本日は無錫日環センサー科技有限公司が、OSSDの出力に通常のリレーを接続できない理由についてご紹介します。自検パルスと安全回路との下位レベルでの衝突です。

安全グレーティングの出力端子には通常「OSSD（Output Signal Switching Device）」と表示されています。現場のエンジニアの多くは、この出力が24Vの高レベルであることを確認し、当然のように普通のPNP信号と見なして中間リレーまたは一般PLC入力ポイントに直接接続してしまいます。その結果、設備が頻繁に停止したり、安全リレーにエラーが発生したり、あるいは「使えるように見えるが安全レベルに達していない」という状態になることがよくあります。

問題の根本原因は電圧の高低ではなく、OSSDの出力信号に通常のリレーが認識できない「自己診断パルス」が含まれていることにあります。

一、OSSDは普通のスイッチではない。それは「自己診断機能を持つ出力」です

一般的なNPNまたはPNP光電センサーの出力は、論理的に非常に単純です。物体を検知すると導通し、検知しない場合は遮断されます。信号は「クリーンな」高・低レベルです。

一方、OSSDはまったく異なります。これは安全グレーティングが高い安全性を実現するために設計された自己診断型の固体素子出力です。OSSD内部は通常、2つのMOSFETを直列で構成しており、動作中に継続的に自己監視を行います。「故障がない、短絡がない、粘着していない」と証明するため、OSSDは周期的に極めて短いシャットダウンパルスを自動的に生成し、その後出力端子が実際に予想通りに電源が切れたかを検出します。

SICKの安全グレーティングの仕様を例に挙げると、OSSDは定期的にテストを行い、テストパルスの間隔は通常20ms、パルス幅は約300μs（つまり0.3ms）です。この数秒間に、OSSDは24Vから短時間0Vまで引き下げた後、すぐに復旧します。もし出力端子が実際に電源を切った場合、出力段階が正常に動作していることを意味します。しかし、出力線が24Vに短絡した場合など、出力端子が電源を切らなかった場合には、グレーティングは自身が「制御不能」になったと判断し、即座に安全ロック状態に入ります。

このパルスはグレーティングの「健康診断信号」であり、故障ではありませんし、負荷への操作指令でもありません。

二、通常のリレーに接続するとどうなるのか？

通常の中間リレーのコイルはインダクタンス負荷であり、応答速度に限界があります。OSSDの300μsのテストパルスが到達すると：

リレーのコイル電流が完全に立ち上がったり消滅したりする前に、パルスが終了しています。

電気的に見て、リレーはこのパルスを感じ取ることができず、接点も動作しません。これは一見良いことのように見えます。

しかし問題はもう一方の側にあります。リレーのコイルがOSSDの出力端子に対して意図しない負荷をかけてしまうのです。OSSDの自己診断ロジックは、パルス期間中に出力端子の電圧がゼロになることを期待していますが、リレーコイルの誘導性逆起電力やケーブルの分布容量によって、OSSDが検出した電圧波形が予想値からずれる可能性があります。グレーティング内の診断回路が「出力端子の状態異常」を判定すると、安全ロックがトリガーされ、装置の頻繁な停止や安全リレーのエラー発生が現れます。

さらに重要なのは、通常のリレーには「強制ガイド」接点構造が備わっていません。リレーが閉じたとしても、その常時閉接点が主接点の真正な閉合を証明できず、OSSDは下流の装置が安全回路の完全な診断をサポートできる必要があります。通常のリレーではこの機能を果たすことができません。キーンズの配線説明書は明確に、OSSDは強制ガイドリレー、電磁接触器、または安全コントローラーに接続すべきと記載しています。

三、正しい接続方法：安全リレーまたは安全コントローラー

OSSDは、自検パルスを「読み取る」ために特別に設計された装置に接続する必要があります。

安全リレー（オムロンG9SX、ピールズPNOZなど）の入力端子には、パルスフィルタ回路が内蔵されています。それは幅が1ms以下のテストパルスを認識して無視し、持続的な信号状態の変化にのみ反応します。同時に、セーフティリレーはOSSD1とOSSD2の2つの信号をそれぞれ監視し、両方の状態が一致しない場合（たとえば一方にパルスがあり、もう一方にない場合など）すぐに安全出力を遮断します。

セーフティコントローラーやセーフティPLCも同様にOSSD対応入力機能を持ち、より複雑な論理判断を実行できます。

しかし、一般的なPLCの入力ポイントでは問題があります。通常のPLCの入力フィルタリング時間はミリ秒単位から十数ミリ秒程度であり、「偶然」テストパルスが除去される可能性はあるものの、セーフティ冗長構造を備えていません。OSSDの2つの信号が一般PLCに入力されると、PLC内部のいずれかの入力回路に故障が発生した場合、もう一方の信号は独立して停止判定を行うことができず、セーフティ回路全体がシングルチャネルに降格し、Category 3/4の要件を満たせません。

四、2つのOSSDは「別々に接続する必要がある」

また、見過ごされがちな細かい点として、OSSD1とOSSD2を相互に接続することは許されていないということです。操作説明書には繰り返し強調されています。「常に2つの出力信号切り替え装置を個別に接続してください。2つのOSSDの出力を互いに接続することは禁止されています。」

2つのOSSDは冗長設計であり、それぞれ独立して動作し、互いに監視しています。もし2つのOSSDを並列に1本に接続してリレーまたはPLCに取り付けると、冗長構造が破壊され、どちらかのOSSD内部で短絡が発生した場合、もう一方の信号は異常を独立して検知できず、セーフティレベルが直ちに失効します。

まとめ

比較項目 通常のNPN/PNP出力 OSSD出力

信号の本質 クリーンな高・低レベル 周期的な自己診断パルス付き

通常リレーに接続可能か はい いいえ（パルス干渉、診断機能なし）

通常PLCに接続可能か はい 不推奨（安全冗長性喪失）

適切な下流機器 任意 安全リレー／安全コントローラー

2回の出力処理 1回で十分 両方を独立した入力として別々に接続必須

安全グレーティングのOSSD出力とは、「安全装置間の専用言語」を意味します。通常のリレーはこの言語を理解せず、強制的に接続するとシステムが頻繁にエラーを報告し、安全機能が低下する可能性があります。適切な安全リレーまたは安全コントローラーを選択することで、OSSD信号が正しく解釈され、グレーティングの保護機能が真に機能するのです。

日環センシングは、OSSD出力を対応した安全グレーティング製品を提供しており、主流ブランドの安全リレーおよび安全コントローラーとの入力整合に対応しています。当社製品のOSSD出力には完全な自己診断パルス機能があり、2つの信号を独立して出力でき、IEC 61496安全規格の要求を満たしています。日環センシングをぜひご注目いただき、専門的な安全グレーティングの選定および配線ガイドをご確認ください。