PNOZ (turvarajakytkin)

PNOZ on Pilz GmbH & Co KG:n rekisteröity tavaramerkki. Perusteena oleva tuote on turvarajakytkin eli turvarele. Pilz kehitti ensimmäisenä maailmassa hätäpysäytysreleen vuonna 1987.German patent 4033801  Se korvaa suojausten ylimääräisen kaapeloinnin ja toteuttaa turvallisuustoiminnot.

 Tuotehistoria 
Ohjaustekniikan alkuaikoina toiminta ja sen myötä prosessin kuvaus olivat etusijalla ohjauksessa. Releet ja kontaktorit ohjasivat koneita ja laitteistoja. Jos poiskytkentälaitteita tai henkilösuojauslaitteita oli käytössä, toimilaite erotettiin tarvittaessa energiansyötöstä. Tämäntyyppiset suojausjärjestelmät saattoivat vikatapauksessa kytkeytyä pois päältä, jolloin suojaustoiminto ei ollut enää taattu. Sen vuoksi alettiin miettiä mahdollisuuksia, miten tämäntyyppiset erotustoiminnot voitaisiin varmistaa.Safety Compendium, Chapter 4: Safe control technology, page 115 

Ensimmäisiä tuloksia olivat erityiset relekytkennät kuten esim. 3-suojausyhdistelmä. Nämä laiteyhdistelmät johtivat ensimmäisen turvarajakytkimen PNOZ:n kehittämiseen. Pilz sai sille patentin nro 4033801. Tässä on ote patenttiselityksestä: Kaksikanavainen hätäpysäytyslaite on poiskytkennän jälkeistä kanavien alustusta varten varustettu ensimmäisellä alustuskytkennällä, joka voidaan aktivoida painikkeella. Jotta hätäpysäytyslaite kytkeytyy päälle myös syöttöjännitteen takaisinkytkeytymisen jälkeen, siinä on toinen alustuskytkentä, joka toimii jännitteen takaisinkytkeytymisen yhteydessä ja on muuten toimimaton.International patent EP0482437 

 Kuvaus 
Turvarajakytkimet ovat laitteita, jotka toteuttavat turvallisuustoimintoja. Tämäntyyppisen turvallisuustoiminnon tehtävänä on pienentää vaaran riski hyväksyttäviin rajoihin sopivilla toimenpiteillä. Ne voivat olla turvallisuustoimintoja kuten:Safety Compendium, Chapter 4.1.1: Overview of safety relays, page 116 

 hätäpysäytyspainike
 turvaportit
 valosähköiset puomit
 tuntomatot
 kaksinkäsinohjaukset
 viivetoiminnot

Turvarajakytkimet valvovat siis tiettyä toimintoa. Muiden turvarajakytkimien kanssa ne varmistavat koneen tai laitteiston kokonaisvalvonnan.

Turvarajakytkimet täyttävät standardien EN 60947-5-1, EN 60204-1 ja VDE 0113-1 vaatimukset.

 Rakenne ja toiminta 
Turvarajakytkimet poikkeavat toisistaan pääasiassa tekniseltä rakenteeltaan:

 klassisesta kosketinperusteisesta reletekniikasta
 elektronisella analysoinnilla ja kosketinperusteisilla potentiaalivapailla lähdöillä
 aina täyselektronisiin laitteisiin puolijohdelähdöillä

Turvarajakytkimien rakenteen täytyy aina olla sellainen, ettei – oikealla kytkennällä – laitteen vika eikä anturin tai toimilaitteen aiheuttama vika aiheuta turvallisuustoiminnon häviämistä.Safety Compendium, Chapter 4.1.2: Structure and function of safety relays, page 116 following pages 

Normaali kytkentärele käyttää käämiä ja metallikoskettimien mekaanista liikettä kuorman päälle- ja poiskytkentään. Toistuvien kytkentäjaksojen jälkeen metallikoskettimet saattoivat hitsautua. Kun näin kävi ja käyttäjä painoi hätäpysäytyspainiketta, kone kävi edelleen. Tämä aiheutti vaaratilanteen käyttäjälle. Monet eurooppalaiset, amerikkalaiset, kansalliset ja kansainväliset standardit ja turvallisuusnormit kieltävät siksi yksinkertaisten releiden ja suojausten käytön vaarallisissa koneissa.

Reletekniikan ensimmäistä sukupolvea edustavan turvarajakytkimen tyypillinen rakenne muistuttaa klassista 3-suojausyhdistelmää. Redundantti rakenne varmistaa, että kytkennässä oleva virhe ei aiheuta turvallisuustoiminnon häviämistä. Kaksi relettä (K1, K2) pakko-ohjatuilla koskettimilla tarjoavat käyttöön turvakoskettimet. Tulopiirit CH1 ja CH2 ohjaavat kumpikin toista sisäisistä releistä. Kytkentä käynnistetään käynnistysreleellä K3. Toinen valvontapiiri sijaitsee kytkentäpisteiden Y1 ja Y2 välillä (takaisinkytkentäpiiri). Tätä kytkentää käytetään turvakoskettimilla päälle- ja poiskytkettävien toimilaitteiden valvontaan ja aseman valvontaan. Laitteen rakenne on sellainen, että se tunnistaa virheen tulopiirissä kuten esim. hätäpysäytyspainikkeen koskettimen tai lähtöreleen turvallisuuskoskettimen yhden koskettimen hitsautumisen. Turvalaitteisto estää laitteen päällekytkeytymisen ja siten releiden K1 ja K2 aktivoinnin.Safety Compendium, Chapter 4.1: Safety relays, page 118 following pages 

 Lähteet 

 Aiheesta muualla 
 PNOZ (turvarajakytkin)

Luokka:Automaatio