DE19641516C1 - Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion nach dem Oberbegriff des Haupt­ anspruchs.

Zum Schutz von Personen vor Gefahr bringenden Bewe­ gungen an Anlagen und Maschinen müssen Schutzmaßnah­ men vorgesehen sein. Es gibt verschiedene gesetzliche Bestimmungen, die die Bedingungen für Schaltungsan­ ordnungen mit Sicherheitsfunktion festlegen. Es sind beispielsweise Schaltungsanordnungen für Not-Aus-Ge­ räte bekannt, die einen zweikanaligen Aufbau aufwei­ sen. Dabei sind üblicherweise ein oder mehrere in Reihe geschaltete Not-Aus-Schalter vorgesehen, die jeweils zwei mechanisch miteinander verbundene Öff­ nerkontakte aufweisen und die Öffnerkontakte sind jeweils mit einem Sicherheitsrelais verbunden, die Bestandteil der Schaltungsanordnung mit Sicherheits­ funktion sind. Die Sicherheitsrelais liegen über Not- Aus-Schalter an einer Gleichspannungsversorgung und schalten ihnen zugeordnete Kontakte, die beispiels­ weise im Notfall, d. h. bei Betätigen eines Not-Aus- Schalters, die Spannungsversorgung zu einer Maschine unterbrechen. Zum Einschalten, d. h. zum Anziehen der Sicherheitsrelais, ist bei einer derartigen Schaltung ein Einschaltkreis vorgesehen, der beispielsweise als elektronischer Einschaltkreis ausgebildet ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung mit Sicherheits­ funktion ist beispielsweise in der DE 195 13 191 C1 beschrieben. Dabei sind parallel zu den Selbsthalte­ kontakten der Sicherheitsrelais die Schaltstrecken von elektronischen Schaltvorrichtungen geschaltet, deren Steueranschlüsse über Widerstände von einem Verbindungspunkt zwischen einem Ein-Schalter und dem Kondensator des Einschaltkreises geliefert wird.

Die Not-Aus-Schaltgeräte sind jeweils entsprechend gesetzlicher Regelungen und abhängig von ihrem Aufbau in Sicherheitskategorien eingeteilt. Bei dem bekannten Stand der Technik wird zwar eine hohe Sicherheit ge­ währleistet, aber die höchste Sicherheitskategorie (nach prEN 954) wird nicht erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schal­ tungsanordnung mit Sicherheitsfunktion zu schaffen, die eine sehr hohe Sicherheit gewährleistet und die trotzdem kostengünstig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.

Die vorliegende Erfindung weist eine Reset- oder Starttasten-Überwachung auf, die mittels eines Start­ relais mit Wechslerkontakten realisiert wird, wobei das Startrelais bei Schließen eines Startschalters erregt wird und ein Kondensator sich über den Wechs­ lerkontakt in Wirkstellung auflädt und bei Öffnen des Startschalters das Relais abfällt und der Kondensator sich über den Wechslerkontakt in Ruhestellung und ein Sicherheitsrelais entlädt, wodurch das Sicherheits­ relais erregt wird und seine Kontakte im Freigabe­ stromkreis schaltet. Aufgrund des bewußten Startvor­ gangs und der Starttasten-Überwachung wird die höch­ ste Sicherheitskategorie erreicht, wobei das Startre­ lais klein dimensioniert werden kann, da die Kontakte des Relais ausschließlich im Einschaltkreis wirkt, und weiterhin bleibt die Anzahl der Kontakte - zwei Wechsler - in einem zweikanaligen Aufbau gering, un­ abhängig davon mit wievielen Freigabestrompfaden die Schaltungsanordnung aufgebaut ist.

Durch die in den Unteransprüchen vorgesehenen Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen möglich. Durch Vorsehen einer Diode im Entla­ dungskreis des Kondensators wird sichergestellt, daß der Kondensator sich nicht wieder auflädt, wenn die Sicherheitsrelais angezogen sind.

Die parallel zu den Kondensatoren liegenden Wider­ stände dienen der vollständigen und schnellen Entla­ dung der Kondensatoren, nachdem die Sicheitsrelais in Selbsthaltung gegangen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion mit einem zweikanaligen Aufbau nach der vorliegenden Erfin­ dung.

Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion beispielsweise für ein Not-Aus- Schaltrelais weist als zweikanalige Sicherheitsschal­ tung einen ersten Relaisstromkreis 1, einen zweiten Relaisstromkreis 2 und einen Einschaltstromkreis 3, 3′ und 3′′ auf. Dabei sind in den Relaisstromkreisen je­ weils ein Sicherheitsrelais K2, K3 jeweils über einen Not-Aus-Schalter S2 mit zwei mechanischen miteinander verbundenen Schaltelementen an die Spannungsversorgung V angeschlossen und andererseits mit Masse M verbunden. Parallel zu den Sicherheitsrelais K2, K3 sind jeweils Freilaufdioden V3, V5 geschaltet.

Der Einschaltstromkreis 3, 3′, 3′′ weist eine normaler­ weise offene Starttaste S1 auf, die einerseits an die Spannungsversorgung V und andererseits über zwei Öff­ nerkontakte k3, k2 des Kontaktsatzes jeweils der Si­ cherheitsrelais K2 und K3, die im Ruhezustand geschlos­ sen sind, mit einem Startrelais K1 verbunden ist, des­ sen anderer Anschluß an Masse M liegt. Parallel zum Startrelais K1 ist eine Freilaufdiode V1 geschaltet.

Bestandteil des Einschaltkreises sind aufgrund der zweikanaligen Ausführung zwei Kondensatoren C1 und C2, die über Wechslerkontakte k1, k1′ und über den Not-Aus- Schalter S2 mit der Versorgungsspannung verbindbar sind, während jeweils die anderen Anschlüsse mit Masse verbunden sind. Im Ruhezustand, d. h. im nichterregten Zustand des Startrelais K1, sind die Wechslerkontakte k1, k1′ mit einer Diode V2, V4 verbunden, wobei die zweiten Anschlüsse der Diode V2, V4 an den Sicherheits­ relais K2, K3 liegen. Die Sicherheitsrelais K2, K3 wei­ sen neben den Öffnerkontakten k2, k3 Selbsthaltekontak­ te k2′, k3′, die in der Verbindung zwischen Relais K2, K3 und Not-Aus-Schalter S2 liegen, sowie Schließerkon­ takte K2′′, K3′′, die in den Freigabestromkreisen 4 lie­ gen, auf.

Weiterhin sind parallel zu den Kondensatoren C1, C2 Entladewiderstände R1, R2 geschaltet.

Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung ist wie folgt. Der Ausgangszustand der Schaltungsanordnung ist in der Figur gezeigt und zum Einschalten der Sicher­ heitsschaltung wird bei geschlossenem Not-Aus-Schalter S2 die Starttaste S1 betätigt, so daß das Startrelais K1 an Spannung liegt und ein Strom fließt. Dadurch wird es erregt und die Wechslerkontakte k1, k1′ werden aus der in der Figur gezeigten Stellung in eine Stellung geschaltet, bei der die Kondensatoren C1, C2 über den Not-Aus-Schalter S2 mit der Spannungsversorgung V ver­ bunden sind. Dadurch laden sich die Kondensatoren C1, C2 auf. Wenn nun die Starttaste S1 losgelassen wird, wird die Verbindung zur Spannungsversorgung V unterbro­ chen, das Startrelais K1 wird entregt und die Wechsler­ kontakte k1, k1′ fallen in ihre, in der Figur gezeigte Stellung zurück. Da die Schließerkontakte k2′, k3′ noch offen sind, können sich die Kondensatoren C1, C2 über die Dioden V2, V4 sowie die Sicherheitsrelais K2, K3 entladen, wodurch die Sicherheitsrelais K2, K3 erregt werden. Es werden nun die Kontaktsätze der Relais K2, K3 geschaltet, wodurch die Öffnerkontakte k2, k3 öff­ nen, die Selbsthaltekontakte k2′, k3′ schließen und die Sicherheitsrelais K2, K3 an die Versorgungsspannung V legen sowie die Schließerkontakte k2′′, k3′′ die Frei­ gabestromkreise 4 zu den zu sichernden Maschinen oder dergleichen schließen.

Damit eine sichere Entregung, im Falle einer Betäti­ gung von S2, der Sicherheitsrelais K2 und K3 gewähr­ leistet wird, müssen die Kondensatoren C1 und C2 sich vollständig entladen und dürfen sich nicht wieder aufladen. Eine Wiederaufladung verhindern die Sperr­ dioden V2, V4, die einen Strom nur für den Entlade­ vorgang der Kondensatoren C1, C2 durchlassen.

Wenn ein Kurzschluß im Bereich der Starttaste auf­ tritt, hat dies während eines Zeitraums, bei dem die Sicherheitsrelais K2 und K3 angezogen sind und der Not-Aus-Schalter S2 geschlossen ist, keinen Einfluß. Wenn jedoch durch Abschalten der gesamten Vorrichtung von der Spannungsversorgung bzw. nach Betätigung des Not-Aus-Schalters S2 die Sicherheitsrelais K2 und K3 abgefallen sind und die Schaltung erneut gestartet werden soll, wird der Fehler festgestellt, da sich über den Kurzschluß der Starttaste S1 die Kondensato­ ren C1, C2 zwar aufladen, jedoch nicht wieder entla­ den, da das Startrelais K1 aufgrund des Kurzschlusses nicht von der Spannungsversorgung getrennt wird. Selbstverständlich sind zusätzlich zu der dargestell­ ten Schaltung Anzeigeelemente vorgesehen, die ein Anziehen der Sicherheitsrelais K2, K3 anzeigen. Somit weist die in der Figur dargestellte Zeichnung die erhöhte Sicherheit der Überwachung der Starttaste auf.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schal­ tungsanordnung als zweikanalige Schaltung ausgebil­ det, es kann jedoch auch nur ein Kanal oder mehrere Kanäle vorgesehen werden.

Weitere Einsatzgebiete der beschriebenen Schaltung sind die Überwachung von Positionsschaltern bei Schutztüren, die der Vermeidung von Gefahren für Per­ sonen, Maschinen und Materialien dienen.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion für eine mindestens einkanalige Sicherheitsschaltung mit minde­ stens zwei Sicherheitsrelais, die über mindestens einen Notschalter an eine Versorgungsspannung schaltbar sind und deren Arbeitskontakte in mindestens einem Freigabe­ stromkreis liegen, wobei die Sicherheitsrelais nach Erregen durch einen einen Startschalter aufweisenden Einschaltkreis sich selbst halten, dadurch gekennzeichnet daß der Einschaltkreis (3, 3′, 3′′) den Sicherheitsrelais zugeordnete Kondensatoren (C1, C2) und ein in Reihe mit dem Startschalter (S1) liegendes Startrelais (K1) auf­ weist, dessen Kontakte (k1, k1′) mit Wechslerfunktion in Reihe mit den Kondensatoren (C1, C2) liegen, wobei bei Schließen des Startschalters (S1) die Kondensatoren (C1, C2) über die in Wirkstellung gehenden Kontakte (k1, k1′) des Startrelais (K1) an Versorgungsspannung (V) liegen und sich aufladen und bei anschließendem Öffnen des Startschalters (S1) die Kondensatoren (C1, C2) sich über die Kontakte (k1, k1′) in Ruhestellung des Startrelais (K1) und die Sicherheitsrelais (K2, K3) entladen, wodurch letztere erregt werden und in die Selbsthaltung gehen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Startschalter (S1) eine Taste ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Entladekreis des jeweiligen Kondensators (C1, C2) eine Diode (V2, V4) liegt, die ein unerwünschtes Aufladen des Kondensators (C1, C2) verhindert.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kondensator (C1, C2) ein Widerstand (R1, R2) liegt, der ein vollständiges Entladen des Kon­ densators (C1, C2) ermöglicht.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Startre­ lais (K1) ein Sicherheitsrelais mit zwangsge­ führten Wechslerkontakten (k1′, k1′′) ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Startre­ lais (K1) mit mindestens zwei Öffner- und zwei Schließerkontakten ausgestattet ist, wobei je ein Öffner- und ein Schließerkontakt als Wechs­ lerkontakt geschaltet sind.