DE19935639A1 - Sicherheitsschaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltung (10) mit einer Anschlussklemme (X1), umfassend zumindest zwei Steuerstromkreise (12, 14) mit je einem elektrischen Schaltgerät (16, 18) wie Relais zur Steuerung zumindest eines Freigabepfades (20, 22) für eine elektrische Anlage, wobei die elektrischen Schaltgeräte manuell und/oder automatisch einschaltbar sind. Um die Funktionalität bei gleichzeitiger Reduzierung des schaltungstechnischen Aufwandes zu erhöhen und insbesondere um den Platzbedarf zu reduzieren ist vorgesehen, dass die Anschlussklemme (X1) der Sicherheitsschaltung (10) bei manueller Einschaltung über ein erstes Befehlsgerät (36) zur Erzeugung eines Startsignals mit abfallender Flanke mit einem Pol der Versorgungsspannung verbindbar ist oder dass die Anschlussklemme (X1) der Sicherheitsschaltung (10) bei automatischer Einschaltung über eine elektronische Schaltungsanordnung (144, 146, 182) mit einem Pol der Versorgungsspannung verbindbar ist, wobei die elektronische Schaltungsanordnung (144, 146, 182) durch Bewegen eines zweiten Befehlsgerätes (42) aus einer aktiven in eine inaktive Stellung aktivierbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltung mit einer Anschlussklemme, um­ fassend zumindest zwei Steuerstromkreise mit je einem elektrischen Schaltgerät wie Relais zur Steuerung zumindest eines Freigabepfades für eine elektrische Anlage, wobei die elek­ trischen Schaltgeräte manuell und/oder automatisch einschaltbar sind.

Oben genannte Sicherheitsschaltungen sind Bestandteil von sogenannten Sicherheits-Relais- Bausteinen, die zum Einsatz in Steuerstromkreisen von Maschinen, verketteten Fertigungs­ systemen und maschinellen Anlagen bestimmt sind, deren Sicherheitsfunktion auch in einem Fehlerfall gewährleistet bleiben muss.

Typische Anwendungen sind NOT-AUS-Sicherheitsstromkreise und Sicherheits-HALT- Stromkreise von Schutzeinrichtungen, die der Absicherung von gefahrbringenden Bewegun­ gen dienen, zum Beispiel Verriegelungseinrichtungen mit und ohne Zuhaltung, Grenzwert­ überwachungen von Drehzahlen, Drucktemperatur und Endlagen u. ä.

Der Wiederanlauf von Sicherheits-Stromkreisen bedarf im Regelfall eines zusätzlichen, von einer Bedienperson gewollten Startsignals, um zu verhindern, dass Maschinen oder industrielle Fertigungsanlagen nach Aufheben eines Stop-Signals unabsichtlich bzw. unkontrolliert anlaufen. Hierbei ist vorgesehen, dass das Wiedereinschalten über eine abfallende Flanke des Startsignals erfolgt, d. h. mit dem Loslassen eines Start-Tasters. Hierdurch wird erreicht, dass eine Funktionsstörung oder Manipulation eines blockierten Tasters keinen Steuerbefehl erzeugen kann. Eine derartige Zusatzfunktion wurde nach dem Stand der Technik durch ein zusätzliches Gerät realisiert.

Aus einem Prospekt der Elan Schaltelemente GmbH & Co. KG "Sicherheits-Relais-Bausteine, 8/97" sind Weiterentwicklungen bekannt, die zusätzlich die Überwachung der ordnungs­ gemäßen Funktion des Reset- bzw. Start-Tasters per Flankendetektion des Wiedereinschalt- Signals überwachen. Auch hier erfolgt das Wiedereinschalten nicht mit dem Betätigen eines Tasters, sondern erst mit dem Loslassen. Damit wird sichergestellt, dass im Falle einer Funktionsstörung am Taster, z. B. durch einen verschweißten Kontakt, einen Kabelfehler, eine gebrochene Rückstellfeder oder einen festgeklemmten Taster, mangels abfallender Flanke in diesem Fall ein Wiederanlauf nicht erfolgen kann.

Alternativ kann die Anlauftestung auch automatisch, d. h. ohne Betätigen eines Reset- bzw. Start-Tasters erfolgen. Zur Realisierung der verschiedenen Optionen der Anlauftestung sind nach dem Stand der Technik eine Vielzahl von Anschlussklemmen sowie ein erhöhter Schaltungsaufwand bzw. Zusatzgeräte notwendig.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, eine Sicherheits­ schaltung der zuvor genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass deren Funktionalität bei gleichzeitiger Reduzierung des schaltungstechnischen Aufwandes erhöht wird und dass insbesondere der Platzbedarf vermindert und die Zahl der Anschlussklemmen reduziert wird.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Anschlussklemme der Sicherheitsschaltung bei manueller Einschaltung über ein erstes Befehlsgerät zur Erzeugung eines Startsignals mit abfallender Flanke mit einem Pol der Versorgungsspannung verbindbar ist oder dass die Anschlussklemme der Sicherheitsschaltung bei automatischer Einschaltung über eine elektronische Schaltungsanordnung mit einem Pol der Versorgungsspannung verbindbar ist, wobei die elektronische Schaltungsanordnung durch Bewegen eines zweiten Befehlsgerätes aus einer aktiven in eine inaktive Stellung aktivierbar ist.

Vorteilhaft weist zumindest einer der Steuerstromkreise eine Flankendetektionsschaltung zur Detektion einer abfallenden Flanke des Startsignals auf, wobei ein Eingang der Flanken­ detektionsschaltung mit der Anschlussklemme verbunden ist.

Durch die Integration der Flankendetektionsschaltung in den Steuerstromkreis eines elek­ trischen Schaltgerätes kann erfindungsgemäß auf ein Zusatzgerät zur Realisierung der Betriebsart "manuelle Anlauftestung" verzichtet werden. Durch die weitere erfindungsgemäße Integration einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung des Startsignals durch Deaktivieren des als NOT-AUS-Schalter ausgebildeten zweiten Befehlsgerätes kann bei einer insgesamt kom­ pakten Schaltungsanordnung die Betriebsart "automatische Anlauftestung" zusätzlich realisiert werden. Dazu wird ein Eingang der Flankendetektionsschaltung entweder über einen Schlie­ ßerkontakt des ersten Befehlsgerätes als Start-Taster mit Versorgungsspannung oder alternativ über eine externe elektrische Verbindung, die als Drahtbrücke ausgeführt sein kann, über ein in der Schaltungsanordnung zur Erzeugung des Startsignals angeordnetes elektronisches Schaltgerät mit Versorgungsspannung verbunden.

Der Steuerstromkreis zur Ansteuerung des als gepoltes Relais ausgebildeten elektrischen Schaltgerätes zeichnet sich dadurch aus, dass dieser einen Ladestromkreis zum Laden eines Energiespeichers, einen Entladestromkreis zum Einschalten des Relais durch die in dem Energiespeicher gespeicherte Energie sowie einen Haltestromkreis mit zumindest einem Schließerkontakt des Relais und zumindest einem Öffnerkontakt des zweiten Befehlsgerätes umfasst. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass auf zusätzliche Relais zur Überwachung der Funktion der elektrischen Schaltgeräte verzichtet werden kann.

In bevorzugter Ausführungsform ist der Eingang der Flankendetektionsschaltung über eine Reihenschaltung aus einer Diode und einem Energiespeicher wie Kondensator mit einem zweiten Pol der Versorgungsspannung (Massepotential) verbunden, wobei parallel zu der Reihenschaltung aus Diode und Kondensator ein Widerstand geschaltet ist, wobei antiparallel zu der Diode eine Steuerdiode eines Opto-Transistors geschaltet ist und wobei eine Leit­ strecke des Opto-Transistors im Ladestromkreis des Energiespeichers angeordnet ist. Durch Anlegen eines Startsignals mit abfallender Flanke an den Eingang der Flankendetektions­ schaltung wird der Kondensator über die Diode so lange geladen, wie das Startsignal anliegt. Sobald das Startsignal abgefallen ist, kann sich der Kondensator über die Steuerelektrode des Opto-Transistors und den parallel liegenden Widerstand entladen, wodurch der Opto-Transi­ stor durchgeschaltet und der Energiespeicher mit Versorgungsspannung verbunden und geladen wird. Der in dem Lade- und Entladestromkreis enthaltene als Kondensator ausgebil­ dete Energiespeicher wird so lange geladen, bis sich der Kondensator der Flankendetek­ tionsschaltung über die Steuerdiode des Opto-Transistors und den Widerstand entladen hat. Nach der Entladung des Kondensators schließt der Opto-Transistor, so dass ein Entladevor­ gang zum Einschalten des Relais in Gang gesetzt wird.

Die Schaltungsanordnung zur Erzeugung des Startsignals zeichnet sich dadurch aus, dass das darin angeordnete elektronische Schaltelement als Opto-Transistor ausgebildet ist, wobei ein erster Anschluß des Opto-Transistors über eine Reihenschaltung aus einem Öffnerkontakt des ersten Relais und einem Öffnerkontakt des zweiten Relais mit dem ersten Pol der Ver­ sorgungsspannung verbunden ist, wobei ein zweiter Anschluß des Opto-Transistors einen Ausgang der Schaltungsanordnung bildet und über eine elektrische Verbindung mit dem Eingang der Flankendetektionsschaltung verbindbar ist und wobei eine Steuerdiode des Opto- Transistors über die Reihenschaltung der Öffnerkontakte der Relais mit dem ersten Pol der Versorgungsspannung verbunden ist und über einen Widerstand einerseits mit Massepotential und andererseits über einen der Öffnerkontakte des zweiten Befehlsgerätes an Versorgungs­ spannung liegt.

In redundanter bzw. zweikanaliger Ausführungsform weist das zweite Befehlsgerät zwei Öffnerkontakte auf, wobei jedem Öffnerkontakt eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Startsignals zugeordnet ist. Die zuvor beschriebene Schaltungsanordnung dient zur Realisierung der Betriebsart "automatische Anlauftestung". Bei dieser Betriebsart ist der Eingang der Flankendetektionsschaltung mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung zur Erzeugung des Startsignals mit abfallender Flanke verbunden. In der Betriebsart "automati­ sche Anlauftestung" erfolgt ein Start der Sicherheitsschaltung durch Deaktivieren des NOT- AUS-Schalters. In der aktiven Stellung des NOT-AUS-Schalters sind die Öffnerkontakte geöffnet, so dass die elektrischen Schaltgeräte sich im stromlosen, d. h. abgefallenen Zustand befinden. In dieser Stellung ist die Steuerdiode des Opto-Transistors über die Öffnerkontakte der elektrischen Schaltgeräte mit Versorgungsspannung verbunden und steuert den Opto- Transistor in den leitenden Zustand, wodurch der Eingang der Flankendetektionsschaltung mit Versorgungsspannung verbunden ist. Durch Deaktivieren des NOT-AUS-Schalters schließen die Öffnerkontakte, wodurch die Steuerdiode kathodenseitig mit Versorgungsspannung verbunden ist und der Stromfluss durch diese unterbrochen wird. Dadurch schaltet der Opto- Transistor in den nichtleitenden Zustand und erzeugt eine abfallende Flanke an dem Eingang der Flankendetektionsschaltung, wodurch der Ladevorgang im Ladestromkreis eingeleitet wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sicherheitsschal­ tung zur Erzeugung eines Startsignals beim Einschalten der Versorgungsspannung eine Kippschaltung aufweist. Die Kippschaltung umfasst einen Transistor, der als zeitverzögertes, diskret aufgebautes Mono-Flop beschaltet ist, wobei ein erster Anschluß des Transistors vorzugsweise über eine Steckverbindung wie Jumper mit dem ersten Pol der Versorgungs­ spannung verbindbar ist, wobei ein zweiter Anschluß des Transistors einen Ausgang der Kippschaltung bildet und über die elektrische Verbindung mit dem Eingang der Flankendetek­ tionsschaltung verbindbar ist und wobei ein Steuereingang des Transistors über eine Parallel­ schaltung aus einem Widerstand und einem ersten Kondensator mit Massepotential und über einen zweiten Kondensator mit dem ersten Pol der Versorgungsspannung verbunden ist. Durch die in der Sicherheitsschaltung integrierte Kippschaltung wird eine dritte Betriebsart "differenzierte Anlauftestung" realisiert, was bedeutet, dass eine Anlauftestung durchgeführt wird, wenn die Sicherheitsschaltung mit Versorgungsspannung verbunden wird. Die Betriebs­ art ist nur dann in Funktion, wenn die Kippschaltung über den Steckverbinder mit Ver­ sorgungsspannung verbunden ist. Beim Einschalten der Versorgungsspannung schaltet der Transistor in den leitenden Zustand, so dass am Eingang der Flankendetektionsschaltung Versorgungsspannung anliegt, bis der Transistor nach einer vorbestimmten Zeit in den nichtleitenden Zustand zurückschaltet und damit die abfallende Flanke erzeugt.

Vorzugsweise ist die Sicherheitsschaltung zur Bildung eines Sicherheits-Relais-Bausteins in einem Gehäuse angeordnet, wobei der Eingang der Flankendetektionsschaltung mit einer Anschlussklemme verbunden ist, wobei der Ausgang der Schaltungsanordnung zur Erzeugung des Startsignals und/oder der Ausgang der Kippschaltung mit einer Anschlussklemme X3 verbunden ist und wobei die Anschlussklemme X1 wahlweise über den Schließerkontakt des ersten Befehlsgerätes mit einer Anschlussklemme X2, an der die Versorgungsspannung anliegt, oder über die elektrische Verbindung mit der Anschlussklemme X3 verbindbar ist, an der das automatisch erzeugte Startsignal anliegt.

Als besonderes Merkmal der Sicherheitsschaltung ist hervorzuheben, dass aufgrund der oben beschriebenen Maßnahmen durch Beschaltung von lediglich zwei Anschlussklemmen ver­ schiedene Betriebsarten festgelegt werden können. Insbesondere kann durch Beschalten der Anschlussklemme X1, wahlweise über das zweite Befehlsgerät mit der Anschlussklemme X2 oder über die externe elektrische Verbindung mit der Anschlussklemme X3 entschieden werden, ob die Anlauftestung der Sicherheitsschaltung über

• 1. den Start-Taster erfolgt (manuelle Anlauftestung),
  • - die Deaktivierung des NOT-AUS-Schalters (automatische Anlauftestung) oder
  • - mit einem elektronisch erzeugten Startsignal mit abfallender Flanke, wenn eine Versor­ gungsspannung zugeschaltet wird und - so lange wie eine Versorgungsspannung anliegt - ohne ein besonderes Startsignal, d. h. durch Deaktivierung des NOT-AUS-Schalters erfolgt (differenzierte Anlauftestung).

Zur Realisation der obigen Funktionen werden bei Schaltungsanordnungen nach dem Stand der Technik mehr als zwei Anschlussklemmen benötigt, wodurch ein erhöhter schaltungs­ technischer Aufwand zur Weiterverarbeitung der Signale erforderlich ist. Denn bei Schal­ tungsanordnungen nach dem Stand der Technik sind zumindest zwei Anschlussklemmen für den Anschluß des Befehlsgerätes zur Erzeugung des Startsignals und zusätzlich eine An­ schlussklemme notwendig, wenn das Startsignal des Befehlsgerätes mit einer Flankendetek­ tion der abfallenden Flanke dieses Startsignals realisiert werden soll. Gleiches gilt für die Be­ triebsart "differenzierte Anlauftestung".

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Die einzige Figur zeigt eine Sicherheitsschaltung 10 mit zumindest zwei Steuerstromkreisen 12, 14 zur Ansteuerung jeweils eines elektronischen Schaltgerätes 16, 18, das als gepoltes Relais ausgebildet ist. Des Weiteren umfasst die Sicherheitsschaltung 10 zwei Freigabepfade 20, 22, wobei jeder Freigabepfad 20, 22 einen Schließerkontakt 24, 26 des ersten Relais 16 und einen Schließerkontakt 28, 30 des zweiten Relais 18 aufweist, die jeweils eine Reihenschaltung bilden.

Die Sicherheitsschaltung 10 ist in einem Gehäuse 32 zur Bildung eines Sicherheitsbausteins 34 angeordnet, der im Folgenden auch Sicherheits-Relais-Baustein genannt wird. Derartige Bausteine sind zum Einsatz in Steuer-Stromkreisen von Maschinen, verketteten Fertigungs­ systemen und maschinellen Anlagen bestimmt, deren Sicherheitsfunktion auch in einem Fehlerfall gewährleistet bleiben muss.

Die in dem Gehäuse 32 enthaltene Sicherheitsschaltung ist über Anschlussklemmen C, C1, D, S1, S2, X1, X2, X3 sowie F13, F14 und F23, F24 zugänglich.

Erfindungsgemäß ist die Sicherheitsschaltung 10 derart aufgebaut, dass zur Anlauftestung des Sicherheits-Relais-Bausteins 34 mehrere Funktionen zur Verfügung gestellt werden, wobei die Sicherheitsschaltung 10 selbst mit minimalem schaltungstechnischen Aufwand realisiert ist. Insbesondere zeichnet sich die Sicherheitsschaltung 10 dadurch aus, dass die Funktionen zur Anlauftestung mit möglichst wenig Anschlussklemmen, d. h. hier im Ausführungsbeispiel mit den Anschlussklemmen X1, X2 und X3 realisiert werden.

Die Anschlussklemmen X1, X2 und X3 dienen zum Anschluss einer externen Beschaltung, wobei die Anschlussklemme X1 wahlweise über ein als Start-Taster ausgebildetes erstes Befehlsgerät 36 mit der Ausgangsklemme X2 verbindbar ist, um eine erste Betriebsart "manuelle Anlauftestung" einzustellen. Intern ist die Ausgangsklemme X2 über einen Wider­ stand 38 mit Versorgungsspannung verbunden. Alternativ kann die Anschlussklemme X1 über eine elektrische Verbindung 40 wie Drahtbrücke mit der Anschlussklemme X3 verbunden werden, um eine zweite Betriebsart "automatische Anlauftestung" und/oder eine dritte Betriebsart "differenzierte Anlauftestung" einzustellen.

An den Anschlussklemmen C, D liegt eine Versorgungsspannung U_v an. Die Anschluss­ klemmen C1, S1 und S2 dienen zum Anschluss eines zweiten Befehlsgerätes 42, das als NOT-AUS-Schalter ausgebildet ist und zwei Öffnerkontakte 44, 46 umfasst, wobei jeweils ein erster Anschluss der Öffnerkontakte 44, 46 mit den Anschlussklemmen S1 bzw. S2 ver­ bunden ist und wobei ein zweiter gemeinsamer Anschluss der Öffnerkontakte 44, 46 mit der Anschlussklemme C1 verbunden ist, die intern an Versorgungsspannung liegt.

Im Folgenden soll der Aufbau der Sicherheitsschaltung 10 näher erläutert werden. Die Anschlussklemme C liegt extern an Versorgungsspannung und ist über die Anode einer Diode 48 und über eine Sicherung 50 mit der Anschlussklemme C1 verbunden, an der ein positiver Pol der Versorgungsspannung U_v zur Verfügung steht. Die Anschlussklemme C1 ist über einen Siebkondensator 52 mit der Anschlussklemme D verbunden, die extern an Massepoten­ tial liegt.

Der Steuerstromkreis 12 für das Relais 16 umfasst einen als Kondensator 54 ausgebildeten Energiespeicher, der mit einem ersten (positiven) Anschluss 56 mit der Kathode einer Diode 58 verbunden ist, die anodenseitig über eine Reihenschaltung eines Öffnerkontaktes 60 des Relais 16 und eines Öffnerkontaktes 62 des Relais 18 sowie einen Widerstand 64 und ein als Opto-Transistor ausgebildetes elektronisches Schaltelement 66 mit der Anschlussklemme c1, d. h. positivem Potential der Versorgungsspannung U_v verbunden ist. Ein zweiter Anschluss 78 des Kondensators 54 ist über einen Öffnerkontakt 80 des Relais 16 mit Massepotential verbunden.

Der Opto-Transistor 66 ist Bestandteil einer Flankendetektionsschaltung 68 zur Detektion einer abfallenden Flanke eines an der Anschlussklemme X1 anliegenden Startsignals. Dazu weist die Flankendetektionsschaltung 68 einen Energiespeicher 70 wie Kondensator auf, der mit seinem positiven Anschluss mit der Kathode einer Diode 72 verbunden ist, die anodensei­ tig an der Ausgangsklemme X1 liegt. Mit dem negativen Anschluss ist der Kondensator 70 mit Massepotential verbunden. Dies bedeutet, dass der Kondensator 70 bei positivem Potential an der Anschlussklemme X1 über die Diode 72 geladen wird. Des Weiteren ist der positive Anschluss des Kondensators 70 mit einer Anode einer Steuerdiode 74 des Opto- Transistors 66 verbunden, deren Kathode über einen Widerstand 76 mit Massepotential ver­ bunden ist, wobei die Dioden 72 und 74 antiparallel verschaltet sind.

Der zuvor beschriebene Kreislauf bildet zusammen mit der Flankendetektionsschaltung 68 einen Ladekreis für den Kondensator 54, der während einer Zeitspanne geladen wird, während der sich der Kondensator 70 über die Steuerdiode 74 und den Widerstand 76 entlädt. Nachdem der Kondensator 70 entladen ist, schaltet der Opto-Transistor 66 in den nicht­ leitenden Zustand, so dass der Ladevorgang des Kondensators 54 unterbrochen wird.

Zur Bildung eines Entladestromkreises ist der positive Anschluss 56 des Kondensators 54 mit einem positiven Anschluss 82 des gepolten Relais 16 verbunden, dessen negativer Anschluss 84 mit der Anode einer Steuerdiode 86 eines Opto-Transistors 88 verbunden ist, die katho­ denseitig über einen Widerstand 90 an Massepotential liegt und über eine Diode 92 mit dem zweiten Anschluss 78 des Kondensators verbunden ist. Hierzu ist anzumerken, dass die Diode 92 parallel zu dem Öffnerkontakt 80 des Relais 16 geschaltet ist, so dass der Entladestrom­ kreis auch dann geschlossen ist, wenn das Relais 16 angezogen und der Öffnerkontakt 80 geöffnet ist. Parallel zu der Steuerdiode 86 sind Kondensatoren 94, 96 sowie ein Widerstand 98 geschaltet.

Über den beschriebenen Entladestromkreis kann sich der Kondensator 54 über die Spule des Relais 16, die Steuerdiode 86, den Widerstand 90 sowie die Diode 92 entladen. Der Strom­ fluss durch die Steuerdiode 86 bewirkt ein Durchschalten des Opto-Transistors 88, der den negativen Anschluss 84 des Relais 16 mit Massepotential verbindet. Parallel zu einer Leit­ strecke des Opto-Transistors 88 ist ein Kondensator 100 geschaltet.

Nach dem Entladen des Kondensators 54 geht das Relais 16 in Selbsthaltung, wobei der negative Anschluss 84 über die Steuerdiode 86 und die Leitstrecke des Opto-Transistors 88 an Massepotential liegt und wobei der positive Anschluss 82 des Relais über eine parallel zu dem Kondensator 54 liegende Diode 102, einen Schließerkontakt 104 des Relais 16, einen Widerstand 106 und eine Diode 108 mit der Anschlussklemme S1 verbunden ist, die über den Öffnerkontakt 38 des NOT-AUS-Schalters 36 extern an der Anschlussklemme C1, d. h. mit positivem Potential der Versorgungsspannung U_v verbunden ist.

Durch Betätigen des NOT-AUS-Schalters wird der Öffnerkontakt 44 öffnen, so dass der Selbsthaltekreis unterbrochen wird und das Relais 16 dadurch abfällt.

Der Steuerstromkreis 14 zur Ansteuerung des Relais 18 ist im Wesentlichen redundant zu dem Steuerstromkreis 12 zur Ansteuerung des Relais 16 aufgebaut. Auch dieser Steuerstrom­ kreis umfasst einen als Kondensator ausgebildeten Energiespeicher 110, dessen erster Anschluss 112 über einen Öffnerkontakt 114 des Relais 18 mit Massepotential verbunden ist. Ein zweiter positiver Anschluss 116 ist mit der Kathode einer Diode 118 verbunden, die anodenseitig über eine Reihenschaltung von Öffnerkontakten 120, 122 jeweils eines der Relais 16, 18 mit der Anschlussklemme S1 verbunden ist, die über den Öffnerkontakt 38 an Versorgungsspannung liegt. Bei geschlossenem Öffnerkontakt 44 wird daher der Kondensator 110 aufgeladen, bis das Relais 16 anzieht und der Öffiierkontakt 120 den Ladekreis öffnet.

Zur Entladung des Kondensators ist der positive Anschluss 116 des Kondensators 110 mit dem positiven Anschluss 124 des Relais 18 verbunden. Ein negativer Anschluss 126 des Relais 18 ist mit der Anode einer Steuerdiode 128 eines Opto-Transistors 130 verbunden, die kathodenseitig über einen Widerstand 132 mit Massepotential und ausgehend von Massepo­ tential über eine Diode 134 mit dem negativen Anschluss 112 des Kondensators verbunden ist, wodurch ein geschlossener Entladestromkreis gebildet wird. Dabei liegt die Diode 134 anodenseitig an Massepotential und ist parallel zu dem Öffnerkontakt 114 geschaltet, so dass der Entladestromkreis auch dann Strom führt, wenn das Relais 18 bereits angezogen ist.

Durch den Stromfluss durch die Steuerdiode 128 wird der Opto-Transistor 130 in den leitenden Zustand geschaltet, so dass der Stromfluss durch den Widerstand 132 von dem Opto-Transistor 130 übernommen wird, dessen Leitstrecke parallel zu dem Widerstand 132 angeordnet ist. In dieser Betriebsphase ist der negative Anschluss 126 des Relais 18 über die Steuerdiode 128 und die Leitstrecke des Opto-Transistors 130 mit Massepotential verbunden. Der positive Anschluss 124 des Relais 18 ist mit der Kathode einer Diode 136 verbunden, die parallel zu dem Kondensator 110 angeordnet ist. Anodenseitig ist die Diode 136 über einen Schließerkontakt 138 des Relais 18, einen Widerstand 140 und eine Diode 142 mit der Anschlussklemme S2 verbunden, die über den Öffnerkontakt 46 des NOT-AUS-Schalters 42 mit der Anschlussklemme X1, d. h. mit einem positiven Pol der Versorgungsspannung U_v, verbunden ist.

Erfindungsgemäß ist die Sicherheitsschaltung 10 derart ausgelegt, dass mehrere Optionen zur Anlauftestung des Sicherheits-Relais-Bausteins 34 möglich sind. Neben der zuvor beschriebe­ nen Betriebsart "manuelle Anlauftestung" über den Start-Taster 36 und die Schaltungsanord­ nung 68 zur Detektion der abfallenden Flanke bietet die Sicherheitsschaltung 10 die Betriebs­ art "automatische Anlauftestung", die nachfolgend erläutert wird. Hierbei ist vorgesehen, dass die Anschlussklemme X1 über die Drahtbrücke 40 mit der Anschlussklemme X3 verbunden ist.

Zur Realisierung der Betriebsart "automatische Anlauftestung" weist die Sicherheitsschaltung 10 zwei redundant aufgebaute Schaltungsanordnungen 144, 146 auf, wobei die Schaltungs­ anordnung 146 die Stellung des Öffnerkontaktes 44 des NOT-AUS-Schalters 42 und die Schaltungsanordnung 144 die Stellung des Öffnerkontaktes 46 des NOT-AUS-Schalters 42 überwacht. Kernstück beider Schaltungsanordnungen 144, 146 ist jeweils ein Opto-Transistor 148, 150, der kollektorseitig jeweils über einen Widerstand 152 sowie eine Reihenschaltung eines Öffnerkontaktes 154 des Relais 18 und eines Öffnerkontaktes 156 des Relais 16 oder Widerstand 158 an Versorgungsspannung liegt. Parallel zu der Reihenschaltung der Öffner­ kontakte 156, 157 ist ein weiterer Widerstand 158 geschaltet. Emitterseitig sind die Opto- Transistoren ebenfalls parallel geschaltet und sind mit der Ausgangsklemme X3 verbunden.

Jeder Opto-Transistor 148, 150 umfasst eine Steuerdiode 160, 162, die jeweils über einen Widerstand 164, 166 mit den Kollektoreingängen der Opto-Transistoren 148, 150 verbunden ist und über den Widerstand 152, die Reihenschaltung der Öffnerkontakte 154, 156 bzw. über den Widerstand 158 an Versorgungsspannung liegt.

Kathodenseitig sind die Dioden 160, 162 einerseits über jeweils einen Widerstand 168, 170 mit Massepotential verbunden und andererseits liegt die Steuerdiode 160 der Schaltungsanord­ nung 144 über eine Diode 172 an der Ausgangsklemme S2 und ist über den Öffnerkontakt 46 mit Versorgungsspannung verbunden, wohingegen die Steuerdiode 162 der Schaltungs­ anordnung 146 über eine Diode 174 mit der Anschlussklemme S1 verbunden und über den Öffnerkontakt 38 des NOT-AUS-Schalters an Versorgungsspannung liegt.

Parallel zu den Dioden 160, 162 können Kondensatoren 176, 178 angeordnet sein. Auch ist parallel zu der Emitter-Kollektorstrecke des Opto-Transistors 150 ein Kondensator 180 geschaltet.

Zur Realisierung der Betriebsart "Differenzierte Anlauftestung" ist des Weiteren eine Kipp­ schaltung 182 vorgesehen. Die Kippschaltung 182 ist als zeitverzögertes, diskret aufgebautes Mono-Flop ausgebildet, wobei ein Transistor 184 kollektorseitig über einen Steckkontakt 186, beispielsweise einen Jumper, mit Versorgungsspannung verbindbar ist. Parallel zu der Kollektor-Basisstrecke des Transistors 184 ist ein Kondensator 188 geschaltet, der mit seinem positiven Anschluss über den Jumper 186 mit dem positiven Pol der Versorgungsspannung verbunden ist. Der negative Pol des Kondensators 188 liegt an der Basis des Transistors 184, die über eine Parallelschaltung eines Widerstandes 190 und eines Kondensators 192 mit Massepotential, d. h. der Anschlussklemme D verbunden ist. Parallel zu der Kollektor- Emitterstrecke des Transistors 184 ist ein weiterer Kondensator 194 geschaltet. Der Emitter des Transistors 184 liegt an der Ausgangsklemme X3 an.

Die Funktion "Differenzierte Anlauftestung" ermöglicht einen Startimpuls durch Einschalten der Versorgungsspannung, wenn die Kippschaltung 182 über den Jumper 186 an Versor­ gungsspannung liegt.

Durch die Flankendetektionsschaltung 66 wird zusätzlich die Funktion des Start-Tasters 36 überwacht. Mit anderen Worten erfolgt das Wiedereinschalten nicht mit dem Betätigen des Tasters 36, sondern erst mit dem Loslassen (Überwachung der abfallenden Flanke). Dadurch wird sichergestellt, dass im Falle einer Funktionsstörung am Taster, z. B. durch einen verschweißten Kontakt, einen Kabelfehler, eine gebrochene Rückstellfeder oder einen festgeklemmten Taster, mangels abfallender Flanke in diesem Falle ein Wiederanlauf nicht erfolgen kann. Die Flankendetektion selbst erfolgt dabei in fehlersicherer Schaltungstechnik. Durch Betätigen des Tasters 36 wird der Kondensator 70 über die Diode 72 aufgeladen.

Durch Loslassen des Tasters 36 wird der Ladestromkreis unterbrochen und der Kondensator 70 entlädt sich über die Steuerdiode 74 und den Widerstand 76, so dass der Opto-Transistor 66 durchschalten kann und den Startvorgang zum Anziehen des Relais 16 auslöst. Sollte der Start-Taster 36 aus oben genannten Gründen nicht öffnen, kann der Kondensator 70 nicht über die Steuerdiode 74 entladen werden, so dass der Opto-Transistor 66 nicht durchschaltet und der Startvorgang nicht eingeleitet wird.

Bei der Betriebsart "automatische Anlauftestung" ist die Ausgangsklemme X1 wie erwähnt über die Drahtbrücke 40 mit der Ausgangsklemme X3 verbunden, die mit Ausgängen der Schaltungsanordnungen 144, 146 zur Erfassung der Schaltzustände der Kontakte 44, 46 des NOT-AUS-Schalters 42 verbunden ist. Bei geöffneten Kontakten 44, 46 des NOT-AUS- Schalters 42, d. h. bei abgefallenen Relais 16, 18 sind die Öffnerkontakte 154, 156 geschlos­ sen, so dass ein Strom über den Widerstand 1S2, die Widerstände 164, 166, sowie die Steuerdioden 160, 162 und die Widerstände 168, 170 nach Massepotential fließt. Durch den Stromfluss werden die Opto-Transistoren 148, 150 durchgeschaltet, wodurch an der Aus­ gangsklemme X3 positives Potential der Versorgungsspannung U_v anliegt. Dadurch wird, wie bereits oben im Zusammenhang mit der Betriebsart "manuelle Anlauftestung" beschrieben, der Kondensator 70 geladen und für den Startvorgang des Opto-Transistors 66 vorbereitet. Mit Zurücksetzen des NOT-AUS-Schalters 42 werden die Kontakte 44, 46 geschlossen, wodurch über die Dioden 108, 174 bzw. 142, 172 positives Potential der Versorgungs­ spannung an den Kathoden der Steuerdioden 160, 162 anliegt, wodurch der Stromfluss unterbrochen wird. Aufgrund des unterbrochenen Stromflusses durch die Steuerdioden 160, 162 schalten die Opto-Transistoren 148, 150, was mit einer abfallenden Flanke vergleichbar ist. Anschließend wird der Kondensator 70 über die Steuerdiode 74 entladen, wodurch der Opto-Transistor 66 durchschaltet und den Startvorgang zum Anziehen des Relais 16 einleitet.

Claims (9)

1. Sicherheitsschaltung (10) mit einer Anschlussklemme (X1), umfassend zumindest zwei Steuerstromkreise (12, 14) mit je einem elektrischen Schaltgerät (16, 18) wie Relais zur Steuerung zumindest eines Freigabepfades (20, 22) für eine elektrische Anlage, wobei die elektrischen Schaltgeräte manuell und/oder automatisch einschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussklemme (X1) der Sicherheitsschaltung (10) bei manueller Einschal­ tung über ein erstes Befehlsgerät (36) zur Erzeugung eines Startsignals mit abfallender Flanke mit einem Pol der Versorgungsspannung verbindbar ist oder dass die An­ schlussklemme (X1) der Sicherheitsschaltung (10) bei automatischer Einschaltung über eine elektronische Schaltungsanordnung (144, 146, 182) mit einem Pol der Versorgungsspannung verbindbar ist, wobei die elektronische Schaltungsanordnung (144, 146, 182) durch Bewegen eines zweiten Befehlsgerätes (42) aus einer aktiven in eine inaktive Stellung aktivierbar ist.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Steuerstromkreise (12, 14) eine Flankendetektionsschaltung (68) zur Detektion einer abfallenden Flanke des Startsignals aufweist und dass ein Eingang der Flankendetektionsschaltung (68) mit der Anschlussklemme (X1) ver­ bunden ist.

3. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstromkreis (12, 14) zur Ansteuerung des als gepoltes Relais ausgebil­ deten elektrischen Schaltgerätes (16, 18) umfasst: einen Ladestromkreis zum Laden eines Energiespeichers (54, 110), einen Entlade­ stromkreis zum Einschalten des Relais (16, 18) durch die in dem Energiespeicher (54, 110) gespeicherte Energie sowie einen Haltestromkreis mit zumindest einem Schlie­ ßerkontakt (104, 138) des Relais (16, 18) und zumindest einem Öffnerkontakt (44, 46) des zweiten Befehlsgerätes (42).

4. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das der Eingang der Flankendetektionsschaltung (68) über eine Reihenschaltung aus einer Diode (72) und einem Energiespeicher (70) wie Kondensator mit einem zweiten Pol der Versorgungsspannung (Massepotential) verbunden ist, dass parallel zu der Reihenschaltung aus Diode (72) und Kondensator (70) ein Widerstand (76) geschaltet ist dass antiparallel zu der Diode (72) eine Steuerdiode (74) eines OPTO-Transistors (66) geschaltet ist und dass eine Leitstrecke des OPTO-Transistors (66) im Lade­ stromkreis des Energiespeichers (54) angeordnet ist.

5. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Schaltungsanordnung (144, 146) zur Erzeugung des Startsignals angeordnete elektronische Schaltelement (148, 150) als Opto-Transistor ausgebildet ist, dass ein erster Anschluß des OPTO-Transistors (148, 150) über einen Widerstand (158) oder eine Reihenschaltung aus einem Öffnerkontakt (154) des ersten Relais (16) und einem Öffnerkontakt (156) des zweiten Relais (18) mit dem ersten Pol der Versorgungsspannung verbunden ist, dass ein zweiter Anschluß des OPTO-Transistors (148, 150) einen Ausgang der Schaltungsanordnung bildet und über eine elektrische Verbindung (40) mit dem Eingang der Flankendetektionsschaltung(68) verbindbar ist, dass eine Steuerdiode (160, 162) des OPTO-Transistors (148, 150) über die Reihen­ schaltung der Öffnerkontakte (154, 156) der Relais (16, 18) mit dem ersten Pol der Versorgungsspannung verbunden ist und über einen Widerstand (168, 170) einerseits mit Massepotential und andererseits über einen der Öffnerkontakte (44, 46) des zweiten Befehlsgerätes (42) an Versorgungsspannung liegt.

6. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Befehlsgerät (42) zwei Öffnerkontakte (38, 40) aufweist, wobei jedem Öffnerkontakt (44, 46) eine Schaltungsanordnung (144, 146) zur Erzeugung eines Startsignals zugeordnet ist.

7. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschaltung (10) zur Erzeugung eines weiteren Startsignals beim Ein­ schalten der Versorgungsspannung eine Kippschaltung (182) aufweist.

8. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippschaltung (182) einen Transistor (184) umfasst, der als zeitverzögertes, diskret aufgebautes Mono-Flop beschaltet ist, dass ein erster Anschluß des Transistors (184) vorzugsweise über eine Steckverbindung wie Jumper mit dem ersten Pol der Versorgungsspannung verbindbar ist, dass ein zweiter Anschluß des Transistors (184) einen Ausgang der Kippschaltung (184) bildet und über die elektrische Verbindung (40) mit dem Eingang der Flankendetektionsschaltung (68) verbindbar ist, dass ein Steuereingang des Transistors (184) über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand (190) und einem ersten Kondensator (192) mit Massepotential und über einen zweiten Kondensator (188) mit dem ersten Pol der Versorgungsspannung verbunden ist.

9. Sicherheitsheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Sicherheitsschaltung (10) zur Bildung eines Sicherheits-Relais-Bausteins (34) in einem Gehäuse (32) angeordnet ist, dass der Eingang der Flankendetektionsschaltung (68) mit einer Anschlussklemme (X1) verbunden ist, dass der Ausgang der Schal­ tungsanordnung (144, 146) zur Erzeugung des Startsignals und/oder der Ausgang der Kippschaltung (182) mit einer Anschlussklemme (X3) verbunden ist und dass die Anschlussklemme (X1) wahlweise über den Schließerkontakt des ersten Befehls­ gerätes (36) mit einer Anschlussklemme (X2), an der die Versorgungsspannung anliegt, oder über die elektrische Verbindung (40) mit der Anschlussklemme (X3) verbindbar ist, an der das automatisch erzeugte Startsignal anliegt.