Ein Koppelrelais wird hauptsächlich für die elektrische Trennung und Spannungsumwandlung verwendet, zum Beispiel von 24 V DC auf 230 V AC. Es wird auch zur Verstärkung schwacher Signale verwendet und kann für allgemeine Relaissteuerungen sowie für den Überspannungs- und EMV-Schutz von Steuerungen verwendet werden.

Die Nutzungsklassen für Koppelrelais sind in IEC 60974-5-1 definiert und legen die charakteristischen Betriebsbedingungen fest. Die häufigsten sind AC-15 und DC-13.

AC steht für die Nutzungsklassen für Wechselspannung. Die typische Anwendung für AC-15 ist die Steuerung der elektromagnetischen Last (für Wechselspannung).

Die maximale Anzahl der Schaltzyklen hängt von der zu schaltenden Last, vom technischen Aufbau des Elementarrelais und vom verwendeten Kontaktmaterial ab, z. B. AgNi + Au, AgNi, AgCdo, AgSnO2.

Um sehr kleine Ströme zu schalten, z. B. an Steuereingängen, werden hartvergoldete Kontakte verwendet.

Für geräuschloses, schnelles und häufiges Schalten können auch Halbleiterkontakte verwendet werden.

Gemäß der Norm IEC 60947 ist es definiert als die Anzahl der Schaltzyklen ohne Last, die von 90% aller getesteten Geräte erreicht oder überschritten wird, ohne dass eine Komponente repariert oder ausgetauscht wird.

Dies wurde bei einer Schaltfrequenz von 8 Hz und ohne Kontaktbelastung getestet und liefert auch einen Hinweis auf die elektrische Lebensdauer bei sehr kleinen Kontaktbelastungen.

Einfache Auswahl und weltweite Standardisierung, z. B. kann ein 3RQ1/2-Koppelrelais mit einer Spannung von 24 V AC/DC bis 240 V AC/DC sowohl für den US-Markt (110 V AC) als auch für den CE-Markt (240 V AC) oder auch mit einer 24-V-Stromversorgung verwendet werden.

Funktionale Sicherheit definiert einen Zustand, in dem das Schadensrisiko auf ein erträgliches Maß reduziert wird oder der als risikofrei angesehen werden kann. Diese Definition gilt folglich für die funktionale Sicherheit von Personen, Maschinen und der Umwelt.

Funktionale Sicherheit soll den gleichen Schutz von Mensch und Umwelt in allen Ländern mit international harmonisierten Standards gewährleisten. Abgesehen davon haben viele Länder Gesetze, die die Einhaltung von Sicherheitsaspekten vorschreiben. Diese Verpflichtung kann oft durch die Anwendung der Standards erfüllt werden. Insbesondere müssen die folgenden Normen auf die Fabrikautomatisierung angewendet werden: IEC 61508. IEC 62061 und EN ISO 13849.

Sichere Koppelrelais werden für den gleichen Zweck wie Standard-Koppelrelais verwendet (siehe „Wofür wird ein Koppelrelais verwendet?“) und haben in der Regel positive Kontakte und Sicherheitszertifikate.

Im mechanisch verbundenen Betrieb gemäß IEC 60947-5-1 (IEC 61810-3) sind die Kontakte der installierten Relais miteinander verbunden, sodass NO-Kontakte und NC-Kontakte niemals gleichzeitig geschlossen werden. Auf diese Weise werden Öffnungsfehler zuverlässig erkannt und maximale Sicherheit gewährleistet.

Sie werden als Kopplungsglied für Signale verwendet, z. B.: zur ausfallsicheren Steuerung und Ausgangserweiterung (SIL 1-3) für Sicherheitsrelais mit direkter Steuerung von Aktoren und Signalelementen.

Sie werden auch in Anwendungen ohne Anforderungen an die funktionale Sicherheit verwendet. In diesem Fall wird der mechanisch verbundene Betrieb der Kontakte für eine zuverlässige Rückmeldung, für antiparalleles Schalten oder für die Diagnose des NC-Kontakts verwendet.

Die Sicherheitsrelais SIRIUS 3SK1 und die zwangsgesteuerten Koppelrelais SIRIUS 3RQ1 bieten eine solche Möglichkeit. Das bedeutet, dass sowohl die Anzahl der Kontakte als auch die Schaltleistung der Fail-Safe-Steuerung erhöht und auf bis zu 10 A verstärkt werden können.

Weitere Informationen finden Sie in diesen häufig gestellten Fragen: https://support.industry.siemens.com/cs/de/en/view/76676971

Die Norm IEC 62061 „Sicherheit von Maschinen — Funktionale Sicherheit elektrischer, elektronischer und programmierbarer elektronischer Steuerungssysteme“ definiert umfassende Anforderungen. Es beinhaltet Empfehlungen für die Entwicklung, Integration und Validierung sicherheitsrelevanter elektrischer, elektronischer und programmierbarer elektronischer Steuerungssysteme (SRECS) für Maschinen. Zum ersten Mal deckt die Norm die gesamte Sicherheitskette ab, vom Sensor bis zum Aktuator. Das „Safety Integrity Level“, kurz „SIL“, ist als Anwendungsparameter für diese Norm definiert. Die Norm legt keine Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von nichtelektrischen — z. B. hydraulischen und pneumatischen — sicherheitsrelevanten Bedienelementen für Maschinen fest.

Die Norm EN ISO 13849-1 „Sicherheit von Maschinen — Sicherheitsbezogene Bauteile von Steuerungen, Teil 1: Allgemeine Entwurfsprinzipien“ ersetzte Ende 2011 EN 954-1. Es berücksichtigt die komplette Sicherheitskette mit allen Geräten, die an seiner Leistung beteiligt sind. EN ISO 13849-1 führt auch eine quantitative Analyse der Sicherheitsfunktionen durch. Die Norm beschreibt, wie das „Performance Level“, kurz „PL“, für sicherheitsrelevante Teile von Steuerungssystemen auf der Grundlage von Architekturen bestimmt wird, die für die vorgesehene Lebensdauer spezifiziert sind. Wenn mehrere sicherheitsrelevante Teile zu einem kompletten System kombiniert werden, erklärt die Norm, wie der resultierende PL zu ermitteln ist. Es kann auf sicherheitsrelevante Teile von Steuerungssystemen (SRP/CS) und alle Arten von Maschinen angewendet werden, unabhängig von der verwendeten Technologie und Energie, z. B. elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch.

Es bietet sowohl eine sehr hohe elektrische Lebensdauer als auch eine fast unbegrenzte Anzahl von Schaltzyklen. Es bietet auch höchste Kontaktzuverlässigkeit, geräuscharmes und kurzes Schalten und eine hohe DC-Schaltleistung. Die SIRIUS-Koppelrelais mit Halbleiterausgang verfügen über eine elektrische Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangskreis.

Die B10d-Werte (bedeutet: die Anzahl der Schaltzyklen, bei denen 10% der Relais unter definierten Bedingungen ausfallen können) sind wichtig für die funktionale Sicherheit gemäß ISO 13849-1 und IEC 62061. Sie werden häufig verwendet, um PFHD (Probability of Dangerous Failure per Hour) oder MTTFD (Mean Time to Dangerous Failure) in sicherheitsrelevanten Steuerungen zu berechnen.

Verwendung von B10d-Werten für Kopplungsrelais: Bestimmung der MTTFd (Mean Time to Dangerous Failure) Die MTTFd wird aus dem B10d-Wert, der Betriebsfrequenz und der Anzahl der Schaltkontakte berechnet:

MTTFd = (B10d)/(0,1 x n x Schaltfrequenz pro Stunde x 3600)

n = Anzahl der gefährlichen Fehler pro Zyklus (normalerweise 1)

Die Betriebsfrequenz muss realistisch sein.

Berechnung der PFHD (Probability of Dangerous Failure per Hour) Falls erforderlich, kann der PFHD-Wert, der für SIL (Safety Integrity Level) gemäß IEC 62061 erforderlich ist, aus dem MTTFd und anderen Faktoren berechnet werden.

Bewertung des Performance Levels (PL) gemäß ISO 13849-1 Der MTTFd-Wert wird in Verbindung mit anderen Sicherheitsparametern wie DC (Diagnostic Coverage) und der Struktur (Kategorie B, 1, 2, 3 oder 4) verwendet, um das Performance Level (PL) des Sicherheitskreises zu bestimmen.