Un relè di accoppiamento viene utilizzato principalmente per la separazione elettrica e la trasformazione della tensione, ad esempio da 24 V DC a 230 V AC. Viene anche utilizzato per amplificare segnali deboli e può essere utilizzato per i controlli generali dei relè e per la protezione da sovratensione ed EMC dei controlli.

Le categorie di utilizzo per i relè di accoppiamento sono definite nella norma IEC 60974-5-1 e stabiliscono le condizioni operative caratteristiche. I più comuni sono AC-15 e DC-13.

AC sta per le categorie di utilizzo della tensione alternata. L'applicazione tipica dell'AC-15 è il controllo del carico elettromagnetico (per la tensione alternata).

Il numero massimo di cicli di commutazione dipende dal carico da commutare, dal design tecnico del relè elementare e dal materiale di contatto utilizzato, ad esempio AgNi + Au, AgNi, AgCdO, AgSnO2.

Per commutare correnti molto piccole, ad esempio agli ingressi di controllo, vengono utilizzati contatti placcati in oro duro.

Per una commutazione silenziosa, veloce e frequente, è possibile utilizzare anche contatti a semiconduttore.

Secondo lo standard IEC 60947, è definito come il numero di cicli di commutazione senza carico che viene raggiunto o superato del 90% di tutti i dispositivi in prova, senza riparazione o sostituzione di alcun componente.

Questo è testato a una frequenza di commutazione di 8 Hz e senza carico di contatto e fornisce anche un'indicazione della resistenza elettrica a carichi di contatto molto piccoli.

Selezione semplice e standardizzazione mondiale, ad esempio un relè di accoppiamento 3RQ1/2 con una tensione da 24 V AC/DC a 240 V AC/DC può essere utilizzato sia per il mercato statunitense (110 V AC) che per il mercato CE (240 V AC) o anche con un alimentatore a 24 V.

La sicurezza funzionale definisce uno stato in cui il rischio di danni è ridotto a un livello tollerabile o che può essere considerato privo di rischi. Questa definizione si applica di conseguenza alla sicurezza funzionale delle persone, delle macchine e dell'ambiente.

La sicurezza funzionale ha lo scopo di garantire la stessa protezione delle persone e dell'ambiente in tutti i Paesi con standard armonizzati a livello internazionale. A parte questo, molti Paesi hanno leggi che impongono la conformità agli aspetti di sicurezza. Questo obbligo può essere soddisfatto spesso applicando gli standard. In particolare, i seguenti standard devono essere applicati all'automazione di fabbrica: IEC 61508. IEC 62061 e EN ISO 13849.

I relè di accoppiamento sicuro vengono utilizzati per lo stesso scopo dei relè di accoppiamento standard (vedere «A cosa serve un relè di accoppiamento?») e di solito hanno contatti e certificazioni di sicurezza orientati positivamente.

Nel funzionamento collegato meccanicamente secondo IEC 60947-5-1 (IEC 61810-3), i contatti dei relè installati sono collegati tra loro in modo che i contatti NO e i contatti NC non vengano mai chiusi contemporaneamente. In questo modo, i guasti di apertura vengono rilevati in modo affidabile e viene garantita la massima sicurezza.

Sono utilizzati come collegamento di accoppiamento per segnali, ad esempio per il controllo a prova di guasto e l'espansione dell'uscita (SIL 1-3) per i relè di sicurezza con controllo diretto di attuatori ed elementi di segnalazione.

Sono utilizzati anche in applicazioni senza requisiti di sicurezza funzionale. In questo caso, il funzionamento collegato meccanicamente dei contatti viene utilizzato per un feedback affidabile, per la commutazione antiparallela o per la diagnostica del contatto NC.

I relè di sicurezza SIRIUS 3SK1 e i relè di accoppiamento SIRIUS 3RQ1 a guida forzata offrono questa possibilità. Ciò significa che sia il numero di contatti che la capacità di commutazione del controllo fail-safe possono essere aumentati e amplificati fino a 10 A.

Troverà maggiori informazioni in queste FAQ: https://support.industry.siemens.com/cs/de/en/view/76676971

Lo standard IEC 62061 «Sicurezza delle macchine — Sicurezza funzionale dei sistemi di controllo elettrici, elettronici ed elettronici programmabili» definisce requisiti completi. Include raccomandazioni per lo sviluppo, l'integrazione e la convalida di sistemi di controllo elettrici, elettronici ed elettronici programmabili (SRECS) legati alla sicurezza per le macchine. Per la prima volta, lo standard copre l'intera catena di sicurezza, dal sensore all'attuatore. Il «Safety Integrity Level», o «SIL» in breve, è definito come parametro applicativo per questo standard. Lo standard non specifica i requisiti di capacità prestazionale per gli elementi di controllo non elettrici, ad esempio idraulici e pneumatici, legati alla sicurezza delle macchine.

La norma EN ISO 13849-1 «Sicurezza delle macchine — Componenti dei sistemi di controllo legati alla sicurezza, Parte 1: Principi generali per la progettazione» ha sostituito la EN 954-1 alla fine del 2011. Prende in considerazione l'intera catena di sicurezza con tutti i dispositivi coinvolti nelle sue prestazioni. La norma EN ISO 13849-1 effettua anche un'analisi quantitativa delle funzioni di sicurezza. Lo standard descrive come determinare il «livello di prestazioni», in breve «PL», per le parti dei sistemi di controllo relative alla sicurezza sulla base di architetture specificate per la durata utile prevista. Quando diverse parti relative alla sicurezza vengono combinate per formare un sistema completo, lo standard spiega come determinare il PL risultante. Può essere applicato a parti dei sistemi di controllo relative alla sicurezza (SRP/CS) e a tutti i tipi di macchine, indipendentemente dalla tecnologia e dall'energia utilizzate, ad esempio elettrica, idraulica, pneumatica o meccanica.

Fornisce una resistenza elettrica molto elevata e un numero quasi illimitato di cicli di commutazione. Offre inoltre la massima affidabilità dei contatti, una commutazione silenziosa e breve e un'elevata capacità di commutazione DC. I relè di accoppiamento SIRIUS con uscita a semiconduttore presentano una separazione elettrica tra il circuito di ingresso e quello di uscita.

I valori B10d (ovvero: il numero di cicli di commutazione durante i quali il 10% dei relè può guastarsi in condizioni definite) sono importanti per la sicurezza funzionale secondo ISO 13849-1 e IEC 62061. Sono spesso usati per calcolare la PFHD (Probabilità di guasto pericoloso all'ora) o il MTTFD (Mean Time to Dangerous Failure) nei controllori relativi alla sicurezza.

Uso dei valori B10d per i relè di accoppiamento: determinazione del MTTFd (Mean Time to Dangerous Failure) L'MTTFd viene calcolato in base al valore B10d, alla frequenza operativa e al numero di contatti di commutazione:

MTTFd = (B10d)/(0,1 x n x frequenza di commutazione all'ora x 3600)

n = Numero di errori pericolosi per ciclo (di solito 1)

La frequenza operativa deve essere realistica.

Calcolo del PFHD (Probabilità di guasto pericoloso all'ora) Se necessario, il valore PFHD richiesto per il SIL (Safety Integrity Level) secondo IEC 62061 può essere calcolato in base all'MTTFd e ad altri fattori.

Valutazione del livello di prestazioni (PL) secondo ISO 13849-1 Il valore MTTFd viene utilizzato insieme ad altri parametri di sicurezza come la DC (copertura diagnostica) e la struttura (categoria B, 1, 2, 3 o 4) per determinare il livello di prestazioni (PL) del circuito di sicurezza.