之初就需要保證系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，提供高度可靠的安全保護(hù)手段，同時(shí)必須為安全事故準(zhǔn)備一套快速有效的緊急停車方案。在出現(xiàn)故障的情況下，系統(tǒng)立即做出反應(yīng)并輸出信號，使設(shè)備安全停機(jī)，最大限度地避免不安全狀態(tài)。

電氣安全事故會導(dǎo)致什么樣的額外成本或者損失呢？通常電氣安全事故造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們的想象，它會造成材料損壞、機(jī)器故障、工具損壞、延誤生產(chǎn)進(jìn)度、增加設(shè)備維修費(fèi)用，嚴(yán)重的會造成人身傷害。出現(xiàn)電氣安全事故還會影響在行業(yè)中聲譽(yù)和信用，影響企業(yè)社會形象。

同樣，安全性能可靠的系統(tǒng)就會帶來更多的益處與回報(bào)，它會保證設(shè)備穩(wěn)定生產(chǎn)，減少維修時(shí)間，延長設(shè)備使用壽命，保障人身安全以及帶來良好社會聲譽(yù)。

因此，電氣安全控制的必要性是顯而易見的。

2.1普通繼電器控制方式

普通繼電器由四部分構(gòu)成，分別是線圈、磁路、反力彈簧和觸點(diǎn)。當(dāng)線圈通電后，它能產(chǎn)生電磁吸力，帶動磁路的銜鐵吸合，并使得觸點(diǎn)產(chǎn)生變位動作。普通繼電器可用于一般過度、電壓轉(zhuǎn)換、速度、配合等的協(xié)調(diào)。早期采用普通繼電器進(jìn)行安全保護(hù)控制方式采用的緊急停止控制，一般是由幾個(gè)普通繼電器組合來完成斷電或延時(shí)斷電控制、故障記憶及復(fù)位連鎖等。用它們搭建有自鎖和互鎖功能的雙回路線路，這樣形成的安全保護(hù)控制的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉，缺點(diǎn)是安全等級較低、維護(hù)和改造十分復(fù)雜，無法進(jìn)行監(jiān)控。

2.2安全繼電器控制方式

安全繼電器是由數(shù)個(gè)繼電器與電路組合而成，目的是要能夠互補(bǔ)彼此的異常缺陷，達(dá)到正確且低誤動作的繼電器完整功能，降低失誤和失效值，提高安全因素。它最重要的是具有強(qiáng)制導(dǎo)向接點(diǎn)結(jié)構(gòu)，萬一發(fā)生內(nèi)部接點(diǎn)熔結(jié)時(shí)能保證多個(gè)接點(diǎn)不會同時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)，確保系統(tǒng)安全，保證機(jī)器停止在安全狀態(tài)下，并且在故障未被確認(rèn)之前或設(shè)備重新上電后不能夠重新啟動，這一點(diǎn)同普通繼電器完全不同。安全繼電器輸出通常有繼電器觸點(diǎn)輸出或晶體管輸出。無論何種形式的輸出結(jié)構(gòu)，都能夠保證至少 2 個(gè)通道進(jìn)行輸出的控制，在一個(gè)輸出通道出現(xiàn)故障的情況下，另外一個(gè)冗余的通道依然能夠保證安全繼電器的安全功能，并且及時(shí)檢測出故障通道。

安全繼電器與普通繼電器并不相同。首先，普通繼電器與安全繼電器內(nèi)部原理不同。其次，安全繼電器涉及安全認(rèn)證和級別，安全繼電器可擴(kuò)展功能性的安全保障，繼電器擴(kuò)展時(shí)是普通應(yīng)用。最后，安全繼電器多用于選通的組合，普通繼電器是多用于觸點(diǎn)的聯(lián)動。

如圖2所示，是采用安全繼電器的控制電路，這樣出現(xiàn)緊急故障時(shí)，會通過安全繼電器的輸出控制相應(yīng)的控制電路以及給PLC信號，保障了系統(tǒng)回路的安全性，避免了采用普通繼電器時(shí)，當(dāng)觸點(diǎn)經(jīng)過時(shí)間推移發(fā)生氧化或被灰塵覆蓋后出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷影響正常閉合的缺陷。

3.1安全繼電器在風(fēng)電行業(yè)中的應(yīng)用

在風(fēng)電行業(yè)中，安全鏈電路是由直流24V電源供電，串聯(lián)一些常閉觸點(diǎn)的安全繼電器自鎖回路，以及安全鏈控制電路。風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，安全鏈繼電器得電自鎖閉合，遇到緊急狀況時(shí)，對應(yīng)故障的常閉開關(guān)接點(diǎn)斷開，使安全鏈斷開，安全鏈繼電器斷開，風(fēng)機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的剎車程序，系統(tǒng)處于緊急剎車狀態(tài)，葉片通過后備電源快速收槳，主軸剎車立即抱死。

一部分包含急停按鈕的安全鏈控制電路，一部分開關(guān)接點(diǎn)安全鏈控制電路。

如圖3所示，為急停安全鏈控制電路，由帶自鎖功能的3個(gè)緊急停止按鈕（常閉觸點(diǎn)）、中間繼電器和安全繼電器構(gòu)成。3個(gè)急停按鈕分別布置在變流器柜、塔基柜、機(jī)艙柜的控制柜面板上，3個(gè)急停按鈕的常閉觸點(diǎn)和中繼繼電器常開觸點(diǎn)串聯(lián)在一起連接到安全繼電器傳感器通道中。正常情況下，中間繼電器得電吸合，其常開觸點(diǎn)閉合，3個(gè)緊急停止按鈕開關(guān)閉合，安全繼電器線圈帶電動作。當(dāng)3個(gè)緊急停止按鈕中任意一個(gè)被按下后，安全鏈繼電器線圈斷電，其常開觸點(diǎn)斷開。

如圖4所示，為包含控制接點(diǎn)安全鏈控制電路，這些接點(diǎn)影響風(fēng)機(jī)安全狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行，沒有出現(xiàn)任何故障時(shí)，扭纜超限開關(guān)、風(fēng)機(jī)超速開關(guān)、振動傳感器開關(guān)、網(wǎng)側(cè)故障開關(guān)、看門口開關(guān)5個(gè)接點(diǎn)全部閉合，它們和變流器急停按鈕、塔基急停按鈕、機(jī)艙急停按鈕共同組成安全鏈閉合回路，當(dāng)它們?nèi)块]合時(shí)安全鏈正常工作。同樣，當(dāng)5個(gè)接點(diǎn)開關(guān)中的任何一個(gè)因故障斷開后都會導(dǎo)致安全繼電器線圈斷電，中斷安全鏈供電，導(dǎo)致安全鏈斷開，同時(shí)輸出EFC緊急變槳信號、制動抱閘信號以及安全鏈斷開信號，并執(zhí)行相應(yīng)的安全程序。

安全鏈需要復(fù)位時(shí)，可在塔基柜和機(jī)艙柜執(zhí)行手動復(fù)位，也可進(jìn)行PLC自動復(fù)位，復(fù)位后安全繼電器得電，整個(gè)安全鏈閉合。

3.2安全繼電器在其他行業(yè)中的應(yīng)用

在我國生產(chǎn)制造行業(yè)，將閥、安全光柵、急停按鈕等安全信號接入安全繼電器和PLC結(jié)合，在生產(chǎn)流水線中不僅提高了工作效率，而且使安全系統(tǒng)變得簡單、清晰。

在機(jī)場行李輸送安全系統(tǒng)中也有應(yīng)用，旅客值機(jī)時(shí)， 譬如身份證等重要私人物品卡進(jìn)值機(jī)帶間隙， 旅客托運(yùn)的行李在輸送過程中卡進(jìn)輸送帶間隙、 行李過多堵包等，一旦上述情況發(fā)生，整個(gè)行李輸送系統(tǒng)就能立即停止。

本文對安全繼電器和普通繼電器進(jìn)行了比較，并簡述了安全繼電器在風(fēng)電行業(yè)及其他行業(yè)中的應(yīng)用措施。隨著我國電氣自動化控制的快速發(fā)展，需要各行各業(yè)在提高系統(tǒng)工作效率的情況下，更加注重對于安全系統(tǒng)控制的先進(jìn)技術(shù)，更加完善對電氣自動化控制的應(yīng)用，使我國電氣自動化控制系統(tǒng)更加安全可靠。

[1]劉博.安全繼電器及安全PLC在制造行業(yè)的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2009（09）：35-36.

[2]賀本湖.工業(yè)安全技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[J].自動化博覽，2006（04）：14-16.

[3]楊雄杰，徐文舉.風(fēng)機(jī)安全鏈電路分析及安全控制策略的探討[J].東方汽輪機(jī)，2016（04）：64-69.