DE3937122C2 - Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion - Google Patents
Schaltungsanordnung mit SicherheitsfunktionInfo
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- H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
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- H01H47/005—Safety control circuits therefor, e.g. chain of relays mutually monitoring each other
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- Relay Circuits (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit
Sicherheitsfunktion, die mindestens zwei zwangsgeführte Relais
enthält, die in Freigabestromkreisen angeordnete Schließerkon
takte aufweisen, wobei jeweils ein Schließerkontakt des einen
Relais mit einem Schließerkontakt des anderen Relais im jeweiligen
Freigabestromkreis in Reihe gelegt ist.
Eine Schaltungsanordnung der vorstehend beschriebenen Gattung
ist aus der Firmendruckschrift "SRB - Grundbaustein für Sicher
heitsstromkreise", Seiten 6 und 7 der Fa. ELAN bekannt. Diese
Schaltungsanordnung enthält drei zwangsgeführte Relais bzw.
Hilfsschütze. Das erste Relais ist mit seiner Spule in Reihe mit je
einem Öffnerkontakt, einem Ein-Tastschalter, einem Aus-Tast
schalter und einem Not-Aus-Schalter an eine Steuerspannungs
quelle angeschlossen. Die Reihenschaltung eines Schließerkontakts
mit der Parallelschaltung je eines Schließerkontakts zweier
weiterer Relais ist als Selbsthaltekreis zwischen der Spule des
ersten Relais und dem Aus-Tastschalter angeordnet. Das zweite
Relais ist mit seiner Spule über die Parallelschaltung je eines
Schließerkontakts des ersten und zweiten Relais mit dem Aus-
Tastschalter verbunden. Das dritte Relais ist über die Parallel
schaltung eines Schließerkontaktes des ersten Relais und eines
Schließerkontakts des dritten Relais an den Aus-Tastschalter
angeschlossen. Bei der bekannten Schaltung werden zwangsgeführte Relais verwendet, mit
denen eine Verbesserung bezüglich der Sicherheit erreicht wird. Befinden sich die Kom
ponenten der Schaltung in einwandfreiem Zustand, dann zieht zuerst das erste Relais an und
geht in Selbsthaltung, wenn die anderen Relais noch abgefallen sind. Danach ziehen die
anderen Relais an, wodurch das erste Relais zum Abfallen gebracht wird. Bei einem Fehler
in einem der drei Hilfsschütze wird der Freigabestromkreis entweder nicht geschlossen, wenn
ein Fehler beim Einschalten bereits vorhanden ist, oder unterbrochen, wenn der Fehler
während des Betriebes auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsordnung der eingangs beschriebe
nen Gattung dahingehend weiterzuentwickeln, daß mit möglichst wenig Relais eine sehr hohe
Zuverlässigkeit erreicht wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils ein Öffnerkontakt jedes
Relais einerseits mit einem Ein-Tastschalter, der in Reihe mit einem Aus-Tastschalter und
einem Not-Aus-Schalter an einen Pol einer Steuerspannungsquelle angeschlossen ist, und
andererseits mit einem Eingang eines fehlersicheren UND-Glieds verbunden ist, das aus
gangsseitig mit den Spulen der beiden Relais verbunden ist, und daß die Spulen gemeinsam
über die Reihenschaltung je eines Schließerkontakts der Relais in einem Selbsthaltezweig mit
dem Aus-Tastschalter verbunden sind. Bei dieser Schaltungsanordnung erübrigt sich ein
Relais, das bei einwandfrei arbeitender Schaltung nach dem Einschalten die beiden anderen
Relais einschaltet und dann wieder abfällt. Die Anordnung arbeitet mit nur zwei zwangs
geführten Relais, bei denen gewährleistet ist, daß die Öffnerkontakte geöffnet sind, bevor die
Schließerkontakte geschlossen sind. Das fehlersichere UND-Glied, das auch als "Fail-Safe"-
Schaltung bezeichnet wird, geht bei einem internen Fehler in den sicheren Zustand über, in
dem kein Ausgangssignal auftritt. Bei einem Fehler im fehlersicheren UND-Glied kann die
Anordnung deshalb nicht eingeschaltet werden.
Die oben beschriebene Schaltung arbeitet nach den Regeln gemäß
VDE 0113, Abschnitt 5.7.1b und e, wobei vorteilhafterweise auch
von elektronischen Bauteilen Gebrauch gemacht wird. Eine Beson
derheit ist darin zu sehen, daß zwangsgeführte Relais mit einem
"Faile-Safet"-UND in einer Art und Weise verknüpft werden, die
eine neue sichere Not-Aus-Schaltung zum Ergebnis hat. Das
"Faile-Safe"-UND-Glied hat in dieser Schaltung sowohl eine Spei
cher- als auch eine Kontrollfunktion. Zum einen übernimmt es die
UND-Verknüpfung der beiden zwangsgeführten Relais, also der
elektromechanischen Teile dieser Schaltung, zum anderen dient es
der Kontrolle und Speicherung des einwandfreien Funktionieren
eines der Komponenten dieser Schaltung. Sollte eine dieser Kom
ponenten, sei sie nun elektronisch oder elektromechanisch, einen
Defekt aufweisen, so reagiert die Schaltung mit einer Betriebs
hemmung, wodurch der geforderte "sichere Zustand" erreicht
wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die
Relais abfallverzögert sind. Es reicht eine geringe Abfallverzöge
rung aus, die verhindert, daß ein Relaisflattern auftreten kann.
Insbesondere beträgt die Abfallverzögerung einige Millisekunden.
Vorzugsweise ist ein Relais mit seinem zweiten Anschluß unmittel
bar mit dem zweiten Pol der Steuerspannungsquelle verbunden,
während das andere Relais mit seinem zweiten Anschluß über
einen weiteren Kontakt des Not-Aus-Schalters an den zweiten Pol
der Steuerspannungsquelle gelegt ist. Der Vorteil dieser Anord
nung besteht darin, daß eine Sicherheit gegen Querschlüsse
erreicht wird.
Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform sind zwei
weitere zwangsgeführte Relais mit ihren Spulen jeweils parallel zu
den Spulen der anderen Relais angeordnet, wobei Öffnerkontakte
der weiteren Relais in Reihe zwischen dem Ein-Tastschalter und
den parallelen Öffnerkontakten der anderen Relais angeordnet
sind und wobei Schließerkontakte der weiteren Relais in Reihe mit
den Schließerkontakten der anderen Relais im Selbsthaltezweig
angeordnet sind. Diese Anordnung wird dann eingesetzt, wenn
die Schließerkontakte der ersten beiden Relais nicht für die gewünschte Zahl von Freigabe
stromkreisen ausreichen. Durch die weiteren Relais werden zusätzliche Schließerkontakte für
Freigabestromkreise verfügbar gemacht, wobei für alle Freigabestromkreise die gleiche
Zuverlässigkeit vorhanden ist.
Die Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf Sicherheitsstromkreise wie Not-Aus-Kreise,
Folgebeschaltungen für Schutztürabsicherung, Zustimmtasterbetrieb oder andere Bewegungs
abläufe, die Personenschutzfunktionen erfüllen. Nachfolgend werden in der Zeichnung
dargestellte Ausführungsbeispiele beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild einer Anordnung mit Sicherheitsfunktion und
Fig. 2 ein Schaltbild einer anderen Anordnung mit Sicherheitsfunktion.
Eine für das Ein- und Ausschalten von Industriemaschinen verwendete Schaltungsanordnung
mit Sicherheitsfunktion enthält zwei zwangsgeführte Relais (K1), (K2), deren Spulen in Fig.
1 und 2 mit (K1S) und (K2S) bezeichnet sind. An einen Pol (1) einer Steuerspannungsquelle
ist eine Sicherung (2) angeschlossen, der ein Öffnerkontakt (3) eines Not-Aus-Schalters (4)
nachgeschaltet ist. In Reihe mit dem Öffnerkontakt (3) ist der Kontakt eines Aus-Tast
schalters (5) angeordnet. Der Aus-Tastschalter (5) ist an seiner einen Anschlußstelle einerseits
mit einem Ein-Tastschalter (6) und andererseits mit einem Schließerkontakt (K11) des Relais
(K1) verbunden, der in Reihe mit einem Schließerkontakt (K21) des Relais (K2) angeordnet
ist.
Dem Ein-Tastschalter (6) sind parallel ein Öffnerkontakt (K12)
des ersten Relais (K1) und ein Öffnerkontakt (K22) des zweiten
Relais (K2) nachgeschaltet. Mit dem Öffnerkontakt (K12) ist ein
Eingang (E1) eines fehlersicheren UND-Glieds (7) verbunden,
dessen zweiter Eingang (E2) an den Öffnerkontakt (K22) des
zweiten Relais angeschlossen ist. Das fehlersichere UND-Glied gibt
nur bei einwandfreier Arbeitsweise und bei Beaufschlagung beider
Eingänge mit z. B. High-Signalen, d. h. Signalen, denen ein
bestimmter binärer Wert zugeordnet ist, an seinem Ausgang (8)
ein entsprechendes Signal ab. Fehlersichere UND-Glieder, die
auch als "Fail-Safe"-UND-Glieder bezeichnet werden, sind an sich
bekannt.
An den Ausgang des UND-Glieds (7) sind die Spulen (K1S) und
(K2S) je mit einem Anschluß gelegt. Der zweite Anschluß der
Spule (K1S) ist an den zweiten Pol (9) der Steuerspannungsquelle
angeschlossen, der mit Masse in Verbindung steht. Parallel zur
Spule (K1S) ist ein aus einem Kondensator (10) und einem Wider
stand (11) bestehendes RC-Glied gelegt, durch das eine Abfall
verzögerung des Relais (K1) erzielt wird. Der zweite Anschluß
der Spule (K2S) ist über einen zweiten Öffnerkontakt (12) des
Not-Aus-Schalters (4) mit dem Pol (9) verbunden. Parallel zu der
Spule (K2S) ist die Reihenschaltung eines Kondensators (13) und
eines Widerstands (14) angeordnet. Die aus diesen beiden Bauele
menten bestehende RC-Schaltung bewirkt eine Abfallverzögerung
des Relais (K2).
Jedes der Relais (K1) und (K2) besitzt weitere Schließerkontakte.
Beispielsweise enthalten die Relais (K1) und (K2) jeweils vier
Schließerkontakte (K13), (K14), (K15), (K16) und (K23), (K24),
(K25) und (K26). Jeweils zwei Schließerkontakte (K14), (K24)
bzw. (K15), (K25) bzw. (K13), (K23) und (K16), (K26) sind in
Reihe in einem Freigabestromkreis (15), (16), (17), (18) ange
ordnet. In einem Anzeigestromkreis sind je ein Öffnerkontakt
(K17) des ersten Relais (K1) und ein Öffnerkontakt (K27) des
zweiten Relais (K2) in Parallelschaltung angeordnet. Die Reihen
schaltung der Schließerkontakte (K21) und (K11) ist als Selbst
haltekreis mit den Spulen (K1S) und (K2S) verbunden.
Die Fig. 1 zeigt in Kreisen angeordnete Ziffern, die den entspre
chend gekennzeichneten Kontaktanschlüssen von kommerziell
erhältlichen Relais Not-Aus-Schaltern, Ein-Tastschaltern oder
Aus-Tastschaltern entsprechen.
Nach Anlegen der Versorgungsspannung und Betätigen des Ein-
Tastschalters (6) werden die beiden Eingänge (E1) und (E2) des
UND-Gliedes (7) über die in Reihe befindlichen Öffnerkontakte mit
Spannungen beaufschlagt.
Das UND-Glied (7) steuert durch, und die Relais (K1) und (K2)
ziehen an. Danach gehen die Relais (K1), (K2) über die in Reihe
geschalteten Schließerkontakte (K11) und (K22) in Selbsthaltung.
Damit kein Relaisflattern auftritt, sind die Relais abfallverzögert
beschaltet. Es reichen Verzögerungszeiten von wenigen Millise
kunden aus. Wenn die Relais (K1) und (K2) angezogen haben,
schalten die Freigabestromkreise (15) bis (18) durch. Die Schal
tung ist nach den Kriterien der VDE 0113 Abschnitt 5.7 konzi
piert, d. h. sie ist einfehlersicher.
Tritt z. B. ein Fehler an einem der Kontakte auf (Verschweißen),
dann wird dieser Fehler beim nächsten Zyklus, d. h. beim näch
sten Einschalten erfaßt, und es wird mit einer Betriebshemmung
reagiert.
Die Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunkti
on, die bei einer vorgegebenen Zahl von für die Freigabestrom
kreise an einem Relais verfügbaren Kontakte mehr Kontakte für
Freigabestromkreise aufweist. Gleiche Elemente in den Fig. 1 und
2 sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung kann in Form einer Bau
gruppe ausgebildet sein, die Steckverbindungsanschlüsse (19),
(20), (21), (22), (23), (24), (25) und (26) aufweist.
Neben den beiden zwangsgeführten Relais (K1) und (K2) enthält
die in Fig. 2 dargestellte Anordnung noch zwei zwangsgeführte
Relais (K1A) und (K2A), durch die die Zahl der Kontakte für die
Freigabestromkreise erhöht wird. Die Spulen der Relais (K1A)
und (K2A) sind in Fig. 2 mit (K1AS) und (K2AS) bezeichnet. Die
Spule (K1AS) ist über die Steckverbinderanschlüsse (21), (22) zu
der Spule (K1S) parallel geschaltet. Die Spule (K2AS) ist über
die Steckverbinderanschlüsse (23), (24) zu der Spule (K2S)
parallel gelegt. Das Relais (K1A) enthält einen Öffnerkontakt
(K1A1), der in Reihe mit einem Öffnerkontakt (K2A1) des Relais
(K2A) angeordnet ist. Die beiden Öffnerkontakte (K1A1) und
(K2A1) sind zwischen dem Ein-Tastschalter (5) und den Öffner
kontakten (K12), (K22) angeordnet, wobei die Verbindung über
die beiden Steckkontaktanschlüsse (19), (20) hergestellt ist.
Ein Schließerkontakt (K1A2) des Relais (K1A) und ein Schließer
kontakt (K2A2) des Relais (K2A) sind in Reihe zu den Schließer
kontakten (K11), (K12) im Selbsthaltekreis der Relais (K1), (K2),
(K1A) und (K2A) angeordnet. Die Verbindung der Schließerkon
takte (K1A2) und (K2A2) zu der Baugruppe wird über die Steck
verbinderkontakte (25), (26) hergestellt.
Das Relais (K1) enthält bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung
z. B. noch die Schließerkontakte (K13), (K14) und (K15) sowie
den Öffnerkontakt (K17). Das Relais (K2) enthält bei der Anord
nung gemäß Fig. 2 noch die Schließerkontakte (K23), (K24) und
den Öffnerkontakt (K27). Die Öffnerkontakte (K14) und (K23)
sowie (K15) und (K24) sind nicht näher bezeichneten Freigabe
stromkreisen in Reihe geschaltet. Die Schließerkontakte (K17) und
(K27) sind in einem Meldekreis parallel geschaltet. Der Schließer
kontakt (K13) ist frei verfügbar. Anstelle des Schließerkontakts
(K13) kann auch ein Öffnerkontakt des Relais (K1) in einem in
der Zeichnung gestrichelt dargestellten Stromkreis angeordnet
sein.
Die weiteren Relais (K1A) und (K2A) enthalten jeweils weitere
Schließerkontakte (K1A3), (K1A4), (K1A5) und (K2A3), (K2A4)
und (K2A5), die paarweise in Reihe in Freigabestromkreisen
angeordnet sind. Weiterhin sind Öffnerkontakte (K1A6) und
(K2A6) in einem Meldekreis parallel geschaltet.
Durch die Anordnung des Kontakts (12) in der Verbindungslei
tung des Relais (K2) bzw. der Relais (K2), (K2A) zum Massean
schluß wird die Schaltung gemäß Fig. 1 bzw. 2 querschlußsicher,
d. h. es wird eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit
erreicht.
Die Ziffern in Kreisen bezeichnen bei der in Fig. 2 dargestellten
Anordnung ebenfalls Anschlüsse von kommerziell verfügbaren
Relais.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß unter Relais auch Hilfs
schütze zu verstehen sind.
Die oben beschriebenen Schaltungen vermeiden die Nachteile von
Sicherheitsschaltungen mit zwei nicht zwangsgeführten Relais.
Gegenüber Sicherheitsschaltungen mit zwangsgeführten Relais
haben die Schaltungen den Vorteil eines einfacheren Aufbaus,
wodurch sich auch Einsparungen im Raumbedarf ergeben.
Claims (5)
1. Schaltungsanordnung mit Sicherheitsfunktion, die mindestens
zwei zwangsgeführte Relais enthält, die in Freigabestrom
kreisen angeordnete Schließerkontakte aufweisen, wobei
jeweils ein Schließerkontakt des einen Relais mit einem
Schließerkontakt des anderen Relais im jeweiligen Freigabe
stromkreis in Reihe gelegt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils ein Öffnerkontakt (K12, K22) jedes Relais einer
seits mit einem Ein-Tastschalter (6), der in Reihe mit einem
Aus-Tastschalter (5) und einem Not-Aus-Schalter (4) an
einen Pol (1) einer Steuerspannungsquelle angeschlossen ist,
und andererseits mit einem Eingang (E1, E2) eines fehlersi
cheren UND-Glieds (7) verbunden ist, das ausgangsseitig mit
den Spulen (K1S, K2S) der beiden Relais verbunden ist und
daß die Spulen (K1S, K2S) gemeinsam über die Reihenschal
tung je eines Schließerkontakts (K11, K21) der Relais in
einem Selbsthaltekreis mit dem Aus-Tastschalter (5) verbun
den sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Relais abfallverzögert sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abfallverzögerung der Relais einige Millisekunden
beträgt.
4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Relais mit seinem zweiten Anschluß unmittelbar mit
dem zweiten Pol (9) der Steuerspannungsquelle verbunden
ist und daß das andere Relais mit seinem zweiten Anschluß
über einen weiteren Kontakt (12) des Not-Aus-Schalters (4)
an den zweiten Pol der Steuerspannungsquelle gelegt ist.
5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei weitere zwangsgeführte Relais mit ihren Spulen
(K1AS, K2AS) jeweils parallel zu den Spulen der anderen
Relais angeordnet sind, daß Öffnerkontakte (K1A1, K2A1)
der weiteren Relais in Reihe zwischen dem Ein-Tastschalter
(5) und den parallelen Öffnerkontakten (K12, K22) der
anderen Relais angeordnet sind und daß Schließerkontakte
(K1A2, K2A2) der weiteren Relais in Reihe mit den Schlie
ßerkontakten (K11, K21) der anderen Relais im Selbsthalte
zweig angeordnet sind.
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Publications (2)
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DE3937122A1 DE3937122A1 (de) | 1991-05-16 |
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1989
- 1989-11-10 DE DE19893937122 patent/DE3937122C2/de not_active Expired - Fee Related
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Owner name: ELAN SCHALTELEMENTE GMBH, 35435 WETTENBERG, DE |
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