DE102012004843A1 - Sicherheitsrelaisschaltung - Google Patents

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DE102012004843A1
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  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

Sicherheitsrelaisschaltung, insbesondere mit zwei in Reihe oder parallel geschalteten Relaisschaltern (k1, k2) in einem Laststromkreis (LN). Dem Relaisschalter (k1) ist ein Schalterstellung-Anzeigestromkreis (A1) zugeordnet. Eine Auswerteschaltung vergleicht die Befehlseingabe an das Relais (k1) mit der Anzeige des Anzeigestromkreises (A1), wodurch auftretende Fehlerzustände an den Relaisschaltern feststellbar sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Schalten eines Laststromkreises in Sicherheitstechnik, wobei Fehlerzustände des Relais detektiert werden sollen. Insbesondere soll die Stromlosschaltung des Laststromkreises („Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung”) oder das Einschalten („Einschalt-Sicherheitsrelaisschaltung”) des Laststromkreises sicherzustellen sein.
  • Um die Öffnungsstellung eines Laststromkreises sicher einhalten zu können, werden bevorzugt elektromagnetische Relais verwendet. In der Sicherheitstechnik wird die Schaltstellung mechanischer Schaltkontakte überprüft, wobei es bekannt ist ( EP 1 202 313 A1 ), ein Hochfrequenzsignal an den Kontrollkreis mit dem zu überprüfenden Schalter anzulegen und die Schalterstellung mit einem Hochfrequenzdetektor festzustellen. Zur Erhöhung der Sicherheit ist es auch bereits bekannt, zwei Relaisschalter hintereinander in dem Laststromkreis anzuordnen. Die Überprüfung der Schalterstellung mittels eines Hochfrequenzkontrollkreises ist jedoch aufwändig und lässt gewisse Fehlerzustände nicht erkennen. So kann der Relaisschalter seine geöffnete Stellung einnehmen, was feststellbar ist, aber wenn dabei durch einen Fremdkörper oder durch Metallbruch eine Überbrückung zwischen dem Arbeitskontakt und dem Ruhekontakt des Relaisschalters zustande kommt, kann dieser Fehlerzustand mit der bekannten Einrichtung nicht festgestellt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsrelaisschaltung anzubieten, bei der Fehlerzustände beim Relaisschalter sicher festgestellt werden können. Insbesondere soll die Stromlosschaltung eines Laststromkreises, oder das Einschalten des Laststromkreises, sicher herbeigeführt werden können.
  • Gemäß Erfindung ist eine Überwachungsschaltung vorgesehen, welche die Befehlseingabe an ein elektromechanisches Relais mit einem die Relaisschalterstellung oder den Relaisschalterzustand anzeigenden Stromkreis logisch verknüpft und daraus ein Fehler-Fehlerlos-Signal gewinnt.
  • Um die Stromlosschaltung des Laststromkreises sicherzustellen, werden bei der Erfindung die Relaisschalter zweier Relais in Serie im Laststromkreis geschaltet. Wenn demnach einer der Schalter seinen Öffnungszustand nicht erreicht, dann bewirkt doch der andere Relaisschalter, dass der Strompfad zur Last stromlos geschaltet worden ist.
  • Um das Einschalten des Laststromkreises sicherzustellen, werden bei der Erfindung die Relaisschalter zweier Relais im Laststromkreis parallel zueinander geschaltet. Wenn demnach einer der Schalter seinen Schließzustand nicht erreicht, dann bewirkt doch der andere Relaisschalter, dass der Strompfad zur Last geschlossen wird.
  • Im Sinne der Sicherheitstechnik muss verlangt werden, dass Störungen festgestellt werden, auch wenn diese noch nicht unmittelbar zu einer Fehlschaltung führen, weil die Störung bei einem der Relaisschalter durch das korrekte Arbeiten des anderen Relaisschalters geheilt wird. Bei jedem Relaisschalter ist ein Anzeigestromkreis vorgesehen, der jedoch Störungen wegen fehlerhafter Überbrückung bei dem betreffenden Relaisschalter durch Stromnachweismittel zu detektieren vermag.
  • In der bevorzugten Ausführungsform weist jeder Anzeigestromkreis eine Leuchtdiode auf, die über eine zugeordnete Hilfsspannungsquelle betrieben wird. Bei der Offenstellung eines bestreffenden Relaisschalters leuchtet die zugehörige Leuchtdiode voll auf und signalisiert so den korrekten Zustand des Schalters im Ruhezustand der Schaltung. Wenn dagegen der Laststromkreis aktiv geschaltet ist und keine Störung bei den Relaisschaltern vorliegt, dann sind die Leuchtdioden dunkel geschaltet.
  • Wenn in der Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung bei der Stromlosschaltung des Laststromkreises eine der in Serie geschalteten Relaisschalter nicht abfallen sollte, etwa weil die Kontakte verschweißt sind, dann wird der zugehörige Anzeigestromkreis nicht geschlossen und die zugehörige Leuchtdiode bleibt dunkel. Dies wird als Fehler bei dem betreffenden Relais erkannt und es kann verhindert werden, dass der Laststromkreis wieder eingeschaltet wird.
  • Wenn in der Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung beim Aktivieren des Laststromkreises eine Störung bei einem der Relais dergestalt auftritt, dass alle drei Anschlusskontaktpunkte des gestörten Relaisschalters elektrisch miteinander verbunden sind, dann leuchtet die zugeordnete Leuchtdiode wegen Betriebes durch die Hilfsspannungsquelle auf und es besteht die Möglichkeit, den Laststromkreis durch Umschalten des nicht gestörten Relais abzuschalten. Dies kann innerhalb einer Sicherheitszeit geschehen.
  • Eine Störung in der Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung kann auch bei stromlos geschaltetem Laststromkreis vorkommen, nämlich dass bei einem der Anzeigestromkreise der Stromfluss der Hilfsspannungsquelle gestört ist und die Leuchtdiode nicht richtig leuchtet. Dadurch kann erkannt werden, dass das betreffende Relais nicht mehr sicher ist. Das Einschalten des Laststromkreises kann verhindert werden.
  • Wenn in der Einschalt-Sicherheitsrelaisschaltung einer der Relaisschalter mit dem Kontaktpunkt des Überwachungsstromkreises verschweißt („hängende Kontakte”) sein sollte oder wenn bei einem der Relaisschalter sich eine „Dreipunktkontakt-Überbrückung” einstellt, dann wird dies beim Abfragen des Anzeigestromkreises aufgrund Aufleuchten der Leuchtdiode erkannt. Der sichere Einschaltzustand des Laststromkreises wird über das nicht gestörter, parallel geschaltete Relais aufrechterhalten.
  • Wenn in der Einschalt-Sicherheitsrelaisschaltung bei einem der Relaisschalter die schalterlosen Kontakte fehlerhafterweise überbrückt werden („Zweipunktkontakt-Überbrückung”) dann wird dies beim Einschalten des fehlerhaften Relais erkannt. Der Laststrom kann unter Umständen zu einer Überbelastung des Stromnachweismittels führen, was durch eine Sicherung („Polyfuse”) abgewendet werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
  • 1 eine Sicherheitsrelaisschaltung im Ruhezustand,
  • 2 im aktiven Zustand,
  • 3 im Fehlerzustand I (hängende oder verschweißte Kontakte)
  • 4 im Fehlerzustand II (Dreipunktkontakt-Überbrückung)
  • 5 im Fehlerzustand III (Zweipunktkontakt-Überbrückung)
  • 6 eine Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung gemäß Erfindung,
  • 7 eine schematisierte Darstellung von Anzeigestromkreisen der Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung im Ruhezustand des Laststromkreises,
  • 8 die Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung im aktiven Zustand des Laststromkreises,
  • 9 die Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung in einem Fehlerzustand I,
  • 10 die Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung in einem Fehlerzustand II,
  • 11 die Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung in einem Fehlerzustand III,
  • 12 eine schematische Darstellung von Überwachungsstromkreisen der Einschalt-Sicherheitsrelaisschaltung im Ruhezustand des Laststromkreises,
  • 13 die Einschalt-Sicherheitsrelaisschaltung im aktiven Zustand des Laststromkreises,
  • Es wird Bezug auf die 1 bis 5 genommen, die eine Sicherheitsschaltung in unterschiedlichen korrekten und fehlerhaften Zuständen zeigen. Die Sicherheitsschaltung umfasst einen Laststromkreis LN zwischen den Anschlüssen L und N, der von einem Relais K1 ein- und ausgeschaltet werden kann, einen Anzeigestromkreis A1, der die Schalterstellung des Relais anzeigt, und eine Auswerteschaltung, welche den Anzeigezustand des Anzeigestromkreises A1 mit der Befehlseingabe an das Relais K1 logisch verknüpft und daraus den Zustand der Schaltungsanordnung insgesamt als „fehlerfrei” oder als „fehlerhaft” bewertet. Man kann den Anzeigestromkreis zusammen mit der Auswerteschaltung als eine Überwachungsschaltung bezeichnen.
  • Das Relais K1 weist als elektromechanisches Relais eine Schalterzunge k1 auf, die zwischen einem Schließerpunkt S1 und einem Öffnerpunkt Ö1 schaltet und an einem gemeinsamen Punkt G1 angeschlossen ist. Der Anzeigestromkreis A1 umfasst eine Hilfsstromquelle H1 und Stromnachweismittel in Form einer Leuchtdiode LED1 und ist an die Schaltpunkte G1 und Ö1 angeschlossen. Je nach Stellung des Schalters k1 ist die Leuchtdiode LED1 in Betrieb oder außer Betrieb. Der eingeschaltete Zustand der Leuchtdiode wird durch Pfeile gekennzeichnet, während beim ausgeschalteten Zustand die Pfeile fortgelassen sind.
  • Die Auswerteschaltung umfasst eine integrierte Schaltung IC1, die logische Verknüpfungen in der Art vornehmen kann, dass zwei gleichartige Eingangssignale ein Ausgangssignal „fehlerfrei” ergibt, was hier durch eine „0” wiedergegeben wird, und zwei ungleichartige Eingangssignale zu der Ausgabe eines Fehlersignals führt, was hier durch eine „1” symbolisiert wird. Als Eingangssignal zu der integrierten Schaltung IC1 wird einerseits die Befehlseingabe an das Relais K1 und andererseits das Signal eines Optokopplers benutzt, der das Signal der Leuchtdiode LED1 in ein entsprechendes Eingangssignal an die integrierte Schaltung IC1 umsetzt. Der Optokoppler besteht aus einem Stromkreis mit Schalttransistor Q1, der durch das Licht der Leuchtdiode LED1 eingeschaltet und sonst ausgeschaltet ist. In dem Stromkreis des Optokopplers liegt ein Widerstand in Reihe mit dem Transistor Q1 und eine Anzapfung führt das Signal des Optokopplers an die integrierte Schaltung IC1 der Auswerteschaltung.
  • 1 zeigt den fehlerfreien Zustand der Sicherheitsrelaisschaltung im Ruhezustand. Das Relais K1 hat den Laststromkreis LN ausgeschaltet und den Anzeigestromkreis A1 eingeschaltet. Die Leuchtdiode LED1 leuchtet auf und schaltet den Transistor Q1 durch, sodass der Optokoppler das Signal „0” abgibt. Dieses stimmt mit dem Befehlssignal „0” an das Relais K1 überein. Die integrierte Schaltung IC1 gibt daraufhin das fehlerfreie Signal „0” ab.
  • 2 zeigt den aktiven Zustand der Sicherheitsrelaisschaltung. Mit dem Signal „1” wird ein Einschaltbefehl an das Relais K1 gegeben, welches den Laststromkreis LN einschaltet und den Anzeigestromkreis A1 ausschaltet. Der Optokoppler erhält daraufhin kein Leuchtsignal mehr und gibt das Signal „1” an die integrierte Schaltung IC1 weiter. Da beide Eingänge der integrierten Schaltung IC1 der Auswerteschaltung gleichwertig sind, wird das Signal „fehlerfrei”, durch „0” symbolisiert, abgegeben.
  • 3 zeigt einen Fehlerzustand I, der durch hängende oder verschweißte Kontakte charakterisiert werden kann. Dieser Fehlerzustand I tritt beim Abschalten des Relais K1 auf und bedeutet, dass das Relais nicht mehr sicher ist. Wegen der fehlerhaften Stellung der Schaltzunge k1 leuchtet die Diode LED1 im Anzeigestromkreis A1 nicht, so dass der Optokoppler das Signal „1” an die integrierte Schaltung IC1 abgibt, welche die Unstimmigkeit zwischen der Befehlseingabe an das Relais K1 und die Reaktion des Anzeigestromkreises A1 feststellt und als Fehlersignal „1” abgibt.
  • 4 zeigt einen Fehlerzustand II, der als „Dreipunkt-Kontaktüberbrückung” bezeichnet werden kann, weil die Schaltpunkte S1, G1 und Ö1 miteinander Kontakt haben. Beim Fehlerzustand II leuchtet die Diode LED. Wenn das Relais K1 mit dem Befehlssignal „1” eingeschaltet wird, sollte sich der Anzeigestromkreis A1 öffnen, was jedoch wegen der Dreipunkt-Kontaktüberbrückung nicht geschieht. Dies führt zu einer Unstimmigkeit zwischen den Eingangssignalen der integrierten Schaltung IC1 und damit zu einer Abgabe eines Fehlersignals „1”.
  • Mit 5 ist ein Fehlerzustand III skizziert, der in einer Art Zweipunkt-Kontaktüberbrückung besteht. Während des laufenden Betriebs, wenn der Anzeigestromkreis A1 ausgeschaltet sein sollte, erhält die Leuchtdiode LED1 einen Überstrom, der durch einen (nicht gezeichneten) Schutzwiderstand abgemildert wird. Das dabei abgebende Licht lässt den Optokoppler das Signal „0” abgeben, was von der integrierten Schaltung IC1 festgestellt wird. Es besteht eine Diskrepanz zwischen dem Eingangssignal „1” an das Relais K1 und dem Signal „0” des Anzeigestromkreises A1, was zur Fehlermeldung auswertbar ist. Als Fehlermeldung kann auch der Wechsel zwischen kurzzeitigem Aufleuchten der Leuchtdiode und dem Erlöschen der Leuchtdiode in der Auswerteschaltung ausgenützt werden, wie dies bei Zerstörung der Leuchtdiode auftreten würde.
  • Die in 6 dargestellte Schaltungsanordnung kann man als ein Safety-Relais mit optischer Diagnose bezeichnen. Die Schaltung enthält zwei elektromagnetische Relais K1 und K2 einfacher, konventioneller Bauart, die parallel zueinander an eine nicht dargestellte Steuerquelle angeschlossen sind, so dass die Relaisspulen erregt oder nicht erregt sind. Es ist auch möglich, die Relais K1 und K2 durch getrennte Steuerstromkreise anzusteuern. Die Relais K1 und K2 weisen jeweils zugeordnete Schalter k1 und k2 auf, die eine Ruhestellung, wie in 7 dargestellt, und eine Arbeitsstellung (8) in Abhängigkeit vom Erregungszustand der Relaisspulen einnehmen können. In ihrer Arbeitsstellung schließen die Relaisschalter k1 und k2 einen Laststromkreis, der sich zwischen den Anschlüssen L und N erstreckt. Jedem Relaisschalter k1, k2 ist ein Anzeigestromkreis A1 bzw. A2 zugeordnet, welche die Stellung der Schalter k1 bzw. k2 anzeigen und jeweils eine Leuchtdiode LED1 bzw. LED2 als Stromnachweismittel sowie jeweils eine Hilfsspannungsquelle H1, H2 zum Betrieb der jeweils zugeordneten Leuchtdiode enthalten. Der Relaisschalter k1 in der dargestellten Ruhestellung (7) überbrückt den sonst offenen Anzeigestromkreis A1 an zwei (G1, Ö1) der drei Anschluss-Kontaktpunkte (S1, G1, Ö1) des Relais K1 und in gleicher Weise verbindet der Schalter k2 die entsprechenden Anschluss-Kontaktpunkte (S2, G2, Ö2) des Relais K2, um den zweiten Anzeigestromkreis Ü2 zu schließen. Wenn die Relaisschalter k1 und k2 aus ihrer dargestellten Ruhestellung (7) in die Arbeitsstellung (8) umgeschaltet werden, werden die Anzeigestromkreise A1 und A2 geöffnet und der Laststromkreis LN geschlossen.
  • Als Hilfsspannungsquelle H1, H2 kann jede Art von Stromquelle benutzt werden, mit der sich Stromnachweismittel und speziell Leuchtdioden betreiben lassen. Im Falle der Schaltung nach 6 wird ein Transformator mit einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen als Hilfsspannungsquellen H1, H2 benutzt. Der Transformator bildet einen ersten Übertrager T1 als erste Hilfsspannungsquelle H1 und einen zweiten Übertrager T2 als zweite Hilfsspannungsquelle H2. Die Primärwicklung wird mit Spannungsimpulsen beaufschlagt, um die jeweiligen Hilfsspannungsquellen H1, H2 taktweise wirksam werden zu lassen und dabei den jeweiligen Zustand der Anzeigestromkreise A1, A2 abzufragen.
  • 7 zeigt eine Prinzipskizze der Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung im Ruhezustand. Die Hilfsspannungsquellen H1, H2 sind vereinfacht als Gleichspannungsquellen dargestellt. Die Anschlusskontaktpunkte sind mit S1, G1 und Ö1 bzw. S2, G2 und Ö2 angegeben. Der erste Relaisschalter k1 schließt den ersten Anzeigestromkreis A1 zwischen den Kontaktpunkten G1 und Ö1 und der zweite Relaisschalter S2 schließt den zweiten Anzeigeschaltkreis A2 zwischen den Kontaktpunkten G2 und Ö2. Pfeile bei den Leuchtdioden LED1 und LED2 zeigen den Leuchtzustand dieser Dioden an. Wenn beide Dioden voll leuchten, liegt kein Fehlerzustand in der Stromlosschaltung des Laststromkreises vor, wie dies mit 1 erläutert worden ist.
  • 8 zeigt die Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung in ihrem aktiven Zustand, bei dem der Laststromkreis LN eingeschaltet ist. Der Schalter k1 verbindet die Kontaktpunkte S1 mit G1 und der Schalter k2 die Kontaktpunkte S2 mit G2. Dabei sind die Anzeigestromkreise A1 und A2 geöffnet und die Leuchtdioden LED1 und LED2 leuchten nicht. Wie mit 2 erläutert, liegt damit der fehlerfreie aktive Zustand vor.
  • Mit 9 wird ein Fehlerzustand I („hängende Kontakte”) beim Schalter k1 erläutert. Während der Schalter k2 beim Abschalten des Laststromkreises in den Ruhezustand gegangen ist, ist der Schalter k1 am Kontaktpunkt S1 hängen geblieben (z. B. wegen verschweißter Kontakte). Demgemäß ist der erste Anzeigestromkreis A1 offengeblieben und die Leuchtdiode LED1 leuchtet nicht. Dieser Fehlerzustand I kann erkannt werden, wie mit 3 im Einzelnen erläutert. Zusätzlich kann die Diskrepanz zwischen den Leuchtzuständen von LED1 und LED2 als Fehler erkannt werden. Der erneute Wideranlauf des Laststromkreises kann verhindert werden.
  • 10 skizziert einen weiteren Fehlerzustand II („Dreipunkt-Kontaktüberbrückung”), der beim Einschalten des Laststromkreises LN zu Tage treten kann. Der Fehler tritt durch Kurzschluss zwischen den Kontaktpunkten S1, G1 und Ö1 auf, etwa wenn eine Feder in dem Relais gebrochen ist. Mit 4 wird erläutert, wie dieser Fehlerzustand II erkannt werden kann. Zur Entdeckung des Fehlers kann auch ausgenutzt werden, dass die Leuchtdiode LED1 des Anzeigestromkreises A1 bei diesem Fehler leuchtet, während die Leuchtdiode LED2 des Anzeigestromkreises A2 erlischt. Beim Auftreten dieses Fehlers sollte der Laststromkreis unverzüglich stromlos geschaltet werden. Sofortiges Abschalten ist über das Relais K2 möglich.
  • 11 zeigt einen Fehlerzustand III („Zweipunkt-Kontaktüberbrückung”), bei dem durch Bruch eines Metallteils die Kontaktpunkte S1 und Ö1 miteinander in Verbindung geraten. Dies kann vor dem Zuschalten des Laststromkreises erkannt werden, weil im Ruhezustand der Schaltung (7) beide Leuchtdioden LED1 und LED2 leuchten sollen, im Fehlerzustand III jedoch LED1 erlischt. Daraufhin sollte der Laststromkreis nicht eingeschaltet werden. Wenn der Fehlerzustand III während des laufenden Betriebes auftritt, wird dieser Fehler gemäß der Vorgehensweise nach 5 detektiert.
  • Die beschriebene Schaltungsanordnung umfasst somit eine Überwachungsschaltung, welche Anzeigestromkreise A1, A2 und Auswerteschaltungen gemäß den 1 bis 5 aufweist. Dabei können die den Auswerteschaltungen A1, A2 zugeordneten integrierten Schaltungen miteinander vereint sein und zusätzlich eine weitere Logikschaltung mit integriert enthalten, um die Stellungen der Relaisschalter k1, k2 und die Ansprechzustände der Leuchtdioden LED1, LED2 aufzunehmen und durch logische Verknüpfung auszuwerten sowie gegebenenfalls Sicherheitsschaltmaßnahmen durchzuführen.
  • Zur Realisierung der Einschalt-Sicherheitsrelaisschaltung wird 6 dergestalt abgewandelt, dass die Schalter k1, k2 parallel zueinander im Laststromkreis LN liegen, wie dies auch aus den 12 und 13 hervorgeht. Wenn demnach einer der Schalter k1 oder k2 ausfallen sollte, kann der jeweils andere Schalter sicherstellen, dass der Laststromkreis sicher eingeschaltet wird oder bleibt.
  • Im Gegensatz zu der Ausschalt-Sicherheitsrelaisschaltung nach 711 wird bei der Einschalt-Sicherheitsrelaisschaltung bevorzugt, die Relais K1, K2 im abgefallenen Zustand der Schalter k1, k2 für das Einschalten des Laststromkreises LN zu betreiben. Dies ist jedoch nicht zwingend und in den 12, 13 werden Anschlusskontaktpunkte mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie sie dem Ausführungsbeispiel nach den 6 bis 11 zu Grunde liegen. 12 zeigt den Ruhezustand der Einschalt-Sicherheitsrelaisschaltung und 13 deren aktiven Zustand. Im Ruhezustand leuchten beide Leuchtdioden LED1 und LED2 der beiden Anzeigenstromkreise A1 und A2, und im aktiven Zustand der Einschalt-Sicherheitsrelaisschaltung sind die Leuchtdioden LED1 und LED2 dunkel.
  • Wie bei 3 besteht der Fehlerzustand I am Relais K1 im Hängenbleiben des Schalters k1 an einem Kontaktpunkt (hier Ö1). Dies kann entsprechend dem Überwachungsverfahren festgestellt werden, wie bei 3 beschrieben. Alternativ oder zusätzlich kann der Fehlerzustand I („hängender Kontakt”) beim Abfragen der Anzeigestromkreise A1 und A2 dadurch festgestellt werden, dass die Leuchtzustände der Leuchtdioden LED1 und LED2 nicht übereinstimmen. Dabei bleibt der Einschaltzustand des Laststromkreises LN durch den Schalter S2 sichergestellt.
  • Beim Fehlerzustand II („Dreipunkt-Kontaktüberbrückung”) haben alle drei Anschlusskontaktpunkte S1, G1, Ö1 des Relais K1 elektrischen Kontakt zueinander. Dies kann, wie bei 4 beschrieben, festgestellt werden. Außerdem kann der Fehlerzustand II beim Anziehen des Relais K1 erkannt werden, weil sich die Leuchtzustände der Leuchtdioden LED1 und LED2 unterscheiden.
  • Beim Fehlerzustand III („Zweipunkt-Kontaktüberbrückung”) kommt es zu einer Überbrückung zwischen den Anschlusskontaktpunkten S1 und Ö1. Die kann gemäß des Verfahrens nach 5 festgestellt werden. Zusätzlich gibt es eine Fehlerprüfmöglichkeit basierend auf unterschiedlichen Leuchtstärken der Dioden LED1 und LED2. Solange der Schalter k2 des Relais K2 den Strompfad des Laststromkreises LN schließt, hat der Strom wenig Veranlassung, über die Fehlerstelle beim Relais K1 zu fließen. Beim Öffnen des Schalters k2 jedoch könnte die angelegte Spannung zu einem übermäßigen Strom über die Diode LED1 führen, weswegen die Leuchtdioden zweckmäßiger Weise durch eine Sicherung („Polyfuse”) abgesichert werden. Beim Schalterspiel des Schalters k2 kommt es zu unterschiedlichen Leuchtgraden der Dioden LED1 und LED2, wodurch erkannt wird, dass das Relais K1 nicht mehr sicher ist.
  • Die beiden beschriebenen Methoden der Fehlerfeststellung werden zweckmäßigerweise in der Überwachungsschaltung miteinander kombiniert, wobei die Steuerstellungen der Relaisschalter k1 und k2 sowie die Ansprechzustände der Dioden LED1 und LED2 logisch miteinander verknüpft werden, um die Fehlerzustände an den jeweiligen Relaisschaltern k1, k2 zu detektieren. Die hierzu eingesetzte Überwachungsschaltung kann die beiden Anzeigestromkreise A1, A2 und zugeordnete Auswerteschaltungen sowie zusätzliche Logikschaltungen enthalten, um die geschilderten logischen Verknüpfungen durchzuführen. Zweckmäßigerweise werden die Auswerteschaltungen und die zusätzlichen Logikschaltungen in einer gemeinsamen integrierten Schaltung zusammengefasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1202313 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Schaltungsanordnung zum Schalten eines Laststromkreises in Sicherheitstechnik, umfassend: – mindestens ein elektromagnetisches Relais (K1) mit einem gesteuerten Schalter (k1), der im aktiven Zustand des Relais seine geschlossene Arbeitsstellung einnimmt und dabei im Laststromkreis (LN) liegt, während im Ruhezustand des Relais der Schalter (k1) hinsichtlich des Laststromkreises (LN) eine geöffnete Ruhestellung einnimmt, – mindestens eine Überwachungsschaltung, welche umfasst: – einen Schalterstellung-Anzeigestromkreis (A1), der eine Hilfs-Spannungsquelle (H1) und Stromnachweismittel enthält und im Ruhezustand des Relais (K1) die Stromnachweismittel ansprechen lässt, – eine Auswerteschaltung, welche das Ansprechen der Stromnachweismittel mit der Befehlseingabe „an” oder „aus” an das Relais (K1) vergleicht und aus dem Vergleich den Zustand der Schaltungsanordnung „fehlerfrei” oder „fehlerhaft” ableitet, – wobei im fehlerfreien Ruhezustand das Relais (K1) den Laststromkreis (LN) aus- und den Anzeigestromkreis (A1) einschaltet, – wobei im fehlerfreien aktiven Zustand das Relais (K1) den Laststromkreis (LN) ein- und den Anzeigestromkreis (A1) ausschaltet, – wobei ein Fehlerzustand „hängende Kontakte” beim Abschalten des Laststromkreises (LN) durch Unstimmigkeit der Befehlseingabe an das Relais mit dem Ansprechzustand der Stromnachweismittel erkennbar wird, – wobei ein Fehlerzustand „Dreipunkt-Kontaktüberbrückung” sich beim Zuschalten des Laststromkreises (LN) durch Unstimmigkeit der Befehlseingabe an das Relais mit dem teilweise verharrenden Ansprechzustand der Stromnachweismittel bemerkbar macht, und – wobei ein Fehlerzustand „Zweipunkt-Kontaktüberbrückung” im laufenden Betrieb durch Unstimmigkeit der Befehlseingabe an das Relais mit einem falschen Ansprechzustand der Stromnachweismittel erkennbar wird.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei beim Einschaltbefehl des Relais ein logisches Befehlssignal „1” und beim Ausschaltbefehl ein logisches Befehlssignal „0” an die Auswerteschaltung abgegeben werden, wobei beim positiven Ansprechzustand der Stromnachweismittel ein logisches Zustandssignal „0” und beim negativen Ansprechzustand ein Zustandssignal „1” erzeugt wird, und wobei die Auswerteschaltung bei Übereinstimmung des Zustandssignal mit dem Befehlssignal Fehlerfreiheit anzeigt und bei Nichtübereinstimmung Fehlerhaftigkeit anzeigt.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stromlosschaltung des Laststromkreises (LN) sicherzustellen ist, umfassend: – ein erstes elektromagnetisches Relais (K1) mit einem ersten Schalter (k1), – ein zweites elektromagnetisches Relais (K2) mit einem zweiten Schalter (k2), – einen ersten Schalterstellung-Anzeigestromkreis (A1), – einen zweiten Schalterstellung-Anzeigekreis (A2), und – eine Auswerteschaltung, welche die Befehlseingaben an die Relais (K1, K2) mit den Stromzuständen der Anzeigestromkreise (A1, A2) vergleicht und daraus den Zustand der Schaltungsanordnung als „fehlerfrei” oder als „fehlerhaft” ableitet.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Überwachungsschaltung integrierte Schaltungen enthält, welche den jeweiligen Auswerteschaltungen (A1, A2) zugeordnet sind, und zusätzlich weitere Logikschaltungen enthält, um die Stellungen der Relaisschalter (k1, k2) untereinander auf Übereinstimmung auszuwerten, – wobei im fehlerfreien aktivem Zustand der erste und zweite Schalter (k1, k2) den Laststromkreis (LN) schließen und den jeweilig zugehörigen Anzeigestromkreis (A1, A2) öffnen, was sich durch Nicht-Ansprechen der Stromnachweismittel manifestiert, – wobei ein Zustand „hängende Kontakte” an einem der Relais den zugeordneten Anzeigestromkreis (A1, A2) im seinem Zustand vor Stromlosschalten des Laststromkreises (LN) verharren lässt, was als Fehlerzustand des betreffenden Relais auswertbar ist, – wobei ein Fehlerzustand „Dreipunkt-Kontaktüberbrückung” sich durch teilweises Ansprechen der Stromnachweismittel des fehlerhaften Relais bemerkbar macht, wenn der Laststromkreis (LN) zugeschaltet wird und – wobei ein Fehlerzustand „Zweipunkt-Kontaktüberbrückung” bei einem der Relais die Stromnachweismittel des zugeordneten Anzeigestromkreises nicht, oder nur schwach, ansprechen lässt, wenn die Relais zugeschaltet werden.
  5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Einschalten des Laststromkreises sicherzustellen ist, umfassend: – ein erstes elektromagnetisches Relais (K1) mit einem ersten Schalter (k1), – ein zweites elektromagnetisches Relais (K2) mit einem zweiten Schalter (k2), – einen ersten Anzeigestromkreis (A1), – einen zweiten Anzeigestromkreis (A2), und – eine Auswerteschaltung, welche die Befehlseingaben an die Relais (K1, K2) mit den Stromzuständen der Anzeigestromkreisen (A1, A2) vergleicht und daraus den Zustand der Schaltungsanordnung als „fehlerfrei” oder als „fehlerhaft” ableitet.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, – wobei die Überwachungsschaltung integrierte Schaltungen enthält, welche den jeweiligen Auswerteschaltungen (A1, A2) zugeordnet sind, und zusätzlich weitere Logikschaltungen enthält, um die Stellungen der Relaisschalter (k1, k2) untereinander auf Übereinstimmung auszuwerten, – wobei im fehlerfreien aktivem Zustand sowohl der erste wie auch der zweite Schalter (k1, k2) den Laststromkreis (LN) schließen und den jeweiligen zugehörigen Anzeigestromkreis (A1, A2) öffnen, was sich durch Nichtansprechen der Stromnachweismittel manifestiert, – wobei ein Zustand „hängende Kontakte” an einem der Relais den zugeordneten Anzeigestromkreis in seinem Zustand vor Umschalten des Laststromkreises (LN) verharren lässt, was als Fehlerzustand des betreffenden Relais auswertbar ist, – wobei ein Fehlerzustand „Dreipunkt-Kontaktüberbrückung” sich durch teilweises Ansprechen der Stromnachweismittel des fehlerhaften Relais bemerkbar macht, wenn der Laststromkreis (LN) eingeschaltet wird, und – wobei ein Fehlerzustand „Zweipunkt-Kontaktüberbrückung” bei einem der Relais die Stromnachweismittel des zugeordneten Anzeigestromkreises heftig ansprechen lässt, wenn das andere Relais in den Ruhezustand geschaltet wird.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Stromnachweismittel als Leuchtdioden (LED1, LED2) ausgebildet sind, die in Reihe mit einer jeweiligen Hilfs-Spannungsquelle (H1, H2) und mit zwei (G1, Ö1; G2, Ö2) der drei Kontaktpunkte (S1, G1, Ö1; S2, G2, Ö2) eines jeweiligen Relais (K1, K2) liegen.
  8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei eine erste Hilfsspannungsquelle (H1) des ersten Anzeigestromkreises (A1) einen ersten Übertrager (T1) enthält, der taktweise mit einem Strom-Spannungs-Impuls beaufschlagbar ist, und wobei eine zweite Hilfsspannungsquelle (H2) des zweiten Anzeigestromkreises (A2) einen zweiten Übertrager (T2) enthält, der taktweise mit einem Strom-Spannungs-Impuls beaufschlagbar ist.
  9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, wobei der erste und der zweite Übertrager (T1, T2) baulich vereint sind und einen Transformator mit einer gemeinsamen Primärwicklung und mit zwei Sekundärwicklungen bilden.
  10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei das erste und das zweite elektromechanische Relais (K1, K2) an einen Steuerstromkreis angeschlossen sind.
  11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Optokopplerschaltung den jeweiligen Anzeigestromkreis (A1) mit der jeweiligen Auswerteschaltung verbindet.
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