根据现在的国际水准技术,机器的控制电路可以划分为两大部分。一部分是负责机器运行功能的控制电路,另一部分是实现安全保护功能的控制电路。
不同的思考方法
带有安全功能的控制电路-以下也称为“与机器安全相关的控制部分”或“安全电路”,通过采取本质上和/或结构的措施区别于控制机器运行的控制电路,从而使在工作范围内由机器对工作人员产生的危险性动作和其它机械危险得到的专门的处理保护,而且在出故障的情况下,工作人员也能得到保护。这里要研究的一个是机器停止命令,另一个是对机器或机器部件意外起动的保护。
机器控制的基本结构
控制机器正常运转的电路结构的可支配性(即可靠性)成为研究的重点。也就是研究:在确定的时间里对可预见任务的作用。实现安全功能控制电路的结构关系到在部件失效和出现故障行为的情况下,对工作人员无法避免的伤害后果进行保护。也就是说,在对与安全性有关的机器控制部件进行设计的过程中,一定要确保安全。即使在出现故障时,也不允许使人员受到生命或健康的损害。与此相关的问题是下述列举的情况发生时,仅在对人员保护方面,机器控制将会怎样?
断电
电缆受到损坏
结构性元件(相同种类)失灵,即在对机器给出功能指令时不能打开或不能关闭机械性折断、卡死等。
这里有几个例子。在标准IEC13849-2附录中对所研究的故障或故障可能性有较全面的介绍。
设计过程的目的应当是:通过适当的措施,实现有安全功能的控制电路,使得引起危险的故障或干扰的可能性减低到最小。这种可能性取决于危险程度的大小。
机器控制与安全有关部分的类别
为了确定根据风险大小采取的附加措施,从经济、安全技术角度,对实现安全功能控制电路的技术要求分为不同的“类别”,例如,在标准ISO13849-1中,被称为控制类别。可以说,它涉及5 种不同的安全、技术、质量等级。下面再次对此作简要的叙述:
控制类别B:控制中涉及安全的部分和/或保护装置及零部件必须按照有关标准进行构造、制造、选择、组装和组合,以能承受预料的影响
解释:应根据一般有效标准的推荐,使用带有功能和安全技术特征和特点的部件,例如IEC-和ISO-标准。
控制类别1:B 类别中的要求必须得以满足,而且必须用成熟可靠的部件和安全原理。
控制类别2:必须满足B 类别中的要求和可靠安全原理的应用。安全功能须在适当的时间间隔内通过机器控制得到检验。
对类别B、1 、2 的共同解释:这些控制类别一般为单通道结构。也就是说,机器运转时出现干扰或故障的情况下,人员可能受损伤。
控制类别3:必须满足B 类别中的要求和可靠安全原理的应用,任何部件上出现一个故障时不会导致安全功能的损坏。如果可能,应采取适当的方式使故障得以识别。
控制类别4:必须满足B 类别中的要求和可靠安全原理的应用。任何一个部件上出现一个故障时,不会导致安全功能的失效,并且在安全功能被实施或在下一次安全功能被实施之前故障应被识别。如果这样不能做到的话,故障的积累不会导致安全功能的损坏。
安全-继电器-组件
鉴于控制类别2,3,4 之间在成本上无显著区别,另外尤其是在计划和数据逻辑方面尽可能要简单化,现今,安全电路的逻辑部分一般都采取安全-继电器-组件。
安全-继电器-组件是安全传感器技术层与机器控制有关安全的执行元件层之间的连接环节,此逻辑联接使输入端与输出端的安全技术得以实现。按照安全技术要求,这些器件的制作达到了故障安全。即有限的线路故障技术,壳体可打开并可直接安装,满足ISO13849-1 类别4 的要求。
安全-继电器-组件可直接安装的构造形式,可简便地、节约空间地装在机器柜中。使用中节省了很多布线时间,避免安全电路设计阶段出现错误,布线出错以及找错,排错花费的时间。此外这些继电器在销售时,提供有著名检验机构对样品的检验证书,使消费者感到放心。
根据与输入和输出端相连的外部线路的不同,可以实现所有类别的安全电路,只是“线路中最薄弱的环节“决定安全标准的高低。也就是说,一个单通道输入线路和符合控制类别4 的安全-继电器-组件的组合一般只能达到类别2,甚至可能是类别1,而不是类别4,但在输入和输出端加上“故障排除“是允许的。也就是说,根据应用,选择超出类别需要的部件或采取附加措施,以排除故障或干扰是可以的。
线路技术
安全-继电器-组件线路是按照任务的不同,通过所谓的2 个或3 个继电器技术实现的。
3-继电器技术意味着此线路带有自己的起始继电器(K1),继电器独自通过起始电路工作并带动通道继电器K2 和K3; 2-继电器-技术线路所不同的是,线路的起始不通过自己的起始继电器。更确切地说,在两个配电继电器自保功能激活过程中进入配电过程。
虽然这两种线路在安全技术方面并无区别,在功能方面却有不同。例如控制类别2 和4 中所要求的起动检测或在起动过程中反馈信号的处理,当然只有3 个继电器线路可实现。
应用中所有线路的安全继电器带有强制动作触点。根据结构,大部分的继电器以旋转电枢原理工作,一部分以枢轴衔铁原理工作。