Styczniki czy przekaźniki bezpieczeństwa? Charakterystyka i typowe zastosowania

Styczniki czy przekaźniki bezpieczeństwa? Adobe Stock – patboon
2.4.2024

Projektowanie układów napędowych stawia przed inżynierami wyjątkowe wyzwania, ponieważ nie tylko muszą zapewnić odpowiednią wydajność i efektywność, ale także zagwarantować, że urządzenia będą pracowały w sposób bezpieczny dla ludzi i otoczenia.

Zdolność do wdrażania nowoczesnych rozwiązań technologicznych i jednoczesne utrzymanie rygorystycznych standardów bezpieczeństwa stają się punktem kulminacyjnym, w którym spotykają się innowacje i etyczna odpowiedzialność za ochronę pracowników. W dzisiejszym środowisku automatyzacji przemysłowej, gdzie maszyny pracują na coraz większych prędkościach, a ich działania stają się coraz bardziej złożone, często pojawia się konieczność dokonania wyboru między stycznikami a przekaźnikami bezpieczeństwa. To tutaj, w wirze wirników i algorytmów, pojawia się pytanie: Czy tradycyjne styczniki, jako kluczowe elementy sterowania, są w stanie sprostać wyzwaniom związanym z bezpieczeństwem, czy też przekaźniki bezpieczeństwa staną się nieodzownym komponentem, nie tylko dla optymalnej wydajności, ale przede wszystkim dla zapewnienia pełnej ochrony?

Stycznik bezpieczeństwa

Styczniki bezpieczeństwa, podobnie jak ich konwencjonalne odpowiedniki, służą do sterowania obwodami elektrycznymi. Jednak istnieje kluczowa różnica, która stanowi o ich znaczeniu – zapewniają one nie tylko możliwość sterowania urządzeniami, ale także kontrolę obwodów elektrycznych i monitorowanie stanu bezpieczeństwa

W dzisiejszym przemyśle, w którym urządzenia pracują na coraz większych prędkościach i wykazują bardziej skomplikowane zachowania, styczniki bezpieczeństwa odgrywają decydującą rolę w ochronie przed potencjalnymi zagrożeniami. Dzięki dodatkowym funkcjom i mechanizmom potrafią rozpoznać sygnały awaryjne – takie jak przeciążenia i awarie systemu, a nawet wykrywać obecność pracownika w strefie zagrożenia. To sprawia, że styczniki bezpieczeństwa są kluczowym elementem, który gwarantuje bezpieczeństwo i wydajność w środowisku pracy z coraz bardziej samodzielnie działającymi urządzeniami.

Styki pomocnicze

Styczniki bezpieczeństwa są fabrycznie wyposażone w blok styków pomocniczych, który umożliwia im monitorowanie i sterowanie obwodami. Styk dodatkowy, normalnie zamknięty (NC), działa jako lustrzany styk w odniesieniu do głównych styków i jest trwale połączony z pozostałymi normalnie otwartymi stykami pomocniczymi (NO). Taka zintegrowana konfiguracja gwarantuje spójność działania styków w sytuacjach awaryjnych i umożliwia różne kombinacje logiki sterowania dostosowane do specyficznych potrzeb. Styki pomocnicze grają także istotną rolę w zabezpieczaniu urządzeń przed przypadkową aktywacją lub uszkodzeniem.

Blok dodatkowych styków jest łatwo identyfikowalny, często za pomocą różnych kolorów, co znacznie ułatwia ich intuicyjną identyfikację. Konstrukcja styczników bezpieczeństwa umożliwia stykom pomocniczym dokładne odwzorowanie położenia głównych styków. W przypadku, gdy zostaną one uszkodzone, zespawane lub zablokowane, mechaniczne połączenie styków pomocniczych pomaga zlokalizować przyczynę awarii. Jeśli styk pomocniczy jest używany do monitorowania stanu stycznika, system sterowania automatycznie sygnalizuje uszkodzenie stycznika.

Warto też podkreślić, że styczniki bezpieczeństwa charakteryzuje szybki czas otwarcia głównych styków, który może wynosić tylko 20 ms w przypadku modeli sterowanych przez sterowniki PLC. Taki krótki czas reakcji zapewnia, że w przypadku wykrycia niebezpiecznej awarii, operator nie będzie narażony na niebezpieczeństwo.

Zastosowanie styczników bezpieczeństwa

Styczniki bezpieczeństwa znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach, gdzie najważniejszym celem jest zapewnienie wysokiego poziomu bezpieczeństwa zarówno pracownikom, jak i urządzeniom przemysłowym. W tych różnorodnych zastosowaniach styczniki bezpieczeństwa pełnią ważną rolę nie tylko w sterowaniu silnikami, ale także znacząco przyczyniają się do podniesienia poziomu bezpieczeństwa.

Stosowane są w procesach zasilania i kontroli wielu elementów systemów automatyki, takich jak sterowanie zasilaniem bloku pneumatycznych zaworów. Ponadto umożliwiają bezpieczne zatrzymanie nowoczesnych urządzeń napędzanych silnikami, wykorzystując funkcję STO (safe torque off). Urządzenia te obejmują. różnorodne typy napędów, w tym serwomotory, silniki krokowe, silniki sterowane za pomocą przemienników częstotliwości (VFD), roboty oraz systemy transportu liniowego.

Dzięki zaawansowanym funkcjom i niezawodności styczniki bezpieczeństwa stanowią integralną część przemysłowych systemów zabezpieczeń, pozwalając na efektywną ochronę ludzi i sprzętu przed potencjalnymi zagrożeniami w różnych dziedzinach przemysłu.

Podczas projektowania obwodów bezpieczeństwa ze stycznikami, zwłaszcza w przypadku klas bezpieczeństwa, np. w kategorii 3, konieczne jest zastosowanie styczników podwójnych. To oznacza, że napięcie sterujące podawane jest przez dwa styczniki połączone szeregowo. Taka konfiguracja zapewnia, że jeśli jeden stycznik nie zadziała zgodnie z oczekiwaniami, funkcję przerwania obwodu będzie mógł wykonać drugi stycznik.

Przekaźnik bezpieczeństwa

Przekaźniki bezpieczeństwa stanowią odpowiedź na rosnące potrzeby związane z poprawą bezpieczeństwa na stanowiskach pracy. Wykorzystywane do tego celu w początkowym okresie standardowe przekaźniki i styczniki okazały się niewystarczające. Te elementy mogły być łatwo pomijane, co prowadziło do utraty funkcji zabezpieczeń. Tego rodzaju problemy próbowano rozwiązywać za pomocą specjalnych obwodów opartych na przekaźnikach trójstykowych. Stanowiło to początek rewolucji w dziedzinie bezpieczeństwa i doprowadziło do stworzenia pierwszych przekaźników bezpieczeństwa.

Obecnie dostępne są dwa rodzaje przekaźników bezpieczeństwa: jednofunkcyjne i wielofunkcyjne. Łączniki jednofunkcyjne mają przypisane jedno konkretne zadanie związane z bezpieczeństwem, m.in. monitorowanie obrotów maszyny czy zatrzymywanie jej w przypadku zagrożenia. Natomiast przekaźniki wielofunkcyjne są zdolne do wykonywania jednocześnie wielu różnorodnych zadań bezpieczeństwa, takich jak nadzór nad zamknięciem osłon, zatrzymywanie maszyn w przypadku awarii lub kontrola dostępu do obszarów niebezpiecznych. Wybór między tymi dwoma rodzajami przekaźników zależy od konkretnych potrzeb i zastosowania w danym systemie bezpieczeństwa.

Budowa przekaźnika bezpieczeństwa

Działanie mechaniczne przekaźnika bezpieczeństwa jest bardzo zbliżone do działania przekaźnika standardowego. Sygnał wejściowy powoduje zamknięcie styków wyjściowych, tworząc zamknięte obwody i umożliwiając uruchomienie pożądanych funkcji urządzenia. Kluczową cechą przekaźnika bezpieczeństwa jest jego zdolność do zapewnienia bezpiecznej pracy w środowiskach, gdzie ryzyko jest wyższe.

Typowy przekaźnik bezpieczeństwa ma dwa obwody sygnału wejściowego, często oparte na technologii półprzewodnikowej, co zapewnia szybką reakcję i minimalizuje opóźnienie czasowe między wejściami. Istnieje jednak wymaganie, aby obydwa wejścia zostały aktywowane jednocześnie, zwykle w odstępie ułamka sekundy. To podwójne sprawdzanie sygnału wejściowego wprowadza dodatkową warstwę bezpieczeństwa.

Dodatkowo obwody wejściowe uzupełnia się o zestawy styków przycisków bezpieczeństwa typu E-STOP oraz innych awaryjnych urządzeń, które sterują bezpieczeństwem. Aktywacja przekaźnika bezpieczeństwa może wymagać dodatkowego sygnału typu START, a obwody wewnętrzne często potrzebują oddzielnego napięcia sterującego i połączenia masowego.

Zastosowanie przekaźników bezpieczeństwa

Przekaźniki bezpieczeństwa doskonale nadają się do monitorowania położenia elementów zabezpieczających, chroniąc dostęp do stref niebezpiecznych i zapewniając bezpieczne zatrzymanie maszyn, gdy jest to wymagane. Najczęściej wykorzystuje się do monitowania awaryjnego zatrzymania urządzenia, stanu położenia drzwi i osłon ochronnych, barier i kurtyn świetlnych oraz zadziałania wyłączników krańcowych. 

Przekaźniki bezpieczeństwa umożliwiają też monitorowanie pracy urządzeń obsługiwanych oburącz i krawędzi, a także mat wrażliwych na nacisk.

Dostępne są także jednostki, które monitorują wyłączniki zatrzymania awaryjnego, drzwi ochronne i bariery świetlne z opóźnionym wyłączeniem zasilania. Niektóre jednostki nadają się do zastosowania jako bezpieczne przekaźniki czasowe – z pulsacją lub z opóźnionym włączeniem

O Autorze

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę