EP1652203B1 - Schutzgerät zur eignung für kaskadenschaltungen und entsprechendes verfahren zum sicherheitsbedingten schalten - Google Patents

Schutzgerät zur eignung für kaskadenschaltungen und entsprechendes verfahren zum sicherheitsbedingten schalten Download PDF

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EP1652203B1
EP1652203B1 EP04741006A EP04741006A EP1652203B1 EP 1652203 B1 EP1652203 B1 EP 1652203B1 EP 04741006 A EP04741006 A EP 04741006A EP 04741006 A EP04741006 A EP 04741006A EP 1652203 B1 EP1652203 B1 EP 1652203B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
emergency stop
electrical unit
pulse
protective
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04741006A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1652203A1 (de
Inventor
Thomas Heberlein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1652203A1 publication Critical patent/EP1652203A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1652203B1 publication Critical patent/EP1652203B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits

Definitions

  • the present invention relates to a protective device for safety-related switching of an electrical unit having a first input for receiving a switch-off signal, a second input for receiving a switch-on signal in the form of a switch-on pulse and an output for driving the electrical unit. Moreover, the present invention relates to a corresponding method for safety-related switching of an electrical unit.
  • an emergency stop button for switching the system or device may be provided.
  • Shutdown is carried out by a safety or protective device.
  • the protection device 1 which can also be referred to as an emergency stop device, has a multi-channel input via which it receives an emergency stop signal from an emergency stop button 2.
  • the protective device 1 has a second input, via which a switch-on signal can be received by an on-push button 3.
  • This button 3 is designed as a normal open button.
  • the protection device 1 controls an actuator 4, e.g. a contactor.
  • the actuator 4 in turn switches a load contact 5 and at the same time a monitoring contact 6. In the non-active state of the actuator 4, the load contact 5 is open and the monitoring contact 6 is closed.
  • category 4 after an emergency stop on a safety device must not be automatically restarted after the emergency stop cause has been eliminated. This means that after pressing an emergency stop button, it must first be locked again for restarting. The device does not start up yet. First when a On button is pressed, the output (s) are enabled and the device starts up.
  • a monitoring of the actuators must be given for category 4 of this safety standard EN 954, ie monitoring contacts 6 of the emergency stop device 1 or of the connected actuator 4 must be introduced into the on-button circuit. As a result, errors of the actuator 4 can be detected. If, for example, the load contact 5 of a contactor is welded due to an overload, then the monitoring contact 6 is open, even if the contactor is not activated. This means that the on-button circuit is interrupted and a restart is prevented.
  • each circuit group corresponds to that of FIG. 1.
  • the first emergency stop device 11 is connected to a two-channel emergency stop button 12, 12 '.
  • This controls two actuators or contact multipliers 14 and 14 'in accordance with category 4 of the safety standard EN 954.
  • the actuators 14 and 14 ' actuate monitoring contacts 16 and 16', which are connected in series and with an on-button 13 form a one-button circuit, for example, from an external supply voltage source (24 V) to the emergency stop device 11.
  • this cascade circuit can be described as follows. If the emergency stop button 12, 12 'is actuated on the first emergency stop device 11, the actuators 14, 14' of the emergency stop device 11 are deactivated. Thus, the load contacts 15, 15 'of these actuators 14, 14', which are installed in the emergency stop circuit of the emergency stop device 21, are opened. This leads, as in the emergency stop circuit of the emergency stop device 11, to an interruption in the emergency stop circuit of the emergency stop device 21. This also causes the actuators 24 and 24 'of the emergency stop device 21 switched off. Consequently, all load circuits of the cascade are turned off.
  • the emergency stop button 12, 12 'of the emergency stop device 11 is locked again, ie the emergency stop circuit is in a closed state. At this point, however, the load circuits are not yet closed. For this purpose, the ON button 13 and 23 must also be pressed become. If the ON button 23 on the emergency stop device 21 is first actuated, then the emergency stop device 21 does not switch its actuators 24, 24 'on, since the actuators 14, 14' of the emergency stop device 11 switch on Stop the emergency stop circuit of the emergency stop device 21. To restart the load circuits so the on-button 13 of the emergency stop device 11 must first be pressed. Thereafter, the actuators 14, 14 'of the emergency stop device 11 are activated and the emergency stop circuit of the emergency stop device 21 is closed. Only now, the emergency stop device 21 can be started by pressing its on-button 23. This means that a prescribed order must be observed for the operation of the ON button. However, such uncomfortable operation of systems are unsuitable for the practice.
  • a similar safety switching device system is known from the document DE 100 11 211 A1.
  • This safety relay system comprises two safety relays whose construction and function correspond to each other. The two devices are connected in series with the interposition of an emergency stop switch. In addition, a start switch is provided on both devices.
  • the object of the present invention is thus to propose a protective device or protective system and a corresponding method for the safety-related shutdown of an electrical unit, with which the operation of complex systems is more comfortable.
  • this object is achieved by a protective device for safety-related switching off an electrical unit having a first input for receiving a switch-off signal to a second input for receiving a switch-on signal in the form of a switch-on and an output for driving the electrical unit, and a pulse processing device for moving the protection device in an activation state in which it is in the absence of the Switch-off is switched on, for a predetermined period of time from the start of the switch-on.
  • the invention provides a method for safety-related switching of an electrical unit by receiving a turn-off, turning off the electrical unit, receiving a turn-on signal in the form of a turn-on and turning on the electrical unit, wherein turning on the electrical unit after recording the switch-on pulse is only possible for a predefinable period of time.
  • the turn-on signal comes from an on-button.
  • the switch-off signal usually comes from a lockable emergency stop button.
  • the closing of the emergency stop button can not be done unconsciously, which is of the utmost importance for safety technology.
  • the electrical unit that is switched by the protection device may be an actuator and in particular a contactor. As a result, load circuits with higher currents can be switched easily.
  • the inputs and outputs of the protection device should be multi-channel. This is mandatory for category 4 of the EN 954 standard and increases the safety standard.
  • the falling or both edges of the switch-on pulse for displacing the protective device into the activation state can be evaluated by the pulse processing device.
  • This edge sensitivity is also prescribed by the named safety standard, so that a cross-circuit does not cause an involuntary restart of the emergency stop device or protective device.
  • the pulse processing device may comprise a timer which, after the switch-on pulse, provides an acknowledgment command for maintaining the activation state for a predetermined time.
  • the protection device can be turned on as desired a certain time after the switch-on.
  • reaction times of the individual devices with one another can thereby be taken into account.
  • the activation state for the period of time is set to correspond to the activation time of at least one electrical unit and / or at least one further switching device.
  • connection of protective devices according to the invention to a cascaded protection system is particularly advantageous.
  • the first input of a second of the multiple protection devices is driven by the output of one of the multiple protection devices.
  • the above-mentioned duration for the activation state is to be dimensioned for this purpose so that it is greater than the sum of the reaction times of all protection devices.
  • This protection system can then be switched on with a common on-button, if the inputs of the several protection devices are connected accordingly.
  • the units or systems connected by the protective devices can be switched on again comfortably after an emergency stop operation.
  • the purpose of the following embodiment is, as mentioned, for example, a conveyor belt, on which several emergency stop button are mounted.
  • the switching on of the conveyor belt after an emergency stop operation should only be performed by an authorized person.
  • a central on-button on a control unit eg a control cabinet.
  • Figure 3 a suitable security system with multiple emergency stop devices in cascade with a common on-button as a block diagram is shown.
  • the construction is substantially similar to that of FIG. 2, so that reference is made to the description of FIG. 2 with regard to the same elements.
  • the emergency stop devices 11 and 21 are configured in a known manner, a system realization according to category 4 (monitored start / restart) is not possible.
  • the reason for this is that the one-button impulse arrives at the subordinate device 21 before the release (unlocking) of the emergency stop circuit 15, 22 or 15 ', 22' or the one-button circuit 26 'arrives. , 26, 16, 16 ', 33 is interrupted.
  • the emergency stop button 12, 12 ' is locked again to turn on the system, i. closed, and the common on-button 33 is actuated (L-H-L pulse), so while the first emergency stop device 11 turns on, the second emergency stop device 21 can not turn on.
  • the emergency stop circuit is still interrupted by the second emergency stop device 21, since the actuators of the emergency stop device 11 are only activated after a certain reaction time. Button impulse react.
  • FIG. 4 shows a block diagram of the one-button evaluation according to the invention.
  • a one-key signal is subjected to edge evaluation 40.
  • edge evaluation 40 the falling or both edges of the switch-on pulse is evaluated in accordance with the required safety standard.
  • a corresponding binary signal 401 is provided to a pulse processing device 41. This extends the switch-on pulse to a predetermined acknowledgment time by starting a timer. This results in an internal acknowledgment command 411 for the further safety logic, which for a certain time, e.g. 500 ms, is provided.
  • This evaluation of the one-button pulse is carried out continuously, even if an emergency stop is present. If the emergency stop circuit is then closed within this acknowledgment time, the output is controlled via the safety logic and the device to be switched is switched on again.
  • both emergency stop buttons 12, 12 'and 22, 22' are already closed to restart the device or the system.
  • the on-button 33 is actuated, whereby the known from FIG 4 LHL pulse 401 is generated.
  • the emergency stop device 11 switches on.
  • the acknowledgment time is also started in the emergency stop device 21.
  • the emergency stop device 21 detects a closed emergency stop circuit 22, 22', 15, 15 'and switches on the basis of the still present acknowledgment command also its actuators 24, 24 'on.
  • the emergency stop device 11 does not switch its actuators 14, 14 'due to an error, then the emergency stop device 21 does not switch its actuators 24, 24' on, since then the emergency stop circuit 22, 22 ', 15, 15' of the second emergency stop device 21 is open.
  • the internal acknowledgment command in the two emergency stop devices 11 and 21 is then cleared after the end of the acknowledgment time.
  • the acknowledgment time must be selected in such a way that, for a desired cascading depth, the internal acknowledgment command still stands for the individual reaction or activation times of the actuators and emergency stop devices. This is easy to implement, especially in electrical emergency-stop devices, since their reaction times are low and thus the acknowledgment time can be small. On the other hand, if the acknowledgment time is specified in the emergency stop devices, only a certain cascading depth can be achieved, depending on the reaction times of the individual devices. Cascading depths that are too high are to be avoided, however, since the response time when switching off via the emergency stop button causes considerable delay due to cascading.
  • Another advantage results from the fact that all monitoring contacts 16, 16 ', 26, 26' are connected in series. If there is an error in the subordinate emergency stop device 21 or its actuator 24, 24 ', then the higher-level emergency stop device 11 can not be switched on again.

Landscapes

  • Safety Devices In Control Systems (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schutzgerät zum sicherheitsbedingten Schalten einer elektrischen Einheit mit einem ersten Eingang zur Aufnahme eines Ausschaltsignals, einem zweiten Eingang zur Aufnahme eines Einschaltsignals in Form eines Einschaltimpulses und einem Ausgang zum Ansteuern der elektrischen Einheit. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum sicherheitsbedingten Schalten einer elektrischen Einheit.
  • Bei sicherheitsrelevanten Anlagen und Einrichtungen kann ein Not-Aus-Taster zum Schalten der Anlage bzw. Einrichtung vorgesehen sein. Das Abschalten erfolgt durch ein Sicherheits- bzw. Schutzgerät. In FIG 1 ist ein derartiges System als Blockschaltdiagramm dargestellt. Das Schutzgerät 1, das auch als Not-Aus-Gerät bezeichnet werden kann, besitzt einen mehrkanaligen Eingang, über den es ein Not-Aus-Signal von einem Not-Aus-Taster 2 erhält. Darüber hinaus besitzt das Schutzgerät 1 einen zweiten Eingang, über den ein Einschaltsignal von einem Ein-Taster 3 aufgenommen werden kann. Dieser Eintaster 3 ist als Normally-Open-Taster ausgestaltet. Das Schutzgerät 1 steuert einen Aktor 4, z.B. einen Schütz an. Der Aktor 4 schaltet seinerseits einen Lastkontakt 5 und gleichzeitig einen Überwachungskontakt 6. Im nicht aktiven Zustand des Aktors 4 ist der Lastkontakt 5 offen und der Überwachungskontakt 6 geschlossen.
  • Nach der europäischen Sicherheitsnorm EN 954 darf für Kategorie 4 nach einem Not-Aus an einem Sicherheitsgerät kein automatische Wiederanlauf nach Beseitigung der Not-Aus-Ursache erfolgen. Dies bedeutet, dass nach dem Drücken eines Not-Aus-Tasters dieser zum Wiedereinschalten zunächst wieder verriegelt werden muss. Dabei läuft das Gerät noch nicht an. Erst wenn ein Ein-Taster betätigt wird, wird der Ausgang/ werden die Ausgänge freigegeben und das Gerät läuft an. Zusätzlich muss für die Kategorie 4 dieser Sicherheitsnorm EN 954 eine Überwachung der Aktoren gegeben sein, d.h. in den Ein-Taster-Kreis müssen Überwachungskontakte 6 des Not-Aus-Geräts 1 bzw. des angeschlossenen Aktors 4 eingebracht sein. Dadurch können Fehler des Aktors 4 erkannt werden. Ist nämlich beispielsweise der Lastkontakt 5 eines Schützes auf Grund einer Überlastung verschweißt, so ist der Überwachungskontakt 6 offen, auch wenn der Schütz nicht aktiviert ist. Dies bedeutet, dass der Ein-Taster-Kreis unterbrochen ist und ein Wiedereinschalten verhindert wird.
  • Für die Kategorie 4 der Sicherheitsnorm EN 954 ist ferner vorgeschrieben, dass die Auswertung des Ein-Taster-Kreises flankensensitiv sein muss. Speziell ist die fallende oder beide Flanken eines Einschaltimpulses zu erfassen. Dadurch kann beispielsweise ein ungewolltes Wiederanlaufen eines elektrischen Geräts durch einen Querschluss an den Ein- oder Ausgängen des Not-Aus-Geräts 1 verhindert werden.
  • Bei einer größeren Anlagen, beispielsweise einem Förderband, können mehrere Not-Aus-Taster vorgesehen sein. In diesem Fall werden die dazugehörigen Schutzgeräte kaskadenartig verschaltet, wie dies in FIG 2 dargestellt ist. Der wesentliche Aufbau jeder Schaltungsgruppe entspricht dem von FIG 1. Der Übersicht halber sind in FIG 2 nur zwei Stufen einer Kaskade mit jeweils einem Schutz- bzw. Not-Aus-Gerät bzw. einem Not-Aus-Taster dargestellt. Das erste Not-Aus-Gerät 11 ist mit einem zweikanaligen Not-Aus-Taster 12, 12' verbunden. Dieses wiederum steuert entsprechend der Kategorie 4 der Sicherheitsnorm EN 954 ebenfalls zwei Aktoren bzw. Kontaktvervielfacher 14 und 14' an. Die Aktoren 14 und 14' betätigen Überwachungskontakte 16 und 16', die in Reihe geschaltet sind und mit einem Ein-Taster 13 einen Ein-Taster-Kreis z.B. von einer externen Versorgungsspannungsquelle (24 V) zu dem Not-Aus-Gerät 11 bilden.
  • Mit Hilfe der Aktoren 14 und 14' werden ferner jeweils zwei Lastdoppelkontakte 15 und 15' betätigt. Diese bilden zusammen mit einem zweikanaligen Not-Aus-Taster 22, 22' einen Not-Aus-Kreis, an dem zweiten Not-Aus-Gerät 21. Diese steuert ebenfalls zwei Aktoren bzw. Kontaktvervielfacher 24 und 24' an, welche ihrerseits Überwachungskontakte 26 und 26' sowie Lastdoppelkontakte 25 und 25' betätigen. Die Überwachungskontakte 26 und 26' bilden mit einem Ein-Taster 23 den Ein-Taster-Kreis des Not-Aus-Geräts 21. Die Kaskadierung kann an den Lastdoppelkontakten 25 und 25' entsprechend beliebig fortgesetzt werden.
  • Die Funktionsweise dieser Kaskadenschaltung lässt sich wie folgt beschreiben. Wird an dem ersten Not-Aus-Gerät 11 der Not-Aus-Taster 12, 12' betätigt, so werden die Aktoren 14, 14' des Not-Aus-Geräts 11 abgesteuert. Damit werden auch die Lastkontakte 15, 15' dieser Aktoren 14, 14', die in den Not-Aus-Kreis des Not-Aus-Geräts 21 eingebaut sind, geöffnet. Dies führt, wie bereits im Not-Aus-Kreis des Not-Aus-Geräts 11 zu einer Unterbrechung im Not-Aus-Kreis des Not-Aus-Geräts 21. Damit werden auch die Aktoren 24 und 24' des Not-Aus-Geräts 21 abgeschaltet. Folglich werden sämtliche Lastkreise der Kaskade ausgeschaltet.
  • Wird nur der Not-Aus-Taster 22, 22' betätigt, so werden nur die Aktoren 24, 24' vom Not-Aus-Gerät 21 abgesteuert. Damit werden auch die Lastüberwachungskontakte 26, 26' sowie die Lastdoppelkontakte 25, 25' abgesteuert. Folglich werden sämtliche folgenden Lastkreise der Kaskade ausgeschaltet. Die Aktoren 14, 14' des Not-Aus-Geräts 11 bleiben aktiv.
  • Zum Wiedereinschalten der Lastkreise wird der Not-Aus-Taster 12, 12' des Not-Aus-Geräts 11 wieder verriegelt, d.h. der Not-Aus-Kreis ist in einem geschlossenen Zustand. Zu diesem Zeitpunkt sind die Lastkreise jedoch noch nicht geschlossen. Hierzu müssen zusätzlich die Ein-Taster 13 und 23 betätigt werden. Wird zuerst der Ein-Taster 23 an dem Not-Aus-Gerät 21 betätigt, so schaltet das Not-Aus-Gerät 21 seine Aktoren 24, 24' nicht ein, da die Aktoren 14, 14' des Not-Aus-Geräts 11 den Not-Aus-Kreis des Not-Aus-Geräts 21 noch unterbrechen. Zum Wiedereinschalten der Lastkreise muss also zunächst der Ein-Taster 13 des Not-Aus-Geräts 11 betätigt werden. Daraufhin werden die Aktoren 14, 14' des Not-Aus-Geräts 11 angesteuert und der Not-Aus-Kreis des Not-Aus-Geräts 21 geschlossen. Erst jetzt kann das Not-Aus-Gerät 21 durch Betätigen seines Ein-Tasters 23 gestartet werden. Dies bedeutet, dass für die Betätigung der Ein-Taster eine vorgeschriebene Reihenfolge einzuhalten ist. Derart unkomfortable Bedienverfahren von Anlagen sind jedoch für die Praxis ungeeignet.
  • Ein ähnliches Sicherheitsschaltgeräte-System ist aus der Druckschrift DE 100 11 211 A1 bekannt. Dieses Sicherheitsschaltgeräte-System umfasst zwei Sicherheitsschaltgeräte, die in ihrem Aufbau und ihrer Funktion einander entsprechen. Die beiden Geräte sind unter Zwischenschaltung eines Notausschalters hintereinander geschaltet. Außerdem ist an beiden Geräten ein Startschalter vorgesehen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Schutzgerät bzw. Schutzsystem sowie ein entsprechendes Verfahren zum sicherheitsbedingten Abschalten einer elektrischen Einheit vorzuschlagen, mit denen das Bedienen komplexerer Anlagen komfortabler wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Schutzgerät zum sicherheitsbedingten Abschalten einer elektrischen Einheit mit einem ersten Eingang zur Aufnahme eines Ausschaltsignals einem zweiten Eingang zur Aufnahme eines Einschaltsignals in Form eines Einschaltimpulses und einen Ausgang zum Ansteuern der elektrischen Einheit, sowie einer Impulsverarbeitungseinrichtung zum Versetzen des Schutzgeräts in einen Aktivierungszustand, in dem es bei Nichtanliegen des Ausschaltsignals einschaltbar ist, für eine vorgegebene Zeitdauer ab der Aufnahme des Einschaltimpulses.
  • Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Verfahren zum sicherheitsbedingten Schalten einer elektrischen Einheit durch Aufnehmen eins Ausschaltsignals, Ausschalten der elektrischen Einheit, Aufnehmen eines Einschaltsignals in Form eines Einschaltimpulses und Einschalten der elektrischen Einheit, wobei das Einschalten der elektrischen Einheit nach dem Aufnehmen des Einschaltimpulses nur für eine vorgebbare Zeitdauer möglich ist.
  • Vorzugsweise stammt das Einschaltsignal von einem Ein-Taster. Damit erhält das Schutzgerät einen einfachen Einschaltimpuls, der in der Regel die Binärform L-H-L aufweist.
  • Das Ausschaltsignal stammt üblicherweise von einem verriegelbaren Not-Aus-Taster. Das Schließen des Not-Aus-Tasters kann damit nicht unbewusst erfolgen, was für die Sicherheitstechnik von höchster Bedeutung ist.
  • Die elektrische Einheit, die von dem Schutzgerät geschaltet wird, kann ein Aktor und insbesondere ein Schütz sein. Dadurch können auch Lastkreise mit höheren Strömen ohne Weiteres geschaltet werden.
  • Die Ein- und Ausgänge des Schutzgeräts sollten mehrkanalig sein. Dies ist für die Kategorie 4 der Schutznorm EN 954 vorgeschrieben und erhöht den Sicherheitsstandard.
  • Vorteilhafterweise sind durch die Impulsverarbeitungseinrichtung die fallende oder beide Flanken des Einschaltimpulses zum Versetzen des Schutzgeräts in den Aktivierungszustand auswertbar. Diese Flankensensitivität ist ebenfalls durch die genannte Sicherheitsnorm vorgeschrieben, damit durch einen Querschluss kein unfreiwilliges Wiederanlaufen des Not-Aus-Geräts bzw. Schutzgeräts erfolgt.
  • Zur Realisierung des zeitlich begrenzten Aktivierungszustands kann die Impulsverarbeitungseinrichtung ein Zeitglied aufweisen, das nach dem Einschaltimpuls für eine vorbestimmte Zeit einen Quittierungsbefehl zur Aufrechterhaltung des Aktivierungszustands bereitstellt. Damit kann das Schutzgerät wie gewünscht eine gewisse Zeit nach dem Einschaltimpuls angeschaltet werden. Erfindungsgemäß können dadurch Reaktionszeiten der einzelnen Geräte untereinander berücksichtigt werden.
  • Vorzugsweise wird hier für die Zeitdauer für den Aktivierungszustand so eingestellt, dass sie der Aktivierungszeit mindestens einer elektrischen Einheit und/oder mindestens eines weiteren Schaltgeräts entspricht.
  • Besonders vorteilhaft ist die Verschaltung erfindungsgemäßer Schutzgeräte zu einem kaskadenförmigen Schutzsystem. Dabei wird der erste Eingang eines zweiten der mehreren Schutzgeräte von dem Ausgang eines der mehreren Schutzgeräte angesteuert. Dies gilt sinngemäß auch für die weiteren Kaskadenstufen. Die oben genannte Zeitdauer für den Aktivierungszustand ist hierfür so zu bemessen, dass sie größer ist als die Summe der Reaktionszeiten sämtlicher Schutzgeräte. Dieses Schutzsystem kann dann mit einem gemeinsamen Ein-Taster angeschaltet werden, wenn die Eingänge der mehreren Schutzgeräte entsprechend verschaltet sind. Somit können die durch die Schutzgeräte geschalteten Einheiten bzw. Anlagen komfortabel nach einer Not-Aus-Betätigung wieder eingeschaltet werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
    • FIG 1
    ein Blockschaltdiagramm einer Sicherheitskombination gemäß dem Stand der Technik;
    FIG 2
    ein Blockschaltdiagramm mehrerer kaskadierter Sicherheitskombinationen entsprechend dem Stand der Technik;
    FIG 3
    ein Blockschaltbild kaskadierter Sicherheitskombinationen gemäß der vorliegenden Erfindung und
    FIG 4
    ein Blockschaltbild zur erfindungsgemäßen EinTaster-Impulsauswertung.
  • Die nachfolgend geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
  • Der Einsatzzweck der folgenden Ausführungsform ist, wie erwähnt, beispielsweise ein Förderband, an dem mehrere Not-Aus-Taster montiert sind. Das Einschalten des Förderbands nach einer Not-Aus-Betätigung soll jedoch nur durch eine befugte Person durchgeführt werden. Hierzu befindet sich beispielsweise ein zentraler Ein-Taster an einer Steuerstelle, z.B. einem Schaltschrank. In FIG 3 ist ein hierzu geeignetes Sicherheitssystem mit mehreren Not-Aus-Geräten in Kaskadenschaltung mit einem gemeinsamen Ein-Taster als Blockschaltbild dargestellt. Der Aufbau gleicht im Wesentlichen dem von FIG 2, so dass hinsichtlich der gleichen Elemente auf die Beschreibung von FIG 2 verwiesen wird. Unterschiedlich zu der Ausführungsform von FIG 2 ist, dass in dem Ausführungsbeispiel nach FIG 3 lediglich ein einziger Ein-Taster 33 verwendet wird, der einen Ein-Impuls für sämtliche Schutz- bzw. Not-Aus-Geräte liefert. Es liegen also sowohl die Überwachungskontakte 16 und 16' als auch die Überwachungskontakte 26 und 26' in dem Ein-Taster-Kreis.
  • Werden die Not-Aus-Geräte 11 und 21 in bekannter Art und Weise ausgestaltet, so ist eine Systemrealisierung nach Kategorie 4 (überwachter Start/Wiederanlauf) nicht möglich. Der Grund hierfür liegt darin, dass der Ein-Taster-Impuls am untergeordneten Gerät 21 vor der Freigabe (Entriegelung) des Not-Aus-Kreises 15, 22 bzw. 15', 22' ankommt bzw. der Ein-Taster-Kreis 26', 26, 16, 16', 33 unterbrochen ist. Wird nämlich der Not-Aus-Taster 12, 12' zum Einschalten des Systems wieder verriegelt, d.h. geschlossen, und wird der gemeinsame Ein-Taster 33 betätigt (L-H-L-Impuls), so schaltet zwar das erste Not-Aus-Gerät 11 ein, das zweite Not-Aus-Gerät 21 kann jedoch nicht einschalten. Dies liegt daran, dass zum Zeitpunkt des Ein-Taster-Impulses der Not-Aus-Kreis vom zweiten Not-Aus-Gerät 21 noch unterbrochen ist, da die Aktoren des Not-Aus-Geräts 11 erst nach einer gewissen Reaktionszeit auf den Ein-Taster-Impuls reagieren.
  • Eine sehr einfache Lösung hierfür läge darin, dass man die mehreren Not-Aus-Geräte mit mehrfachem Drücken des gemeinsamen Ein-Tasters freigibt. Bei zwei Not-Aus-Geräten in Kaskade müsste man somit den Ein-Taster zweimal drücken, um das System wieder einzuschalten. Werden die Not-Aus-Aufbauten jedoch komplexer, so kann auch mit kleinen Steuerungen gearbeitet werden, die entsprechende Freigabeimpulse für die Not-Aus-Geräte erzeugen. Dies ist jedoch insbesondere in der Sicherheitstechnik mit sehr hohen Kosten verbunden und teilweise auch nicht zulässig.
  • Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, durch Modifikation der geräteinternen Auswertung des Ein-Taster-Impulses, mit einem einzigen Freigabebefehl durch den Ein-Taster 33 beide Not-Aus-Geräte 11 und 21 gleichzeitig einzuschalten und dabei die geforderten Sicherheitsbedingungen für die Not-Aus-Kreise einzuhalten.
  • In FIG 4 ist ein Blockschaltbild zur erfindungsgemäßen Ein-Taster-Auswertung dargestellt. Demnach wird ein Ein-Taster-Signal einer Flankenauswertung 40 unterzogen. Dabei wird entsprechend dem geforderten Sicherheitsstandard die fallende oder beide Flanken des Einschaltimpulses ausgewertet. Ein entsprechendes binäres Signal 401 wird einer Impulsverarbeitungseinrichtung 41 zur Verfügung gestellt. Diese verlängert den Einschaltimpuls auf eine vorbestimmte Quittierungszeit, indem ein Zeitglied gestartet wird. Daraus resultiert ein interner Quittierungsbefehl 411 für die weitere Sicherheitslogik, der für eine bestimmte Zeit, z.B. 500 ms, bereitgestellt wird. Diese Auswertung des Ein-Taster-Impulses wird kontinuierlich vorgenommen, auch wenn gerade ein Not-Aus vorliegt. Wird dann innerhalb dieser Quittierungszeit der Not-Aus-Kreis geschlossen, so wird über die Sicherheitslogik der Ausgang angesteuert und das zu schaltende Gerät wieder eingeschaltet.
  • Mit dieser erfindungsgemäßen Impulsverarbeitung ergibt sich folgender Funktionsverlauf für die Schaltung von FIG 3: Beide Not-Aus-Taster 12,12' und 22, 22' sind zum Wiedereinschalten des Geräts bzw. der Anlage bereits wieder geschlossen. Der Ein-Taster 33 wird betätigt, wodurch der aus FIG 4 bekannte L-H-L-Impuls 401 generiert wird. Das Not-Aus-Gerät 11 schaltet ein. Gleichzeitig wird auch im Not-Aus-Gerät 21 die Quittierungszeit gestartet. Nachdem das Not-Aus-Gerät 11 nach einer gewissen Reaktionszeit beide Aktoren 14, 14' geschlossen hat, erkennt das Not-Aus-Gerät 21 einen geschlossenen Not-Aus-Kreis 22, 22', 15, 15' und schaltet auf Grund des immer noch anliegenden Quittierungsbefehls ebenfalls seine Aktoren 24, 24' an. Schaltet das Not-Aus-Gerät 11 seine Aktoren 14, 14' auf Grund eines Fehlers nicht ein, so schaltet auch das Not-Aus-Gerät 21 seine Aktoren 24, 24' nicht an, da dann der Not-Aus-Kreis 22, 22', 15, 15' des zweiten Not-Aus-Geräts 21 offen ist. Der interne Quittierungsbefehl in den beiden Not-Aus-Geräten 11 und 21 wird dann nach Ablauf der Quittierungszeit gelöscht.
  • Die Quittierungszeit ist so zu wählen, dass bei einer gewünschten Kaskadierungstiefe der interne Quittierungsbefehl noch nach den einzelnen Reaktions- bzw. Aktivierungszeiten der Aktoren und Not-Aus-Geräte steht. Dies ist insbesondere bei elektrischen Not-Aus-Geräten leicht zu realisieren, da deren Reaktionszeiten gering sind und somit die Quittierungszeit klein ausfallen kann. Falls andererseits die Quittierungszeit in den Not-Aus-Geräten vorgegeben ist, kann je nach den Reaktionszeiten der einzelnen Geräte nur eine gewisse Kaskadierungstiefe erreicht werden. Zu hohe Kaskadierungstiefen sind jedoch zu vermeiden, da die Reaktionszeit beim Abschalten über den Not-Aus-Taster auf Grund der Kaskadierung für beachtliche Verzögerung sorgt.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass alle Überwachungskontakte 16, 16', 26, 26' in Reihe geschaltet sind. Liegt in dem untergeordneten Not-Aus-Gerät 21 oder dessen Aktor 24, 24' ein Fehler vor, so lässt sich auch das übergeordnete Not-Aus-Gerät 11 nicht wieder einschalten.

Claims (19)

  1. Schutzgerät (11, 21) zum sicherheitsbedingten Abschalten einer elektrischen Einheit mit
    - einem ersten Eingang zur Aufnahme eines Ausschaltsignals
    - einem zweiten Eingang zur Aufnahme eines Einschaltsignals in Form eines Einschaltimpulses (401) und
    - einen Ausgang zum Ansteuern der elektrischen Einheit (14, 14', 24, 24'),
    gekennzeichnet, durch
    eine Impulsverarbeitunseinrichtung (41) zum Versetzen des Schutzgeräts (11, 21) für eine vorgegebene Zeitdauer ab Aufnahme des Einschaltimpulses in einen Aktivierungszustand, in dem es bei Nichtanliegen des Ausschaltsignals eingeschaltet wird.
  2. Schutzgerät nach Anspruch 1, wobei das Einschaltsignal von einem Ein-Taster (33) stammt.
  3. Schutzgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausschaltsignal von einem verriegelbaren Not-Aus-Taster (12, 12', 22, 22') stammt.
  4. Schutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Einheit (14, 14', 24, 24') ein Aktor und insbesondere ein Schütz ist.
  5. Schutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ein- und Ausgänge mehrkanalig sind.
  6. Schutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Impulsverarbeitungseinrichtung (41) die fallende oder beide Flanken des Einschaltimpulses (401) zum Versetzen des Schutzgeräts in den Aktivierungszustand auswertbar sind.
  7. Schutzgerät nach einem der vorhergehenden. Ansprüche, wobei die Impulsverarbeitungseinrichtung (41) ein Zeitglied aufweist, das nach dem Einschaltimpuls (401) für eine vorbestimmte Zeit einen Quittierungsbefehl zur Aufrechterhaltung des Aktivierungszustands bereitstellt.
  8. Schutzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorgegebene Zeitdauer für den Aktivierungszustand mindestens der Aktivierungszeit der elektrischen Einheit (14, 14', 24, 24')und/oder eines weiteren Schutzgeräts entspricht.
  9. Schutzsystem mit mehreren kaskadenartig verschalteten Schutzgeräten (11, 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Eingang eines zweiten der mehreren Schutzgeräte (21) von dem Ausgang eines ersten der mehreren Schutzgeräte (11) angesteuert ist.
  10. Schutzsystem nach Anspruch 9, wobei die Eingänge der mehreren Schutzgeräte (11, 21) mit einem gemeinsamen Ein-Taster (33) verschaltet sind.
  11. Verfahren zum sicherheitsbedingten Schalten einer elektrischen Einheit (14, 14', 24, 24') durch
    - Aufnehmen eines Ausschaltsignals,
    - Ausschalten der elektrischen Einheit (14, 14', 24, 24'),
    - Aufnehmen eines Einschaltsignals in Form eines Einschaltimpulses (401) und
    - Einschalten der elektrischen Einheit (14, 14', 24, 24') dadurch gekennzeichnet, dass
    - das Einschalten der elektrischen Einheit (14, 14', 24, 24') nach dem Aufnehmen des Einschaltimpulses (401) für eine vorgebbare Zeitdauer möglich ist, und bei Nichtauliegen des Ausschaltsignals durchgeführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Einschaltsignal von einem Ein-Taster (33) stammt.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Ausschaltsignal von einem verriegelbaren Not-Aus-Taster (12, 12', 22, 22') stammt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die elektrische Einheit (14, 14', 24, 24') ein Aktor und insbesondere ein Schütz ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Ein- und Ausschaltsignale mehrkanalig aufgenommen werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die fallende oder beide Flanken des Einschaltimpulses (401) ausgewertet werden, um die vorgebbare Zeitdauer, in der das Einschalten der elektrischen Einheit (14, 14', 24, 24') möglich ist, zu starten.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die vorgebbare Zeitdauer zu Einschalten der elektrischen Einheit (14, 14', 24, 24') mindestens der Aktivierungszeit der elektrischen Einheit (14, 14', 24, 24') und/oder eines weiteren Schutzgeräts entspricht.
  18. Verfahren zum sicherheitsbedingten Schalten mehrerer kaskadenartig verschalteter Schutzgeräte (11, 21), wobei mit Hilfe eines ersten der mehreren Schutzgeräte (11) ein zweites der mehreren Schutzgeräte (21) entsprechend dem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17 geschaltet wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Einschaltsignal allen der mehreren Schutzgeräte (11, 21) gleichzeitig zur Verfügung gestellt wird.
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