DE3830742A1 - Sicherheitsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltung um­ fassend zwangsgeführte, zumindest einen Freigabestromkreis freigebenden oder sperrenden Relais.

Mit entsprechenden Sicherheitsschaltungen können Sicherheits­ stromkreise realisiert werden, wie sie z. B. für die Überwachung und Verriegelung bzw. Zuhaltung an Schutztüren oder Not-Aus- Stromkreisen erforderlich sind. Entsprechende Sicherheitsschal­ tungen können als Bausteine zur Verfügung gestellt werden, die eine im Vergleich zu in modularer Form mit separaten Hilfs­ schützen bekannten Maßnahmen eine platz- und verdrahtungs­ sparende anschlußfertige Kompaktlösung bieten. Entsprechende Bausteine umfassen vorzugsweise bis zu drei zwangsgeführte Sicherheitsrelais.

Unter zwangsgeführten Sicherheitsrelais versteht man solche, bei denen die Kontakte mechanisch so miteinander verbunden sind, daß stets Öffner- und Schließer-Kontakt nicht gleichzeitig geschlossen sein können. Dabei muß sichergestellt sein, daß über die gesamte Lebensdauer auch bei gestörtem Zustand wie z. B. Kontaktver­ schweißen Kontaktabstände von mindestens 0,5 mm vorhanden sind.

Auch wenn entsprechende Sicherheitsschaltungen bzw. -bausteine z. B. drei oder vier Freigabestrompfade zur Verfügung stellen, ist diese Zahl mit zunehmendem Grad an Komplexität und Ver­ knüpfung bei Maschinen und Anlagen häufig zu gering, so daß man weitere Freigabestrompfade wie z. B. für die Weiterleitung oder die Rückmeldung von Signalen separate Hilfsschütze verwen­ den muß, die aufgrund der erforderlichen Verdrahtung und des Volumens platzraubend sind.

Zur Erklärung ist auszuführen, daß die Anzahl der zur Verfü­ gung stehenden Strompfade im wesentlichen von der Bauart der Relais abhängt, also von den zur Verfügung stehenden Kon­ takten. Aufbau und Größe setzten hierbei Schranken, so daß erwähntermaßen häufig nicht die gewünschte Anzahl von Strom­ pfaden zur Übermittlung von Steuerbefehlen oder Rückmelde­ signalen zur Verfügung stehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Sicher­ heitsschaltung derart weiterzubilden, daß durch die schaltungs­ technisch einfachen Maßnahmen eine Erhöhung der Freigabestrom­ pfade möglich ist, wobei jedoch Einbußen hinsichtlich der Sicher­ heit nicht gegeben sein sollen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Sicherheitsschaltung zumindest mit einer Erweite­ rungsschaltung mit Relais verbunden ist, wobei der Signalabgriff für die Relais der Erweiterungsschaltung an den Relais der Sicherheitsschaltung erfolgt.

Durch die erfindungsgemäße Lehre wird eine Kontaktvervielfälti­ gungsschaltung zur Verfügung gestellt, durch die die Anzahl der Freigabestrompfade erhöht wird. Unter Verwendung üblicher Relais können z. B. fünf weitere potentialfreie Freigabestrompfade angeboten werden. Dabei ergibt sich aufgrund des auf die Sicher­ heitsschaltung ausgerichteten Aufbaus der Erweiterungsschaltung mit den zwangsgeführten Sicherheitsrelais ein Sicherheitsniveau, das dem der Sicherheitsschaltung, also des Grundbausteins ent­ spricht. Dies wird dadurch sichergestellt, daß der Signalabgriff für die Relais der Erweiterungsschaltung direkt an den Spulen der Relais der Sicherheitsschaltung erfolgt. Die einzelnen Strom­ kreise der Schaltungen sind dabei redundant aufgebaut.

Die Verbindung zwischen den Schaltungen erfolgt über Stecker, wobei auch mehr als eine Erweiterungsschaltung einer Grund­ schaltung zuordbar ist. Es ergibt sich folglich eine Kaskadier­ barkeit. Unter Verwendung konventioneller Verschaltungen ist folglich eine hohe Anzahl von frei verfügbaren Strompfaden gegeben.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sicher­ heitsschaltung und die Erweiterungsschaltung jeweils drei Relais umfassen, daß ein erstes Relais der Sicherheitsschaltung und parallel ein erstes Relais der Erweiterungsschaltung über Öffner­ kontakte der weiteren Relais anziehen und in Selbsthaltung gehen und daß nach Selbsthaltung der ersten Relais die weiteren Relais anziehen.

Eine gegenseitige Überwachung der Schaltungen erfolgt des weiteren dadurch, daß das zweite Relais der Sicherheitsschaltung über einen geschlossenen Schließerkontakt des ersten Relais der Erweiterungsbeschaltung und das dritte Relais der Erweiterungs­ schaltung über einen geschlossenen Schließerkontakt des zweiten Relais der Erweiterungsschaltung anziehen. Ferner ist vorgese­ hen, daß die jeweils ersten Relais nach deren Abfallen erst mit Strom beaufschlagbar sind, wenn die jeweils weiteren Relais stromlos sind. Eine Freigabe der Strompfade erfolgt nur dann, wenn die Sicherheitsstromkreise geschlossen sind.

Um eine optische Überprüfung der Relais vornehmen zu können, ist vorgesehen, daß zumindest parallel zu den zweiten und dritten Relais Leuchtdioden geschaltet sind. Um überprüfen zu können, ob z. B. bei nicht abgefallenem Relais dieses z. B. durch Bruch des Spulendrahtes beschädigt ist, ist vorgesehen, daß in Reihe zu den Relais Stromindikatoren geschaltet sind.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung erge­ ben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entneh­ menden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern insbesondere aus der nachfolgenden Beschreibung von Stromlauf­ plänen, denen ohne weitere Erläuterungen die wesentlichen Merk­ male der Erfindung zu entnehmen sind. Es zeigt

Fig. 1 einen Stromlaufplan einer Sicherheitsschaltung in Form einer Not-Aus-Schaltung nach VDE 0113, Teil 1, Ab­ schnitt 5.7.1 b und

Fig. 2 eine Erweiterungsschaltung.

In Fig. 1 ist ein Stromlaufplan für einen Not-Aus-Schaltkreis dargestellt, der zwangsgeführte Sicherheitsrelais (K 1), (K 2) und (K 3) umfaßt, die zum einen an Nullpotential und zum anderen in Abhängigkeit von der Stellung der Schließer-Kontakte (Schließer) und Öffner-Kontakte (Öffner) der Relais (K 1), (K 2) und (K 3) an eine Versorgungsspannung (U _B ) anliegen, die vorzugsweise +24 V beträgt. Die einen Baustein darstellende Sicherheitsschal­ tung nach Fig. 1 ist über vorzugsweise Steckverbinder (ST 1), (ST 2), . . . mit einer Sicherheitsschaltung verbunden, die der Fig. 2 zu entnehmen ist. Die Sicherheitsschaltung umfaßt eben­ falls drei zwangsgeführte Sicherheitsrelais (K 1 A), (K 2 A) und (K 3 A), die zum einen an Nullpotential und zum anderen in Ab­ hängigkeit von der Stellung der Öffner und Schließer der Relais (K 1), (K 2), (K 3), (K 1 A), (1 A), (K 2 A) und (K 3 A) an Bezugs­ potential liegen.

In dem der Fig. 1 zu entnehmenden Ausführungsbeispiel wird das Relais (K 1) mit Strom beaufschlagt, zieht also an, wenn Not- Aus-Schalter (10) und Aus-Schalter (12) sowie Ein-Schalter (14) geschlossen sind. In diesem Fall fließt ein Strom über Öffner (14) des Relais (K 2) und Öffner (16) des Relais (K 3). Da die Erweite­ rungsschaltung gemäß Fig. 2 über die Steckverbinder (ST 1), (ST 2), . . . mit der Sicherheitsschaltung gemäß Fig. 1 verbunden ist, zieht parallel zu dem Relais (K 1) das Relais (K 1 A) über Öffner (18) des Relais (K 2 A) und Öffner (20) des Relais (K 3 A) an. Das Relais (K 1) geht des weiteren über Schließerkontakt (22) des Relais (K 1) und Öffnerkontakte (24) und (26) der Relais (K 2) und (K 3) über Öffnerkontakte (K 2 A) und (K 3 A) über Stecker (9), (10) in Selbsthaltung. Dadurch findet eine Überwachung und Rückmeldung der Relais (K 2 A) und (K 3 A) an dem Baustein statt. Nach Anzug des Relais (K 1) ziehen die Relais (K 2) und (K 3) über die Schließer (28) und (30) des Relais (K 1) an und halten sich über die Schließer (32) bzw. (34) der Relais (K 2) und (K 3). Dabei kann bei angeschlossener Erweiterungsschaltung gemäß Fig. 2 das Relais (K 2) nur dann anziehen, wenn der Schließer (36) des Relais (K 1 A) zwischen den Steckverbindern (ST 1) und (ST 2) geschlossen ist. Entsprechend der Relais (K 2) und (K 3) sind auch die Relais (K 2 A) und (K 3 A) angezogen. Dabei kann das Relais (K 3 A) nur dann anziehen, wenn Schließer (38) in der Leitung des Steckerverbinders (ST 7) geschlossen ist.

Die Relais (K 1) und (K 1 A) fallen über Öffner (24), (26) der Relais (K 2) und (K 3) bzw. (18) und (20) der Relais (K 2 A) und (K 3 A) ab (Öffner (61), (62)). Die Freigabekontakte (42) und (44) der Öffner der Relais (K 1) und (K 1 A) sind dann geschlos­ sen. Die Freigabekontakte (46), (48), (50) und (52) der Schließer der Relais (K 2) bzw. (K 2 A) und (K 3) bzw. (K 3 A) sind ebenfalls geschlossen, so daß infolgedessen die Freigabestrom­ pfade (13), (14), (23), (24), (33), (34), (43), (44), (113), (114), (123), (124), (133), (134), (143), (144) und (153), (154) stromführend sind.

Das Relais (K 1) ist durch den parallel geschalteten Kondensator (40) abfallverzögert geschaltet, um in der Einschaltphase ein Durchschalten der Relais (K 2) und (K 3) sicherzustellen.

Durch den schaltungstechnischen Aufbau ist ein Anziehen der Relais (K 1) und (K 1 A) nur dann möglich, wenn die Relais (K 2) und (K 3) bzw. (K 2 A) und (K 3 A) über die Schalter (10) oder (12) durch Unterbrechung der Stromzuführung abfallen.

Um zu überwachen, ob die Relais (K 2), (K 3), (K 2 A) und (K 3 A) stromführend sind oder nicht, sind parallel zu diesen Leucht­ dioden (54), (56), (58) und (60) geschaltet. Ferner können in Reihe mit den Relais (K 1), (K 2), (K 3), (K 1 A), (K 2 A) und (K 3 A) Stromindikatoren geschaltet sein, um überprüfen zu können, ob trotz angesteuerten Relais die Spulendrähte nicht gebrochen sind.

Ist im Ausführungsbeispiel die erfindungsgemäße Verknüpfung zwischen den Schaltungen der Fig. 1 und 2 an Hand einer Not- Aus-Schaltung beschrieben, so kann diese auch z. B. durch Sicherheitsschaltungen für die Überwachung oder Verriegelung von Schutztüren ersetzt werden. Wesentlich ist, daß die Grund­ schaltung mit einer Ergänzungsschaltung von gleichem Sicher­ heitsniveau verknüpft werden kann, um eine Kontaktvervielfälti­ gung, also das zur Verfügungstellen weiterer Freigabestrompfade zu ermöglichen.

Claims (12)

1. Sicherheitsschaltung umfassend zwangsgeführte, zumindest einen Freigabestromkreis freigebenden oder sperrenden Relais, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschaltung mit zumindest einer Erweite­ rungsschaltung mit Relais (K 1 A, K 2 A, K 3 A) verbunden ist, wobei der Signalabgriff für die Relais der Erweiterungsschal­ tung an den Relais (K 1, K 2, K 3) der Sicherheitsschaltung erfolgt.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschaltung mit mehreren Erweiterungs­ schaltungen verknüpft ist.

3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais (K 1, K 2, K 3) der Sicherheitsschaltung durch die Erweiterungsschaltung überwacht sind und umgekehrt.

4. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsschaltung und die Erweiterungsschaltung zumindest jeweils drei Relais (K 1, K 2, K 3) bzw. (K 1 A, K 2 A, K 3 A) umfassen, daß ein erstes Relais (K 1) der Sicherheits­ schaltung und parallel ein erstes Relais (K 1 A) der Erweite­ rungsschaltung über geschlossene Öffner-Kontakte (14, 16, 18, 20) der weiteren Relais (K 2, K 3, K 2 A, K 3 A) anziehen und in Selbsthaltung gehen und daß nach Selbsthaltung der ersten Relais die weiteren Relais anziehen.

5. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Relais (K 2) der Sicherheitsschaltung über einen geschlossenen Schließkontakt (36) des ersten Relais (K 1 A) der Erweiterungsschaltung und das dritte Relais (K 3 A) der Erweiterungsschaltung über einen geschlossenen Schließer-Kontakt (38) des zweiten Relais (K 2 A) der Erwei­ terungsschaltung anzieht.

6. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils ersten Relais (K 1, K 1 A) nach deren Abfall erst mit Strom beaufschlagbar sind, wenn die jeweils weiteren Relais (K 2, K 3, K 2 A, K 3 A) stromlos sind.

7. Sicherheitsschaltung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Relais (K 1) der Sicherheitsschaltung abfallver­ zögert geschaltet ist.

8. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Relais (K 2) der Sicherheitsschaltung nur bei angezogenem ersten Relais (K 1, K 1 A) mit Strom beaufschlag­ bar ist.

9. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Relais (K 3) der Sicherheitsschaltung nur bei angezogenem zweiten und/oder dritten Relais (K 2 A, K 3 A) der Erweiterungsschaltung mit Strom beaufschlagbar ist.

10. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest parallel zu dem zweiten und dritten Relais (K 2, K 3, K 2 A, K 3 A) Leuchtdioden geschaltet sind.

11. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit den Relais (K 1, K 2, K 3, K 1 A, K 2 A, K 3 A) Stromindikatoren geschaltet sind.

12. Sicherheitsschaltung nach zumindest einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drahtbruch oder Unterbrechung des Steckverbinders (ST 6) oder (ST 7) und eine dadurch entstehende Abschal­ tung, über Schließer Relais (K 3 A) die Selbsthaltung von (K 3) (Stecker 11) aufgehoben und die Einheit in einem sicheren Zustand geführt wird.