安全继电器在电气工程自动化控制中的应用

董世捷

随着电气工程自动化控制水平的不断提高，各行各业对电气安全控制的要求越来越高，为能够满足安全等级的要求，就离不开对安全元件的选择以及对安全线路的设计，其中安全元件包含急停按钮、安全光栅、限位开关、安全继电器等。本文对安全继电器在电气自动化控制中的应用进行研究，首先总结电气安全控制的必要性，然后分析关于安全继电器的工作原理以及安全继电器与普通继电器的区别，最后讨论安全继电器在风电行业中以及其他行业的应用措施。

电气工程自动化;安全控制;安全继电器;应用

我们在设计电气工程自动化控制系统之初就需要保证系统的安全性和稳定性，提供高度可靠的安全保护手段，同时必须为安全事故准备一套快速有效的紧急停车方案。在出现故障的情况下，系统立即做出反应并输出信号，使设备安全停机，最大限度地避免不安全状态。

电气安全事故会导致什么样的额外成本或者损失呢？通常电气安全事故造成的损失远远超过我们的想象，它会造成材料损坏、机器故障、工具损坏、延误生产进度、增加设备维修费用，严重的会造成人身伤害。出现电气安全事故还会影响在行业中声誉和信用，影响企业社会形象。

同样，安全性能可靠的系统就会带来更多的益处与回报，它会保证设备稳定生产，减少维修时间，延长设备使用寿命，保障人身安全以及带来良好社会声誉。

因此，电气安全控制的必要性是显而易见的。

2.1普通继电器控制方式

普通继电器由四部分构成，分别是线圈、磁路、反力弹簧和触点。当线圈通电后，它能产生电磁吸力，带动磁路的衔铁吸合，并使得触点产生变位动作。普通继电器可用于一般过度、电压转换、速度、配合等的协调。早期采用普通继电器进行安全保护控制方式采用的紧急停止控制，一般是由几个普通继电器组合来完成断电或延时断电控制、故障记忆及复位连锁等。用它们搭建有自锁和互锁功能的双回路线路，这样形成的安全保护控制的优点是成本低廉，缺点是安全等级较低、维护和改造十分复杂，无法进行监控。

2.2安全继电器控制方式

安全继电器是由数个继电器与电路组合而成，目的是要能够互补彼此的异常缺陷，达到正确且低误动作的继电器完整功能，降低失误和失效值，提高安全因素。它最重要的是具有强制导向接点结构，万一发生内部接点熔结时能保证多个接点不会同时处于导通状态，确保系统安全，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，这一点同普通继电器完全不同。安全继电器输出通常有继电器触点输出或晶体管输出。无论何种形式的输出结构，都能够保证至少 2 个通道进行输出的控制，在一个输出通道出现故障的情况下，另外一个冗余的通道依然能够保证安全继电器的安全功能，并且及时检测出故障通道。

安全继电器与普通继电器并不相同。首先，普通继电器与安全继电器内部原理不同。其次，安全继电器涉及安全认证和级别，安全继电器可扩展功能性的安全保障，继电器扩展时是普通应用。最后，安全继电器多用于选通的组合，普通继电器是多用于触点的联动。

如图2所示，是采用安全继电器的控制电路，这样出现紧急故障时，会通过安全继电器的输出控制相应的控制电路以及给PLC信号，保障了系统回路的安全性，避免了采用普通继电器时，当触点经过时间推移发生氧化或被灰尘覆盖后出现结构损伤影响正常闭合的缺陷。

3.1安全继电器在风电行业中的应用

在风电行业中，安全链电路是由直流24V电源供电，串联一些常闭触点的安全继电器自锁回路，以及安全链控制电路。风机正常运行时，安全链继电器得电自锁闭合，遇到紧急状况时，对应故障的常闭开关接点断开，使安全链断开，安全链继电器断开，风机执行相应的刹车程序，系统处于紧急刹车状态，叶片通过后备电源快速收桨，主轴刹车立即抱死。

一部分包含急停按钮的安全链控制电路，一部分开关接点安全链控制电路。

如图3所示，為急停安全链控制电路，由带自锁功能的3个紧急停止按钮（常闭触点）、中间继电器和安全继电器构成。3个急停按钮分别布置在变流器柜、塔基柜、机舱柜的控制柜面板上，3个急停按钮的常闭触点和中继继电器常开触点串联在一起连接到安全继电器传感器通道中。正常情况下，中间继电器得电吸合，其常开触点闭合，3个紧急停止按钮开关闭合，安全继电器线圈带电动作。当3个紧急停止按钮中任意一个被按下后，安全链继电器线圈断电，其常开触点断开。

如图4所示，为包含控制接点安全链控制电路，这些接点影响风机安全状态，当风机系统正常运行，没有出现任何故障时，扭缆超限开关、风机超速开关、振动传感器开关、网侧故障开关、看门口开关5个接点全部闭合，它们和变流器急停按钮、塔基急停按钮、机舱急停按钮共同组成安全链闭合回路，当它们全部闭合时安全链正常工作。同样，当5个接点开关中的任何一个因故障断开后都会导致安全继电器线圈断电，中断安全链供电，导致安全链断开，同时输出EFC紧急变桨信号、制动抱闸信号以及安全链断开信号，并执行相应的安全程序。

安全链需要复位时，可在塔基柜和机舱柜执行手动复位，也可进行PLC自动复位，复位后安全继电器得电，整个安全链闭合。

3.2安全继电器在其他行业中的应用

在我国生产制造行业，将阀、安全光栅、急停按钮等安全信号接入安全继电器和PLC结合，在生产流水线中不仅提高了工作效率，而且使安全系统变得简单、清晰。

在机场行李输送安全系统中也有应用，旅客值机时， 譬如身份证等重要私人物品卡进值机带间隙， 旅客托运的行李在输送过程中卡进输送带间隙、 行李过多堵包等，一旦上述情况发生，整个行李输送系统就能立即停止。

本文对安全继电器和普通继电器进行了比较，并简述了安全继电器在风电行业及其他行业中的应用措施。随着我国电气自动化控制的快速发展，需要各行各业在提高系统工作效率的情况下，更加注重对于安全系统控制的先进技术，更加完善对电气自动化控制的应用，使我国电气自动化控制系统更加安全可靠。

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