DE9010320U1 - Device for securing control circuits, in particular PLC controls, as a safety terminal - Google Patents
Device for securing control circuits, in particular PLC controls, as a safety terminalInfo
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Description
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"Vorrichtung zur Besiicherung von Steuerstrorakreisen, insbesondere von SPS-Steuerungen, als Sicherheitsklemme""Device for securing control circuits, in particular PLC controls, as a safety terminal"
Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Besicherung von Steuerstromkreisen als Sicherheitsklemme, die \ bei. Aderbruch oder Kurzschluß den Steuerstromkreis unter-The invention is directed to a device for securing control circuits as a safety terminal, which interrupts the control circuit in the event of a wire break or short circuit.
[ bricht.[ breaks.
Sogenannte Überwachungsbaust«iine oder auch Koppelschalter sind in sehr aufwendigen Bauweisen bekannt. So werden derartige bausteine in ungeerdeten Netzen zur Überwachung des Schutzle:ters auf Unterbrechung und/oder Aderschluß zwischen Schutzleiter und Überwachungsleiter eingesetzt. Des weiteren zur übertragung von Steuerbefehlen in explosionsgefahrdeten Anlagen. Hierbei handelt es sich in der Regel um Bausteine, die je nach Bauart bis zu 2 kg wiegen können, etwa wie der Universal-Koppelschalter der Firma Fern-So-called monitoring modules or coupling switches are known in very complex designs. Such modules are used in unearthed networks to monitor the protective conductor for interruptions and/or short circuits between the protective conductor and the monitoring conductor. They are also used to transmit control commands in systems at risk of explosion. These are usually modules that can weigh up to 2 kg depending on the design, such as the universal coupling switch from Fern-
; '' sprech- und Signalbau KG mit der Bezeichnung sB 21122 oder ; '' sprech- und Signalbau KG with the designation sB 21122 or
der Siemens-Schutzleiterbaustein 8 SG 1150.the Siemens protective conductor module 8 SG 1150.
&phgr; Eine Sicherheitselektronik ist aus DE 20 15 413 - Al be-&phgr; A safety electronic is known from DE 20 15 413 - Al-
kannt, ihre Bauteile einschließlich'der Abschalteinrich-its components including the shutdown device
tung sind nicht in ein Übliches Klemmengehäuse unterzubringen, außerdem ist diese Schaltung nicht geeignet, einen handelsüblichen Induktiven-Gleichspannungs-Näherungsschalter zu betreiben. Die Schalterkontakte von Ta sind nicht in die KurzschlußUberwachung einbezogen.The switching contacts cannot be accommodated in a standard terminal housing, and this circuit is also not suitable for operating a standard inductive DC proximity switch. The switch contacts of Ta are not included in the short-circuit monitoring.
Das gleiche gilt, für i« f; rwachungseinrichtung nach DE 29 22 782 - C2, hier sind außerdem zwei verschiedene Spannungen erforderlich, die Auswertung wird über ReIa.Iskertakte und Verknüpfungsbausteine vollzogen. Die Überwachung ist nur auf die A-B-Leitung zum Verbraucher gerichtet, bei einem Kurzschluß der Schalterleitung (dort Bezugszeichen 4) würde der Fehler nicht erkannt und eine einwandfreie Funktion vorgetäuscht werden.The same applies to the monitoring device according to DE 29 22 782 - C2, here two different voltages are also required, the evaluation is carried out via relay clocks and logic modules. The monitoring is only directed at the A-B line to the consumer, in the event of a short circuit in the switch line (reference number 4 there) the error would not be detected and a perfect function would be simulated.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der neben der Möglichkeit, Steuerstromkreise in elektrischen Anlagen auf Aderbruch und gleichzeitig auf Kurzschluß zu überwachen und in beiden Fällen Fehlschaltungen zu unterdrücken, zusätzlich solche Vorrichtungen so klein und universell einsetzbar zu machen, daß übliche Klemmenleisten zur Aufnahme derartiger Vorrichtungen geeignet sind.The object of the invention is to create a solution with which, in addition to the possibility of monitoring control circuits in electrical systems for wire breaks and short circuits at the same time and suppressing faulty switching in both cases, it is also possible to make such devices so small and universally applicable that conventional terminal blocks are suitable for accommodating such devices.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Vorrichtungskörper ih Größe und Form einer üblichen Reihenklemme gestaltet ist und daß außer den Klemmkörpern für die elektrischen Leiter eine elektronische, die Funktion der Sicherheitsklemme Übernehmende Schaltung vorgesehen ist, daß ein Steuerstromkreis mit einem Pevipherieschalter vorgesehen ist und daß in funktionaler Verknüpfung wenigstens ein aus einem Widerstand und einem &Kgr;&ogr;&eegr;&aacgr;&ogr;&eegr;-This object is achieved according to the invention in that the device body is designed in the size and shape of a conventional series terminal and that, in addition to the terminal bodies for the electrical conductors, an electronic circuit is provided which takes over the function of the safety terminal, that a control circuit with a peripheral switch is provided and that in functional connection at least one of a resistor and a &Kgr;&ogr;&eegr;&aacgr;&ogr;&eegr;-
sator bestehendes RC-Glied in Verbindung mit einer Zenerdiode vorgesehen ist.sator consisting of an RC element in conjunction with a Zener diode is provided.
Die Erfindung hat den besonderen Vorteil, dan Jurch die baugleiche Gestaltung in Art eine?.- üblichen Zwischenklemme die Vorrichtung als alleiniqe Klammenleiste zwischen Peripherieschalter.· und z.B. einer SPS-Steuerung eingesetzt wer den kann. Duvch die Leitungsüberwachung wird der Sicherheitsgrad Üblicher Steuerung»·· und Überwachungskreise erheblich erhöht.The invention has the particular advantage that, thanks to its identical design in the manner of a conventional intermediate terminal, the device can be used as the sole terminal block between a peripheral switch and, for example, a PLC control. The line monitoring significantly increases the level of safety of conventional control and monitoring circuits.
Durch das im Vorrichtungskörper befindliche RC-Glied in Verbindung mit der Zenerdiode wird erreicht, daß bei Anlegen einer Wechselspannung der Kondensator periodisch geladsn und entladen v?ird wobei di.s I^siiss^snnur""* des Kon?iens^ tors die Durchbruchspannung der Zenerdiode nicht erreicht, so daß der nachgeschaltcte Eingang beispielsweise der SPS-Steuerung gesperrt bleibt. Wird nun aber die parallel geschaltete Diode am Peripherieschalter durch Öffnen dieses Schaltors aktiviert, so wirkt nur noch die positive Halbwelle der angelegten Wechselspannung auf den Kondensator des RC-Gliedes. Der Kondensator wird in wenigen Perioden geladen und der nachgeschaltete SPS-Eingang wird angesteuert. Tritt nun ein Störfall etwa durch Kurzschluß in der Peripherieleitung auf, führt dies zu der Entladung des Kondensators im RC-Glied und der Steuerkreis wird gesperrt. The RC element in the device body in conjunction with the Zener diode ensures that the capacitor is periodically charged and discharged when an alternating voltage is applied, whereby the voltage of the capacitor does not reach the breakdown voltage of the Zener diode, so that the downstream input, for example of the PLC control, remains blocked. However, if the diode connected in parallel on the peripheral switch is activated by opening this switch, only the positive half-wave of the applied alternating voltage acts on the capacitor of the RC element. The capacitor is charged in a few periods and the downstream PLC input is controlled. If a fault now occurs, for example due to a short circuit in the peripheral line, this leads to the capacitor in the RC element being discharged and the control circuit is blocked.
Ausgestaltungen ergeben sich durch die UnteransprUche mit weiteren Vorteilen:The subclaims provide further advantages:
Beispielsweise wird durch den im Klemmenkörper befindlichen Oszillator die angelegte Gleichspannung in einer bestimmten Frequenz impulsartig abgeschaltet und die abge-For example, the oscillator in the terminal body switches off the applied DC voltage in a pulse-like manner at a certain frequency and the
^ schaltete Seite kurzgeschlossen, die Abschaltphase ist so^ switched side short-circuited, the shutdown phase is so
gewählt, daß ein Induktiver-Cleichspannungs-Näherungsschalter noch einwandfrei arbeitet und bei Betätigung und intakter Peripherieleitung den Kondensator über den 'Widerstand bis oberhalb der Du'.-chbruchspannung der Zenerdiode auflädt, die Zenerdiode leitend wird und den Ausgang aktiviert. Bei Kurzschluß der Peripherieleitung wird der Kon-chosen so that an inductive DC proximity switch still works perfectly and, when activated and the peripheral line is intact, charges the capacitor via the resistance to above the breakdown voltage of the Zener diode, the Zener diode becomes conductive and activates the output. If the peripheral line is short-circuited, the capacitor
Phasen jeweils entladen und der Ausgang bleibt gesperrt.Phases are each discharged and the output remains blocked.
f Die gleiche Funktion wird erfindungsgemäO auch mit einerf The same function is also achieved according to the invention with a
an den Klemmenpunkten angeschlossenen Peripherieleitung mit einem Öffner und einer parallelen Diode erreicht. Bei nicht betätigtem Öffner oder Kurzschluß der hier 2-poligen Peripherieleitung wird der Kondensator in den abgeschalteten und kurzgeschlossenen Phasen jeweils entladen und die Ladespannung des Kondensators erreicht nicht die Durchbruchspannung der Zenerdiode, so daß der Ausgang gesperrt bleibt. Wird jedoch die Diode durch Betätigen des Öffnerkontaktes aktiviert, so wird der Entladeimpuls gesperrt. This is achieved by connecting the peripheral line to the terminal points with an opener and a parallel diode. If the opener is not activated or the 2-pole peripheral line is short-circuited, the capacitor is discharged in the switched-off and short-circuited phases and the charging voltage of the capacitor does not reach the breakdown voltage of the Zener diode, so that the output remains blocked. However, if the diode is activated by activating the opener contact, the discharge pulse is blocked.
der Kondensator wird bis oberhalb der Durchbruchspannung der Zenerdiode geladen und der Ausgang wird aktiviert.the capacitor is charged above the breakdown voltage of the Zener diode and the output is activated.
Npben der reinen Besicherungsfunktion der Vorrichtung kann diese weiteren Aufgaben zusätzlich Übernehmen. So ist nach der. Erfindung vorgesehen, daß in der Klemme ein Optokoppler eine galvanische Trennung zwischen Eingangs- und Aus-In addition to the pure security function of the device, these additional tasks can also be taken on. According to the invention, an optocoupler in the terminal provides galvanic isolation between the input and output.
gangskreis vornimmt.output circuit.
Vorteilhaft kann as auch sein, wenn neben dem RC-Glied ein zusätzlicher PTC-Widerstand in Reihe zum ersten Widerstand vorgesehen ist.It can also be advantageous if, in addition to the RC element, an additional PTC resistor is provided in series with the first resistor.
Um den Schaltzustand an der Klemme sichtbar zu machen, Sisht die Erfindung auch vor, daß LeücVituiüuen üuei dergi . vorgesehen sind.In order to make the switching state at the terminal visible, the invention also provides for indicator lights to be provided.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung richtetA particular advantage of the present invention is directed
sich auf die Möglichkeit, nicht nur positiv in Wechsel- § Stromkreisen zu wirken, sondern auch in Gleichstronkrei- on the possibility of not only having a positive effect in alternating current circuits, but also in direct current circuits.
sen. Hier sieht die Erfindung vor, daß in der Sicherheits Here, the invention provides that in the security
klemme z.B. ein Oszillator zur Erzeugung einer Wechselspannung für den Betätigungskreis vorgesehen ist.terminal, e.g. an oscillator is provided to generate an alternating voltage for the operating circuit.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß der eingebaute Oszillator positiv,-? Gleichstromimpulse erzeugt. Als Peripherieschalter können damit handelsübliche berührungsloseAnother embodiment provides that the built-in oscillator generates positive, -? direct current pulses. Commercially available contactless
Gleichstromschalter ohne besondere Diodenbeschaltung betrieben werden.DC switches can be operated without special diode circuitry.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn ein PTC-Widerstand so in die Schaltung einbezogen ist, daß er über Wärme- und Stromkopplung die Bauteile überwacht.It can also be advantageous if a PTC resistor is integrated into the circuit in such a way that it monitors the components via heat and current coupling.
Wie bereits einqangs gesagt, ist die Vorrichtung in Art einer Zwischenklemme gestaltet, sie ist insbesondere zur Zusammenfassung mehrerer gleicher Klemmen in beispielsweise 8er-Blocks geeignet und ausgebildet, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht.As already mentioned, the device is designed in the form of an intermediate terminal; it is particularly suitable and designed for combining several identical terminals in, for example, blocks of 8, as the invention also provides.
Die Erfindung ist nachstehend anhand d~r Zeichnung bei-The invention is described below with reference to the drawing.
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Vorrichtung nach der Erfindung sowie in denFig. 1 is a schematic diagram of the device according to the invention and in the
Fig. 2, 3 und 4 Ausgestaltungen der erfindungsge^iäßen Vor richtung . Fig. 2, 3 and 4 embodiments of the device according to the invention .
Die allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung gemäß Fig. 1 weist einen Vorrichtungskörper 2 in Art einer Zwischenklemme auf.The device according to Fig. 1, generally designated 1, has a device body 2 in the form of an intermediate clamp.
Der mit 3 bezeichnete Anschluß der Zwischenklemme 1 wird mit einer Steuer-Wechselspannung beaufschlagt, wobei ein mit 4 bezeichneter Anschluß zu einem nicht näher dargestellten SPS-Eingang führt, während mit 5 eine Peripherieleitung mit einem Peripherieschalter 6 bezeichnet ist, wobei, dieser Peripherieschalter 6 mit einer parallelen Diode 7 ausgerüstet ist.The connection of the intermediate terminal 1 marked 3 is supplied with a control alternating voltage, whereby a connection marked 4 leads to a PLC input not shown in detail, while 5 designates a peripheral line with a peripheral switch 6, whereby this peripheral switch 6 is equipped with a parallel diode 7.
Neben den bezeichneten Bauteilen weist die Vorrichtung 1 einen Widerstand 8, einen Kondensator 9 und eine mit 10 bezeichnete Zenerdiode auf, wie sich dies aus Fig. 1 ergibt.In addition to the designated components, the device 1 has a resistor 8, a capacitor 9 and a Zener diode designated 10, as can be seen from Fig. 1.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist weiter oben eingangs beschrieben.The way this device works is described above.
In den Fig. 2 bis 4 sind abgewandelte Ausführungsformen der Vorrichtung 1 dargestellt, wobei alle gleichen bzw. ( In Figs. 2 to 4, modified embodiments of the device 1 are shown, wherein all the same or ( identischen Bauteile das gleiche Bezugszeichen tragen.Identical components bear the same reference symbol.
In Fig. 2 besteht die zusätzliche Ausgestaltung im Vorsahen eines Optokopplers 11 sowie eines zusätzlichen PTC-Widerstandes 12 und einer Leuchtdiode 13, die zur optischen Anzeige des jeweiligen Schalterntandes geeignet ist.In Fig. 2, the additional design consists in the provision of an optocoupler 11 as well as an additional PTC resistor 12 and a light-emitting diode 13, which is suitable for the optical display of the respective switch state.
Die gleiche Funktion wird mit einer an den Klemmenpunkten 5.1 und 5.2 angeschlossenen Peripherieleitung 5 mit einem Öffner 6 jnd einer parallelen Diode 7 erreicht. Bei nichtThe same function is achieved with a peripheral line 5 connected to terminal points 5.1 and 5.2 with a break contact 6 and a parallel diode 7. If not
betätigtem Öffner 6 oder Kurzschluß der hier 2-poligen Peripherieieitung 5 wird der Kondensator 9 ;.: den abgeschalteten und kurzgeschlossenen Phasen jeweils entl^fen und die Ladespannung des Kondensators 9 erreicht u\cht die Durchbruchspennung der Zenerdiode 10, sr daß der Ausgang 4 gesperrt bxeibt. Wird jedoch die Diode 7 durch Betätigen des Öffnerkontalet-s 6 aktiviert, so wird der Entladeimpiils ■;·&tgr;.sperrt, der Kondensator 9 wird bis oberhalb der Durchbruchspannung der Zenerdiode geladen und der Ausgang 4 wird aktiviert.If the break contact 6 is actuated or the 2-pole peripheral line 5 is short-circuited, the capacitor 9 is discharged from the switched-off and short-circuited phases and the charging voltage of the capacitor 9 does not reach the breakdown voltage of the Zener diode 10, so that the output 4 remains blocked. However, if the diode 7 is activated by actuating the break contact 6, the discharge pulse ■;· τ is blocked, the capacitor 9 is charged above the breakdown voltage of the Zener diode and the output 4 is activated.
In Fig. 3 ist die Möglichkeit dargestellt, einen Oszillator 14 zur Erzeugung einer Steuer-Wechselspannung vorzusehen, während in weiterer Ausgestaltung gemäß Fig. 4 die Möglichkeit angegeben ist, einen Oszillator 15 zur Erzeugung positiver Gleichstromimpulse vorzusehen sowie einen berührungslosen Endschalter, d.h. hier einen induktiven Gleichspannungs-Berührungsschalter als Peripherieschalter.Fig. 3 shows the possibility of providing an oscillator 14 for generating a control alternating voltage, while in a further embodiment according to Fig. 4 the possibility is given of providing an oscillator 15 for generating positive direct current pulses as well as a contactless limit switch, i.e. here an inductive direct current contact switch as a peripheral switch.
Durch den im Klemmenkörper befindlichen Oszillator 15 wird die angelegte Gleichspannung 3+ in einer bestimmten Frequenz impulsartig abgeschaltet und die abgeschaltete Seite 5.1 mit 5.3 kurzgeschlossen, die Abschaltphase ist so gewählt, daß ein Induktiver-Gleichspannungs-Näherungsschalter 16 noch einwandfrei arbeitet und bei Betätigung und intakter Peripherieleitung 5 d<sn Kondensator 9 über den Widerstand 8 bis oberhalb der Durchbruchspannung der Zener-The oscillator 15 in the terminal body switches off the applied direct voltage 3+ in a pulse-like manner at a certain frequency and the switched-off side 5.1 is short-circuited with 5.3. The switch-off phase is selected in such a way that an inductive direct voltage proximity switch 16 still works properly and, when actuated and the peripheral line 5 is intact, the capacitor 9 is switched off via the resistor 8 to above the breakdown voltage of the Zener-
• · &igr; &igr;• · &igr;&igr;
diode 10 auflädt, die Zenerdiode leitend wird und den Ausgang 4 aktiviert. Bei Kurzschluß der Perl^-iörleleitung 5 wird der Kondensator 9 in den abgeschalteten und kurzgeschlossenen Phasen jeweils entladen und der Ausgang bS^ib-. gesperrt.diode 10 is charged, the Zener diode becomes conductive and activates the output 4. If the Perl^-iörle line 5 is short-circuited, the capacitor 9 is discharged in the switched-off and short-circuited phases and the output bS^ib-. is blocked.
i:.atürlirS sind die Leschr.; -jbe^in Ausführungsbeispiele der Erfindt -j noch in vielfacher '..nisichc: abzuändern, etwa durch Hinzufügen oder kiv o: von elektrischen Bauteilen, oder nicht näher dargestellten Dioden zur internen Schutzbeschaltung oder Schnellentladung, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So können neben den dargestellten Gestaltungsweisen auch noch andere Bausteinformen vorgesehen sein, wobei die vorliegend dargestellte besonders zweckmäßig ist, um dia Vorrichtung in Art einer Reihenklemme zu Blocks zusammenzufassen, was in den Figuren nicht näher dargestellt ist.Of course, the description can be modified in many different ways in the embodiments of the invention , for example by adding or removing electrical components or diodes (not shown in detail) for internal protective circuitry or rapid discharge, without departing from the basic idea of the invention. In addition to the designs shown, other module shapes can also be provided, the one shown here being particularly useful for combining the device into blocks in the manner of a series terminal, which is not shown in detail in the figures.
Claims (9)
dadurch gekennzeichnet,2. Device according to claim 1,
characterized,
Priority Applications (1)
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DE9010320U DE9010320U1 (en) | 1989-07-26 | 1990-07-07 | Device for securing control circuits, in particular PLC controls, as a safety terminal |
Applications Claiming Priority (2)
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DE19893924693 DE3924693A1 (en) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | Small, universal safety arrangement for control circuits - is intermediates port contg. switch, parallel diode, RC element, optical coupler and tests for open and short circuits |
DE9010320U DE9010320U1 (en) | 1989-07-26 | 1990-07-07 | Device for securing control circuits, in particular PLC controls, as a safety terminal |
Publications (1)
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DE9010320U1 true DE9010320U1 (en) | 1990-11-29 |
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ID=25883411
Family Applications (1)
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DE9010320U Expired - Lifetime DE9010320U1 (en) | 1989-07-26 | 1990-07-07 | Device for securing control circuits, in particular PLC controls, as a safety terminal |
Country Status (1)
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1990
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