安全控制电路等级划分.pdf

安全控制电路的等级划分 国内生产的机器设备出口欧盟、获取CE 认证的时候，我们通常会在电气控 制电路的设计中遇到“安全等级”的概念。那么如何来区分电气控制电路的安全 等级？如何来设计电路以达到安全认证的要求？ 首先，在设计一套机器之前，必须对该机器进行风险评估。要从各个方面、 各个部位，评估这台机器会带来什么样的危险，最终确定这台机器（或其中某一 部分）的危险等级。根据欧洲机器安全标准EN 954-1，危险等级分为B ，1，2 ， 3，4 五个等级，危险等级依次增高，等级4 为最高的危险等级。危险等级的划 分和确定如图1 所示： 图1 在完成一台机器（或其中某一部分）的风险评估、确定其危险等级后，就必 须采取一系列的措施来降低风险。如机械结构上的设计改进、安全防护措施的增 加、安全控制电路的使用等等。 对于安全控制电路的设计，也必须符合所要求的安全等级。根据欧洲机器安 全标准EN 954-1，对应于危险等级的5 个等级，控制电路的安全等级也分为B ， 1，2 ，3，4 五个等级，安全等级依次增高，等级4 为最高的安全等级。举例来 说，一台机器（或其中某一部分）的危险级别确定为4 级，那么相应的安全控制 电路的安全等级也必须为4 级。 等级B 要求与安全功能有关的控制电路在设计、选择和组装过程中必须使用 符合基本安全准则和有关标准的安全开关电器。安全控制电路要能够承受语气的 运行强度，能够承受运行过程中工作介质的影响和相关外部环境的影响。等级B 是最基本的等级，其他等级都必须满足等级B 的要求。 与等级B 相比，等级1 要求使用成熟的元器件，即在相似的应用领域有过广 泛和成功的使用，或是根据可靠的安全标准制造的元器件，以及使用成熟的技术。 等级B 和等级1 的典型接线示例如图2 ： 图2 在等级B 和等级1 中，安全控制系统对故障的承受能力主要是通过采用适当 的元器件来实现。如图所示，保险丝 F0 和急停按钮 S0 串联在主控回路中。若 采用合理的保险丝和可靠的急停按钮，这个回路里的风险我们是可以接受的。但 当安全控制电路中出现任何一个单一故障，如急停按钮触点焊死，都会导致安全 功能的丢失。故这个控制回路的安全等级只能够是B 级或1 级。 在危险机械的设计中，等级B 和等级1 很少使用。通常最常使用的是等级2 ， 3，4 。这些安全等级的具体描述如下： 图3 我们可以把一个简单的控制电路分成信号输入部分（如急停按钮、限位开 关、光栅）、控制部分（如继电器、PLC ）和输出部分（如控制电机用交流接触 器）。根据EN 954-1 中安全等级的描述，若要达到安全等级2 级及其以上，控制 部分必须使用安全的元器件，如安全继电器、安全 PLC 等。在所使用的安全继 电器达到要求的安全等级的基础上，我们通常可以通过信号输入部分的接线来判 断等级2 、3、4 。我们现在以急停按钮为例，分析这三个安全等级的应用接线。 若是使用单通道信号输入，进入安全继电器，那么这个控制电路的安全等 级是在2 级，如图4 所示。 图4 若使用双通道信号输入，进入安全继电器，同时不可检测两个输入触点间 的短路。那么这个控制回路的安全等级是在3 级，如图5 所示。 图5 若使用双通道信号输入，进入安全继电器，同时可检测两个输入触点间的 短路。那么这个控制回路的安全等级是在4 级，如图6 所示。 图6