EP2099048B1 - Modular safety control and safety relay module - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Sicherheits-Relaismodulen zum fehlersicheren Schalten von Relais nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Sicherheits-Relaismodul für eine solche modulare Anordnung.The invention relates to an arrangement of safety relay modules for fail-safe switching of relays according to the preamble of
Derartige Sicherheits-Relaismodulanordnungen werden in Sicherheitsschaltgeräten eingesetzt. Ein Sicherheitsschaltgerät ist eine Vorrichtung, die von Signalgebern, wie Not-Aus-Taster, Schutztürschalter, Lichtschranken oder Lichtgitter, gelieferte Eingangssignale aufnimmt und daraus direkt oder nach logischen Verknüpfungen Ausgangssignale erzeugt. Die Ausgangssignale können dann Aktuatoren zugeführt werden, die in Abhängigkeit von den Eingangssignalen gezielte Aktionen oder Reaktionen in der Umgebung bewirken, z. B. um eine Maschine, wie eine Presse oder einen Schweißroboter, von der im Betrieb eine Gefahr für Menschen ausgeht, abzusichern. Beim Ansprechen eines Signalgebers, z. B. beim Öffnen der Schutztür, Betätigen des Not-Aus-Tasters oder beim Ansprechen eines Sensors wird jeweils ein Signal erzeugt, das dem Sicherheitsschaltgerät als Eingangssignal zugeführt ist. In Reaktion darauf schaltet das Sicherheitsschaltgerät dann beispielsweise mit Hilfe eines Aktuators den gefahrbringenden Teil der Maschine ab bzw. setzt die Maschine in einen gefahrlosen Zustand.Such safety relay module arrangements are used in safety switching devices. A safety switching device is a device that receives supplied input signals from signal generators, such as emergency stop buttons, safety door switches, light barriers or light grids, and generates output signals directly or after logic operations. The output signals can then be supplied to actuators, which cause specific actions or reactions in the environment depending on the input signals, eg. B. to a machine, such as a press or a welding robot, emanating from the operation of a danger to people to hedge. When addressing a signal generator, z. B. when opening the protective door, pressing the emergency stop button or when a sensor responds, a signal is generated in each case, which is supplied to the safety switching device as an input signal. In response to this, the safety switching device then shuts off the dangerous part of the machine, for example with the aid of an actuator, or places the machine in a safe state.
Charakteristisch an einem Sicherheitsschaltgerät ist im Gegensatz zu einem "normalen" Sicherheitsschaltgerät, dass das Sicherheitsschaltgerät mit seinen Komponenten selbst dann, wenn bei ihm oder einem mit ihm verbundenen Gerät eine Fehlfunktion auftritt, stets einen sicheren Zustand der gefahrbringenden Anlage oder Maschine gewährleisten muss. Daher werden bei Sicherheitsschaltgeräten und deren Komponenten extrem hohe Anforderungen an die eigene Fehlersicherheit gestellt, was einen erheblichen Aufwand bei der Entwicklung und Herstellung zur Folge hat. In der Regel benötigen nicht nur die Sicherheitsschaltgeräte alleine eine besondere Zulassung durch zuständige Aufsichtsbehörden, wie Berufsgenossenschaften oder TÜV, sondern zusätzlich in Kombination mit einer mit dem Sicherheitsschaltgerät ausgerüsteten Maschine. Das Sicherheitsschaltgerät mit seinen Komponenten, wie Sicherheits-Relais, muss dabei vorgegebene Sicherheitsstandards einhalten, die beispielsweise in der europäischen Norm EN 954-1 bzw. ISO 13849 (performance level) definiert sind. Die möglichen Sicherheitsstufen und die weiteren Sicherheitsanforderungen an eine Anwendung sind in der Norm EN 61508 bzw. EN 62061 definiert.In contrast to a "normal" safety relay, a safety relay is characterized by the fact that the safety relay with its components must always ensure a safe state of the hazardous equipment or machine even if a malfunction occurs in the safety equipment itself or in a device connected to it. Therefore, in safety switching devices and their components extremely high demands are made on their own fault tolerance, which has a considerable effort in the development and production result. In general, not only the safety relays alone require special approval by competent supervisory authorities, such as professional associations or TÜV, but also in combination with a machine equipped with the safety relay. The safety relay with its components, such as safety relays, must comply with given safety standards, which are defined, for example, in the European standard EN 954-1 or ISO 13849 (performance level). The possible safety levels and the additional safety requirements for an application are defined in the standard EN 61508 or EN 62061.
Für die angeschlossenen Signalgeber gilt unter anderem die Produktnorm EN 61496-1, in der auch eine Überwachungssignalrückführung, das so genannte "Electronic Device Monitoring", auch EDM genannt, definiert ist.Among other things, the product standard EN 61496-1 applies to the connected signalers, which also defines monitoring signal feedback, the so-called "electronic device monitoring", also called EDM.
Die vorerwähnte Betätigung von Aktuatoren erfolgt häufig über Sicherheits-Relaismodule, die als Teil eines Sicherheitsschaltgerätes von dem Sicherheitsschaltgerät oder direkt von einem Signalgeber mit entsprechenden Sicherheitsschaltsignalen angesteuert werden. In vielen Fällen ist es notwendig, dass mit nur einem Sicherheitsschaltsignal eine Vielzahl von Aktuatoren anzusteuern sind, wozu eine entsprechende Vielzahl von Sicherheits-Relais notwendig ist. Da ein Sicherheits-Relais nur eine begrenzte Anzahl von Schaltkontakten und damit das Relaismodul nur eine entsprechend begrenzte Anzahl von Schaltkontaktanschlussklemmen aufweist, ist es notwendig oder gewünscht, eine Kontaktvervielfachung vorzunehmen durch Hinzufügen weiterer Relaismodule. Dann müssen einzelne Verdrahtungen von den Steuerkontaktanschlussklemmen eines ersten Relaismoduls, an das der Signalgeber angeschlossen ist, zu weiteren Relaismodulen, die parallel schalten sollen, geführt werden. Dies ist prinzipiell aus der
In
Die
Zur Kontaktvervielfachung müssen nun die Steuerkontakte parallel geschaltet werden, indem die Anschlüsse 22-1 und 22-2 sowie 26-1 und 26-2 über gesonderte Leitungen 23 und 25 miteinander zu verbinden sind. Da auch der Rückführkreis durch jedes Relais geführt sein muss, müssen sämtliche Schließer in Serie geschaltet werden, wozu die Anschlüsse 44-1 und 44-2 über eine gesonderte Leitung 45 miteinander verbunden werden müssen und das Rückführsignal von 24 V auf den Anschluss 46-2 umverdrahtet werden muss.For contact multiplication, the control contacts must now be connected in parallel by the terminals 22-1 and 22-2 and 26-1 and 26-2 are to be connected to each other via
Insgesamt bedeutet dies einen sehr hohen Verdrahtungsaufwand, der nicht nur materialaufwändig ist, sondern auch aufgrund möglicher Komplexität ein Sicherheitsrisiko darstellt. Des Weiteren müssen bei einer derartigen Kontaktvervielfachung an einer einzigen Anschlussklemme wenigstens zwei Drähte angeschlossen werden, was nicht nur umständlich in der Handhabung ist, sondern ein weiteres Sicherheitsrisiko darstellt. Die Anschlussklemmen müssen darüber hinaus materialaufwändig so dimensioniert oder ausgebildet sein, dass eine Klemme zwei Drähte aufnehmen kann. Zwei Drähte in einer Klemme zu befestigen kann aber ein Sicherheitsrisiko bedeuten, da zwei Drähte in einer Klemme nie so sicher zu befestigen sind wie nur einer.Overall, this means a very high wiring effort, which is not only material-consuming, but also represents a security risk due to possible complexity. Furthermore, in such a contact multiplication at a single terminal at least two wires connected, which is not only cumbersome to handle, but represents another security risk. In addition, the connecting terminals must be dimensioned or designed in such a way that they can accommodate two wires. But fixing two wires in a clamp can be a safety hazard since two wires in a clamp are never as secure as just one.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige und wenig aufwändige, dabei aber flexible Schaltkontaktvervielfachung eines Sicherheits-Relais bereitzustellen, welche dem Anwender eine möglichst hohe Sicherheit bei einfacher Handhabung ermöglicht.On this basis, it is an object of the invention to provide a cost-effective and inexpensive, but flexible switching contact multiplication of a safety relay, which allows the user the highest possible safety with ease of use.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine modulare Anordnung, mit wenigstens zwei Sicherheits-Relaismodulen zum Schalten von Sicherheits-Schaltkontakten, wobei zur Schaltkontaktvervielfachung Steuerkontakte des ersten Relaismoduls mit Steuerkontakten des zweiten Relaismoduls parallel geschaltet sind und jedes Relaismodul das oder die Sicherheits-Relais enthaltende Gehäuse aufweist und entsprechende Steuerkontaktanschlussklemmen und Schaltkontaktanschlussklemmen angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist zur Kontaktvervielfachung zusätzlich zu den Klemmen wenigstens ein Kontaktestecker am jeweiligen Sicherheits-Relaismodule zur Verbindung der Steuerkontake der benachbarten zwei Sicherheits-Relaismodule angeordnet. Die Erfindung wird somit auch bereits durch ein Sicherheits-Relaismodul für eine solche modulare Sicherheitssteuerung dargestellt, wobei zur Kontaktvervielfachung zusätzlich zu den vorhandenen Anschlussklemmen für Steuer- und Schaltkontakte wenigstens ein extra Kontaktestecker zur Verbindung der Steuerkontakte mit einem benachbarten zweiten Relaismodul angeordnet ist.This object is achieved by a modular arrangement, with at least two safety relay modules for switching safety switch contacts, being connected in parallel for switching switching control contacts of the first relay module with control contacts of the second relay module and each relay module containing the safety relay or the housing and corresponding control contact terminals and switching contact terminals are arranged. According to the invention for contact multiplication in addition to the terminals at least one contact plug on the respective safety relay modules for connection of the control contacts of the adjacent two safety relay modules arranged. The invention is thus already represented by a safety relay module for such a modular safety control, wherein at least one extra contact plug for connecting the control contacts with an adjacent second relay module is arranged for contact multiplication in addition to the existing terminals for control and switching contacts.
In diesem Zusammenhang bedeutet der Begriff Kontaktestecker, dass die Verbindung der Steuerkontakte über eine Steckverbindung erfolgt, so dass mit diesem Begriff sowohl ein Steckerteil als auch ein Buchsenteil einer Steckverbindung gemeint sein kann.In this context, the term contact plug means that the connection of the control contacts via a plug connection, so that with this term both a plug part and a socket part of a plug connection may be meant.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass zum einen der Verkabelungsaufwand bei der Kontaktvervielfachung erheblich reduziert ist und zum anderen darin, dass zur Kontaktvervielfachung die Handhabung und damit die Installation erheblich vereinfacht ist, denn es müssen nicht mehr einzelne Drähte von den Klemmen des einen Relaismoduls zu den Klemmen des anderen Relaismoduls mit den vorgenannten Nachteilen verlegt werden, sondern es ist nur der Kontaktestecker zu stecken.The main advantages of the invention are that on the one hand the cabling effort in the contact multiplication is significantly reduced and the other is that the contact multiplication handling and thus the installation is considerably simplified, because there are no longer individual wires from the terminals of a relay module be moved to the terminals of the other relay module with the aforementioned disadvantages, but it is only the contact plug to plug.
Insgesamt ist die Kontaktvervielfachung mit der Erfindung nicht nur einfacher und sicherer geworden, sondern auch kostengünstiger. Dabei ist die Flexibilität erhalten, nämlich anstelle eines Relaismodul mit einer Vielzahl von Schaltkontakten jetzt mehrere erfindungsgemäße Relaismodule vorzusehen, deren Schaltkontakte je nach Bedarf vervielfacht sind, also wie nur ein Relais mit einer der Anwendung angepassten Anzahl von Schaltkontakten wirken.Overall, the contact multiplication with the invention has not only become simpler and safer, but also cheaper. The flexibility is obtained, namely instead of a relay module with a plurality of switching contacts now provide several relay modules according to the invention, the switching contacts are multiplied as needed, so how only one relay with an application adapted number of switching contacts act.
Die Erfindung kann mit weiteren Merkmalen fortgebildet werden, wie sie beispielhaft, aber nicht abschließend, in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben sind und zeigt dabei weitere Vorteile.The invention can be developed with further features, as exemplified, but not limited, are given in the appended dependent claims and shows other advantages.
Bevorzugt weist das Sicherheits-Relaismodul einen Rückführkreis (EDM) mit einem Rückführkontakt auf. Bei derartigen Relaismodulen muss bei der Kontaktvervielfachung auch der Rückführkontakt entsprechend korrekt verdrahtet werden, was durch den Kontaktestecker automatisch erfolgen kann, insbesondere wenn auf den Kontaktestecker auch ein Pol des Rückführkontaktes geführt ist.The safety relay module preferably has a feedback circuit (EDM) with a feedback contact. In such Relaismodulen the return contact must be wired according to correct in the contact multiplication, which can be done automatically by the contact plug, especially when the contact plug and a pole of the return contact is performed.
Die Erfindung zeigt die Vorteile des reduzierten Verdrahtungsaufwands insbesondere dann, wenn das Sicherheits-Relais ein wenigstens zweikanaliges, zwangsgeführtes Relais ist, da sich mit der Anzahl der Relais der Verdrahtungsaufwand ohne die erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend erhöhen würde.The invention shows the advantages of the reduced wiring complexity, in particular when the safety relay is an at least two-channel, positively driven relay, since the amount of wiring would increase correspondingly with the number of relays without the inventive design.
Wenn der Kontaktestecker seitlich an dem Gehäuse des Relaismoduls angeordnet ist, erfolgt die Kontaktvervielfachung automatisch durch ein Zusammenstecken der Relaismodule zu einer Reihe.If the contact plug is arranged laterally on the housing of the relay module, the contact multiplication is carried out automatically by plugging the relay modules into a row.
Um bei der Kontaktvervielfachung ein zusätzliches Relaismodul sowohl an die linke als auch an die rechte Seite eines schon vorhandenen Relaismoduls stecken zu können, ist in Weiterbildung der Erfindung an beiden Seiten des Gehäuses ein Kontaktestecker angeordnet.In order to plug in the contact multiplication an additional relay module both the left and to the right side of an existing relay module, a contact plug is arranged in a further development of the invention on both sides of the housing.
Alternativ oder sogar zusätzlich kann der Kontaktestecker frontseitig, oberseitig, unterseitig oder rückseitig an dem Gehäuse des Relaismoduls angeordnet sein, wodurch eine Kontaktvervielfachung auch über Kabel, die an den Kontaktestecker steckbar sind, möglich wird, so dass die Relaismodule auch entfernt voneinander vorhanden sein können.Alternatively or even additionally, the contact plug can be arranged on the front, top, bottom or rear of the housing of the relay module, whereby a contact multiplication via cables that can be plugged into the contact plug, is possible, so that the relay modules can also be present remote from each other.
Bei bekannten Modulreihen besteht häufig bereits eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Modulen durch die typische Realisierung eines so genannten "backplane" mittels Stecker/Buchse zwischen den einzelnen Modulen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn der Kontaktestecker integraler Bestandteil einer solchen elektrischen Steckverbindungen zwischen benachbarten Modulen ist.In known module series, there is often already a mechanical and electrical connection between the individual modules through the typical realization of a so-called "backplane" by means of plug / socket between the individual modules. Therefore, it is advantageous if the contact plug is an integral part of such electrical connections between adjacent modules.
Der Austausch von Modulen oder die Erweiterung der Modulreihe ist erleichtert, wenn die Module gleichartige Gehäuse aufweisen. Vorzugsweise ist das Gehäuse als Standard IP20 Gehäuse ausgebildet.The replacement of modules or the expansion of the module series is facilitated if the modules have similar housing. Preferably, the housing is designed as a standard IP20 housing.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile beispielhaft anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1 und 2
- schematische Ansichten zweier Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung;
- Fig. 3
- ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Sicherheits- Relaismoduls;
- Fig. 4
- ein Blockschaltbild einer Anordnung zweier zur Kontaktvervielfachung erfindungsgemäß miteinander verbundener Sicherheits-Relaismodule;
- Fig. 5
- ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform;
- Fig. 6
- ein Blockschaltbild eines Sicherheits-Relaismoduls nach
Fig. 3 mit einem angeschlossenen Meldekontakt - Fig. 7
- ein Blockschaltbild einer Anordnung von zwei zur Kontaktvervielfachung miteinander verbundener Sicherheits- Relaismodulen nach dem Stand der Technik.
- Fig. 1 and 2
- schematic views of two embodiments of the inventive arrangement;
- Fig. 3
- a block diagram of a security relay module according to the invention;
- Fig. 4
- a block diagram of an arrangement of two according to the invention for contact multiplication interconnected safety relay modules;
- Fig. 5
- a block diagram of another embodiment;
- Fig. 6
- a block diagram of a safety relay module after
Fig. 3 with a connected signal contact - Fig. 7
- a block diagram of an arrangement of two interconnected for contact multiplication safety relay modules according to the prior art.
Die Sicherheits-Relaismodule 112-x weisen ein Gehäuse 114-x auf, sowie Steuerkontaktanschlussklemmen 120-x und 122-x bzw. 126x und Schaltkontaktanschlussklemmen 136-x, 138-x, 140-x und 142-x für jeweils wenigstens ein Sicherheits-Relais, das in der Ansicht nach
Zur Schaltkontaktvervielfachung ist zusätzlich wenigstens ein Kontaktestecker 150-1 am Gehäuse 114-1 angeordnet und am Gehäuse 114-2 ein Kontaktstecker 150-2. Durch Verbinden der Kontaktestecker 150-1 und 151-2 benachbarter Relaismodule werden die Steuerkontakte der benachbarten Relais miteinander verbunden, so dass eine Schaltkontaktvervielfachung gegeben ist, wie weiter unten unter Bezugnahme auf
Die Kontaktestecker könnten alternativ auch an den Seiten oder auf Ober- oder Unterseite angeordnet sein.The contact plug could alternatively be arranged on the sides or on the top or bottom.
Bevorzugt werden über die so erfolgte Verbindung nicht nur die Steuerkontakte miteinander verbunden, sondern auch die Rückführkreise der benachbarten Relaismodule. Die detaillierte Verschaltung wird weiter unten anhand von Blockschaltbildern erläutert.Preferably not only the control contacts are connected to each other via the connection thus made, but also the return circuits of the adjacent ones Relay Modules. The detailed interconnection is explained below using block diagrams.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die Kontaktestecker 150-x und 151-x an beiden Seiten des Gehäuses angeordnet, wobei an der einen Seite des Gehäuses (in der Zeichnung die linke Seite) der Kontaktestecker 151-x als Steckerteil und an der anderen Seite (in der Zeichnung die rechte Seite) als Buchsenteil ausgebildet ist, so dass durch einfaches Zusammenfügen oder Zusammenstecken benachbarter Relaismodule die Kontaktvervielfachung erfolgt.In a second embodiment of the invention, the contact plugs 150-x and 151-x are disposed on both sides of the housing, on one side of the housing (left side in the drawing) the contact plug 151-x as a plug part and on the other side (In the drawing, the right side) is designed as a socket part, so that the contact is multiplied by simply joining or mating adjacent relay modules.
Im Folgenden wird die Kontaktvervielfachung anhand von Blockschaltbildern an einzelnen Ausführungsbeispielen näher erläutertIn the following, the contact multiplication will be explained in more detail by means of block diagrams of individual exemplary embodiments
Zur Schaltkontaktvervielfachung sind von den Schaltkontakten 120-x, 122-x und 126-x Verbindungen auf Kontaktestecker 150-x und 151-x geführt. Ebenso ist der Rückführkontakt 144-x auf den Kontaktestecker 150-x und der Rückführkontakt 146-x auf den Kontaktestecker 151-x geführt.For switching contact multiplication, contacts 120-x, 122-x and 126-x are routed to contact plugs 150-x and 151-x by the switch contacts. Similarly, the return contact 144-x on the contact plug 150-x and the return contact 146-x on the contact plug 151-x out.
Mit dieser Verschaltung lässt sich in einfacher Weise eine Schaltkontaktvervielfachung erstellen, indem zwei benachbarte Sicherheits-Relaismodule 112-1 und 112-2 über ihre Kontaktestecker 150-1 und 151-2 miteinander verbunden werden, wie dies in
Auf analoge Art und Weise lassen sich erfindungsgemäße Relaismodule zur Kontaktvervielfachung kaskadieren, auch wenn sie einkanalig aufgebaut sind, wie dies in
An ein erfindungsgemäßes Sicherheits-Relaismodul 112-x lässt sich auch ein einfacher Meldekontakt 180 über die Kontaktestecker anschließen, wie in
Jedes Modul kann in einem gleichartigen Gehäuse untergebracht sein. Das Gehäuse kann dabei ein IP20-Gehäusesystem sein. Alternativ kann je nach Anforderung das Gehäuse auch in einer höheren Schutzklasse wie beispielsweise IP65 ausgeführt sein.Each module can be housed in a similar housing. The housing can be an IP20 housing system. Alternatively, depending on the requirements, the housing may also be designed in a higher protection class, such as, for example, IP65.
Claims (10)
- An arrangement (110) having at least two safety relay modules (112-1, 112-2) for the switching of safety switch contacts, wherein control contacts of the first relay module are connected in parallel to control contacts of the second relay module for the multiplication of switch contacts and each relay module has a housing (114-x) including the safety relay and control contact connection terminals (120-x, 122-x, 126-x) and switch contact connection terminals (136-x, 138-x, 140-x, 142-x) are arranged, characterised in that at least one contact plug (150-x, 151-x) is additionally arranged at the respective safety relay module (112-1, 112-2) for the multiplication of switch contacts for the connection of the control contacts of the adjacent two safety relay modules.
- A safety relay module for a modular arrangement (110) in accordance with claim 1 having a housing (114-1) including at least one safety relay and having control contact connection terminals (120-x, 122-x, 126-x) and switch contact connection terminals (136-x, 138-x, 140-x, 142-x), characterised in that at least one contact plug (150-x, 151-x) for the connection of the control contacts to an adjacent second relay module is additionally arranged for the multiplication of switch contacts.
- A safety relay module in accordance with claim 2, characterised in that the relay module has a feedback loop (EDM) having a feedback contact.
- A safety relay module in accordance with claim 3, characterised in that a pole of the feedback contact is also guided on the contact plug.
- A safety relay module in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that the safety relay is an at least two-channel, force guided relay.
- A safety relay module in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that the contact plug is arranged laterally at the housing of the relay module.
- A safety relay module in accordance with claim 6, characterised in that a contact plug is arranged at both sides of the housing.
- A safety relay module in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that the contact plug is arranged at the front side, at the upper side, at the lower side or at the rear side at the housing of the relay module.
- A safety relay module in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that the contact plug is an integral component of an electrical plug connection between adjacent modules.
- An arrangement of safety relay modules in accordance with any one of the preceding claims, characterised in that the housings of the modules are designed in the same manner, in particular as standardised housings, for example in accordance with protection class IP20.
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