Przekaźniki bezpieczeństwa, zwane też modułami lub interfejsami bezpieczeństwa, są nieodzownym elementem zapewnienia bezpiecznej pracy w każdym systemie produkcyjnym. Pierwszy przekaźnik przeznaczony do ochrony maszyn i ludzi został zaprojektowany całkiem niedawno, bo w roku 1987, przez firmę Pilz. Urządzenia te, zwane PNOZ (Pilz-NOT-AUS-Zwangsgeführt), szybko rozpowszechniły się na całym świecie i dziś marka PNOZ stała się niemal synonimem przekaźników bezpieczeństwa. Stosuje się je w funkcjach podstawowych, takich jak e-stop, kontrola drzwi ochronnych, barier, kurtyn świetlnych, mat naciskowych, stanu zatrzymania, ale też w urządzeniach oburęcznego sterowania i wielu innych.

Zgodnie z obowiązującymi przepisami każda maszyna objęta zakresem dyrektywy maszynowej powinna być wyposażona w przynajmniej jeden układ awaryjnego zatrzymania – jest to pierwsza funkcja bezpieczeństwa, do której realizacji wykorzystuje się m.in. moduły bezpieczeństwa. Jeśli funkcji tych jest więcej, warto wybrać moduły programowalne lub sterowniki programowalne bezpieczeństwa. Najczęściej stosowane dziś przekaźniki cechują się złożoną budową umożliwiającą realizację szeregu dodatkowych funkcji dzięki połączeniu układów pomiarowego, rejestrującego, sterowniczego i sygnalizacyjnego w jednym urządzeniu. Potrafią precyzyjnie zlokalizować usterkę, izolując jedynie uszkodzony element. Co więcej, działają szybko i niezawodnie (m.in. dzięki współpracy z komponentami systemu sterowania maszyn), oferując przy tym możliwość dostosowywania wartości krytycznych do bieżących potrzeb serwisowych i specyfiki układu napędowego.

Kontrola ponad wszystko
Jedną z największych zalet przekaźników cyfrowych jest rozbudowana funkcja pomiaru i rejestracji parametrów pracy urządzenia umożliwiająca porównywanie ich w czasie rzeczywistym z wartościami referencyjnymi (także w trakcie trwania usterki i po jej wystąpieniu) oraz przekazywanie zebranych danych do systemu sterowania. Dzięki temu przekaźnik może pośrednio sterować pracą układu, na bieżąco informować o wykrytych awariach, a także wyświetlać komunikaty ułatwiające identyfikację źródła usterki. W ten sposób zapewnia wyższy poziom zabezpieczenia maszyny i znacząco przyczynia się do wydłużenia jej żywotności – pod warunkiem że wysyłane przez przekaźnik sygnały będą właściwie odczytywane.

Do najważniejszych parametrów monitorowanych przez przekaźniki bezpieczeństwa należą obciążenia termiczne, mechaniczne i ciągłość uziemienia. Urządzenia te pozwalają również na wykrywanie wielu anomalii przyczyniających się do wystąpienia przeciążeń termicznych lub zwarć, nie dopuszczając do ich powstawania. Przykładem może być niesymetria prądu między trzema fazami spowodowana nadpaleniem styków stycznika w jednej z faz czy też całkowity zanik jednej z faz sprzyjający przeciążeniu i szybkiemu przegrzewaniu się pozostałych.

Coraz bardziej zaawansowane
W czasach coraz bardziej rozwiniętej technologii i coraz bardziej zaawansowanych funkcji urządzeń wykorzystywanych m.in. do zapewnienia bezpieczeństwa maszyn nazwa „przekaźnik bezpieczeństwa” nie do końca odpowiada rzeczywistości.

– Coraz mniej tych urządzeń dysponuje wyjściami przekaźnikowymi, a coraz więcej oferuje wyjścia PNP lub analogowe. Skomplikowanie układów sterowania, mnogość koniecznych do gromadzenia danych diagnostycznych i coraz większa popularność urządzeń elektronicznych (zarówno czujników, jak i elementów wyjściowych) wymusza na urządzeniach logicznych coraz większą uniwersalność, możliwość parametryzowania lub programowania czy łączenie w systemy modułowe – mówi Łukasz Wiatrzyk, dyrektor do spraw bezpieczeństwa w Schmersal-Polska.

Obecnie stosowane moduły bezpieczeństwa pozwalają, w zależności od urządzenia, na wybranie odpowiedniej, dopasowanej do potrzeb użytkownika konfiguracji. – Oddzielna grupa urządzeń logicznych to moduły do bezpiecznej kontroli prędkości (lub bezruchu) oraz różnego rodzaju rozszerzenia do zwiększenia liczby wejść lub wyjść bezpiecznych. Są także większe moduły bezpieczeństwa, które kilka funkcji realizują jednocześnie – dodaje Łukasz Wiatrzyk.

Współczesne moduły bezpieczeństwa oferują użytkownikom wiele korzyści, również ekonomicznych. Możliwość szybkiego okablowania instalacji pozwala zaoszczędzić nie tylko koszty materiałowe, ale i czas serwisu. Dodatkową zaletą jest brak konieczności instalowania nowego okablowania w czasie wymiany urządzeń. Z reguły też dzięki stosowaniu odpowiednich zacisków moduły nie wymagają częstej konserwacji w czasie pracy w środowisku silnych wibracji i wstrząsów. Przekaźniki można dziś dobrać praktycznie do każdego zastosowania, a wysoki poziom ich dyspozycyjności osiągany jest dzięki wygodnej diagnostyce. Urządzenia te cechują się też optymalnym stosunkiem kosztów do wydajności, szybkim uruchamianiem i małym zapotrzebowaniem na miejsce.

– W oszczędności miejsca wyróżnia się nasz przekaźnik PSRmini, który uznawany jest za najwęższy na świecie. Ta kompaktowa konstrukcja była możliwa do zrealizowania dzięki nowej technologii przekaźników firmy Phoenix Contact – mówi Rafał Sypniewski, product manager w Phoenix Contact. – Sercem nowych przekaźników bezpieczeństwa PSRmini jest opracowany przez nas przekaźnik pomocniczy o wymuszonym przełączaniu zestyków, charakteryzujący się minimalnymi wymaganiami co do zajmowanego miejsca, niskim zużyciem energii oraz zapewniający wysoką dyspozycyjność systemu.

Bez przestojów
Analizując zalety przekaźników bezpieczeństwa, nie sposób pominąć korzyści niematerialnych, często trudnych nawet do oszacowania. Stosowanie odpowiedniego zabezpieczenia maszyn wpływa na poprawę bezpieczeństwa pracowników dzięki maksymalnemu ograniczeniu liczby wypadków z udziałem ludzi. Pozytywnym efektem są także krótsze przestoje maszyn i związane z tym oszczędności.

– Moduł bezpieczeństwa jest nieodłącznym składnikiem większości układów bezpieczeństwa i bez niego bardzo trudno spełnić wymagania zawarte w dyrektywach czy normach – dodaje Łukasz Wiatrzyk.

Statystyki pokazują, że upowszechnienie stosowania modułów bezpieczeństwa znacznie zwiększyło żywotność wielu urządzeń. Szacuje się, że jeszcze 30 lat temu na 100 eksploatowanych urządzeń każdego roku awariom ulegało średnio 25% z nich. Obecnie wylicza się, że dzięki zastosowaniu bezpieczników bezpieczeństwa okres pracy podobnych maszyn wynosi ok. 14 lat.