CN214443953U - 一种符合ce标准的激光设备安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种符合CE标准的激光设备安全控制系统，其技术特点是：通过设计急停安全控制回路、移动系统安全控制回路和激光系统安全控制回路来实现激光设备整机的安全性能。本实用新型通过一个安全PLC作为安全控制中枢的特有电气安全回路，使得不同应用领域的激光加工机型的多样化需求，化解为同性化方法，使得能够共用采取相同的电气安全控制结构设计，满足CE认证规范要求，同时良好的控制了物料统一和成本控制，达成制造一致性，同时也大幅提高了整机调试阶段的调试效率。

Description

一种符合CE标准的激光设备安全控制系统

技术领域

本实用新型属于设备安全控制技术领域，尤其是一种符合CE标准的激光设备安全控制系统。

背景技术

随着电子产品升级换代，电子器件越来越小，越来越紧凑，电子产品的加工精度越来越高，要求的生产响应时间也越来越短，激光设备在电子产品生产中的应用越来越多。激光设备是利用激光作为刀具对被加工材料进行切割、打孔、焊接、抛光等加工，如果没有安全防护措施，设备加工区域的机械执行机构、激光，对设备的操作人员存在意外伤害的风险。设备的安全控制功能与普通的控制功能不同，不能依赖软件来实现，必须通过有安全认证的可靠硬件来实现。目前国内的很多激光设备对控制系统安全相关部分的设计考虑不多，安全控制设计远远达不到CE标准要求，随着越来越多的设备出口欧洲的需求，安全设计的必要性逐渐被设计工程师所认识。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种符合CE标准的激光设备安全控制系统，有效的保证了激光设备整机的安全性能。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种符合CE标准的激光设备安全控制系统，包括急停安全控制回路、移动系统安全控回路和激光系统安全控制回路；急停安全控制回路用于紧急状态时通过急停开关切断移动系统驱动器和激光器的电源；移动系统安全控制回路用于设备正常运行时门开关与驱动器电流输出的互锁；激光系统安全控制回路用于设备正常运行时门开关与激光输出的互锁。

而且，所述急停安全控制回路包括：上电钥匙开关S1、上电按钮S2、双触点急停开关 ES1和ES2、安全PLC、接触器KM1和接触器KM2，所述双触点急停开关ES1和ES2输出端连接安全PLC中第一与门输入端，安全PLC中第一与门输出端、上电按钮S2和上电钥匙开关 S1输出端分别连接安全PLC中重置模块输入端，安全PLC中重置模块输出端连接安全PLC中 EDM1模块输入端，安全PLC中EDM1模块的一个输出端连接接触器KM1的线圈，安全PLC中 EDM1模块的另一个输出端连接接触器KM2的线圈，接触器KM1的EDM信号输出端和接触器KM2 的EDM信号输出端分别连接安全PLC中第二与门输入端，安全PLC中第二与门输出端连接PLC 中EDM1模块EDM信号接口。

而且，所述接触器KM1的常开触点与接触器KM2的常开触点串联在移动系统驱动器和激光系统的供电回路中。

而且，所述移动系统安全控回路包括：第一门开关、第二门开关、安全PLC、驱动器和电机，所述第一门开关和第二门开关分别连接安全PLC中与门输入端，安全PLC中与门输出端连接安全PLC中EDM2模块输入端，安全PLC中EDM2模块的一个输出端连接驱动器STO1接口，安全PLC中EDM2模块的另一个输出端连接驱动器STO2接口，驱动器EDM接口连接安全PLC中EDM2模块的EDM接口，驱动器的输出端连接电机。

而且，所述激光系统安全控制回路包括：第一门开关、第二门开关、安全PLC、安全继电器K1、安全继电器K2、电磁阀、Shutter挡板气缸，所述第一门开关和第二门开关分别连接安全PLC中与门输入端，安全PLC中与门输出端连接安全PLC中EDM2模块输入端，安全 PLC中EDM2模块的一个输出端连接安全继电器K1线圈，安全PLC中EDM2的另一个输出端连接安全继电器K2线圈，安全继电器K1的常开触点和安全继电器K2的常开触点串联接在电磁阀的供电回路中，电磁阀的输出关联Shutter挡板的气缸，挡板气缸的位置传感器信号连接安全PLC中EDM2模块的EDM接口。

而且，所述第一门开关、第二门开关初始状态为常闭，双触点急停开关ES1和ES2初始状态为常闭，上电钥匙开关S1初始状态为常开。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型通过设计急停安全控制回路、移动系统安全控回路和激光系统安全控制回路，能够在紧急状态下通过按下急停开关，马上切断移动系统驱动器与激光器的供电电源，在设备正常操作开门进行上下料时，通过硬件切断移动系统驱动器的电流输出和激光Shutter挡板挡住光路，避免移动系统的意外运动对操作人员造成冲撞或挤压和激光的意外射出对操作人员造成辐射伤害。本实用新型通过一个安全PLC作为安全控制中枢的特有电气安全回路，使得不同应用领域的激光加工机型的多样化需求，化解为同性化方法，使得能够共用采取相同的电气安全控制结构设计，满足CE认证规范要求，同时良好的控制了物料统一和成本控制，达成制造一致性，同时也大幅提高了整机调试阶段的调试效率。

附图说明

图1是本实用新型的急停安全控制回路图；

图2是本实用新型的移动系统安全控制回路图；

图3是本实用新型的激光系统安全控制图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步详述。

一种符合CE标准的激光设备安全控制系统，包括急停安全控制回路、移动系统安全控回路和激光系统安全控制回路；急停安全控制回路用于紧急状态时通过急停开关切断移动系统驱动器和激光器的电源；移动系统安全控制回路用于设备正常运行时门开关与驱动器电流输出的互锁；激光系统安全控制回路用于设备正常运行时门开关与激光输出的互锁。

如图1所示，急停安全控制回路包括：上电钥匙开关S1、上电按钮S2、双触点急停开关 ES1和ES2、安全PLC、接触器KM1和接触器KM2，所述双触点急停开关ES1和ES2输出端连接安全PLC中第一与门输入端，安全PLC中第一与门输出端、上电按钮S2和上电钥匙开关 S1输出端分别连接安全PLC中重置模块(RESET模块)输入端，安全PLC中重置模块输出端连接安全PLC中EDM1模块输入端，安全PLC中EDM1模块的一个输出端连接接触器KM1的线圈，安全PLC中EDM1模块的另一个输出端连接接触器KM2的线圈，接触器KM1的辅助常闭触点信号和接触器KM2的辅助常闭触点信号分别连接安全PLC中第二与门输入端，安全PLC中第二与门输出端连接PLC中EDM1模块的EDM信号接口。

接触器KM1和KM2的常开触点串联起来控制移动系统驱动器电源和激光系统电源的供给。

当遇到紧急情况按下急停安全控制回路的急停开关时，安全PLC迅速做出反应使输出口的接触器KM1和接触器KM2的线圈失电，常开触点断开，切断供给移动系统驱动器和激光系统的电源；当紧急情况处理完毕，松开急停开关后，急停开关闭合，PLC输出不会改变，需要人为地进行按下上电按钮S2的复位操作，避免因松开急停开关直接上电引起安全隐患。另外在按下上电按钮S2进行复位后，PLC还会检测作为外部设备监视器EDM1信号的两个接触器的常闭辅助触点的状态，只有接触器KM1和接触器KM2的状态正常方可上电，进一步提升了安全性能等级。

如图2所示，移动系统安全控回路包括：第一门开关、第二门开关、安全PLC、驱动器和电机，所述第一门开关和第二门开关分别连接安全PLC中与门输入端，安全PLC中与门输出端连接安全PLC中EDM2模块输入端，安全PLC中EDM2模块的一个输出端连接驱动器STO1接口，安全PLC中EDM2模块的另一个输出端连接驱动器STO2接口，驱动器的EDM信号反馈给安全PLC中EDM2模块的EDM接口，驱动器的输出端连接电机。

第一门开关和第二门开关用于检测仓门是否关闭，仓门稍微打开，第一门开关和第二门开关就动作，第一门开关和第二门开关作为安全PLC两个输入信号，根据门开关的状态逻辑判断输出两路控制信号给驱动器的STO1的STO2控制端口。第一门开关和第二门开关由1变为0时，安全PLC模块输出给STO1和STO2的电平由高变为低，驱动器停止给移动系统电机的扭矩输出，双入双出双回路控制提高安全等级。第一门开关和第二门开关关闭后，门状态输入由0变为1，安全PLC在收到门状态的变化后，同时检查来自驱动器的EDM2信号是否为ON，EDM2外部设备监视信号，它是用来检测驱动器STO工作状态的，只有驱动器的两个STO通道同是处于关闭状态时，EDM2输出电路的光电耦合器才为ON，有任一个通道或两个通道没有正常关闭时，EDM2输出光路的光电耦合器就为OFF。任一通道不能正常关闭意味着STO功能的可靠性已降低，EDM2把这种不可靠信息反馈给PLC，导致不能再恢复STO，提醒设备使用者及时检查排除隐患，使设备的安全可靠性更高。

如图3所示，激光系统安全控制回路包括：第一门开关、第二门开关、安全PLC、安全继电器K1、安全继电器K2、电磁阀、气缸挡板模块，所述第一门开关和第二门开关分别连接安全PLC中与门输入端，安全PLC中与门输出端连接安全PLC中EDM2模块输入端，安全PLC 中EDM2模块的一个输出端连接安全继电器K1的线圏，安全PLC中EDM2的另一个输出端连接安全继电器K2的线圈，安全继电器K1的常开触点与和安全继电器K2的常开触点串联在电磁阀的供电回路中，电磁阀上电使气缸与挡板一起移出光路。第一门开关和第二门开关用于检测仓门是否关闭，仓门稍微打开，第一门开关和第二门开关就动作，第一门开关和第二门开关作为安全PLC两个输入信号，根据门开关的状态逻辑判断输出两路控制信号给K1和K2的线圈。第一门开关和第二门开关由1变为0时，安全PLC模块输出给K1和K2线圈的电平由高变为低，K1和K2线圈失电，常开触点断开，由于K1和K2的常开触点是串联在控制Shutter 挡板打开的电磁阀控制电路中，电磁阀不可能上电，使Shutter挡板在门打开的状态下保持处于关闭的状态，双入(门开关)双出(双触点)双回路控制提高安全等级。第一门开关和第二门开关关闭后，门状态输入由0变为1，安全PLC在收到门状态的变化后，同时检查来自Shutter气缸的位置检测信号是否为关闭状态，并把Shutter的状态检测信号反馈给安全 PLC中EDM2模块的EDM接口。挡板的状态检测是靠挡板气缸上的位置传感器来实现的。如果Shutter气缸不在关闭状态，意味着Shutter气缸关闭的功能可靠性已降低，EDM2把这种不可靠信息反馈给PLC，提醒设备使用者及时检查排除隐患，使设备的安全可靠性更高。

对于激光系统安全控制特点在于，使用仓门与激光挡板的连锁动作，而不是传统的断激光电源的方法，仓门打开，挡板强制关闭。挡板是挡在激光输出光路里的一个机械挡板，是靠气缸带着移动，挡板挡在光路里，激光就被挡住，不可能射出，挡板移出光路，激光就可射出。

本安全控制电路包括第一门开关和第二门开关，其中第一门开关和第二门开关门关闭时为1，门未关闭时为0。挡板的默认状态是关闭，挡板的气缸上有拉簧使其在失电时挡板处于挡住光路状态，保证安全。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.一种符合CE标准的激光设备安全控制系统，其特征在于：包括急停安全控制回路、移动系统安全控回路和激光系统安全控制回路；急停安全控制回路用于紧急状态时通过急停开关切断移动系统驱动器和激光器的电源；移动系统安全控制回路用于设备正常运行时门开关与驱动器电流输出的互锁；激光系统安全控制回路用于设备正常运行时门开关与激光输出的互锁。

2.根据权利要求1所述的一种符合CE标准的激光设备安全控制系统，其特征在于：所述急停安全控制回路包括：上电钥匙开关S1、上电按钮S2、双触点急停开关ES1和ES2、安全PLC、接触器KM1和接触器KM2，所述双触点急停开关ES1和ES2输出端连接安全PLC中第一与门输入端，安全PLC中第一与门输出端、上电按钮S2和上电钥匙开关S1输出端分别连接安全PLC中重置模块输入端，安全PLC中重置模块输出端连接安全PLC中EDM1模块输入端，安全PLC中EDM1模块的一个输出端连接接触器KM1的线圈，安全PLC中EDM1模块的另一个输出端连接接触器KM2的线圈，接触器KM1的辅助常闭触点和接触器KM2的辅助常闭触点分别连接安全PLC中第二与门输入端，安全PLC中第二与门输出端连接PLC中EDM1模块EDM信号接口。

3.根据权利要求2所述的一种符合CE标准的激光设备安全控制系统，其特征在于：所述接触器KM1和KM2的常开触点串联控制移动系统驱动器电源和激光系统电源的供给。

4.根据权利要求1所述的一种符合CE标准的激光设备安全控制系统，其特征在于：所述移动系统安全控回路包括：第一门开关、第二门开关、安全PLC、驱动器和电机，所述第一门开关和第二门开关分别连接安全PLC中与门输入端，安全PLC中与门输出端连接安全PLC中EDM2模块输入端，安全PLC中EDM2模块的一个输出端连接驱动器STO1接口，安全PLC中EDM2模块的另一个输出端连接驱动器STO2接口，驱动器EDM接口连接安全PLC中EDM2模块的EDM接口，驱动器的输出端连接电机。

5.根据权利要求1所述的一种符合CE标准的激光设备安全控制系统，其特征在于：所述激光系统安全控制回路包括：第一门开关、第二门开关、安全PLC、安全继电器K1、安全继电器K2、电磁阀、挡板模块，所述第一门开关和第二门开关分别连接安全PLC中与门输入端，安全PLC中与门输出端连接安全PLC中EDM2模块输入端，安全PLC中EDM2模块的一个输出端连接安全继电器K1的控制线圈，安全PLC中EDM2的另一个输出端连接安全继电器K2的控制线圈，安全继电器K1常开触点和安全继电器K2常开触点串联控制分别连接电磁阀的供电，电磁阀控制与激光挡板连接的气缸动作，挡板气缸的位置检测输出给连接安全PLC中EDM2模块的EDM接口。

6.根据权利要求5所述的一种符合CE标准的激光设备安全控制系统，其特征在于：激光档板的气缸其初始状态是使挡板处于挡住光路的状态，并有拉簧使挡板维持在挡光状态。

7.根据权利要求4或5任一项所述的一种符合CE标准的激光设备安全控制系统，其特征在于：所述第一门开关、第二门开关初始状态为常闭，且只有门紧闭时为门开关闭合，双触点急停开关ES1和ES2初始状态为常闭，上电钥匙开关S1初始状态为常开。

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