CN220042978U - 具有安全扭矩关断功能的转台安全保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了具有安全扭矩关断功能的转台安全保护电路，包括急停按钮SO，时间继电器KT，中间继电器KA1、中间继电器KBR2，接触器KM和若干导线构成；急停按钮SO分别带一对常开触点13‑14和一对常闭触点11‑12，常开触点13和11接到24V电压输入的正端24V+，急停按钮SO的触点14接到时间继电器KT和中间继电器KA1的线圈，线圈的另一端接到直流24V电压输入的负端24V‑。本实用新型在现有技术基础上增加一个急停按钮，两个继电器，一个接触器，几根导线，就能使转台运行的安全系数得到很大的提升，既可以使设备在非正常状态下从电源中切除，又能使设备在较短的时间内停下来。
Description
技术领域
本实用新型属于转台制造技术领域，尤其涉及具有安全扭矩关断功能的转台安全保护电路。
背景技术
当前国内外的转台应用于金属成型、汽车、航空、包装、建筑、船舶、机床等行业，用户可涵盖汽车主机厂、汽车零部件厂、包装厂等，此类行业中转台的负载都具有大惯量高转速的特性，对于工业安全生产的要求是机械设备在遇到突发状况时能够及时切断动力输出并及时可靠停机，对此，行业中采用的转台控制方式一般都是采用带STO功能的伺服控制器或者变频器对转台电机实现控制，所谓STO功能(Safe Torque Off，即安全扭矩关断功能)，是电机控制器常见的控制功能，此功能发生作用时，伺服控制器或变频器的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管)的门极触发电路电源被切断，从而切断驱动器或变频器对受控电机的转矩输入，此STO功能可靠性能至少达到国际电工委员会标准SIL(Safety Integrity Level)2级，对于设备的安全运行提供了一定的保障。
当前传动行业中电控方案对于安全回路的设定，都是仅触发STO功能，尔后变频器或驱动器停止对转台电机动力输出，既没有驱动转矩也没有制动转矩，靠电机所负载的机械部件的摩擦等阻力自由减速至停止状态，况且，STO功能在最初开发之时有其操作便捷的要求，触发STO功能只是切断伺服控制器或变频器对电机的动力输出，而伺服控制器和变频器并没有从电网中被切除，由此看来，单纯地使用STO虽然对安全运行提供了一定保证，但还是存在一定的隐患。
因STO功能被触发后，伺服驱动器和变频器停止对电机动力输出，电机带着负载只能靠其自身阻力减速停机，所以单一的STO功能只适用于惯量小，可自由停车、不需要紧急停止的场合，在负载惯性较大的场合，电机并不会立刻停止，所以单纯的STO功能在有可能对人身或设备造成伤害的场合具有安全隐患。
此外STO功能对电路的作用仅是切断伺服控制器或变频器的IGBT的门极触发电路电源，其整流单元及直流母线依旧是有电能输入带电运行的，这种情况下，如若在需要伺服控制器及变频器因前端(整流及直流母线单元)发生异常故障需要启动安全扭矩关断功能时，并不能使伺服驱动器或变频器从不安全的运行状态下切除，这是单独使用STO功能的另一大安全漏洞。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了具有安全扭矩关断功能的转台安全保护电路。
本实用新型公开的具有安全扭矩关断功能的转台安全保护电路，包括急停按钮SO，时间继电器KT，中间继电器KA1、中间继电器KBR2，接触器KM和若干导线构成；
其中，所述急停按钮SO分别带一对常开触点13-14和一对常闭触点11-12，常开触点13和11接到24V电压输入的正端24V+，急停按钮SO的触点14接到所述时间继电器KT和所述中间继电器KA1的线圈，线圈的另一端接到直流24V电压输入的负端24V-，所述急停按钮SO的触点12接到所述接触器KM线圈的一端，所述接触器KM的另一端接到直流24V电压输入的负端24V-，所述时间继电器KT的一对延时闭合常开触点一端接到直流24V电源正端24V+，另一端接到所述中间继电器KBR2的线圈，KBR2线圈的另一端接到直流24V电压输入的负端24V-。
进一步地，L11、L12、L13为电源动力输入，分别通过导线接到驱动器进线断路器F0的1、3、5进线端，所述驱动器进线断路器F0的出线端2、4、6接到接触器KM的进线端1、3、5，接触器KM的出线端2、4、6接到驱动器A0的电源进线端子R、S、T，驱动器A0的出线端U、V、W接到电机M的电源端子U、V、W。
进一步地，电机刹车接线端子一端接到直流24V电压输入的负端24V-，电机刹车接线端子的另一端接到中间继电器KBR2的触点2，KBR2的常闭触点1-2与KBR1的常开触点3-4串联，KBR1触点3接到24V电压输入的正端24V+。
进一步地，驱动器的STO端子中的COM端接到直流24V电压输入的负端24V-，STO端子的STO1和STO2分别通过中间继电器KA1的两对常闭触点1-9，4-12接到24V电压输入的正端24V+，电机刹车继电器KBR1的线圈一端接到直流24V电源正端24V+，一端接到驱动器控制端子DO3+，驱动器控制端子DO3-接直流24V电压输入的负端24V-。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型构造简单，只需要在原来的技术基础上增加一个急停按钮，两个继电器，一个接触器，几根导线，就能使转台运行的安全系数得到很大的提升，既可以使设备在非正常状态下从电源中切除，又能使设备在较短的时间内停下来，而且时间继电器的使用又使得机械制动的介入时机变得可调，如果需要在较短的时间即STO触发之际就开始减速，只需要调小时间继电器的延时时间，这样的设置也增加了设备运行的灵活性，使工厂安全生产更具保障。
附图说明
图1本实用新型的总体电路原理图；
图2本实用新型的转台安全保护电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变换或替换，均属于本实用新型的保护范围。
参考附图1，图1中L11、L12、L13为电源动力输入，分别通过导线接到驱动器进线断路器F0的1、3、5进线端，断路器F0的出线端2、4、6接到接触器KM的进线端1、3、5，接触器KM的出线端2、4、6接到驱动器A0的电源进线端子R、S、T，驱动器A0的出线端U、V、W接到电机M的电源端子U、V、W，电机刹车接线端子一端接到直流24V电压输入的负端24V-，电机刹车接线端子的另一端接到中间继电器KBR2的触点2，KBR2的常闭触点1-2与KBR1的常开触点3-4串联，KBR1触点3接到24V电压输入的正端24V+，驱动器的STO端子(安全扭矩关断端子)中的COM端接到直流24V电压输入的负端24V-，STO端子的STO1和STO2分别通过中间继电器KA1的两对常闭触点1-9，4-12接到24V电压输入的正端24V+，电机刹车继电器1KBR1的线圈一端接到直流24V电源正端24V+,一端接到驱动器控制端子DO3+,驱动器控制端子DO3-接直流24V电压输入的负端24V-。
附图2中基于STO功能的安全保护电路部分由一个急停按钮SO，一个时间继电器KT，两个中间继电器KA1和KBR2，一个接触器KM和若干导线构成，其中急停按钮SO分别带一对常开触点13-14和一对常闭触点11-12，触点13和11接到24V电压输入的正端24V+，急停按钮SO的触点14接到时间继电器KT和中间继电器KA1的线圈，线圈的另一端接到直流24V电压输入的负端24V-，急停按钮SO的触点12接到接触器KM线圈的一端，接触器KM的另一端接到直流24V电压输入的负端24V-，时间继电器KT的一对延时闭合常开触点一端接到直流24V电源正端24V+，另一端接到中间继电器KBR2的线圈，KBR2线圈的另一端接到直流24V电压输入的负端24V-。
以下结合具体工作过程，对这种基于控制器STO功能开发的转台安全保护电路作功能性说明，电路运行时，合上断路器F0，打开急停按钮SO，此时急停按钮SO的触点11-12处于闭合状态，接触器KM线圈两端得到直流24V电压，KM动作，KM主触点1-2、3-4、5-6闭合，驱动器主回路A0得电，同时，急停按钮SO的常开触点13-14处于断开状态,则时间继电器KT、中间继电器KA1线圈均无电压不动作，中间继电器KA1的常闭触点1-9，4-12均闭合，安全扭矩关断端子的两个通道STO1和STO2均有高电平输入，则安全扭矩关断功能被允许转矩输出，时间继电器KT的延时常开触点不闭合，中间继电器KBR2不动作，中间继电器KBR2触点1-2保持闭合状态，驱动器A0得到使能信号后，驱动器A0控制回路端子DO3+和DO3-输出信号，中间继电器KBR1线圈得电动作，触点3-4闭合，电机刹车YB打开，待控制系统启动命令触发后，转台电机开始运转，当发生突发状况时，需要触发安全保护电路使转台尽快停止，操作人员按下急停按钮SO，此时急停按钮SO的触点13-14闭合，KA1和KT得电，KA1得电后，触点1-9，4-12断开，安全扭矩关断的两个通道STO1和STO2的高电平输入被切断，STO功能被触发，驱动器切除对电机的扭矩输出，电机由于惯性进入自由停车状态，同时时间继电器KT得电后，KT的延时闭合常开触点进入延时闭合状态，优选地，本实施例中，时间继电器的延时时间设置为2秒，2秒到达后，时间继电器KT1的触点T1-T2闭合，中间继电器KBR2线圈得电，中间继电器KBR2的常闭触点1-2断开，电机刹车线圈失电，刹车抱住，对电机进行机械制动，电机由于刹车摩擦力减速到静止状态，同时，急停按钮SO被按下后，急停按钮SO的常闭触点11-12断开，接触器KM线圈失电，主触点1-2、3-4、5-6断开，驱动器从电源侧切除，当异常状况被排除后，仅需打开急停按钮SO，KA1恢复，即可恢复STO的允许输出，并使驱动器重新恢复到待运行状态，并不增加操作的复杂性。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型构造简单，只需要在原来的技术基础上增加一个急停按钮，两个继电器，一个接触器，几根导线，就能使转台运行的安全系数得到很大的提升，既可以使设备在非正常状态下从电源中切除，又能使设备在较短的时间内停下来，而且时间继电器的使用又使得机械制动的介入时机变得可调，如果需要在较短的时间即STO触发之际就开始减速，只需要调小时间继电器的延时时间，这样的设置也增加了设备运行的灵活性，使工厂安全生产更具保障。
本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。
而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
本实用新型实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。
综上所述，上述实施例为本实用新型的一种实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.具有安全扭矩关断功能的转台安全保护电路，其特征在于，包括急停按钮SO，时间继电器KT，中间继电器KA1、中间继电器KBR2，接触器KM和若干导线构成；
其中，所述急停按钮SO分别带一对常开触点13-14和一对常闭触点11-12，常开触点13和11接到24V电压输入的正端24V+，急停按钮SO的触点14接到所述时间继电器KT和所述中间继电器KA1的线圈，线圈的另一端接到直流24V电压输入的负端24V-，所述急停按钮SO的触点12接到所述接触器KM线圈的一端，所述接触器KM的另一端接到直流24V电压输入的负端24V-，所述时间继电器KT的一对延时闭合常开触点一端接到直流24V电源正端24V+，另一端接到所述中间继电器KBR2的线圈，KBR2线圈的另一端接到直流24V电压输入的负端24V-。
2.根据权利要求1所述的具有安全扭矩关断功能的转台安全保护电路，其特征在于，L11、L12、L13为电源动力输入，分别通过导线接到驱动器进线断路器F0的1、3、5进线端，所述驱动器进线断路器F0的出线端2、4、6接到接触器KM的进线端1、3、5，接触器KM的出线端2、4、6接到驱动器A0的电源进线端子R、S、T，驱动器A0的出线端U、V、W接到电机M的电源端子U、V、W。
3.根据权利要求2所述的具有安全扭矩关断功能的转台安全保护电路，其特征在于，电机刹车接线端子一端接到直流24V电压输入的负端24V-，电机刹车接线端子的另一端接到中间继电器KBR2的触点2，KBR2的常闭触点1-2与KBR1的常开触点3-4串联，KBR1触点3接到24V电压输入的正端24V+。
4.根据权利要求3所述的具有安全扭矩关断功能的转台安全保护电路，其特征在于，驱动器的STO端子中的COM端接到直流24V电压输入的负端24V-，STO端子的STO1和STO2分别通过中间继电器KA1的两对常闭触点1-9，4-12接到24V电压输入的正端24V+，电机刹车继电器KBR1的线圈一端接到直流24V电源正端24V+，一端接到驱动器控制端子DO3+，驱动器控制端子DO3-接直流24V电压输入的负端24V-。
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