안전 등급 접촉기는 일반적으로 작동 오류나 안전 기능 요구 사항이 있는 경우 기계와 시스템이 안전하고 예측할 수 없는 상태로 전환될 수 있도록 보장하기 위해 산업 응용 분야에 필요합니다. 산업 안전 시스템 설계의 첫 번째 단계는 애플리케이션에 SIL(안전 무결성 수준)(IEC 62061에 정의됨, 최대 SIL 2까지) 또는 ISO 13849에 지정된 C 레벨 PL(성능 수준)이 필요한지 결정하는 것입니다. 일부 애플리케이션에는 더 높은 수준의 보안이 필요합니다.
IEC 60947-4-1 및 ISO 13849-1의 지침 원칙을 고려하십시오. 여기서 전자는 저전압 스위치 및 제어 장비의 설계 및 테스트에 중점을 두고 있는 반면, 후자는 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하여 제어 시스템의 안전 관련 부품을 설계 및 통합하기 위한 일반 원칙을 제공합니다.
이 기사에서는 최적의 산업 안전 솔루션을 달성하기 위해 안전 시스템을 구축하기 위해 오류 방지 작동 기능을 갖춘 Siemens의 3RT2 안전 레벨 접촉기를 사용하는 방법을 소개합니다. 또한 이 기사에서는 더 높은 SIL 및 PL 수준을 달성하는 방법과 접촉기 열 관리와 같은 시스템 통합 문제를 검토했습니다. 마지막으로 추가 애플리케이션 및 안전 최적화를 달성하기 위해 중복 상호 연결, 서지 억제기, 기능 모듈 및 기타 액세서리를 사용하여 안전 솔루션을 맞춤화하는 방법을 탐구했습니다.
3RT2 접촉기는 S00부터 S2까지의 사양 범위와 최대 37kW의 최대 전력으로 기존 작동 모드와 무접점 작동 모드 중에서 선택할 수 있습니다. 무접점 작동 메커니즘을 사용하는 접촉기의 경우 선택적 잔여 수명 신호를 지정해야 합니다.
이 접촉기는 IEC 60947-4-1 AC-3e 카테고리의 요구 사항을 준수하며 고효율 IE3 또는 IE4 모터와 함께 사용할 수 있습니다. 이 장치에는 주 회로가 켜져 있는지 꺼져 있는지에 대한 피드백을 제공하는 데 사용할 수 있는 상시 개방(NO) 및 상시 폐쇄(NC) 접점을 포함한 여러 보조 출력 구성이 있습니다. 또한 피드백을 사용하여 표시등, 경보 또는 기타 제어 장치를 트리거할 수 있습니다. 3RT2 접촉기의 예는 다음과 같습니다.
3RT20152AP611AA0-S00 사양, 정격 전류 7A, 3kW/400V, 3극, 220VAC 50Hz/240VAC 60Hz, 보조 접점: 1NO, 스프링 단자 포함
3RT20231AK60- S0 사양, 정격 전류 9A, 4kW/400V, 3극, 110VAC 50Hz/120VAC 60Hz, 보조 접점: 1NO+1NC, 나사식 단자(그림 1)
3RT20281AN20- S0 사양, 정격 전류 38A, 18.5kW/400V, 3극, 220VAC, 50/60Hz, 보조 접점: 1 NO+1 NC, 나사식 단자
3RT20371_S2 사양, 정격 전류 65A, 30kW/400V, 3극, 24VDC, 통합 가변 저항기 포함, 보조 접점: 1 NO+1 NC, 나사식 단자
3RT20371SF30-S2 사양, F-PCL-IN 입력 포함, 정격 전류 65A, 30kW/400V, 3극, 83VAC ~ 150VAC/VDC, 50/60Hz, 통합 가변 저항기 포함, 보조 접점: 1NC, 나사식 단자
S0 사양 접촉기 정격 전력 4kW 그림
그림 1: 이 S0 사양 접촉기의 정격 전력은 4kW이며 NC 보조 출력 1개와 NO 보조 출력 1개가 있습니다. (이미지 출처: 지멘스)
응답 시간은 안전에 매우 중요합니다
산업 안전 솔루션을 설계할 때는 전체 응답 시간의 영향을 이해하는 것이 중요합니다. 여러 매개변수로 구성됩니다. 위험 평가를 수행할 때 응답 시간은 안전 요구 사항이 발생할 때 위험한 움직임을 중지하는 데 걸리는 총 시간으로 정의됩니다. 응답 시간에 영향을 미치는 요소는 다음과 같습니다.
안전 모니터링 장치의 센서 입력 응답 시간
보안 계획의 주기 시간
통신 프로토콜의 지연 시간
모터 또는 액추에이터의 관성에 의한 초과 이동 시간
접촉기의 차단 시간
IEC 60947-4-1은 전기 기계식 접촉기와 모터 시동기의 차단 시간을 지정합니다. 이 표준은 다양한 작동 조건에서 전류를 안전하게 차단하기 위한 요구 사항을 지정합니다.
또한 고효율 모터용 AC-3e와 같이 부하 유형 및 접촉기 작동 조건을 분류하기 위해 사용 범주를 정의합니다. 이 표준에는 접촉기의 차단 시간 및 기타 성능 특성을 테스트하는 절차가 포함되어 있습니다.
접촉기의 차단 시간은 안전 시스템의 핵심 매개변수입니다. 그 정의는 코일 전압 제거부터 주접점 분리까지의 시간으로 단선 지연 시간(OD)과 접점 아크 시간(AT)을 포함합니다.
예를 들어, 그림 2와 같은 스위치 성능을 갖춘 접촉기를 사용하는 경우 차단 시간 OD+AT는 50~75ms입니다. 총 응답 시간을 계산할 때 항상 최악의 경우 값을 고려해야 하며 이 예에서는 75ms입니다(그림 2).