DE19751674A1 - Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion für eine Sicherheitsschaltung mit mindestens zwei Relais, die an eine Versorgungsspannung geschaltet sind und deren Arbeitskontakte in mindestens einem Freigabestromkreis liegen.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist beispielsweise aus der DE 195 13 191 C1 bekannt. Diese vorbekannte Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion für eine zweikanalige Sicherheitsschaltung mit mindestens zwei Sicherheitsrelais, die über Schalter an eine Versorgungsspannung geschaltet sind und deren Arbeitskontakte in Reihe in mindestens einem Freigabestromkreis liegen, sieht vor, daß die Sicherheitsrelais nach Erregen durch einen Einschaltkreis, der einen Kondensator aufweist, sich über Selbsthaltekontakte selbst halten. Parallel zu den Selbsthaltekontakten der Sicherheitsrelais sind elektronische Schaltvorrichtungen geschaltet, deren Steuerspannung abhängig von dem Kondensator des Einschaltkreises geliefert wird.

Derartige Schaltungsanordnungen werden zum Schutz von Personen vor gefahrbringenden Bewegungen an Anlagen und Maschinen eingesetzt. Es gibt verschiedene gesetzliche Bestimmungen, die die Bedingungen für Schaltungsanordnungen mit Sicherheitsfunktionen festlegen. Es sind beispielsweise darüber hinaus Schaltungsanordnungen für Not-Aus-Taster bekannt, die einen zweikanaligen Aufbau aufweisen. Dabei sind üblicherweise ein oder mehrere in Reihe geschaltete Not-Aus-Taster vorgesehen, die jeweils zwei mechanische miteinander verbundene Schalter aufweisen. Die Schalter sind jeweils mit einem Sicherheitsrelais verbunden, die Bestandteil der Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion sind. Die Sicherheitsrelais liegen über Not-Aus-Taster an einer Gleichspannungsversorgung und schalten ihnen zugeordnete Kontakte, die beispielsweise im Notfall, d. h. bei Betätigen eines Not-Aus-Tasters, die Spannungsversorgung zu einer Maschine unterbrechen. Dabei liegen die Kontakte der zwei Sicherheitsrelais in Reihe, so daß auch bei Abfallen nur eines Relais aufgrund eines Fehlers in einem der Kanäle der Stromkreis trotzdem unterbrochen wird. Zur Einschaltung, d. h. zum Anziehen der Sicherheitsrelais ist bei derartigen Schaltungen ein Einschaltkreis vorgesehen, der ein weiteres, zwangsgeführtes Relais aufweist, das bei Betätigen eines Ein-Tasters anzieht und durch seine Schließerkontakte die beiden Sicherheitsrelais erregt, worauf diese durch ihre Selbsthaltekontakte in Selbsthaltung gehen. Damit eine ausreichende Einschaltsicherheit gewährleistet ist, muß das zwangsgeführte Einschaltrelais mit einem Kondensator gepuffert werden. Bei dieser Schaltung muß daher insgesamt für das Einschalten ein getrenntes Relais vorgesehen werden, das mit dem Kondensator gepuffert werden muß, wobei auf Grund der Niederohmigkeit des Einschaltrelais ein Kondensator mit großer Kapazität gewählt werden muß, wodurch die Schaltung relativ kostenintensiv wird und auch der Raumbedarf groß ist.

Die voranstehend beschriebenen Schaltungsanordnungen haben den Nachteil, daß sie nur für eine geringe Anzahl, nämlich zwei Ausgangsschaltkreise einsetzbar sind. Darüber hinaus weisen diese vorbekannten Schaltungsanordnungen eine große Anzahl interner Kontakte auf.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung derart weiterzubilden, daß zumindest drei Ausgangsschaltkreise anschließbar sind und daß die Anzahl der internen Kontakte möglichst gering ist.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung sieht vor, daß das erste Relais und/oder das zweite Relais mit einem Starttaster in Reihe geschaltet ist/sind, so daß beide Relais, vorzugsweise das erste Relais über eine Betätigung des Starttasters anregbar sind.

Hierbei ist vorzugsweise zumindest zu einem Relais ein Spannungsreservoir parallel geschaltet. Das Spannungsreservoir ist insbesondere als Kondensator ausgebildet.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Relais als redundante Relais ausgebildet sind. Zwischen der Schaltung und einem Energieversorgungsnetz ist vorzugsweise ein Not-Aus-Schalter angeordnet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Öffnerkontakt des Relais überwacht wird.

Schließlich ist vorgesehen, daß die beiden Relais in Reihe geschaltet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergeben sich aus der Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt ist.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schaltungsgemäße Ausgestaltung der Schaltungs­ anordnung;

Fig. 2 ein Schaltbild der Öffner-Kontakte der Relais mit den Anschlußmöglichkeiten und

Fig. 3 das Gehäuse für eine Schaltungsanordnung gemäß den Fig. 1 und 2 mit den entsprechenden Anschlüssen.

In der Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung 1 ist an ein Energieversorgungsnetz 2 über einen Not-Aus-Schalter 3 angeschlossen. Die Schaltungsanordnung 1 hat eine Sicherheitsfunktion für eine Sicherheitsschaltung und weist zwei Relais 4 und 5 auf, die in Reihe geschaltet sind und die jeweils einen Öffnerkontakt 6 bzw. 7 haben. Hierbei ist der Öffnerkontakt 6 dem Relais 5 und der Öffnerkontakt 7 dem Relais 4 zugeordnet.

Ferner haben die Relais 4 und 5 Schließerkontakte 8 bzw. 9, die in Fig. 2 schematisch dargestellt sind. In Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Schaltungsanordnung an drei Ausgangsschaltkreisen 13-14, 23-24, 33-34 anschließbar ist.

Der Schließerkontakt 8 ist dem Relais 4 und der Schließerkontakt dem Relais 5 zugeordnet.

Das Relais 4 ist über eine Leitung 10 an einer positive Spannung führenden Leitung 12 angeschlossen. Die Leitung 10 verbindet hierbei die positive Spannung führende Leitung 12 mit einer am negativen Pol angeschlossenen Leitung 11. In Reihe zu dem Relais 4 ist zwischen dem Relais 4 und 5 eine Diode 13 geschaltet. Zwischen dem Relais 5 und der Leitung 11 sind in die Leitung 10 weiterhin ein Widerstand 14 und ein NPN-Transistor 15 geschaltet, wobei der Emitter des Transistors 15 am Widerstand 14 und der Kollektor des Transistors 15 am Relais 5 angeschlossen ist.

Parallel zu der Leitung 10 ist zwischen der Leitung 11 und der Leitung 12 eine Leitung 16 angeordnet, in die ein weiteres Relais 17 und eine weitere Diode 18 geschaltet sind. Eine weitere Diode 19 ist parallel zum Relais 17 angeordnet.

Parallel zu der Diode 13 und dem Relais 5 ist ein Kondensator 20 in Reihe mit einer Diode 21 und einem insbesondere spannungsabhängigen Widerstand 22 angeordnet. Es ist ferner zu erkennen, daß mit dem Relais 4 ein Starttaster 23 in Reihe geschaltet ist, wobei zwischen dem Starttaster 23 und dem Relais 5 eine Diode 24 angeordnet ist.

Ferner ist in die Leitung 12 ein weiterer NPN-Transistor 25 geschaltet, dessen Basis über eine Z-Diode oder Esaki-Diode 26 mit der Leitung 11 verbunden ist. Demzufolge sind sowohl Emitter als auch Kollektor des NPN-Transistors 25 in die Leitung 12 geschaltet, wobei der Emitter dem dem Relais 4 zugewandten Ast der Leitung 12 und der Kollektor dem der Spannungswelle zugewandten Ast der Leitung 12 zugewandt ist.

Der weitere Schaltungsaufbau ergibt sich aus der Fig. 1 und es wird hinsichtlich der Anordnung weiterer Bauteile auf die Fig. 1 verwiesen.

Bei der voranstehend beschriebenen Schaltungsanordnung. 1 handelt es sich um einen sogenannten "Not-Aus-Baustein". Das Relais 4 wird mit dem Starttaster 23 angeregt. Abgeschaltet werden die Relais 4 und 5 durch Betätigen des Not-Aus-Schalters 3. Dabei werden vor jedem Start die beiden Öffner-Kontakte 7 und 6 der Relais 4 und 5 überprüft. Sollte ein Relais 4 und 5 verschweißen oder einen anderen mechanischen Defekt haben, so wird dies beim Startvorgang erkannt.

Der Startvorgang ist an eine bestimmte Reihenfolge gebunden. Bei Betätigen des Starttasters 23 wird über den Öffnerkontakt 7 und über den Öffnerkontakt 6 sowie den Starttaster 23 der Kondensator 20 aufgeladen. Gleichzeitig fließt über den Öffnerkontakt 7, den Starttaster 23 und die Diode 19 sowie den Öffnerkontakt 6 der Relaisstrom des Relais 4. Hieraufhin reagiert das Relais 4, d. h. der Öffnerkontakt 7 des Relais 4, so daß ein Transistor 27, der als PNP-Transistor ausgebildet ist und dessen Emitter mittelbar an die Leitung 12 sowie dessen Kollektor an die Leitung 11 und an die Basis des Transistors 15 angeschlossen ist, leitend wird. Der Kollektorstrom des Transistors 27 steuert die Basis des Transistors 25 und die Basis des Transistors 15 an. Durch den Transistor 15 entlädt sich in diesem Moment der Kondensator 20. Dabei fließt der Strom vom Kondensator 20 durch das Relais 5, den Transistor 15 und durch eine Diode 28, die am Emitter des Transistors 15 angeschlossen ist, zurück in den Kondensator 20. Der Transistor 25 übernimmt nun den Relaisstrom des Relais 4.

Sobald der Öffnerkontakt 6 das Relais 5 geschaltet hat, sind die beiden Relais 4 und 5 in Reihe geschaltet. Außerdem wird dann über den Transistor 15, den Widerstand 14 und eine Diode 29 der Relaisstrom geregelt, so daß die Sicherheitsschaltung bis zur nächsten Betätigung des Not-Aus-Schalters die notwendige Überwachungsfunktion ausführt. Ein Selbstanlaufen nach erneutem Einschalten des Not-Aus-Schalters soll nämlich verhindert werden, so daß ein Anlauf einer gefahrbringenden Maschine nur dann möglich ist, wenn zuvor die Sicherheitsschaltung aktiviert ist.

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion für eine Sicherheits­ schaltung mit mindestens zwei Relais, die an eine Versorgungsspannung geschaltet sind und deren Arbeitskontakte in mindestens einem Freigabestromkreis liegen, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Relais (4) und/oder das zweite Relais (5) mit einem Starttaster (23) in Reihe geschaltet ist/sind, so daß beide Relais (4, 5), vorzugsweise das erste Relais (4) über eine Betätigung des Starttasters (23) anregbar sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zu einem Relais (4, 5) ein Spannungsreservoir parallel geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2; dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsreservoir als Kondensator (20) ausgebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais (4, 5) als redundante Relais ausgebildet sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Not-Aus-Schalter (3) zwischen der Schaltung (1) und einem Energieversorgungsnetz (2) angeordnet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Relais (4, 5) einen Öffnerkontakt (6, 7) zur Überwachung aufweist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Relais (4, 5) in Reihe geschaltet sind.

8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais (4, 5) in zeitlicher Abfolge nacheinander schaltbar sind, wobei das Relais (4) vor dem Relais (5) schaltet.