DE19722927C1 - 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 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 be­ schriebenen Stand der Technik wird zwar eine hohe Sicherheit gewährleistet, aber die höchste Sicher­ heitskategorie (Europäische Norm EN 954-1: 1996) wird nicht erreicht. Weiterhin sind Not-Aus-Schaltgeräte bekannt, die in der Regel drei Schaltrelais verwen­ den, um den überwachten Start in der höchsten Sicher­ heitskategorie (selbstüberwachend) nach prEN 954 zu erreichen.

Aus der älteren Anmeldung DE 196 41 516 C1 ist eine Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion bekannt, die eine Starttastenüberwachung aufweist, die mittels eines Startrelais mit Wechslerkontakt realisiert wird. Bei Schließen eines Startschalters wird das Startrelais erregt und ein Kondensator lädt sich auf. Bei Öffnen des Startschalters fällt das Startrelais ab und der Kondensator entlädt sich über ein Sicher­ heitsrelais, das erregt wird und seine Kontakte im Freigabestromkreis schaltet.

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 über die zwei Si­ cherheitsrelais mit ihren Kontakten realisiert wird. Dabei wird eines der zwei Sicherheitsrelais bei Schließen eines Startschalters erregt, wodurch zwei Schließerkontakte schalten und sich zwei jeweils ei­ nem Sicherheitsrelais zugeordnete Kondensatoren auf­ laden. Bei anschließendem Öffnen des Startschalters fällt das eine Relais ab und das andere Relais zieht an, da sich der ihm zugeordnete Kondensator über ei­ nen Öffnerkontakt des einen Relais und das andere Sicherheitsrelais entlädt. Aufgrund des Anziehens des anderen Relais schaltet ein Schließerkontakt das eine Relais an den ihm zugeordneten Kondensator, der sich über das eine Relais entladen kann, wodurch die ihm zugeordneten Kontakte schalten und beide Relais in Selbsthaltung gehen und ihre Kontakte im Freigabe­ stromkreis zu den Maschinen geschlossen bleiben.

Aufgrund des bewußten Startvorgangs und der Startta­ stenüberwachung wird die höchste Sicherheitskategorie erreicht, wobei das eine Relais gleichzeitig als Startrelais und als Sicherheitsrelais dient, so daß die Schaltung klein dimensioniert werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen möglich. Durch Vorsehen eines weiteren Öffner­ kontaktes des zweiten Sicherheitsrelais in Reihe zu dem ihm zugeordneten Kondensator und in Reihe zu ei­ nem Schließerkontakt und dem Not-Aus-Schalter wird verhindert, daß der Kondensator bei angezogenen Si­ cherheitsrelais weiter an Spannung liegt und sich auflädt, wodurch ein verzögertes Rückfallen oder ein im Fehlerfall kurzzeitiges Anziehen des ihm zugeord­ neten Sicherheitsrelais im Not-Aus-Zustand verhindert wird.

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 Erfindung.

Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion beispielsweise für ein Not-Aus- Schaltrelais weist als zweikanalige Sicherheitsschal­ tung einen ersten Relaisstromkreis und einen zweiten Relaisstromkreis auf, wobei in den Relaisstromkreisen jeweils ein Sicherheitsrelais K1, K2 über einen Not- Aus-Schalter S2 mit zwei mechanischen miteinander verbundenen Schaltelementen S2a, S2b an die Span­ nungsversorgung L+ angeschlossen sind und anderer­ seits mit Masse M verbunden sind. Parallel zu den Sicherheitsrelais K1, K2 sind jeweils Freilaufdioden V1, V2 geschaltet.

Zum Einschalten der Schaltungsanordnung bzw. zum Rücksetzen (Reset) ist eine normalerweise offene Starttaste S1 vorgesehen, die einerseits an die Span­ nungsversorgung L+ und andererseits über einen Öff­ nerkontakt K2a des anderen Relais K2 mit dem einen Relais K1 verbunden ist, wobei der zweite Anschluß des Sicherheitsrelais K1 an Masse M liegt. Weiterhin ist das erste Sicherheitsrelais K1 über einen Schlie­ ßerkontakt K2b des zweiten Sicherheitsrelais K2 und einen Schließerkontakt K1a des ersten Sicherheitsre­ lais sowie dem S2a des Not-Aus-Schalters S2 in Reihe geschaltet. Parallel zu dem ersten Sicherheitsrelais K1 und dem Schließerkontakt K2b liegt ein Kondensator C1 und dazu parallel ein Widerstand R1, der die Lade­ spannung des Kondensators C1 beeinflußt.

Zwischen dem zweiten mechanischen Schaltelement S2b des Not-Aus-Schalters S2 und dem zweiten Sicherheits­ relais K2 liegt ein Schließerkontakt K2c des zweiten Relais. Die Parallelschaltung eines zweiten Kondensa­ tors C2 und eines weiteren Widerstandes R2 liegt ei­ nerseits an Masse und ist andererseits über einen Öffnerkontakt K1c des einen Sicherheitsrelais K1 mit dem Anschluß des zweiten Sicherheitsrelais K2 verbun­ den, das mit dem anderen Anschluß an Masse liegt. Weiterhin ist der Kondensator C2 über einen Öffner­ kontakt K2f des zweiten Sicherheitsrelais K2, einem Schließerkontakt K1b des ersten Sicherheitsrelais und dem mechanischen Schaltelement S2b des Not-Aus-Schal­ ters in Reihe geschaltet.

Die Sicherheitsrelais K1, K2 weisen weitere Schlie­ ßerkontakte K1d, K1e und K2d, K2e auf, die in den Freigabestromkreisen zu den Maschinen oder derglei­ chen liegen.

Die Funktionsweise der Schaltung ist wie folgt. Der Ausgangszustand der Schaltungsanordnung ist in der Figur dargestellt und zum Einschalten bzw. Rück­ setzen der Sicherheitsschaltung wird bei geschlosse­ nem Not-Aus-Schalter S2 die Starttaste S1 betätigt, wodurch über die Starttaste S1, den Öffnerkontakt K2a und das erste Sicherheitsrelais K1 ein Strom fließen kann. Dadurch wird das Relais K1 erregt und die Kon­ takte des ersten Sicherheitsrelais werden aus der in der Figur gezeigten Stellung in die andere Stellung geschaltet, wodurch der dem ersten Sicherheitsrelais zugeordnete Kondensator C1 über den geschlossenen Schalter S2 und den nun geschlossenen Kontakt K1a aufgeladen wird. In gleicher Weise wird der dem zwei­ ten Sicherheitsrelais K2 zugeordnete Kondensator C2 über den geschlossenen Schalter S2, den nun geschlos­ senen Kontakt K1b und den geschlossenen Öffnerkontakt K2f aufgeladen.

Beim Loslassen der Starttaste S1 wird die Spannungs­ versorgung zum ersten Sicherheitsrelais K1 unterbro­ chen, wodurch wiederum die Kontakte des ersten Si­ cherheitsrelais in die in der Figur dargestellten Stellung übergehen. Dadurch kann sich der Kondensator C2 über den geschlossenen Öffnerkontakt K1c und das zweite Sicherheitsrelais K2 entladen, wodurch sich der Schaltzustand der dem zweiten Sicherheitsrelais K2 zugeordneten Kontakte ändert. Das Sicherheitsre­ lais hält sich über seinen Schließerkontakt K2c selbst. Weiterhin entlädt sich der Kondensator C1 über den geschlossenen Kontakt K2b und das erste Si­ cherheitsrelais K1, wodurch es erregt wird und sich über den gleichfalls geschlossenen Schließerkontakt K1a selber hält. Beide Sicherheitsrelais K1 und K2 sind nun in ihrem normalen Betrieb, bei dem die Kon­ takte K1d, K1e und K2d, K2e in den Freigabestromkrei­ sen geschlossen sind.

In einem Notfall wird der Not-Aus-Schalter S2 betä­ tigt, wodurch die Spannungsversorgung zu den zwei Sicherheitsrelais K1 und K2 unterbrochen wird, so daß sie abfallen und die ihnen zugeordneten Kontakte in ihre Ruhestellung gehen und die Freigabestromkreise unterbrochen werden.

Damit sich der Kondensator C2 im normalen Betrieb nicht aufladen kann, - anderenfalls könnte er sich nach Betätigen des Not-Aus-Schalters S2 kurzzeitig über den Schließerkontakt K1c und das zweite Relais K2 entladen und dieses würde kurzzeitig anziehen -, ist der Öffnerkontakt K2f vorgesehen, der aufgrund der Selbsthaltung des zweiten Sicherheitsrelais K2 im normalen Betrieb geöffnet ist.

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 (7)

1. Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion mit mindestens zwei Sicherheitsrelais, die über min­ destens einen Notschalter an eine Versorgungs­ spannung schaltbar sind und deren Arbeitskontak­ te in mindestens einem Freigabestromkreis lie­ gen, wobei im normalen Betriebszustand die Si­ cherheitsrelais nach Erregen über einen Start­ schalter sich selbst halten, dadurch gekennzeichnet, daß den Sicherheitsrelais (K1, K2) jeweils ein Kondensator (C1, C2) zugeordnet sind, und daß die Kontakte der Sicherheitsrelais derart ausgebil­ det und angeordnet sind, daß beim Schließen des Startschalters (S1) eines der Sicherheitsrelais (K1) erregt wird und die Kondensatoren (C1, C2) an Versorgungsspannung gelegt und aufgeladen werden, beim anschließenden Öffnen des Start­ schalters (S1) das eine Sicherheitsrelais (K1) entregt wird und das andere Sicherheitsrelais (K2) durch den ihm zugeordneten, sich entladen­ den Kondensator (C2) erregt wird, daraufhin das eine Sicherheitsrelais (K1) durch den ihm zuge­ ordneten, sich entladenden Kondensator (C1) er­ regt wird und beide Sicherheitsrelais (K1, K2) in Selbsthaltung gehen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Sicherheitsrelais (K1) über einen Öffnerkontakt (K2a) des anderen Sicherheitsrelais (K2) und über den Startschal­ ter (S1) mit der Versorgungsspannung verbindbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (C1, C2) über jeweils einen Schließerkontakt (K1a, K1b) des einen Sicherheitsrelais (K1) und den Notschalter (S2) mit der Versorgungsspannung verbindbar sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Si­ cherheitsrelais (K1) über einen Schließerkontakt (K2b) des anderen Sicherheitsrelais (K2) mit dem ihm zugeordneten Kondensator (C1) verbindbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Sicherheitsrelais (K2) über einen Öffnerkontakt (K1c) des einen Sicherheitsrelais (K1) mit dem ihm zugeordneten Kondensator (C2) verbindbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Sicherheitsrelais (K2) über einen seiner Schlie­ ßerkontakte (K2c) und den Notschalter (S2) mit der Versorgungsspannung verbindbar ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu dem dem anderen Sicherheitsrelais (K2) zugeord­ neten Kondensator (C2) ein Öffnerkontakt (K2f) des anderen Sicherheitsrelais (K2) angeordnet ist, der wiederum in Reihe zu dem Schließerkon­ takt (K1b) des einen Sicherheitsrelais (K1) und dem Notschalter (S2) liegt.