DE29517718U1 - Vorrichtung zur Notabschaltung von elektrischen Betriebsmitteln - Google Patents
Vorrichtung zur Notabschaltung von elektrischen BetriebsmittelnInfo
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Description
Vorrichtung zur Notabschaltung von elektrischen Betriebsmitteln
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5
Bei elektrischen Betriebsmitteln sollte eine Notabschaitungsmöglichkeit
vorgesehen sein. Insbesondere bei Störfallen muß das Betriebsmittel oder auch eine Gruppe von Betriebsmitteln
durch mindestens einen, in der Regel roten und am Betriebsmittel angebrachten Notaus-Druckknopf während des Betriebs so
schnell wie möglich freigeschaltet, d.h. zum unmittelbaren Stillstand gebracht werden. Dadurch kann eine Gefährdung des
Arbeitspersonals und eine verfrühte Aufhebung der Blockierung verhindert werden. Beispielsweise darf bei kraftbetriebenen
Pressen im Falle eines Verklemmens des Preßguts nach Betätigung des Notaus-Druckknopfes kein Hub des Stempels mehr erfolgen,
der das Arbeitspersonal bei der Behebung des Störfalls gefährden könnte. Für die Notabschaltung elektrischer
Betriebsmittel gelten deshalb besondere Sicherheitsbestim-0 mungen.
Bisher bekannt sind Notabschaltungen, die aus mindestens zwei redundanten Schaltkreisen aufgebaut sind und aus elektromechanischen,
festverdrahteten, Bauteilen bestehen. Dabei werden insbesondere Schütze und/oder Relais mit zwangsgeführten
Schaltkontakten verwendet. Die Zuverlässigkeit der Notaus-Schaltung ist durch den redundanten Schaltungsaufbau
gewährleistet. Bei Fehlfunktion eines ersten elektromechanischen Schaltkreises kann der diesem in der Regel in Serie
geschaltete zweite, redundante elektromechanische Schaltkreis die Notabschaltung des oder der elektrischen Betriebsmittel
ausführen. Eine Fehlfunktion kann beispielsweise durch eine Verschweißung der Schaltkontakte eines Relais im geschlossenen
Schaltzustand verursacht werden. In diesem Falle bleiben
die Schaltkontakte auch bei entregtem Relais geschlossen
9&ogr; 8 3 3 1 8
• i • t ·»·
und eine Freischaltung des oder der elektrischen Betriebsmittel unterbleibt.
Die bisher bekannten Notaus-Schaltungen haben den Nachteil,
daß durch die Verwendung zweier elektromechanischer Schaltkreise bedingt, ein hoher Materialaufwand mit entsprechenden
Kosten besteht. Andererseits muß eine Notaus-Schaltung aus Sicherheitsgründen redundant aufgebaut sein. Trotz der Verwendung
dieser zwei elektromechanischen Schaltkreise sind diese bislang ausschließlich für die Zwecke der Notabschaltung
vorgesehen und können nicht in weitere Funktionen bezüglich der Steuerung der angeschlossenen elektrischen Betriebsmittel
mit einbezogen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Notaus-Schaltung anzugeben,
die bei geringerem Materialaufwand eine sichere, d.h. redundante Notabschaltung gewährleistet und einen darüber hinausgehenden
Funktionseinsatz im Rahmen der normalen Steuerung der elektrischen Betriebsmittel ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst mit der im Anspruch 1 vorgesehenen Vorrichtung zur Notabschaltung elektrischer Betriebsmittel.
Gemäß der Erfindung wird die ordnungsgemäße Funktion der Schaltkontakte des elektromechanischen Schaltkreises durch
eine elektronische Steuereinheit überprüft. Dadurch ist ein redundanter Schaltungsaufbau realisiert, bei zusätzlicher
Diversität der zwei Notaus-Schaltungskomponenten. Zur Überprüfung der richtigen Arbeitsweise der elektromechanischen
Schaltkontakte wird somit die bisherige Ausführung mit zwei redundanten festverdrahteten, elektromechanischen Bauteilen
durch eine elektromechanische und eine elektronische Komponente ersetzt.
5 Vorteil der Erfindung ist ein geringerer Materialaufwand durch Verwendung nur eines elektromechanischen Schaltkreises,
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bei gleichzeitiger Erfüllung insbesondere der europäischen Sicherheitsnormen.
Ein weiterer Vorteil ist die mögliehe Realisierung der elektronischen
Steuereinheit durch eine sogenannte „Programmable Logic Control" (PLC), insbesondere durch eine speicherprogrammierbare
Steuerung (SPS), die bei modernen Betriebsmitteln bereits für die ProzeSsteuerung verwendet wird. Dadurch
kann ein bereits bestehendes Mittel, beispielsweise die speicherprograrranierbare
Steuerung, durch Doppelbenutzung sowohl die Funktion der redundanten Komponente der Notabschaltung
erfüllen, als auch die der normalen Steuerung der Betriebsmittel .
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung und weitere Ausführungsformen werden anhand
eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles weiter erläutert.
Die dargestellte Schaltung weist eine Steuerspannung DC auf, die insbesondere eine Gleichspannung mit beispielsweise 24V
ist. Diese Steuerspannung DC wird einem elektromechanischen Schaltelement, in der Figur beispielhaft dargestellt durch
die Elemente mit den Bezugszeichen R, KlI, K12, K13, Z, und
mindestens einer diesem in Serie geschalteten, d.h. redundanten, elektronischen Steuereinheit zugeführt. Diese ist in der
Figur beispielhaft dargestellt durch die Elemente mit den Bezugszeichen
PLC, Al...A4, A5, E1...E4. Durch Betätigen eines Notaus-Schalters Sl wird auf das elektromechanische Schaltelement
R und die elektronische Steuereinheit PLC eingewirkt und somit ein elektrisches Betriebsmittel oder eine Gruppe
von elektrischen Betriebsmitteln Bl...B4 freigeschaltet, d.h.
insbesondere spannungsfrei bzw. in einen sicheren Zustand geschaltet
.
95 G 3 8 1 &dgr;
Das elektromechanische Schaltelement R besteht bevorzugt aus
mindestens einem Relais und/oder einem Schütz R, welches die in der Figur beispielhaft dargestellten Schaltkontakte
KIl...K12 schaltet. Aus Sicherheitsgründen sind diese Kontakte
zwangsgeführt, d.h. alle Kontakte sind mechanisch miteinander verbunden und befinden sich immer im gleichen Schaltzustand.
Dies ist in der Figur symbolisch durch die Linie Z dargestellt. Der Schaltkontakt KlI erfüllt dabei insbesondere
die Funktion eines Selbsthaltekontaktes, der mit mindestens einem Ein-Taster S2 eine Selbsthalteschleife des Relais R
bildet. In der in der Figur dargestellten Ausführungsform der
Erfindung wird die Steuerspannung DC über den Notaus-Schalter Sl der Selbsthalteschleife S2, KIl zugeführt. Im Beispiel
schaltet das Relais R durch Betätigen des Ein-Tasters S2 und bleibt auch nach Loslassen des Ein-Tasters S2 durch den geschlossen
Schaltkontakt KlI im angeregten Zustand. Im gleichen Zustand wie der Schaltkontakt KIl befindet sich dabei
der dazu zwangsgeführte Schaltkontakt K12 des Relais R, der insbesondere die Funktion eines Arbeitskontaktes erfüllt. Die
0 Steuerspannung DC wird über den Arbeitskontakt Kl2 der elektronischen
Steuereinheit PLC zugeführt und dient zur Versorgung des oder der elektrischen Betriebsmittel. Durch Betätigen
des Notaus-Schalter Sl, beispielsweise bei einem Störfall, wird das Relais R entregt und dadurch die zwangsgeführten
Schaltkontakte KIl...K12 geöffnet. Ein geöffneter Zustand
des Arbeitskontaktes K12 erwirkt das Freischalten des oder der elektrischen Betriebsmittel Bl...B4.
Die elektronische Steuereinheit PLC ist. in diesem Ausfüh-0 rungsbeispiel mit einer programmierbaren Steuerung, z.B.
einer sogenannten Programmable Logic Control (PLC) realisiert.
Insbesondere stehen dabei logische Eingänge E1...E4 zur Verfügung, sowie elektronische Schaltkontakte A1...A5 und
in der Figur beispielhaft dargestellte Stellsignalausgänge Bl...B4 für das oder die elektrischen Betriebsmittel. Die
Stellsignalausgänge Bl...B4 der elektronischen Steuereinheit
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PLC steuern die einzelnen Prozesse des oder der elektrischen Betriebsmittel an. Z.B. können die in der Figur dargestellten
Stellsignalausgänge Bl...B4 verschiedene Elemente eines Betriebsmittels,
beispielsweise Stellmotoren einer Werkzeugmaschine ansteuern.
Im fehlerfreien Betriebszustand befinden sich der Notaus-Schalter
Sl und die Schaltkontakte A1...A5 der elektronischen Steuereinheit PLC im geschlossenen Zustand. Bei abgeschalteten
Betriebsmitteln Bl...B4 befinden sich die Schaltkontakte KlI...K12 im geöffneten Zustand. Zur Inbetriebnahme des oder
der elektrischen Betriebsmittel Bl...B4 werden beispielsweise durch Betätigen des Ein-Tasters S2 insbesondere die Schaltkontakte
KlI...K12 des elektromechanischen Schaltelementes R geschlossen. Damit wird die Steuerspannung DC insbesondere
über die elektronische Schaltkontakte Al...A4 auf die Stellsignalausgänge
Bl...B4 des oder der elektrischen Betriebsmittel geschaltet und deren Inbetriebnahme ermöglicht.
Eine Notabschaltung wird durch Betätigen des Notaus-Schalters
Sl ausgelöst. Dabei erfolgt eine redundante Notabschaltung des oder der elektrischen Betriebsmittel Bl...B4 zum einen
durch das elektromechanische Schaltelement R und zusätzlich durch die elektronische Steuereinheit PLC Im dargestellten
Beispiel löst ein Betätigen des Notaus-Schalters Sl eine Unterbrechung des Schaltkreises der Selbsthalteschleife S2,
KIl aus und entregt das Relais R. Bei dessen fehlerfreier Funktion werden die zwangsgeführten Schaltkontakte KIl...Kl2
geöffnet. Mit ersten Mitteln El zur Erfassung des Zustands des Notaus-Schalters Sl erkennt die elektronische Steuereinheit
PLC den vorliegenden Notaus-Zustand des Notaus-Schalter Sl, insbesondere über einen ersten logischen Eingang El.
Diesem wird hierbei über den Notaus-Schalter Sl das Potential der Steuerspannung DC zugeführt. In Folge dessen werden die
elektrischen Betriebsmittel Bl...B4 zusätzlich zum elektro-
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mechanischen Schaltelement R über die elektronischen Schaltkontakte
Al...A4 freigeschaltet.
Bei Wiederinbetriebnahme der elektrischen Betriebsmittel Bl...B4 nach einem Notaus-Zustand, insbesondere durch Rücksetzen
des Notaus-Schalters Sl, überprüft die elektronische Steuereinheit PLC mit zweiten Mitteln zur Überprüfung des
Schaltzustandes des elektromechanischen Schaltelementes R, ob
die zwangsgeführten Schaltkontakte KlI...K12 fehlerfrei geöffnet
sind. Dabei erkennt die elektronische Steuereinheit PLC insbesondere über deren ersten logischen Eingang El das
Rücksetzen des Notaus-Schalters Sl durch Detektion der dann anliegenden Steuerspannung DC. Eine Fehlfunktion des elektromechanischen
Schaltelementes R, insbesondere ein Verschweißen der Schaltkontakte KIl...K12, erkennt die elektronische
Steuereinheit PLC im dargestellten Beispiel daran, daß beim Rücksetzen des Notaus-Schalters Sl die Steuerspannung DC
zeitgleich an deren ersten logischen Eingang El und an deren zweiten logischen Eingang E2 anliegt. Diesem wird über den
Notaus-Schalter Sl und den Schaltkontakt KlI des elektromechanischen
Schaltelementes R das Potential der Steuerspannung DC zugeführt. Liegt keine Fehlfunktion des elektromechanischen
Schaltelementes R vor, so schließt die elektronische Steuereinheit PLC die elektronischen Schaltkontakte Al...A4
und durch Betätigen des Ein-Tasters S2 kann die Wiederinbetriebnahme
des oder der elektrischen Betriebsmittel Bl...B4 erfolgen. Bei Vorliegen einer Fehlfunktion des elektromechanischen
Schaltelementes R muß eine Wiederinbetriebnahme des oder der elektrischen Betriebsmittel Bl...B4 verhindert werden.
Dies muß aus Sicherheitsgründen insbesondere mit Hinsicht auf einer nunmehr fehlenden redundanten Freischaltungsmöglichkeit
im Störfall geschehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung blockiert
die elektronische Steuereinheit PLC in Folge einer Fehlfunktion des elektromechanischen Schaltelementes R mit einem
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dritten Mittel &Agr;5 das elektromechanische Schaltelement R,
d.h. öffnet insbesondere einen zusätzlichen elektronischen Kontakt A5, und hält die Schaltkontakte Al...A4 weiterhin
geöffnet. Auch durch ein Betätigen des Ein-Tasters S2 kann nun keine Wiederinbetriebnahme des oder der elektrischen Betriebsmittel
Bl...B4 erfolgen. Beispielsweise kann hierbei insbesondere durch eine optische oder akustische Fehlermeldung
auf das Fehlverhalten des elektromechanischen Schaltelementes R hingewiesen werden.
Die Ansteuerung der Stellsignalausgänge Bl...B4 durch die
elektronischen Schaltkontakte Al...A4 und insbesondere die
Ansteuerung des elektronischen Schaltkontaktes A5, sowie das Einlesen der logische Eingänge E1...E4 kann bevorzugt durch
Steuerprogramme in der elektronischen Steuereinheit PLC erfolgen, beispielsweise durch einen Software-Datencode. Einerseits
kann insbesondere eine Steuerprogrammkomponente zur Notabschaltung der elektrischen Betriebsmittel Bl...B4 die
ordnungsgemäße Funktion der Schaltkontakte KlI...K12 des
0 elektromechanischen Schaltelementes R überprüfen und auf die elektronischen Schaltkontakte A1...A5 einwirken. Andererseits
beispielsweise können weitere Steuerprogrammkomponenten prozeß- und/oder anwenderbedingt gezielt auf die einzelnen elektronischen
Schaltkontakte Al...A4 einwirken und auf den Prozeßzustand
der elektrischen Betriebsmittel Bl...B4 Einfluß nehmen.
Desweiteren kann, insbesondere als Redundanz zum zweiten logischen
Eingang E2, gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung ein weiterer logischer Eingang &Xgr;3 der elektronischen
Steuereinheit PLC dienen, der über einen weiteren zwangsgeführten Kontakt K13 des elektromechanischen Schaltelementes
R an die Steuerspannung DC angeschlossen ist. Zusätzlich zu einer gesteigerten Sicherheit kann somit beispielsweise
nach Betätigen des Notaus-Schalters Sl, aber noch vor dessen Rücksetzung eine Fehlfunktion des elektromecha-
35 G 3 8 i
nischen Schaltelementes R festgestellt werden und eine Fehlermeldung
erfolgen. Beispielsweise erfaßt die elektronische Steuereinheit PLC die Fehlfunktion bei einer Kontaktverschweißung
dadurch, daß die Steuerspannung DC am logischen Eingang &Xgr;3 anliegt, aber am logischen Eingang E2 noch nicht.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung erfaßt insbesondere
den Prozeßzustand P des oder der elektrischen Betriebsmittel Bl...B4 und ermöglicht beispielsweise eine gezielte
Freischaltung einzelner Stellsignalausgänge Bl...B4 der elektronischen
Steuereinheit PLC, ohne daß eine vollständige Freischaltung erfolgt. Beispielsweise können die elektronischen
Schaltkontakte Al...A4 hiermit zusätzlich auf das Ansprechen
von Notendlagenschaltern der Betriebsmittel Bl...B4 reagieren.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Notabschaltung eines elektrischen Betriebsmittels
oder einer Gruppe von elektrischen Betriebsmitteln (Bl...B4), mit
a) mindestens einem über einen Notaus-Schalter (Sl) betätigten elektromechanischen Schaltelement (R, KIl, K12,
Z) zur Freischaltung des oder der elektrischen Betriebsmittel
(Bl...B4),
b) mindestens einer redundanten elektronischen Steuereinheit (PLC, Al...A4, A5, E1...E4) in Serie zum elektromechanischen
Schaltelement (R...),
c) ersten Mitteln (El) zur Erfassung des Schaltzustandes des Notaus-Schalters (Sl), welche in Folge einer Betätigung
des Notaus-Schalters (Sl) eine zusätzliche Freischaltung (Al...A4) des oder der elektrischen Betriebsmittel
(Bl...B4) durch die elektronische Steuereinheit (PLC...) bewirken, und mit
d) zweiten Mitteln (El, E2) zur Überprüfung des Schaltzustandes (KIl, K12) des elektromechanischen Schaltelementes
(R...), welche im Falle einer Betätigung des Notaus-Schalters (Sl) und bei Vorliegen einer Fehlfunktion des
elektromechanischen Schaltelementes (R...), insbesondere
einer Verschweißung von dessen Kontakten, eine versuchte Wiederinbetriebnahme (Sl, S2) des oder der elektrischen
Betriebsmittel (Bl...B4) über das elektromechanische Schaltelement (R...) mit Hilfe der elektronischen
Steuereinheit (PLC...) verhindern.
S5S 3 3
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei im Falle einer Betätigung des Notaus-Schalters (Sl)
a) die ersten Mittel (El) zur Erfassung des Schaltzustandes des Notaus-Schalters (Sl) Stellsignalausgänge (Bl...B4)
der elektronischen Steuereinheit (PLC...) für das oder die elektrischen Betriebsmittel redundant zum elektromechanischen
Schaltelement (R...) freischalten (Al...A4), und
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b) dritte Mittel (A5) zur Blockierung des elektromechanischen Schaltelements (R...) vorhanden sind, welche bei
Vorliegen einer Fehlfunktion des elektromechanischen Schaltelementes (R...) durch die zweiten Mittel (El, E2)
zur Überprüfung von dessen Schaltzustand (KlI, K12) angesteuert werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die dritten Mittel (A5) zur
Blockierung des elektromechanischen SchaItelements (R...) ein
Bestandteil der elektronischen Steuereinheit (PLC...) sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten
Mittel (El) zur Erfassung des Schaltzustandes des Notaus-Schalters
(Sl) einen ersten logischen Eingang (El) der elektronischen Steuereinheit (PLC...) umfassen, dem über den
Notaus-Schalter (Sl) das Potential der Steuerspannung (DC) zugeführt wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten
Mittel (El ,E2) zur Überprüfung des Schaltzustandes (KlI7
K12) des elektromechanischen Schaltelementes (R...) einen zweiten logischen Eingang (E2) der elektronischen Steuereinheit
(PLC...) umfassen, dem über den Notaus-Schalter (Sl) und
95 G 3 8 ! O
einen ersten Kontakt (KlI) des elektromechanischen Schaltelementes
(R...) das Potential der Steuerspannung (DC) zugeführt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet
, daß das elektromechanische Schaltelement (R...) aus mindestens einem Relais (R ) besteht,
und der erste Kontakt (KIl) ein von mindestens einem Ein-Taster (S2) betätigter Selbsthaltekontakt (KIl) darstellt
mit mindestens einem dazu zwangsgeführten Arbeitskontakt (K12) für das oder die elektrischen Betriebsmittel (Bl...B4).
7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten
Mittel (El, E2) zur Überprüfung des Schaltzustandes (KlI, K12) des elektromechanischen Schaltelementes (R...) einen
dritten logischen Eingang (E3) der elektronischen Steuereinheit (PLC...) umfassen, dem über einen weiteren zwangsgeführten
Kontakt (K13) des elektromechanischen Schaltelementes
(R...) das Potential der Steuerspannung (DC) zugeführt wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische
Steuereinheit (PLC...) durch eine programmierbare Steuerung (PLC) realisiert ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29517718U DE29517718U1 (de) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | Vorrichtung zur Notabschaltung von elektrischen Betriebsmitteln |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29517718U DE29517718U1 (de) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | Vorrichtung zur Notabschaltung von elektrischen Betriebsmitteln |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29517718U1 true DE29517718U1 (de) | 1996-12-05 |
Family
ID=8015170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29517718U Expired - Lifetime DE29517718U1 (de) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | Vorrichtung zur Notabschaltung von elektrischen Betriebsmitteln |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
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Effective date: 19970123 |
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