मशीन गार्डिंग अनुप्रयोगों में मानक रिले की सीमाएँ

मानक इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले कम-वोल्टेज नियंत्रण सर्किट और उच्च-शक्ति आउटपुट लोड के बीच बुनियादी विद्युत अलगाव प्रदान करते हैं। पारंपरिक स्विचिंग रिले में एक चुंबकीय कॉइल होती है, जो यांत्रिक कॉमन (COM), नॉर्मली-ओपन (NO) और नॉर्मली-क्लोज़्ड (NC) संपर्कों को संचालित करती है। हालांकि, महत्वपूर्ण सुरक्षा इंटरलॉक सर्किट में इस्तेमाल किए जाने पर मानक रिले गंभीर कार्यात्मक जोखिम पैदा करते हैं। अधिक करंट का शुरुआती झटका या यांत्रिक घिसाव संपर्कों को स्थायी रूप से आपस में वेल्ड कर सकता है। यदि आपातकालीन स्टॉप सर्किट में संपर्क वेल्ड हो जाएँ, तो बटन दबाने पर खतरनाक मशीनरी की गति रुकने में विफल हो सकती है। इसलिए, वैश्विक कार्यात्मक सुरक्षा मानक महत्वपूर्ण मशीन गार्डिंग कार्यों के लिए मानक रिले के इस्तेमाल पर रोक लगाते हैं।

बलपूर्वक निर्देशित संपर्कों और स्व-निगरानी सुरक्षा रिले की कार्यप्रणाली

सुरक्षा रिले बलपूर्वक निर्देशित संपर्कों के ज़रिए एकल-बिंदु यांत्रिक विफलताओं को दूर करते हैं; इन्हें यांत्रिक रूप से जुड़े संपर्क भी कहा जाता है। आंतरिक यांत्रिक लिंकेज NO और NC संपर्क सेटों को भौतिक रूप से एक-दूसरे से जोड़ते हैं। इसलिए, यदि विद्युत ओवरलोड के कारण कोई NO संपर्क वेल्ड होकर बंद हो जाए, तो कॉइल की ऊर्जा बंद होने पर उससे जुड़ा NC संपर्क बंद नहीं हो सकता। हर पावर चक्र के दौरान अंतर्निर्मित आंतरिक डायग्नोस्टिक लॉजिक लगातार संपर्कों के संरेखण की जाँच करता है। यदि रिले संपर्कों के वेल्ड होने की विसंगति का पता लगाता है, तो यह तुरंत आउटपुट पावर रेल को लॉक कर देता है और पूरे ऑटोमेशन लूप में फेल-सेफ सुरक्षा सुनिश्चित करता है।

फील्ड डिवाइस एकीकरण के लिए उन्नत डायग्नोस्टिक क्षमताएँ

आधुनिक सुरक्षा मॉड्यूल साधारण संपर्क निगरानी से आगे बढ़कर उन्नत लाइन डायग्नोस्टिक्स प्रदान करते हैं। फील्ड वायरिंग में शॉर्ट, क्रॉस-फॉल्ट और तार टूटने का पता लगाने के लिए सुरक्षा रिले इनपुट वायरिंग के माध्यम से कम-आवृत्ति वाले टेस्ट पल्स भेजते हैं। कंट्रोल इंजीनियर इन विशेष उपकरणों को महत्वपूर्ण आपातकालीन स्टॉप बटनों, सुरक्षा लाइट कर्टेन, इंटरलॉकिंग गार्ड और टू-हैंड कंट्रोल स्टेशनों के साथ एकीकृत करते हैं। आधुनिक सुरक्षा यूनिट में फॉल्ट ठीक होने के बाद मशीन को अपने आप दोबारा चालू होने से रोकने के लिए मैन्युअल रीसेट मोड भी होते हैं। इसके अलावा, Industrial Ethernet और Modbus जैसे एकीकृत फील्डबस कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल, प्लांट-व्यापी DCS और PLC प्लेटफ़ॉर्म के साथ रीयल-टाइम डायग्नोस्टिक डेटा का आदान-प्रदान संभव बनाते हैं।

कार्यात्मक सुरक्षा मानक और जोखिम आकलन ढाँचे

सुरक्षा रिले लागू करने के लिए अंतरराष्ट्रीय जोखिम मूल्यांकन ढाँचों का सख्ती से पालन करना आवश्यक है, विशेषकर ISO 12100, ISO 13849-1 और IEC 62061 का। हार्डवेयर चुनने से पहले कंट्रोल सिस्टम डिज़ाइनर आवश्यक सेफ़्टी इंटेग्रिटी लेवल (SIL 1 से SIL 3) और परफ़ॉर्मेंस लेवल (PL a से PL e) का मूल्यांकन करते हैं। मानक PLC नियमित मशीन नियंत्रण क्रमों को संभालते हैं, लेकिन उनमें प्रमाणित कार्यात्मक सुरक्षा हार्डवेयर संरचना नहीं होती। इसलिए, यूरोपीय और उत्तरी अमेरिकी बाज़ारों में नियामक अनुपालन सुनिश्चित करने के लिए ऑटोमेशन इंजीनियर मानक PLC के साथ समर्पित सुरक्षा रिले जोड़ते हैं या सुरक्षा PLC लगाते हैं।

व्यावहारिक अनुप्रयोग का उदाहरण: हाई-स्पीड रोबोटिक स्टैम्पिंग सेल

हाई-स्पीड ऑटोमोटिव शीट मेटल स्टैम्पिंग सुविधा में, सुरक्षा इंजीनियरों ने रोबोटिक लोडिंग सेल के आसपास ऑपरेटरों की सुरक्षा के लिए सुरक्षा रिले एकीकृत किए। डिज़ाइन टीम ने डुअल-चैनल लाइट कर्टेन और परिधि के इंटरलॉक दरवाज़ों को सीधे एक समर्पित SIL 3 सुरक्षा रिले से जोड़ा। यदि संचालन के दौरान कोई ऑपरेटर लाइट कर्टेन को पार करता है, तो सुरक्षा रिले 15 मिलीसेकंड के भीतर सर्वो मोटर कॉन्टैक्टरों की बिजली तुरंत काट देता है। साथ ही, सुरक्षा रिले Ethernet के ज़रिए मुख्य प्लांट DCS को डायग्नोस्टिक चेतावनी संकेत भेजता है। इस डुअल-चैनल डिज़ाइन ने रोज़ाना टूल बदलने के दौरान गलत डायग्नोस्टिक ट्रिप से बचाते हुए ऑपरेटरों को गंभीर चोटों से सुरक्षित रखा।

लेखक के बारे में

सन गुओवेई कार्यात्मक सुरक्षा के वरिष्ठ विशेषज्ञ और औद्योगिक ऑटोमेशन सलाहकार हैं। उन्हें PLC आर्किटेक्चर, DCS सुरक्षा लूप, TSI मशीनरी निगरानी और आपातकालीन शटडाउन सिस्टम डिज़ाइन में 15 वर्षों का वैश्विक फील्ड अनुभव है। वे प्रमुख B2B इंजीनियरिंग प्रकाशनों के लिए नियमित रूप से तकनीकी लेख प्रकाशित करते हैं और विनिर्माण उद्यमों को नियामक अनुपालन तथा मशीन सुरक्षा डिज़ाइन पर सलाह देते हैं।