เซฟตี้รีเลย์ (Safety relay) ทำงานอย่างไร

เซฟตี้รีเลย์ (Safety relay) ทำงานอย่างไร

เซฟตี้รีเลย์ทำงานอย่างไรและทำไมต้องใช้เซฟตี้รีเลย์ ต่อไปเรามาไขความกระจ่างกัน เซฟตี้รีเลย์ถือเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับระบบ Machine safety ที่ขาดเสียมิได้  เพราะถือว่าเป็นอุปกรณ์เซฟตี้ที่ใช้อยู่ในอุปกรณ์ประเภท Logic Device เช่น Monitoring Safety Relay หรือนำไปใช้เป็น Output Device ก็ได้ ก่อนที่เราจะทำความรู้จักกับเซฟตี้รีเลย์เรามาดูหลักการทำงานเบื้องต้นของรีเลย์ที่ใช้สำหรับงานคอนโทรลทั่วไปกันก่อน

จากรูปที่ 1 แสดงโครงภายในของรีเลย์แบบใช้งานทั่วไป ซึ่ง Armature จะทำหน้าที่ให้หน้าคอนแทคสับเปลี่ยนตำแหน่งโดยอาศัยสนามแม่เหล็กจากคอยล์แม่เหล็กไฟฟ้า

ส่วนรูปที่ 2 แสดงหน้าคอนแทคภายในของรีเลย์รุ่น 2 คอนแทค จากรูปจะเห็นว่าหน้าคอนแทคทั้ง 2 จะถูก Armature ขับเคลื่อนไปด้วยกัน ดังนั้นหน้าคอนแทคทั้ง 2 จะเปิดหรือปิดวงจรพร้อมๆกัน  เมื่อจ่ายไฟเข้าคอยล์จะทำให้คอนแทคทั้ง 2 ปิดวงจร และเมื่อหยุดจ่ายไฟเข้าคอยล์เกิดมีหน้าคอนแทคตัวใดตัวหนึ่งเกิดการหลอมติดกันมันจะค้างการปิดวงจรอยู่เช่นนั้น  แต่หน้าคอนแทคอีกตัวหนึ่งจะกลับไปสู่สภาวะปกติ(NC) ก่อนการจ่ายไฟ

คราวนี้เราลองมาดูโครงสร้างของเซฟตี้รีเลย์กันบ้างดังแสดงในรูปที่ 3 สิ่งที่แตกต่างจากรีเลย์ใช้งานทั่วไปคือหน้าคอนแทค NO และ NC จะมี Mechanical link ที่เชื่อมต่อเพื่อให้หน้าคอนแทคเคลื่อนที่ไปด้วยกัน จากรูปที่ 3 ด้านซ้ายมือสุดคือสภาวะตอนยังไม่ได้จ่ายไฟให้คอยล์ ส่วนตรงการคือสภาวะตอนจ่ายไฟเข้าคอยล์แล้ว ส่วนด้านขวามือคือตอนหยุดจ่ายไฟเข้าคอยล์แล้ว  สมมุติว่าหน้าคอนแทคเกิดการเชื่อมติดกันจะเห็นว่าหน้าคอนแทคที่ปกติเป็น NC จะพยายามเคลื่อนที่กลับสภาวะปกติแต่ทำไม่ได้  เนื่องจากมี Mechanical link ดึงไว้อยู่  ซึ่งตามมาตรฐานแล้วช่องว่างระหน้าคอนแทค NC นี้จะอยู่ที่ 0.5 มม

การออกแบบเช่นนี้เพื่อใช้ในการตรวจสอบว่ามีความผิดปกติเกิดขึ้นกับหน้าคอนแทคของรีเลย์ ซึ่งเราเรียกรีเลย์ชนิดนี้ว่า force-guided contacts relay  เซฟตี้รีเลย์ชนิดนี้อาจนำไปใช้เป็น Output Device ของระบบเซฟตี้ หรือนำไปใช้เป็นส่วนประกอบของ Logic Device เช่น Monitoring Safety Relay

Monitoring Safety Relay ทำงานอย่างไร

จากรูปข้างล่างนี้เป็นตัวอย่างของ Monitoring Safety Relay(MSR) ชนิดหนึ่ง ซึ่งโดยทั่วจะเรียกกันสั้นๆว่า Safety relay โดยความเป็นจริงแล้วมันไม่ใช่ Safety relay ที่เรากล่าวมาก่อนหน้านี้  แต่ MSR จะมีฟังก์ชั่นการทำงานที่ถูกออกแบบมาเฉพาะอย่าง เช่น ใช้งานกับ Safety mat และใช้งานกับ Two-hand control เป็นต้น  นอกจากนี้ MRS ยังมีฟังก์ชั่นในการตรวจสอบความผิดปกติของสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตได้อีกด้วย  มันจึงเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในการประกอบระบบป้องกันอันตรายจากเครื่องจักร

จากรูปที่ 4 แสดงวงจรภายในเบื้องต้นของ Monitoring Safety Relay(MSR) จากรูปเราจะเห็นว่า Safety relay ถูกนำมาใช้เป็นเอาต์พุตของ MSR ซึ่งจะมี 2 ชุดหรือมากกว่าขึ้นอยู่กับการออกแบบ ส่วนการนำเอาต์พุตไปใช้งานว่าจะเป็น 1 ชุด หรือ 2 ชุด นั้นจะขึ้นอยู่กับการประเมินความเสี่ยงที่ได้

โดยปกติ MSR จะสามารถรับสัญญาณอินพุตได้ 2 ชุด ทำให้มีความสามารถในการตรวจสอบความผิดปกติ  ดังนั้นถ้ามีอินพุตตัวใดตัวหนึ่งมีปัญหาอินพุตอีกตัวหนึ่งก็ยังสามารถสั่งให้ MSR ตัดวงจรเอาต์พุตได้ นอกจากนั้น MSR จะสามารถตรวจสอบการลัดวงจรถึงกันของสัญญาณอินพุตได้ โดยการจ่ายไฟออกไปที่อุปกรณ์อินพุตให้มีขั้วตรงกันข้ามกัน คือ อินพุตหนึ่งเป็นไฟบวก และอีกตัวหนึ่งเป็นไฟลบ เมื่อเกิดการลัดวงจรถึงกันมันจะทำให้วงจร Overcurrent Protection ทำงานและตัดวงจรเอาต์พุตส่งผลให้โหลดหยุดทำงาน

ในรูปที่ 5 แสดงวงจรการต่อ MSR ใช้งานร่วมกับ E-Stop และ Motor อีกความสามารถหนึ่งของ MSR คือ การตรวจสอบว่า Magnetic Contactor(K1,K2) ทำปกติหรือไม่ โดยการต่อสัญญาณจากหน้าคอนแทค NC ของ K1,K2 เข้ากับสวิตช์ Reset  ในสภาวะปกติเมื่อกดสวิตช์ E-Stop จะทำให้ MSR สั่ง K1,K2 ให้หยุดทำงาน เมื่อปลดสวิตช์ E-Stop แล้ว K1,K2 จะยังไม่ทำงานจนการจะกดสวิตช์ Reset

สมมุติว่า K1 เกิดหน้าคอนแทคหลอมติดกันจะทำให้หน้าคอนแทค NC ของ K1 ไม่ได้กลับมาปิดวงจรได้ดังเดิม ถ้ากดสวิตช์ Reset ก็จะไม่ทำให้มีสัญญาณกลับเข้ามาที่ MSR  ดังนั้น MSR จะไม่สั่งให้เอาต์พุตทำงานจึงทำให้ K1,K2 ไม่สามารถทำงานได้เช่นกัน  ซึ่งสัญญาณที่ตรวจสอบนี้เรียกว่า EDM (External Device Monitoring)

จากที่กล่าวข้างต้นเราจะเห็นว่าเซฟตี้รีเลย์จะมีคุณสมบัติที่แตกต่างจากรีเลย์คอนโทรลทั่วไป  ส่วน MSR จะมีเซฟตี้รีเลย์เป็นองค์ประกอบของวงจรเอาต์พุตแต่ปัจจุบันมี MSR ที่ใช้เอาต์พุตเป็นโซลิตเต็ดให้เลือกใช้งานอีกด้วย