セーフティリレーとは
セーフティリレーとは、機械や設備の安全回路を組むためのリレーです。
セーフティリレーは強制ガイド接点構造をもつことで、制御システムの安全関連部において「安全を確認できた場合にだけ機械を運転する」という制御を行う役割があります。そのため、異常検出やそれに伴う設備の安全停止を可能とします。
発信された信号を「入力部」が受け、その信号が安全かどうかを判断し、「出力部」に信号を送る仕組みです。モジュールでは、論理部として中心的な役割をもちます。
セーフティリレーの使用用途
セーフティリレーは、主に安全機能の監視に使われています。具体例は、非常停止や安全扉、安全マットなどの安全制御が主な使用用途です。デバイスやセンサ、アクチュエータの異常を検出し、機械や設備に安全に停止するよう制御する設計がされています。
セーフティリレーを利用したモジュールを組み込むことで、機械や設備の安全性の確保が可能です。オペレータが危険を感じたり、機械や設備に異常が発生したり、損害発生の可能性を検出することで危険性から守ります。
セーフティリレーの原理
セーフティリレーは一般的なリレーとは異なり、強制ガイド接点構造をもつリレーのことです。a接点とb接点の2種類の接点をもち、それぞれは互いに絶縁状態の必要があるため壁によって仕切られています。2つの接点は機械的につながっており、コイルのON/OFFに応じてa接点とb接点が連動する仕組みです。
セーフティリレーのその他情報
1. 強制ガイド接点構造
強制ガイド接点構造は、「a接点が溶着した場合に、コイルがOFF状態で全てのb接点が0.5mm以上の接点ギャップを確保している」「b接点が溶着した場合、コイルがON状態で全てのa接点が0.5mm以上の接点ギャップを確保している」とき、異常状態を検出する構造が特徴です。
そのため、接点溶着時において、a接点とb接点が同じ動作状態になりません。機械のON/OFFを制御するシステムの場合、構造はa接点を動力制御用回路に、b接点を監視用回路に接続した状態です。
そうすることで、a接点が溶着しているとき、機械はコイルがON状態のときのみ稼働し、OFF状態にすれば機械が停止します。一方、b接点はコイルがOFF状態のとき溶着し、安全状態を検出するための監視用として働きます。
2. 非常停止用押しボタンスイッチ
セーフティリレーの具体例として、非常停止用押しボタンスイッチがあります。スイッチの動作でコンタクタがモーター回路を開閉する安全機能を持つシステムです。モーター運転時に非常停止用押しボタンが押されると、ただちにモーターが停止します。
非常停止用押しボタンスイッチではNC (ノーマル・クローズ) 接点が使用されており、スイッチが押されていない間は接点は閉じています。その間安全信号を送信するシステムです。非常停止用押しボタンスイッチが押されると接点が開き、安全信号を出力しなくなります。
セーフティリレーモジュールは非常停止用押しボタンスイッチからの安全信号の入力と制御システムのスタートスイッチ押下を検出した場合、モーター運転を許可する信号をコンタクタに出力する機構です。
この安全機能システムにおいて非常停止用押しボタンスイッチからの安全信号がセーフティリレーに入力されないと、セーフティリレーモジュールはコンタクタへの信号出力を停止します。これによりモーターが停止するのです。
3. 直接回路動作機構と強制ガイド機構
リレー回路の動作機構は前述した強制ガイド機構と直接動作機構があります。直接回路動作機構とは、セーフティスイッチのNC接点の溶着時、アクチュエータに働く力で接点を引きはがす機構のことです。
強制ガイド機構はNO (ノーマル・オープン) 接点とNC接点が同時にONとならないようにする機構であり、一方の接点の監視を行うことで他方が正常であるかを判断することができます。
ただし、直接回路動作機構のように接点を引きはがすことはできません。
参考文献
https://jp.idec.com/RD/safety/guide/safety09
https://www.pilz.com/ja-JP/support/knowhow/lexicon/articles/072106
https://ac-faq.industrial.panasonic.com/jp/faq_detail.html?category=&page=1&id=10252
https://xtech.nikkei.com/dm/article/LECTURE/20130821/298472/?ST=msm&P=2