Comprendre les relais de sécurité industriels (exemple avec les modules Pilz PNOZ)

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Modules de sécurité Pilz PNOZ montés dans une armoire électrique.

Dans l’automatisation industrielle moderne, la sécurité des personnes et des machines est une priorité absolue. Les moteurs sont plus puissants, les vitesses plus élevées et les installations plus complexes. Pour garantir un arrêt rapide et fiable en cas de danger, on utilise des relais de sécurité.

Dans cet article, nous allons découvrir leur principe de base en prenant comme exemple la série PNOZ du constructeur Pilz.

1. Qu’est-ce qu’un relais de sécurité ?

Un relais de sécurité est un module électronique conçu pour surveiller des fonctions de sécurité et couper l’énergie d’une machine dès qu’une situation dangereuse est détectée.

Il se place généralement dans l’armoire électrique, entre :

  • les dispositifs de commande de sécurité (bouton d’arrêt d’urgence, interrupteur de porte, barrière immatérielle, tapis de sécurité, etc.) ;
  • et les actionneurs (contacteurs de puissance, électrovannes, variateurs, moteurs…).

Sa mission est simple mais cruciale : si une condition de sécurité n’est plus remplie, le relais ouvre ses sorties et empêche la machine de fonctionner.

2. Pourquoi utiliser un relais de sécurité dédié ?

On pourrait être tenté d’utiliser un relais électromécanique classique ou un automate standard, mais ce n’est pas suffisant pour la sécurité des personnes. Les relais de sécurité offrent plusieurs avantages :

  • Redondance des canaux
    Les entrées sont souvent en double canal (CH1, CH2). Même si un fil se coupe ou si un contact colle, le module est capable de détecter l’anomalie.
  • Autocontrôles internes
    Le relais surveille en permanence ses propres circuits et signale les défauts par des LED ou un contact de diagnostic.
  • Contacts de sortie à guidage forcé
    Les sorties de sécurité sont conçues pour réduire le risque de collage et faciliter la détection d’une défaillance.
  • Conformité aux normes
    Ils permettent d’atteindre des niveaux de sécurité comme PL d/e ou SIL 2/3, selon l’architecture globale du système.

3. Exemple : modules Pilz PNOZ s3 / s4 / s10

La gamme PNOZ est très répandue dans l’industrie. Selon le modèle, on peut assurer :

  • l’arrêt d’urgence,
  • la surveillance de portes ou de capteurs de sécurité,
  • des fonctions temporisées (retard à l’ouverture ou à la fermeture),
  • le redémarrage contrôlé via un bouton Reset.

Sur la face avant, on retrouve généralement :

  • des bornes d'entrée de sécurité (In1, In2) ;
  • des bornes de sorties de sécurité (contacts NO à guidage forcé) ;
  • une entrée pour le reset manuel ;
  • une boucle de rétroaction (feedback) pour surveiller les contacteurs de puissance ;
  • une colonne de LED indiquant l’alimentation, l’état des entrées, des sorties et d’éventuels défauts.

4. Schéma de principe : arrêt d’urgence à deux canaux

Prenons un exemple typique : un bouton d’arrêt d’urgence (E-STOP) avec deux contacts NF (normalement fermés) et un relais de sécurité PNOZ.

  1. Les entrées de sécurité
    Le premier contact NF du bouton est câblé entre les bornes d’entrée CH1 (par exemple S11–S12). Le second contact NF est câblé entre les bornes CH2 (S21–S22). Tant que le bouton est relâché, les deux circuits sont fermés et le module considère que la fonction d’arrêt d’urgence est disponible.
  2. Les sorties de sécurité
    Les contacts de sortie du relais (13–14, 23–24, etc.) sont placés en série avec la bobine du ou des contacteurs de puissance alimentant la machine. Dès que le module détecte un défaut ou un ordre d’arrêt, il ouvre ces contacts et le contacteur tombe.
  3. La boucle de feedback
    Un contact auxiliaire NF du contacteur de puissance est ramené vers le module pour confirmer que le contacteur se désénergise réellement. Si le contacteur reste collé, le relais de sécurité détecte l’anomalie et interdit tout redémarrage.
  4. Le redémarrage (Reset)
    Après un arrêt d’urgence, l’opérateur doit éliminer la cause du danger, relâcher le bouton d’E-STOP, puis appuyer sur un bouton Reset dédié. Le relais repasse alors ses sorties à l’état actif et la machine peut redémarrer. Cette séquence évite tout redémarrage inattendu.

5. Bonnes pratiques de mise en œuvre

Même si le principe paraît simple, la réalisation d’un circuit de sécurité doit toujours suivre des règles strictes :

  • Respecter scrupuleusement la notice du fabricant : bornes, pontages internes, modes de démarrage, etc.
  • Utiliser des câbles et des borniers de qualité : les mauvais serrages peuvent annuler le niveau de sécurité recherché.
  • Vérifier la catégorie / PL ou SIL requis : le choix du relais et l’architecture dépendent de l’analyse de risques de la machine.
  • Tester régulièrement la fonction de sécurité : arrêts d’urgence, portes de sécurité et barrières immatérielles doivent être vérifiés périodiquement.
  • Faire valider l’installation par une personne compétente, idéalement un spécialiste de la sécurité machine.


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