02电气设计-安全继电器电路设计（让电路等级达到P4的安全等级）

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前言

安全继电器是一种用于保护人员和设备的控制装置，通常使用在机械、自动化生产线、工业自动化、交通运输等领域。它能够检测和响应异常情况，如果发现问题，则会立即停止操作并发出报警信号。因此，安全继电器在确保工作场所安全方面发挥着重要的作用。

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一、安全继电器介绍

安全继电器（Safety Relay）是一种专门设计用于工业安全控制系统的特殊继电器装置，其核心功能在于通过冗余结构和故障导向安全机制，确保在设备异常时强制切断危险源，从而保护人员及设备安全

‌复合结构设计‌
由多个继电器与逻辑电路组合而成，通过互补彼此的缺陷降低系统失效概率，实现高可靠性

‌强制导向触点结构‌
采用机械联动设计，当触点熔焊粘连时，强制断开常闭触点（NC），确保触点不会同时导通（如普通继电器可能发生的a、b触点同时闭合）

‌双通道监控机制‌
需两个独立通道信号同时正常（如急停按钮、安全门开关），继电器才输出控制信号；任一通道异常即切断输出，直至故障排除并手动复位

二、安全继电器核心功能与作用

故障导向安全‌
在电路异常（如触点熔焊、线路断线、接触器故障）时强制停机，避免设备意外重启或危险动作

‌安全回路控制‌
作为安全回路的控制中枢，集成急停、安全光幕、双手按钮等安全输入，输出确定性开关信号至设备主控回路

‌风险等级适配‌
针对不同机械危险等级（如ISO 13849、IEC 61508标准），设计不同安全等级的继电器模块

三、安全继电器典型应用场景

‌紧急停止系统‌
急停按钮触发后，确保设备完全停机且无法自动重启

‌安全门/光幕联动‌
监控防护门状态或光幕遮挡，触发即切断动力电源

‌高危设备保护‌
用于冲压机、机器人等设备，防止误操作导致伤害

‌安全标准合规‌
满足SIL（安全完整性等级）、PL（性能等级）认证需要

四、常见安全继电器供应商

欧姆龙安全继电器（国外）

部分产品接线图示例

PLIZ安全继电器（国外）

部分产品接线图示例

施耐德安全继电器（国外）

部分产品接线图示例

科力安全继电器（国内）

五、安全继电器接线图解析与P4安全等级电路简单设计思路

讲解如何使用接触器与安全继电器将电路设计到P4安全等级

1、P4电路的要求

2、安全继电器选型

施耐德的：IDEC HR3S-301N

3、接触器选型

施耐德的：LC1-D32BDC

4、主要接线图

电路1：A1和A2为安全继电器供电电源
1、保证拍下急停后A1和A2的供电不会断
2、该型号的安全继电器的供电为24V
电路2：输入判断电路
判断电路1：S11、S12两节点导通
判断电路2：S21、S22两节点导通
判断复位电路：S34与S12导通便可复位
漏电检测电路：S52和S11导通
注意：满足上述4个电路后且KM1的NC是常闭的，
电路3
13,14之间导通（KM1主触点导通，KM1的NC变成NO）
23,24之间导通（给PLC输入信号，监控安全继电器状态）
33,34之间导通
41,42之前断开

注：其它品牌的安全继电器的控制原理和施耐德继电器大致相同，有些许出入

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