安全リレーを使用して安全マットを監視する方法配線図とアプリケーション

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出版社: Zoe

発表時間: 2025/5/7

概要

安全マットは、内部に圧力スイッチを備えた存在検知安全装置（PSSD）です。人がマットの上に乗るとスイッチが閉じ、マットから離れるとスイッチが開き、オン／オフ信号が生成され、安全リレーに送られます。安全マットと安全リレーは、危険区域における人の存在を検知するように設計された安全システムの一部を形成します。

安全マットは単体では存在検知装置としてのみ機能します。人が危険区域に足を踏み入れると内部スイッチが閉じますが、完全な故障監視および安全停止機能は備えていません。そのため、ISO 13849-1やIEC 62061などの安全規格の要件を満たすには、専用の安全リレーまたはマットコントローラに接続する必要があります。これにより、信頼性の高いデュアルチャネル冗長性、安全停止、故障バイパス防止、自動/手動リセット機能が可能になります。その結果、危険が検知されると、機械の動きを迅速かつ安全に中断し、人身事故や機器の損傷を防ぐことができます。

安全マットの基本原理

プレゼンスセンシング機能
安全マットは、内部に圧力スイッチを備えた存在検知安全装置（PSSD）です。人がマットの上に立つとスイッチが閉じ、人がマットから離れるとスイッチが開き、オン/オフ信号を生成します。

監視機能なし
スタンドアロンの安全マットは、配線の断線や短絡を監視する機能がなく、スイッチ側の冗長性と感度も保証できません。そのため、高レベルの安全機能に必要な「回路の完全性」と「故障検出」の要件を満たすことができません。

安全マットを安全リレーに接続する必要があるのはなぜですか?

1. 障害検出と回路監視
安全リレーは、安全マットに接続された配線の断線や短絡などの故障を能動的に検出します。異常を検出すると、安全停止コマンドを発行し、危険な動作状態を防止します。

2. デュアルチャネル冗長設計
ISO 13849-1の性能レベル（PL）要件およびIEC 62061のSILレベル要件に準拠する安全リレーは、通常、デュアルチャネルまたはデュアルコイル設計を採用しています。これにより、単一のパスの故障が全体の安全機能に影響を与えないことが保証されます。

3. 安全停止およびリセット制御
マットが人の踏み込みを検知すると、安全リレーが出力接点を介して駆動電力を即座に遮断し、安全停止を実現します。人がマットから離れた後は、必要に応じて自動または手動リセットを選択でき、誤って再起動することを防ぎます。

4. バイパス防止と自己チェック機能
安全リレーは、内部相互監視、自己チェック回路、バイパス防止設計を備えています。たとえ誰かがマット回路を短絡させようとしたとしても、システムは誤作動を起こさず、安全機能がバイパスされることを防ぎます。

安全リレーの代表的な機能

関数		目的
故障監視（オープン/ショート検出）		回路の整合性を確保し、回線異常時には即時シャットダウンを開始します。
デュアルチャンネル冗長出力		PL d/SIL 3 などの高い安全性レベル要件を満たしており、1 つのパスに障害が発生してもシステム全体に影響はありません。
安全停止出力		すぐに電源を遮断して危険を排除します。
自動/手動リセット		危険な状況で人または機器が誤って再起動するのを防ぐための柔軟なリセット方法を提供します。
バイパス防止設計		ユーザーがジャンパーやその他の方法を使用して安全回路をバイパスすることを防ぎます。
システム診断とインジケータライト		回路の状態に関するリアルタイムのフィードバックを提供し、メンテナンスとトラブルシューティングを容易にします。

さらに、Allen-Bradley MatGuard™制御ユニットなど、専用のマットコントローラも市販されています。これらのコントローラは、監視、冗長化、リセット機能を統合し、複数の安全マットを直接管理し、標準化された安全停止信号を出力できます。

安全リレーの配線例と業界の慣行

実際の配線では、安全マットは通常、4線式または2線式構成で安全リレーのデュアルチャネル入力端子に接続されます。リレーは2つの独立した安全出力接点を介して絶縁コンタクタまたは駆動回路を制御し、危険部への電力を遮断します。

安全マット - 4線式簡易配線図

安全マットの配線は、4線式または抵抗器を用いた方式のいずれかを選択できます。どちらの配線構成も選択できますが、一般的に4線式の方が安定性に優れています。安全リレーには通常、自動リセットと手動リセットのオプションが用意されています。安全性を高めるには、手動リセットが一般的に推奨されます。安全リレーがリセット機能を備えたPLCに接続されている場合は、安全リレーの自動リセットを使用できます。