(高清版)GB∕T 38225-2019 機械安全 安全繼電器技術條件

機械安全安全繼電器技術條件國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標準化管理委員會I 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 24要求 24.1安全功能 24.2響應時間 24.3性能等級或安全完整性等級 24.4氣候條件和環(huán)境 24.5機械工作條件 3 3 65.1安全功能確認 65.2響應時間確認 65.3性能等級和安全完整性等級的確認 65.4氣候工作條件試驗 65.5機械工作條件試驗 75.6電氣工作條件試驗 7 86.1標識 8 8附錄A(資料性附錄)安全繼電器的應用示例(PL=d) 附錄B(資料性附錄)安全繼電器的應用示例(PL=e) 附錄C(資料性附錄)安全繼電器原理示例 ⅢGB/T38225—2019本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由全國機械安全標準化技術委員會(SAC/TC208)提出并歸口。本標準起草單位：南京埃斯頓自動化股份有限公司、上海辰竹儀表有限公司、安徽南凱元機械有限大學/機電產品包裝生物質材料國家地方聯合工程研究中心、福建省閩旋科技股份有限公司、濟寧科力光電產業(yè)有限責任公司、西安智恒電器科技有限公司、廣東盈德數字科技有限公司、廈門坤錦電子科技安市中機標準化研究院有限公司、廈門市科力電子有限公司、北京星途探索科技有限公司、蘇州立宏標準化咨詢服務有限公司、浙江天正電氣股份有限公司、蘇州市質量和標準化院、浙江豐貿信息科技有限GB/T38225—2019——A類標準(基礎安全標準),給出適用于所有機械的基本概念、設計原則和一般特征； B類標準(通用安全標準),涉及在機械的一種安全特征或使用范圍較寬的一類安全裝置——C類標準(機器安全標準),對一種特定的機器或一組機器規(guī)定出詳細的安全要求的標準。根據GB/T15706,本標準屬于B類標準。本標準尤其與下列與機械安全有關的利益相關方有關：——機器制造商；——健康與安全機構。其他受到機械安全水平影響的利益相關方有：——機器所有者；——消費者(針對預定由消費者使用的機械)。上述利益相關方均有可能參與本標準的起草。本標準規(guī)定的要求可由C類標準補充或修改。對于在C類標準的范圍內，且已按照C類標準設計和制造的機器，優(yōu)先采用C類標準中的要求。狀態(tài)，保護人員和機器的安全。附錄A和附錄B分別給出了PL=d和PL=e的應用示例。1GB/T38225—2019機械安全安全繼電器技術條件本標準適用于硬件邏輯組合實現安全功能的安全繼電器。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文GB/T2423.5環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Ea和導則：沖擊GB/T2423.10電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc:振動(正弦)GB/T2423.22環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗N:溫度變化GB/T4208—2017外殼防護等級(IP代碼)GB5226.1—2008機械電氣安全機械電氣設備第1部分：通用技術條件GB/T14048.5—2017低壓開關設備和控制設備第5-1部分：控制電路電器和開關元件機電式控制電路電器GB/T15706—2012機械安全設計通則風險評估與風險減小GB/T16855.1機械安全控制系統(tǒng)安全相關部件第1部分：設計通則GB/T16855.2—2015機械安全控制系統(tǒng)安全相關部件第2部分：確認GB/T16895.10—2010低壓電氣裝置第4-44部分：安全防護電壓騷擾和電磁騷擾防護GB/T17626.2—2018電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗GB/T17626.3—2016電磁兼容試驗和測量技術射頻電磁場輻射抗擾度試驗GB/T17626.4—2018電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗GB/T17626.5—2019電磁兼容試驗和測量技術浪涌(沖擊)抗擾度試驗GB/T17626.6—2017電磁兼容試驗和測量技術射頻場感應的傳導騷擾抗擾度GB/T17626.8—2006電磁兼容試驗和測量技術工頻磁場抗擾度試驗GB/T17626.11—2008電磁兼容試驗和測量技術電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度試驗GB/T17626.16—2007電磁兼容試驗和測量技術0Hz～150kHz共模傳導騷擾抗擾度試驗GB/T17626.29—2006電磁兼容試驗和測量技術直流電源輸入端口電壓暫降、短時中斷和電壓變化的抗擾度試驗GB/T18268.1—2010測量、控制和實驗室用的電設備電磁兼容性要求第1部分：通用要求GB28526—2012機械電氣安全安全相關電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)的功能安全IEC61326-3-1:2017測量、控制和實驗室用電氣設備電磁兼容性要求第3-1部分：安全相關系統(tǒng)和用于執(zhí)行安全相關功能(功能安全)的設備的抗擾度要求一般工業(yè)設施[Electricalequipmentformeasurement,controlandlaboratoryuse—EMCrequirements—Part3-1:Immunityrequirementsforsafety-relatedsystemsandforequipmentintendedtoperformsafety-relatedfunctions(functionalsafety)—Generalindustrialapplications]2GB/T38225—20193術語和定義GB/T15706—2012、GB/T16855.1界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1安全繼電器safetyrelays使用經過驗證的元件、安全原則，通過冗余和診斷等措施實現急停、聯鎖等安全功能的電氣控制裝置。注：安全繼電器的示例參見附錄C。4要求4.1安全功能安全繼電器應能實現以下一種或幾種的安全功能，并在產品說明書中予以描述：——急停功能；——由安全防護裝置觸發(fā)的安全停止功能；——手動復位功能；——保持—運行功能；——啟動/重啟功能；——安全輸入值參數的監(jiān)測功能；——其他，如GB/T16855.1或C類標準具體描述的安全功能。4.2響應時間安全繼電器的響應時間不應超過制造商規(guī)定的值。對于具備輸出延時功能的安全繼電器，其輸出延時時間可以是固定的，也可以是可調的。輸出延時時間的調整應在安全繼電器斷電的情況下，通過特定的方法(如特殊旋鈕開關等)完成調整，且只有重新通電后才能起作用。4.3性能等級或安全完整性等級安全繼電器的性能等級(PL)和/或安全完整性等級(SIL)不應低于制造商提供的產品說明書中給出的等級。制造商應在產品說明書中至少提供以下主要安全相關參數：——性能等級(PL)和/或安全完整性等級(SIL);——直到有10%零件危險失效時的周期數(B?op)(針對機電元件)。必要時，制造商還應提供以下符合性的驗證信息：—-—每個通道的平均危險失效時間(MTTFp);——共因失效(CCF)。注：PL與SIL之間的關系，參見GB/T16855.1—2018中的表3。4.4氣候條件和環(huán)境除非制造商另有規(guī)定，安全繼電器應能在以下氣候條件中正常運行：3GB/T38225—2019———環(huán)境溫度：—10℃~55℃;——相對濕度：10%～95%(無冷凝水);-—海拔高度：<2000m;——污染等級2。4.5機械工作條件4.5.1振動安全繼電器應能承受表1給出的振動，且試驗后應能正常運行。表1正弦振動工作條件頻率范圍振動強度恒定振幅3.5mm恒定加速度1.0g掃頻速度：1oct/min,循環(huán)次數：3個相互垂直的軸每個軸10個循環(huán)。4.5.2沖擊安全繼電器應能承受表2所列的沖擊。試驗后其外觀和裝配質量應不變，且能正常運行。表2沖擊試驗條件關鍵參數技術指標沖擊加速度沖擊波形半正弦波持續(xù)時間方向在三個相互垂直軸的每個軸上，每個軸向沖擊次數每個方向正反各3次，共18次4.6電氣工作條件4.6.1電源供電供電電源電壓范圍應為0.85倍～1.1倍額定電壓，頻率為0.94倍～1.04倍額定頻率；直流供電的連續(xù)紋波應為0.05倍額定電壓。過電壓類別應滿足GB/T16895.10—2010規(guī)定的以下要求： 固定電氣設備連接，過電壓類別Ⅱ。4.6.2電氣安全安全繼電器的介電性能應滿足GB/T14048.5—2017中7.2.3的要求。4GB/T38225—2019電磁兼容試驗分為兩種試驗等級：a)基礎電磁兼容試驗；b)針對功能安全的電磁兼容加強試驗。具體的要求見表3。表3電磁兼容環(huán)境要求序號試驗項目執(zhí)行標準試驗子項目試驗值性能判據1靜電放電接觸空氣接觸空氣2電快速瞬變脈沖群電源和直接與電網連接的IO端口BIO端口電源和直接與電網連接的IO端口IO端口3浪涌交流電源和直接與電網連接的IO端口線線±1kV,線地士2kVB直流電源端口線線±1kV.線地±2kVIO端口線地±1kV交流電源和直接與電網連接的IO端口線線±2kV,線地±4kV直流電源端口線線士1kV,線地±2kVIO端口線地±2kV4電壓暫降交流電源端口0%,1周期；40%,10/12周期；70%,25/30周期C交流電源端口0%,1周期；40%,10/12周期；70%,25/30周期直流電源端口5短時中斷交流電源端口0%,250/300周期C交流電源端口0%,250/300周期直流電源端口5GB/T38225—2019表3(續(xù))序號試驗項目執(zhí)行標準試驗子項目試驗值性能判據6額定工頻電磁場外殼A外殼7射頻場感應的傳導騷擾A8共模傳導騷擾IEC61326-3-1:2017交流電源端口直流電源端口，IO端口以及直接和電網連接的端口DC,162/3Hz,50/60Hz,10V連續(xù)騷擾，100V短時駐留騷擾(1s)10V連續(xù)騷擾9射頻電磁場輻射80MHz～1GHzA80MHz～1GHz“試驗值為最高限值，包含以下的范圍，試驗時從低等級的數值開始，逐級上升到高等級的數值。b性能判據B為試驗過程中，功能或性能暫時降低或喪失，但能自行恢復?！靶阅芘袚﨔S為試驗過程中，不會發(fā)生危險，安全功能正常。d性能判據C為試驗過程中，功能或性能暫時降低或喪失，但需要操作者干預或系統(tǒng)復位?！皟H適用于對電磁場敏感的設備。性能判據A為試驗過程中，性能正常。65.1安全功能確認安全繼電器安全功能的確認應依據GB/T16855.2—2015中的第8章，確認是否滿足4.1的要求。5.2響應時間確認要求見4.2。應按照產品說明書推薦的方式對安全繼電器進行接線。對安全通道分析后，應插入故障進行測試。通電運行，在輸入端或內部回路上施加一系列的階躍信輸入信號變化到輸出信號發(fā)生變化的間隔時間。該間隔時間應滿足4.2的要求。應按照產品說明書推薦的方式對安全繼電器進行接線。記錄復位輸入觸發(fā)復位信號到輸出恢復正常的間隔時間。該間隔時間應滿足4.2的要求。5.3性能等級和安全完整性等級的確認要求見4.3。5.3.2類別(Cat.)應根據GB/T16855.2—2015中的9.2,確認安全繼電器的類別。應根據GB/T16855.2—2015中的9.3,確認安全繼電器的MTTFp、DC和CCF。應依據GB/T16855.2—2015中的9.4,確認防止安全繼電器系統(tǒng)性失效的措施。5.3.5性能等級(PL)應依據GB/T16855.2—2015中的9.6,確認安全繼電器的性能等級。5.3.6安全完整性等級(SIL)應依據GB28526—2012,確認安全繼電器的安全完整性等級。5.4氣候工作條件試驗要求見4.4。7GB/T38225—2019安全繼電器通電運行，應在以下條件下，依據GB/T2423.22中試驗Nb進行試驗?！囼灉囟龋旱蜏貫椤?0℃±2℃,高溫為55℃±2℃; 要求見4.5。安全繼電器通電運行，應在表2規(guī)定的試驗條件下，依據GB/T2423.10中試驗Fc進行試驗。安全繼電器通電運行，應在表3規(guī)定的試驗條件下，依據GB/T2423.5中試驗Ea進行試驗。要求見4.6。試驗參數參數值的范圍交流電壓交流頻率0.94f～1.04fb直流電壓連續(xù)紋波U是額定電壓。f是額定頻率。介電性能的驗證應依據GB/T14048.5—2017中8.3.3.4進行。安全繼電器電磁兼容環(huán)境的試驗要求和方法依據表5,基礎電磁兼容試驗項目和針對功能安全的電磁兼容加強試驗項目可合并進行。8GB/T38225—2019表5電磁兼容試驗序號試驗項目試驗要求試驗方法試驗結果1靜電放電表3中的項目1GB/T17626.2—2018應項目的性能判據2電快速瞬變脈沖群表3中的項目2GB/T17626.4—20183浪涌表3中的項目3GB/T17626.5—20194電壓暫降表3中的項目4GB/T17626.11—2008、GB/T17626.29—20065短時中斷表3中的項目5GB/T17626.11—2008、GB/T17626.29—20066額定工頻電磁場表3中的項目6GB/T17626.8—20067射頻場感應的傳導騷擾表3中的項目7GB/T17626.6—20178共模傳導騷擾GB/T17626.16—20079射頻電磁場輻射表3中的項目9GB/T17626.3—20166使用信息6.1標識安全繼電器應按GB/T15706—2012中的6.4和GB5226.1—2008中的第16章進行標識。標牌應包含下列信息，或者指明哪里可以找到下列信息：——安全繼電器按GB/T16855.1確定的安全性能等級PL和類別；——安全完整性等級SIL;——供電電源的規(guī)格；——輸入輸出端子的電氣規(guī)格。6.2說明書提供給使用者的信息及其表述方式應符合GB/T15706—2012中6.4的要求。安全繼電器的制造商應在說明書中提供安全使用安全繼電器相關的重要信息，包括但不限于下列信息：——安全完整性等級(SIL)?！啃r危險失效概率PFHp。——響應時間?！嚓P的檢查測試間隔。-—任何故障排除的限制。在保持所選類別和安全性能的情況下，當故障排除是必不可少時，應給出適當的信息(例如：改進、維護和維修的信息),以保證故障排除的連續(xù)合理性。 規(guī)定性能的偏差對安全功能的影響。—-—安全功能的圖解和機器控制接口線路圖的示例。——所有輸入/輸出終端的額定值、特性和位置。9GB/T38225—2019——指示和警報?！螱B/T4208—2017的外殼技術規(guī)格。GB/T38225—2019(資料性附錄)安全繼電器的應用示例(PL=d)A.1應用及設計要求采用安全繼電器和接觸器實現電機的急停(PL=d或SIL2)。根據GB/T16855.1進行安全控制回路的結構設計，且滿足如下設計要求：a)至少采用Cat.2的結構設計(本案例采用Cat.3);b)輸入回路的監(jiān)測；c)輸出回路的監(jiān)測(反饋監(jiān)測);d)安全通道中所有元件診斷覆蓋率需達到低(DC=低);e)安全通道中所有元件需評估MTTFp為高。A.2安全控制回路設計圖根據A.1,安全控制回路的設計圖見圖A.1。輸入回路安全門鎖輸出回路反饋回路Uvw接觸器接觸器電機圖A.1安全控制回路GB/T38225—2019A.3安全通道安全通道見表A.1。表A.1安全通道輸入回路邏輯回路輸出回路安全門鎖開關安全繼電器接觸器注：本案例選用的安全門鎖開關、安全繼電器和接觸器均為雙通道架構，且安全門鎖開關和接觸器均具有強制斷開結構設計。A.4接線示意接線示意圖見圖A.2。UUVwK3K4K3K4K3□K4MA1圖A.2接線示意圖門鎖開關S1(具有兩個常閉觸點)接入安全繼電器輸入端S11-S12和S12-S52。當門鎖開關S1打開后(門鎖開關常閉觸點斷開),安全繼電器會監(jiān)測到輸入信號的變化，切斷安全輸出，即13-14、23-24、33-34保持斷開的狀態(tài)。此時，接觸器K3、K4線圈失電，K3、K4的主觸點斷開主回路，從而使得受控設備M,可靠的停止運行。如果現場受控設備M具備了再次啟動的條件，閉合門鎖開關S1(常閉觸點處于閉合狀態(tài)),由于采用了自動復位模式，且在接觸器K3、K4輔助觸點為閉合的前提下(輸出回路監(jiān)測),安全繼電器啟動輸GB/T38225—2019該接線方案，不能可靠監(jiān)測到S12和S52的短路故障，因此再發(fā)生一個門鎖觸點無法斷開的情況下，安全繼電器的輸出不能斷開，受控設備M不能有效停止運行，因此判定該結構為Cat.3。綜合考慮MTTFp和DC,可判定本示例為PL=d或SIL2。GB/T38225—2019(資料性附錄)安全繼電器的應用示例(PL=e)B.1應用及設計要求采用安全繼電器和接觸器實現電機的急停(PL=e或SIL3)。根據GB/T16855.1進行安全控制回路的結構設計，且滿足如下設計要求：a)至少采用Cat.4的結構設計；b)輸入回路的監(jiān)測；c)輸出回路的監(jiān)測(反饋監(jiān)測);d)安全通道中所有元件診斷覆蓋率需達到高(DC=高);e)安全通道中所有元件需評估MTTFp為高。B.2安全控制回路設計圖根據B.1,安全控制回路的設計圖見圖B.1。輸入回路反饋回路復位按鈕輸出回路圖B.1安全控制回路安全通道見表B.1。接觸器GB/T38225—2019表B.1安全通道輸入回路邏輯回路輸出回路急停按鈕復位按鈕安全繼電器接觸器注：本案例選用的急停按鈕、安全繼電器和接觸器均為雙通道架構，且急停按鈕和接觸器均具有強制斷開結構設計。B.4接線示意接線示意圖見圖B.2。K3AlA2MK3CK423414224343433圖B.2接線示意圖B.5工作原理急停按鈕S1(具有兩個常閉觸點，強制斷開結構)接入安全繼電器輸入端S11-S12和S21-S22。當的狀態(tài)。此時接觸器K3、K4線圈失電，K3、K4的主觸點斷開主回路，從而使得受控設備M,可靠的停如果現場受控設備M具備了再次啟動的條件，釋放急停按鈕S1(常閉觸點處于閉合狀態(tài)),由于采用了手動復位方式，需通過按下復位按鈕S2,且在接觸器K3、K4輔助觸點為閉合的前提下(輸出回路點閉合，受控設備M再次運行。該接線方案，能可靠監(jiān)測單一故障及故障的累積，因此可判定該結構為Cat.4,綜合考慮MTTFp和DCavg,可判定本示例為PL=e或SIL3。(資料性附錄)安全繼電器原理示例安全繼電器的典型內部原理示意圖見圖C.1。十K1lPWR42A241A2+24VDC/24VAC0VDC/24VAC輸入通道1(十)輸入通道1(一)(繼電器J1輸入通道2(十)(繼電器J2復位輸入1(十)線圈正端)線圈正端)輸入通道2(十)(繼電器J2輸入通道2(一)線圈負端)23-2433-3441-42安全輸出1安全輸出2安全輸出3輔助輸出4指示燈顯示系統(tǒng)在不同工作階段的狀態(tài)PWR:系統(tǒng)電源指示燈K1:安全繼電器J1狀態(tài)K2:安全繼電器J2狀態(tài)注：端子命名規(guī)則參見GB/T14048.1—2012中附錄L的有關規(guī)定。GB/T38225—2019[1]GB/T2423.1電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗A:低溫[2]GB/T2423.2電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗B:高溫[3]GB/T7826系統(tǒng)可靠性分析技術失效模式和影響分析(FMEA)程序[4]GB/T12993—1991