DE19751674C2

DE19751674C2 - Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion

Info

Publication number: DE19751674C2
Application number: DE19751674A
Authority: DE
Inventors: Christoph Klees
Original assignee: Schneider Electric GmbH
Current assignee: Schneider Electric GmbH
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2017-11-22
Also published as: DE19751674A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion ge mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE 195 13 191 C1 bekannt.

Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung weisen die beiden Relais jeweils ei nen weiteren Steuerkontakt auf, die Schließerkontakte sind und für die Selbst haltung der Relais sorgen. Die beiden Relais sind parallel über den Notaus schalter mit der Versorgungsspannung verbunden. Durch Betätigen des Start tasters wird ein Einschaltstromkreis mit der Versorgungsspannung verbunden, der über zwei Transistoren die beiden Relais derart ansteuert, daß sie gleichzei tig anziehen. Sobald die Relais angezogen haben, öffnen sich die beiden Öffner kontakte, wodurch der Einschaltstromkreis von der Versorgungsspannung ge trennt wird, und schließen sich die beiden Schließerkontakte, wodurch die Re lais in Selbsthaltung gehen.

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.

Diese bekannten Schaltungsanordnungen haben den Nachteil, daß bei jedem Relais einer seiner Steuerkontakte für die Selbsthaltung dieses Relais benötigt wird. Dadurch kann dieser Steuerkontakt nicht anderweitig verwendet werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung mit Sicherheits funktion der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die weniger Steuerkontakte für die Selbsthaltung der Relais benötigt.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Im Unterschied zu den bekannten Schaltungsanordnungen weist das Selbsthal temittel zwei Transistoren auf, durch die die Selbsthaltung der Relais erfolgt. Daher müssen keine Steuerkontakte der Relais für die Selbsthaltung verwendet werden.

Weitere Merkmale und Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Un teransprüche.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben.

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 9 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 ange ordnet.

Der Öffnerkontakt 6 ist zum einen an die Verbindungsstelle zwischen dem Re lais 4 und der Diode 13 und zum anderen an die Leitung 11 angeschlossen. Ein Kondensator 20 ist parallel zu der Diode 13 an die Leitung 10 angeschlossen. Eine weitere Diode 21 ist parallel zu dem Relais 5 an die Leitung 10 angeschlos sen. Ein insbesondere spannungsabhängiger Widerstand 22 ist parallel zu dem Relais 4 an die Leitung 10 angeschlossen.

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. Sein Emitter ist mit dem Relais 4 verbunden, während sein Kollektor an die Spannungsquelle 2 angeschlossen ist.

Der Kollektor des Transistors 25 ist zudem über den Öffnerkontakt 7, einen Starttaster 23 und eine Diode 24 mit der Leitung 10 an der Verbindungsstelle zwischen dem Relais 5 und dem Kollektor des Transistors 15 verbunden. Die Leitung 16 ist an die Verbindungsstelle zwischen dem Start-Taster 23 und der Diode 24 angeschlossen.

Ein pnp-Transistor 27 ist mit seinem Kollektor ebenfalls an den Emitter des Transistors 25 und somit an die Spannungsquelle 2 angeschlossen. Der Kollek tor des Transistors 27 ist zum einen an die Basis des Transistors 25 und zum anderen an die Basis des Transistors 15 und über eine Diode 29 an die Leitung 11 angeschlossen. Die Basis des Transistors 27 ist zum einen an die Leitung 11 und zum anderen an die Verbindungsstelle zwischen dem Öffnerkontakt 7 und dem Starttaster 23 angeschlossen.

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 beispielsweise ein Relais 4 oder 5 verschweißen, so wird dies beim Startvorgang erkannt.

Der Startvorgang ist an eine bestimmte Reihenfolge gebunden. Bei Betätigen des Starttasters 23 wird in einer ersten Einschaltphase 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 der Transistor 27 leitend wird. Der Kollektorstrom des Transistors 27 steuert in dieser zweiten Einschaltphase 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 dieser dritten Einschaltphase in Reihe geschaltet. Außerdem wird dann über den Transistor 15, den Widerstand 14 und die 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

1. Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion, mit:

1. wenigstens zwei Relais (4, 5), die mit einer Versorgungsspannung (2) ver bunden sind und jeweils wenigstens einen in einem Hauptstromkreis (13- 14, 23-24, 33-34) liegenden Arbeitskontakt (8, 9) aufweisen, wobei das er ste Relais (4) wenigstens einen ersten Steuerkontakt (7) und das zweite Relais (5) wenigstens einen zweiten Steuerkontakt (6) aufweist, die für die Überwachung der Relais (4, 5) dienen und Öffnerkontakte sind;
2. einem Starttaster (23);
3. einem Mittel für die Selbsthaltung der Relais (4, 5); und
4. wenigstens einem Notausschalter (3), der zwischen der Versorgungsspan nung (2) und der Schaltungsanordnung (1) angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Energiespeicher (20) derart mit dem zweiten Relais (5) verbunden ist, dass es erst nach dem ersten Relais (4) anzieht, und dass das Selbsthaltemittel wenigstens zwei Transistoren (25, 15) umfasst, von denen der erste Transistor (25) vor und der zweite Transistor (15) hinter den Relais (4, 5) angeordnet ist, und dass die Schaltungsanordnung (1) derart ausgebildet ist, dass:

1. in einer ersten Einschaltphase, falls der Starttaster (23) betätigt ist und der erste Steuerkontakt (7) und der zweite Steuerkontakt (6) geschlossen sind, das erste Relais (4) in einem Parallelzweig zu dem Energiespeicher (20) geschaltet ist, das zweite Relais (5) kurzgeschlossen ist und die Ver sorgungsspannung (2) zum einen mit dem ersten Relais (4) verbunden ist, so dass es anzieht, und zum anderen mit dem Energiespeicher (20) ver bunden ist, so dass er geladen wird;
2. in einer zweiten Einschaltphase, falls der erste Steuerkontakt (7) offen ist, der Starttaster (23) durch den offenen ersten Steuerkontakt (7) von der Versorgungsspannung (2) getrennt ist und das Selbsthaltemittel derart angesteuert ist, dass es für die Selbsthaltung des ersten Relais (4) sorgt und dass sich der Energiespeicher (20) über das zweite Relais (5) entlädt, so dass es anzieht; und
3. in einer dritten Einschaltphase, falls der zweite Steuerkontakt (6) offen ist, das erste Relais (4) in Reihe mit dem zweiten Relais (5) geschaltet ist, der Energiespeicher (20) kurzgeschlossen ist und das Selbsthaltemittel derart angesteuert ist, dass die Selbsthaltung der Relais (4, 5) durch die Transistoren (25, 15) erfolgt.

2. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass der erste Steuerkontakt (7) in Reihe mit dem Starttaster (23) liegt und beide parallel zu dem ersten Transistor (25) liegen, und dass der erste und der zweite Transistor (25, 15) durch den Schaltzustand des ersten Steuerkontakts (7) angesteuert werden, wobei sie leitend sind, falls der erste Steuerkontakt (7) offen ist, und sie gesperrt sind, falls der erste Steu erkontakt (7) geschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass im Ruhezustand, in dem der Notausschalter (3) und der Starttaster (23) unbetätigt sind, jedes Relais (4, 5) durch seinen Steuer kontakt (7, 6) kurzgeschlossen ist.