Comment câbler un bouton d'arrêt d'urgence avec un relais de sécurité ?

L'arrêt d'urgence est sans doute l'élément de commande le plus important de toute machine : en cas de danger, il doit permettre d'obtenir un arrêt sûr de manière fiable d'une simple pression sur un bouton. Pour que cela fonctionne, le bouton seul ne suffit pas : il doit être correctement câblé à un relais de sécurité et aux contacteurs en aval. Cet article explique étape par étape comment cette chaîne de sécurité est mise en place et ce à quoi il faut veiller lors du câblage.

Arrêt d’urgence ou arrêt d’urgence – quelle est la différence ?

Ces deux termes sont souvent utilisés comme synonymes au quotidien, mais ils désignent deux fonctions différentes :

• Un arrêt d’urgence met la machine dans un état sûr de manière contrôlée et arrête en toute sécurité la partie concernée de l’installation. Une fois actionné, le bouton-poussoir se verrouille et doit être déverrouillé par rotation ou par traction avant qu’un redémarrage ne soit possible.
• Un arrêt d’urgence coupe l’alimentation électrique de l’installation. Comme la machine n’est pas préalablement mise dans un état sûr, un danger résiduel peut subsister dans certaines circonstances.

Dans la pratique de la sécurité des machines, la fonction d’arrêt d’urgence prédomine. Le câblage vers un relais de sécurité est, en principe, identique dans les deux cas.

Le rôle d'un relais de sécurité

Un relais de sécurité (également appelé dispositif de commutation de sécurité) est installé entre le bouton d'arrêt d'urgence et les contacteurs qui coupent effectivement l'alimentation dangereuse. Il remplit trois fonctions :

1. Il surveille en permanence les contacts de l'arrêt d'urgence pour détecter d'éventuels défauts.
2. Il coupe l'alimentation dès que le bouton est actionné, en ouvrant ses sorties de sécurité.
3. Il ne redonne l'autorisation qu'après une réinitialisation contrôlée – ce qui empêche tout redémarrage involontaire.

Un ou deux canaux : pourquoi la redondance est essentielle

Pour les applications simples, un arrêt d’urgence peut être raccordé sur un seul canal. Pour les exigences de sécurité plus élevées, il est toutefois câblé sur deux canaux : deux contacts à ouverture indépendants l’un de l’autre alimentent chacun un canal d’entrée du relais.

Cette redondance – combinée à la surveillance des courts-circuits transversaux du relais – détecte une rupture de fil, un contact soudé ou un court-circuit entre les deux canaux. C’est précisément la condition préalable pour atteindre la catégorie 3 ou 4 et le niveau de performance d ou e selon la norme EN ISO 13849-1.

Étape par étape : raccordement de l'arrêt d'urgence au relais de sécurité

Les désignations des bornes varient selon les fabricants. Veillez donc à toujours effectuer le câblage conformément à la fiche technique de votre relais. À titre d'exemple, la configuration se présente comme suit :

1. Raccordement de l'alimentation électrique
2. Câblage du canal 1 – depuis la borne d'alimentation côté canal du relais de sécurité, via le premier contact à ouverture de l'arrêt d'urgence, jusqu'à l'entrée du canal 1 (par ex. 11-12).
3. Câbler le canal 2 – de la même manière, via le deuxième contact à ouverture, vers l’entrée du canal 2 (par ex. 21-22). De nombreux appareils alimentent les deux canaux à partir de sorties synchronisées différentes afin de détecter un court-circuit transversal entre les canaux – dans ce cas, suivez scrupuleusement la fiche technique.
4. Configurer la réinitialisation – raccorder un contact à fermeture momentané (bouton de réinitialisation) aux bornes de réinitialisation (par ex. 13-14). En cas de réinitialisation manuelle surveillée, le relais ne s’enclenche qu’au relâchement du bouton ; cela permet de détecter un bouton de réinitialisation bloqué ou shunté.
5. Raccordement des sorties aux contacteurs – les deux sorties de sécurité à contact à fermeture du relais de sécurité (par exemple 13-14 et 23-24) commandent deux contacteurs distincts, LS1 et LS2, qui commutent la puissance du moteur. Deux contacteurs dans le circuit de puissance assurent la redondance.
6. Fermer la boucle de retour (EDM) – placer en série les contacts miroirs à guidage forcé (contacts à ouverture) de LS1 et LS2 dans la boucle de réinitialisation/retour. Si un contacteur se soude, son contact miroir reste ouvert et le relais ne peut plus être réinitialisé. Cela permet de détecter de manière fiable un contacteur défectueux.

Voici comment le circuit se comporte en fonctionnement

Lorsque le bouton d'arrêt d'urgence est actionné, les deux canaux s'ouvrent, le relais se désactive, les sorties de sécurité s'ouvrent et K1/K2 se désactivent – l'alimentation est coupée. Le simple déverrouillage du bouton d'arrêt d'urgence n'a alors aucun effet : le circuit reste coupé en toute sécurité jusqu'à ce que le bouton de réinitialisation soit actionné puis relâché.

Catégorie d'arrêt 0 ou 1 ?

Avant le câblage, la catégorie d'arrêt selon la norme EN 60204-1 doit être définie :

• Catégorie 0 – coupure immédiate de l'alimentation (comme dans l'exemple ci-dessus).
• Catégorie 1 – arrêt contrôlé suivi d’une coupure de l’alimentation ; nécessite en outre un relais temporisé ou une fonction d’arrêt pilotée par l’entraînement, ce qui modifie le câblage.

La catégorie requise résulte de l’évaluation des risques de la machine concernée.

Ce qui compte chez un contacteur

Aussi robuste que soit le traitement du signal dans le relais, sa fiabilité dépend entièrement de celle du signal fourni par le contacteur. Trois caractéristiques sont déterminantes :

• Ouverture forcée selon la norme EN 60947-5-1, annexe K : Le contact à ouverture est séparé mécaniquement de manière forcée, même si l’un des contacts venait à se souder.
• Commutation de faibles courants : les relais de sécurité électroniques modernes fonctionnent avec des sorties cadencées et des courants d’essai très faibles. Le contacteur doit être capable de commuter ces faibles courants de manière fiable.
• Autosurveillance : les contacteurs qui se déclenchent automatiquement en cas de dommage mécanique ou de séparation entre le contacteur et l’actionneur comblent une lacune que le circuit de relais ne couvre pas à lui seul.

Composants adaptés de Schlegel

Pour répondre précisément à ces exigences, la société Georg Schlegel GmbH & Co. KG propose une gamme complète « Made in Germany » :

• Blocs de contacts à ouverture forcée, à un ou deux canaux (EN 60947-5-1, annexe K) – adaptés à l’évaluation à un ou deux canaux de tous les relais de sécurité courants.
• Commutation de faibles courants à partir de 5 mA à 24 V et en dessous – compatibles avec les entrées cadencées des appareils de commutation de sécurité électroniques.
• Contacteurs d’arrêt d’urgence à autosurveillance, qui se déclenchent automatiquement en cas de montage négligent ou de détérioration.
• Arrêt d’urgence avec indicateur d’état lumineux actif/inactif (conforme à la norme EN ISO 13850:2015) – empêche toute confusion entre les boutons actifs et inactifs sur les panneaux de commande détachables.
• Boutons d’arrêt d’urgence et de réinitialisation pré-assemblés dans un boîtier pour l’entrée de réinitialisation surveillée.
• AS-Interface « Safety@Work » comme alternative au câblage à relais discrets.
• Modèles robustes (ouvertures de montage Ø 16,2 / 22,3 / 30,5 mm ainsi que des variantes carrées), indices de protection IP65 à IP69K, déverrouillage par rotation ou par traction – homologués TÜV et UL, certifiés selon les normes EN 60947-5-5 et DIN EN ISO 13850.

Liste de contrôle : normes et validation

Avant de mettre en service la fonction de sécurité :

• Réaliser une évaluation des risques et définir le niveau de performance requis (EN ISO 13849-1) ou le SIL (EN 62061).
• Choisissez la catégorie d’arrêt conformément à la norme EN 60204-1
• Prévoyez la réinitialisation en dehors de la zone dangereuse, avec une vue sur celle-ci (EN 60204-1).
• N’oubliez pas : l’arrêt d’urgence est une mesure de protection complémentaire – il ne remplace pas les dispositifs de protection isolants ou verrouillables.
• Utiliser des contacteurs à contacts guidés (miroirs), sinon le circuit de retour ne pourra pas détecter un soudage des contacts.
• Valider la fonction de sécurité : tester le bouton-poussoir, chaque canal individuellement, une rupture de fil simulée et un contacteur grippé – puis faire valider le tout par un électricien qualifié.

Conclusion

Un arrêt d’urgence est sûr lorsque l’ensemble de la chaîne est correct : contacteur à ouverture forcée et redondant à l’entrée, évaluation surveillée dans le relais de sécurité et coupure de charge redondante avec boucle de retour à la sortie. En veillant à ce que le contacteur s'ouvre de manière forcée, commute de faibles courants et dispose d'un système d'autosurveillance, on pose les bases d'une fonction de sécurité fiable et conforme aux normes.

Vous prévoyez une application concrète ? Sur le site  Configurateur de produit   de Schlegel vous permet de composer le dispositif d'arrêt d'urgence adapté avec le contacteur approprié.