CN105629805B - 安全停止装置 - Google Patents
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Abstract
根据本公开的一个方面，提供一种安全停止装置，其特征在于，包括：安全继电器，包括至少两个开关；变频器，包括微处理器、驱动器和逆变器；所述至少两个开关中的第一开关将一电源与所述微处理器的PWM控制端子耦合；所述至少两个开关中的第二开关将所述电源与所述驱动器的PWM控制端子耦合；所述安全停止装置配置为：当所述第一开关由连接状态断开时，所述微处理器中断PWM波的发生；当所述第二开关由连接状态断开时，所述驱动器阻断所述PWM波向所述逆变器传输。本发明硬件电路简单可靠。
Description
技术领域
本发明涉及安全生产技术领域，尤其涉及一种新型的安全停止装置。
背景技术
机械设备在正常运行中使用的停止功能，必须要能够避免机器设备、产品和加工过程被破坏，同时要能够防止机器设备的重新启动，这就是对安全停止功能的要求。
在EN60204-1标准的第9.2.2段中，规定了三种停止类别：
停止类别0：通过立即切断供给机器设备的电源来实现停止，也就是停止不受控制。
停止类别1：受控制的停止，供给机器设备执行机构的电源一直保持，以使机器设备逐渐停止下来，只有当机器设备完全停止后电源才被切断。
停止类别2：受控制的停止，供给机器设备驱动装置的电源一直保持。
所有的机器设备都必须具有停止类别0的停止功能。停止类别1和/或停止类别2的停止功能只有在机器设备的安全和功能要求有必要时才可使用。
图1为现有技术一实施例的安全停止装置的示意图。如图1所示，安全停止装置具有一路安全输入信号H1，该安全输入信号H1通过继电器1与变频器2内部电源HC连接。其中，该变频器2包括微处理器21、与微处理器21相连的驱动器22，以及与驱动器22相连的逆变器23，该逆变器23与外部电机24相连，为电机24传输电源。当断开继电器1后，安全输入信号H1由高电平变为低电平，切断驱动器22向逆变器23的输出，从而切断电机24的电源，实现安全停止。
图2为现有技术一实施例的安全停止装置的示意图。如图2所示，与图1实施例中安全停止装置不同的是，本实施例中安全停止装置包括两路安全输入信号H1和安全输入信号H2，分别输入变频器2内部的驱动器221和驱动器222，且驱动器1和驱动器2相连。安全输入信号H1、H2通过继电器1均与变频器2内部电源HC连接。当断开安全输入信号H1与内部电源HC的连接后，安全输入信号H1由高电平变为低电平，切断驱动器221向逆变器23的输出，从而切断电机24的电源，实现安全停止。当断开安全输入信号H2与内部电源HC的连接后，安全输入信号H2由高电平变为低电平，切断驱动器222向逆变器23的输出，从而切断电机24的电源，实现安全停止。
图3为现有技术一实施例的安全停止装置的示意图。如图3所示，与图1实施例中安全停止装置不同的是，本实施例中安全停止装置包括驱动光耦22以及两路安全输入信号H1和安全输入信号H2，安全输入信号H1、H2通过继电器1均与变频器2内部电源HC连接。安全输入信号H1、H2分别输入至微处理器21、驱动光耦22。当断开安全输入信号H1与内部电源HC的连接后，安全输入信号H1由高电平变为低电平，微处理器21接收到此变化的安全输入信号H1，中断PWM信号的发生，从而切断电机24的电源，实现安全停止。当断开安全输入信号H2与内部电源HC的连接后，安全输入信号H2由高电平变为低电平，切断驱动器22的电源，阻断PWM波向逆变器23的输出，从而切断电机24的电源，实现安全停止。
其中，图1和图2实施例的安全停止装置仅从硬件电路关断PWM波输出，图3实施例的安全停止装置从软件和硬件两方面关断PWM波输出，但是其硬件方面需要关断多个驱动光耦22的电源，具体电路结构和操作上比较复杂。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
因此，本公开的目的之一是提供一种新颖的、结构简单的安全停止装置。
本公开的其他目的、特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的一个方面，提供一种安全停止装置，其特征在于，包括：安全继电器，包括至少两个开关；变频器，包括微处理器、驱动器和逆变器；所述至少两个开关中的第一开关将一电源与所述微处理器的PWM控制端子耦合；所述至少两个开关中的第二开关将所述电源与所述驱动器的PWM控制端子耦合；所述安全停止装置配置为：当所述第一开关由连接状态断开时，所述微处理器中断PWM波的发生；当所述第二开关由连接状态断开时，所述驱动器阻断所述PWM波向所述逆变器传输。
根据一示例实施方式，还包括第一光电耦合器和第二光电耦合器，所述第一光电耦合器连接于所述第一开关与所述微处理器之间；所述第二光电耦合器连接于所述第二开关与所述驱动器之间。
根据一示例实施方式，当所述第一开关处于连接状态时，所述第一光电耦合器导通，所述微处理器的所述PWM控制端子为使能状态；当所述第一开关处于断开状态时，所述第一光电耦合器关闭，所述微处理器的所述PWM控制端子为阻断状态。
根据一示例实施方式，当所述第一开关处于连接状态时，所述第一光电耦合器导通，所述微处理器的所述PWM控制端子为高电平；当所述第一开关处于断开状态时，所述第一光电耦合器关闭，所述微处理器的所述PWM控制端子为低电平。
根据一示例实施方式，当所述第二开关处于连接状态时，所述第二光电耦合器导通，所述驱动器的所述PWM控制端子为使能状态；当所述第二开关处于断开状态时，所述第二光电耦合器关闭，所述驱动器的所述PWM控制端子为阻断状态。
根据一示例实施方式，当所述第二开关处于连接状态时，所述第二光电耦合器导通，所述驱动器的所述PWM控制端子为低电平；当所述第二开关处于断开状态时，所述第二光电耦合器关闭，所述驱动器的所述PWM控制端子为高电平。
根据一示例实施方式，所述微处理器为DSP或MCU。
根据一示例实施方式，所述电源为所述变频器的内部电源。
根据一示例实施方式，所述第一开关和所述第二开关配置为独立连接或断开、或同时连接或断开。
本发明的安全停止装置可以从软件和硬件两方面关断PWM波输出，从而切断电机的电源，实现安全停止，硬件电路上简单可靠。本发明的安全停止装置反应快速，能较快地切断电机的电源，具有良好的安全性能。
附图说明
对于本领域技术人员来说，通过阅读下面对示于各附图中的一示例实施例的详细描述，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1为现有技术一实施例的安全停止装置的示意图。
图2为现有技术一实施例的安全停止装置的示意图。
图3为现有技术一实施例的安全停止装置的示意图。
图4为本发明一实施例的安全停止装置示意图。
图5和图6分别为图4中的安全停止装置中的光耦合器PC1、光耦合器PC2电路的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述实施方式。然而，实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而可省略它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。
体现本公开特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本公开。
图4为本发明一实施例的安全停止装置示意图，该安全停止装置可达到停止类别0的安全停止要求。如图4所示，该安全停止装置包括安全继电器1和变频器2，变频器2包括光耦合器PC1、光耦合器PC2、微处理器21、驱动器22以及逆变器23。
安全继电器1安装于变频器2外部，包括至少两个开关，所述至少两个开关中的两个开关SW1、SW2可提供两路安全输入信号输入至变频器，其中安全输入信号SA、SB通过安全继电器1均与变频器2电源SC连接，而电源SC连接变频器2内部预定电压，但本发明并不以此为限，电源SC不限于来自于变频器2内部。在一实施例中，该预定电压为24伏特，但本发明不以此为限。
一路安全输入信号SA输入到微处理器21，一路安全输入信号SB输入到驱动器22。微处理器21可例如为DSP或MCU。在一实施例中，第一开关SW1将电源SC与微处理器的PWM控制端子耦合；第二开关SW2将电源SC与驱动器22的PWM控制端子耦合。
在一实施例中，安全停止装置还包括光电耦合器PC1和光电耦合器PC2，光电耦合器PC1连接于第一开关SW1与微处理器21之间；光电耦合器PC2连接于第二开关SW2与驱动器22之间。
当第一开关SW1处于连接状态时，光电耦合器PC1导通，微处理器21的PWM控制端子为使能状态；当第一开关SW1处于断开状态时，光电耦合器PC1关闭，微处理器21的所述PWM控制端子为阻断状态。在一实施例中，微处理器21的PWM控制端子为使能状态时，微处理器21的所述PWM控制端子为高电平；微处理器21的所述PWM控制端子为阻断状态时，微处理器21的所述PWM控制端子为低电平。
当第二开关SW2处于连接状态时，光电耦合器PC2导通，驱动器22的所述PWM控制端子为使能状态；当第二开关SW2处于断开状态时，光电耦合器PC2关闭，驱动器22的所述PWM控制端子为阻断状态。在一实施例中，驱动器22的所述PWM控制端子为使能状态时，驱动器22的所述PWM控制端子为低电平；驱动器22的所述PWM控制端子为阻断状态时，驱动器22的所述PWM控制端子为高电平。
本发明实施例的安全停止装置配置为：当第一开关SW1由连接状态断开时，微处理器21中断PWM波的发生；当第二开关SW2由连接状态断开时，驱动器22阻断所述PWM波向逆变器23传输。通过上述配置，安全停止装置即可达到停止类别0的安全停止要求。
在一实施例中，驱动器22可例如为驱动芯片IR2133，安全输入信号SB输入到驱动芯片IR 2133的SD(shutdown，阻断)接脚。驱动芯片IR2133的SD接脚信号由高电平变为低电平，会阻断PWM波向逆变器23传输，从而可切断电机24的电源，实现安全停止，因此，本发明实施例的硬件电路具有简单可靠的优点。
使用安全停止功能时，初始时可将安全输入信号SA、安全输入信号SB均与内部电源SC连接。当不使用安全停止功能时，将SC、SA和SB短接。
图5和图6分别为本发明一实施例的安全停止装置中的SA路和SB路的电路示意图。如图5和图6所示，初始时，安全输入信号SA通过安全继电器1与电源SC连接，光耦合器PC1导通，提供/SAF_A信号给微处理器21，/SAF_A信号此时为高电平，例如为3.3V；安全输入信号SB通过安全继电器1与电源SC连接，光耦合器PC2导通，提供SAF_B信号至驱动芯片IR2133的SD接脚，SAF_B信号此时为低电平，例如为0V。
实现安全停止时，将安全输入信号SA与电源SC断开，光耦合器PC1关闭，/SAF_A信号由高电平变为低电平，微处理器21接收到/SAF_A信号的变化，中断PWM波的发生，从而切断电机21的电源，实现安全停止。变频器2报“SAFA”故障，软件上关断PWM波，实现安全停止。
实现安全停止时，将安全输入信号SB与电源SC断开，光耦合器PC2关闭，SAF_B信号由低电平变为高电平，驱动芯片IR2133的SD接脚接收到高电平信号，阻断PWM波向逆变器23传输，从而切断电机24的电源，实现安全停止。驱动芯片IR2133同时反馈/OC2低电平信号至微处理器21，中断PWM波的发生，变频器2报“SAFB”故障。从硬件电路上阻断PWM波传输，实现安全停止。
将安全输入信号SA或安全输入信号SB与电源SC断开时，PWM波信号被阻断，阻断在1毫秒的时间内即可完成。
本发明实施例的安全停止装置可以从软件和硬件两方面关断PWM波输出，从而切断电机的电源，实现安全停止，硬件电路上简单可靠。本发明实施例的安全停止装置反应快速，能较快地切断电机的电源，安全性能优异。
虽然本发明的实施例如上所述，然而该些实施例并非用来限定本发明，本技术领域的技术人员可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范畴，换言之，本发明的专利保护范围须视本说明书的权利要求所界定者为准。
Claims (7)
1.一种安全停止装置，其特征在于，包括：
安全继电器，包括至少两个开关；
变频器，包括微处理器、驱动器和逆变器；
所述至少两个开关中的第一开关将所述变频器的内部的电源与所述微处理器的PWM控制端子耦合；
所述至少两个开关中的第二开关将所述电源与所述驱动器的PWM控制端子耦合；
所述安全停止装置配置为：当所述第一开关由连接状态断开时，所述微处理器中断PWM波的发生；当所述第二开关由连接状态断开时，所述驱动器阻断所述PWM波向所述逆变器传输，
还包括第一光电耦合器和第二光电耦合器，所述第一光电耦合器连接于所述第一开关与所述微处理器之间；所述第二光电耦合器连接于所述第二开关与所述驱动器之间。
2.如权利要求1所述的安全停止装置，其特征在于，当所述第一开关处于连接状态时，所述第一光电耦合器导通，所述微处理器的所述PWM控制端子为使能状态；当所述第一开关处于断开状态时，所述第一光电耦合器关闭，所述微处理器的所述PWM控制端子为阻断状态。
3.如权利要求2所述的安全停止装置，其特征在于，当所述第一开关处于连接状态时，所述第一光电耦合器导通，所述微处理器的所述PWM控制端子为高电平；当所述第一开关处于断开状态时，所述第一光电耦合器关闭，所述微处理器的所述PWM控制端子为低电平。
4.如权利要求1所述的安全停止装置，其特征在于，当所述第二开关处于连接状态时，所述第二光电耦合器导通，所述驱动器的所述PWM控制端子为使能状态；当所述第二开关处于断开状态时，所述第二光电耦合器关闭，所述驱动器的所述PWM控制端子为阻断状态。
5.如权利要求4所述的安全停止装置，其特征在于，当所述第二开关处于连接状态时，所述第二光电耦合器导通，所述驱动器的所述PWM控制端子为低电平；当所述第二开关处于断开状态时，所述第二光电耦合器关闭，所述驱动器的所述PWM控制端子为高电平。
6.如权利要求1所述的安全停止装置，其特征在于，所述微处理器为DSP或MCU。
7.如权利要求1所述的安全停止装置，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关配置为独立连接或断开、或同时连接或断开。
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