DE4405052A1

DE4405052A1 - Safety switching circuit with at least one emergency stop switch

Info

Publication number: DE4405052A1
Application number: DE19944405052
Authority: DE
Inventors: Peter Marre
Original assignee: Elan Schaltelemente GmbH and Co KG
Current assignee: ELAN SCHALTELEMENTE GMBH & CO. KG, 35435 WETTENBER
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1995-08-31

Abstract

A safety circuit has at least one emergency stop switch (42) and operates to control the connection between load devices and a power supply. The switch is connected in series with the primary winding (44) of an electrical transformer (46), with the secondary windings (56,60) connected to the loads. A further secondary winding (64) provides a power supply (34) for an oscillator (36) that maintains an alternative supply for the primary and is protected against circuit faults.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltungsanordnung mit wenigstens einem Not-Aus-Schalter, bei dessen Betätigung eine oder mehrere Verbraucher, die über die Sicherheitsschaltungsanordnung mit einer oder mehreren Betriebsspannungen versorgt werden, spannungslos geschaltet werden.The invention relates to a safety circuit arrangement with at least an emergency stop switch, when actuated one or more consumers that over the safety circuit arrangement is supplied with one or more operating voltages be de-energized.

Durch Not-Aus-Schalter, die z. B. in Steuerstromkreisen für die betriebsmäßige Ein- und Ausschaltung der elektrischen Betriebsspannungen von Maschinen und Fertigungsein richtungen angeordnet sind, sollen die Betriebsspannungen auch im Fehlerfall sicher abgeschaltet werden können. Die Not-Aus-Schalter wirken jeweils mit einer sogenannten Vorsteuerebene zusammen, die ein Zwischenglied für die Energieversorgung von Hauptsteuerstromkreisen ist. Für dieses Zwischenglied werden fehlersichere Schaltungen verlangt.With emergency stop switches, e.g. B. in control circuits for operational inputs and Switching off the electrical operating voltages of machines and manufacturing directions are arranged, the operating voltages should also be safe in the event of a fault can be switched off. The emergency stop switches each work with a so-called Input tax level together, which is an intermediate link for the energy supply of Main control circuits is. Fail-safe circuits are used for this intermediate element demands.

Bekannt sind Not-Aus-Schaltungsanordnungen, die aus drei elektromechanischen Kom ponenten bestehen und die vorstehend erwähnten Forderungen erfüllen. Die drei elek tromechanischen Komponenten sind Relais mit zwangsgeführten Kontaktsätzen. Durch ein selbstüberwachendes Schaltungskonzept ist es möglich, diese Bauart von Relais einfehlersicher zu verschalten. Je nach Kontaktkonfiguration der Relais können mehrere Freigabe-Strompfade zur Verfügung gestellt werden. Eine Vervielfältigung dieser Freigabe-Strompfade ist durch geeignete Verschaltung realisierbar. Da es sich bei den Freigabe-Strompfaden um eine sogenannte "trockene Verschaltung" handelt, sind hochwertige Kontaktwerkstoffe, wie 10 µ Hartvergoldung notwendig, um kleine Ströme z. B. von Eingangsbaugruppen von Mikroprozessorsteuerungen, sicher zu schalten.Emergency stop circuit arrangements are known which consist of three electromechanical com components exist and meet the requirements mentioned above. The three elec tromechanical components are relays with positively driven contact sets. By A self-monitoring circuit concept makes it possible to use this type of relay fail-safe to interconnect. Depending on the contact configuration of the relays, several can Release current paths are provided. A reproduction of this Appropriate current paths can be implemented by suitable interconnection. Since it is the Release current paths are a so-called "dry connection" high-quality contact materials, such as 10 µ hard gold plating, necessary to handle small currents e.g. B. of input modules of microprocessor controls to switch safely.

Die oben beschriebenen Eigenschaften der bekannten Technik sind im wesentlichen von einem hochwertig gefertigten Relais mit zwangsgeführten Kontaktsätzen abhängig.The properties of the known technique described above are essentially of a high quality relay with positively driven contact sets.

Hochwertige Kontaktmaterialien, von Hand justierte Kontaktsätze, engtolerierte Kunststoffelemente und ein leistungsfähiges Antriebssystem spiegeln sich einerseits in einem hohen Stückpreis und andererseits in einem kleinen Kreis von kompetenten Herstellern wieder.High quality contact materials, hand-adjusted contact sets, tight tolerances Plastic elements and a powerful drive system are reflected on the one hand in a high unit price and on the other hand in a small circle of competent Manufacturers again.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Sicherheitsschaltung mit wenigstens einem Not-Aus-Schalter zu entwickeln, die bei einfachem Aufbau durch Betätigung des Not-Aus-Schalters und aufgrund eines Fehlers in der Schaltung selbst eine oder mehrere, für Verbraucher bestimmte Ausgangsspannungen, sicher abschaltet.The invention is based on the problem of a safety circuit with at least to develop an emergency stop switch, which is simple to set up by actuating the Emergency stop switch and one or more due to a fault in the circuit itself, output voltages intended for consumers, safely switches off.

Das Problem wird bei einer Sicherheitsschaltungsanordnung mit wenigstens einem Not- Aus-Schalter erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Reihe mit der Primärwicklung eines Transformators, der wenigstens eine für die Erzeugung einer Betriebsspannung für Verbraucher bestimmte Sekundärwicklung hat, ein Kontaktsatz des Not-Aus-Schalters und ein aktives, einen alternierenden Stromfluß durch die Primärwicklung steuerndes Bauelement angeordnet sind, das von einem Oszillator gesteuert wird, der mittels eines Ein-Tastschalters in Betrieb setzbar ist und dessen Betriebsspannung nach der Inbetriebsetzung durch eine über den Ein-Tast-Schalter zugeführte Betriebsspannung von einer weiteren Sekundärwicklung des Transformators in Selbsthaltung erzeugt wird. Diese Sicherheitsschaltungsanordnung enthält einen Zwischenkreis, der die Energie als Wechselenergie weiterleitet. Beispielsweise wird der Stromfluß über die Primärwicklung periodisch verändert. Störungen im Primärkreis, z. B. Kurzschlüsse oder Unter brechungen, die zu einem Ende des Wechselenergieflusses führen, wirken sich als Beendigung der Energieversorgung für den an die Sekundärwicklung angeschlossenen Verbraucher aus, d. h. durch solche Störungen wird ein für den Verbraucher sicherer Ausgangszustand der Sicherheitsschaltung erreicht. Durch Fehler wie Kurzschlüsse oder Leitungsunterbrechungen im Betriebsspannungsversorgungskreis für den Oszillator wird die Steuerschwingung unterbrochen, so daß solche Fehler ebenfalls zu einem sicheren Zustand am Ausgang der Sicherheitsschaltung führen. Die Sicherheitsschaltungsanord nung kann in Abhängigkeit davon, ob an die für die Verbraucher bestimmten Sekundärwicklungen Gleichrichter angeschlossen werden oder nicht, Ausgangsgleich- oder Ausgangswechselspannungen erzeugen.The problem is solved in a safety circuit arrangement with at least one emergency Off switch according to the invention solved in that in series with the primary winding of a transformer which has at least one for generating an operating voltage for Consumer has certain secondary winding, a contact set of the emergency stop switch and an active one that controls an alternating current flow through the primary winding Are arranged component that is controlled by an oscillator that by means of a A push-button switch can be put into operation and its operating voltage after the Commissioning by means of an operating voltage supplied via the one-button switch is generated by another secondary winding of the transformer in self-holding. This safety circuit arrangement contains an intermediate circuit, which is the energy AC energy passes on. For example, the current flow through the primary winding changed periodically. Faults in the primary circuit, e.g. B. shorts or under Refractions that lead to an end to the alternating energy flow act as Termination of energy supply for the connected to the secondary winding Consumers out, d. H. such disturbances make it safer for the consumer Initial state of the safety circuit has been reached. Through faults such as short circuits or Line breaks in the operating voltage supply circuit for the oscillator the control vibration is interrupted, so that such errors also become a safe one Lead state at the output of the safety circuit. The safety circuit arrangement can depend on whether it is intended for consumers Secondary windings rectifiers are connected or not, output rectifiers or generate AC output voltages.

Die Anordnung hat noch den weiteren Vorteil, daß zur Erreichung des sicheren Ausgangszustandes in dem der Verbraucher enthaltenden Sekundärkreis keine mechanisch arbeitenden Schaltelemente zwingend benötigt werden, d. h. die Anordnung ist auf der galvanisch vom Eingang getrennten Verbraucherseite für eine einwandfreie Arbeitsweise nicht davon abhängig, daß mechanische Schalter mit niedrigen Kon taktwiderständen eingesetzt werden. Deshalb eignet sich die Anordnung gut zur Versorgung solcher Verbraucher, die niedrige Betriebsspannungen und gegebenenfalls niedrige Betriebsströme benötigen, aber aus Sicherheitsgründen über eine Sicherheits schaltung mit Energie versorgt werden sollen.The arrangement has the further advantage that to achieve the safe Initial state in the secondary circuit containing the consumer none mechanically operating switching elements are absolutely necessary, d. H. the order is on the consumer side galvanically separated from the input for a flawless Operation does not depend on the fact that mechanical switches with low con clock resistors are used. Therefore, the arrangement is well suited for Supply such consumers who have low operating voltages and where appropriate need low operating currents, but for safety reasons via a safety circuit should be supplied with energy.

Die oben beschriebene Sicherheitsschaltung hat also bei einfachem Aufbau ein sicheres Verhalten im Fehlerfall. Die Ansteuerung mittels des Not-Aus-Schalters entspricht derjenigen von elektromechanischen Sicherheitsanordnungen. Die Anordnung ist querschlußsicher und wird mittels eines Tasters (Schließer) eingeschaltet. Es lassen sich durch UND-Verknüpfungen mit dem Taster auf einfache Weise zusätzliche Einschaltbe dingungen vorgeben.The safety circuit described above has a safe structure with a simple structure Behavior in the event of an error. The control by means of the emergency stop switch corresponds that of electromechanical safety arrangements. The arrangement is cross-circuit proof and is switched on by means of a button (make contact). It can be Additional switch-on functions can be easily created using AND links with the button specify conditions.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Oszillator gegebenenfalls selbstüberwacht und/oder fehlersicher. Durch eine derartige Ausbildung wird verhindert, daß der Oszillator von sich aus, d. h. ohne Betätigung des Ein-Tast-Schalters, zu schwingen anfängt.In a preferred embodiment, the oscillator may be self-monitored and / or fail-safe. Such training prevents the Inherently oscillator, d. H. to swing without actuating the one-button switch begins.

Vorzugsweise enthält der Not-Aus-Schalter zwei Öffner-Kontaktsätze, von denen der eine in dem von dem einen Pol der Speisespannungsquelle bis zum einen Anschluß der Primärwicklung des Transformators verlaufenden Zweig des Primärstromkreises und der andere in dem vom anderen Pol der Speisespannungsquelle bis zum anderen Anschluß der Primärwicklung des Transformators verlaufenden Zweig des Primärstromkreises angeordnet ist. Mit dieser Anordnung wird eine zweikanalige Not-Aus-Schaltung realisiert, die in bezug auf die Mechanik des Not-Aus-Schalters hohen Sicherheits anforderungen genügt.The emergency stop switch preferably contains two break contact sets, of which the one in the from the one pole of the supply voltage source to one connection of the Primary winding of the transformer branch of the primary circuit and others in that from the other pole of the supply voltage source to the other connection the primary winding of the transformer branch of the primary circuit is arranged. With this arrangement, a two-channel emergency stop circuit realized the high security in relation to the mechanics of the emergency stop switch requirements are sufficient.

Das Bauelement, das den Stromfluß durch die Primärwicklung steuert, ist insbesondere ein Transistor, der hochfrequent leitend und nichtleitend gesteuert wird. Der mit Hochfrequenz arbeitende Transistor ermöglicht die Verwendung eines raumsparenden Transformators. Es kann aber auch ein anderes Halbleiterschaltelement vorgesehen sein.The component that controls the flow of current through the primary winding is particular a transistor that is controlled to be high-frequency conductive and non-conductive. The one with High frequency working transistor allows the use of a space-saving Transformer. Another semiconductor switching element can also be provided.

Die weitere Sekundärwicklung ist zweckmäßigerweise mit einem Vierweg- bzw. Brückengleichrichter verbunden, der eine Betriebsgleichspannung für den Oszillator erzeugt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen die Pole der Speisespan nungsquelle eine Unterspannungsüberwachungsschaltung geschaltet, mit der der Oszillator bei Spannungen der Speisespannungsquelle, die eine vorgegebene Schwelle unterschreiten, gesperrt wird. The further secondary winding is expediently with a four-way or Bridge rectifier connected, which is a DC operating voltage for the oscillator generated. In a preferred embodiment, the feed chip is between the poles voltage source switched an undervoltage monitoring circuit with which the Oscillator at voltages of the supply voltage source, which is a predetermined threshold fall below, is blocked.

Der Transformator kann zweckmäßigerweise eine wenigstens zusätzliche Sekundärwick lung aufweisen, die eine zusätzliche Spannung zur Verfügung stellt, wenn Verbraucher z. B. galvanisch getrennt voneinander an verschiedene Betriebsspannungen gelegt werden sollen. Vielfach werden für zu steuernde Geräte wie Magnetventile oder Schütze Gleichspannungen benötigt. In diesem Fall werden den Sekundärwicklungen ins besondere Vierweggleichrichter bzw. Brückengleichrichter nachgeschaltet, die die Verbraucher speisen. Wenn ein Verbraucher z. B. eine positive und eine negative Gleichspannung benötigt, kann dies mit einer entsprechenden Verbindung eines positiven und eines negativen Ausgangs der beiden Gleichrichter erreicht werden.The transformer can expediently have at least one additional secondary winding tion that provides additional voltage when consumer e.g. B. galvanically isolated from each other at different operating voltages should. Often used for devices to be controlled such as solenoid valves or contactors DC voltages required. In this case, the secondary windings are ins special four-way rectifier or bridge rectifier connected downstream Dine consumers. If a consumer e.g. B. a positive and a negative DC voltage required, this can be done with an appropriate connection of a positive and a negative output of the two rectifiers can be achieved.

Wenigstens der Oszillator, der Transformator, die Unterspannungsüberwachungsschaltung und der Transistor sind vorzugsweise zu einer baulichen Einheit vereinigt, die wenigstens zwei Anschlüsse für eine Eingangsspannung, einen Anschluß für einen Ein-Tast-Schalter, Anschlüsse für Verbraucher, zwei Anschlüsse je für einen Kontaktsatz des Not-Aus- Schalters und wahlweise kurzschließbare Anschlüsse für externe, in Reihe mit dem Ein- Tast-Schalter zu legende Ruhestromkontakte aufweist. Bei den Anschlüssen handelt es sich vorzugsweise um Schraubanschlüsse. Die Einheit kann als Baugruppe ausgebildet sein, die auf eine Profilschiene aufschnappbar ist. Deshalb läßt sich die Einheit bzw. Baugruppe einfach handhaben und schnell montieren. Insbesondere eignet sich die Einheit für die Versorgung von Steuergeräten wie Schützen, Magnetventilen usw., die von speicherprogrammierbaren Steuerungen betätigt werden. Daher sind die Ausgangs spannungen vorzugsweise 24 V Gleichspannungen.At least the oscillator, the transformer, the undervoltage monitoring circuit and the transistor are preferably combined into one structural unit, which at least two connections for an input voltage, one connection for a one-button switch, Connections for consumers, two connections each for a contact set of the emergency stop Switch and optionally short-circuitable connections for external, in series with the Push-button switches to have closed-circuit current contacts. The connections are preferably screw connections. The unit can be designed as an assembly be that can be snapped onto a profile rail. Therefore the unit or Easy to handle and assemble quickly. The is particularly suitable Unit for the supply of control devices such as contactors, solenoid valves etc., the can be operated by programmable logic controllers. Hence the starting voltages preferably 24 V DC.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen und den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der folgenden Beschreibung eines in einer Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:Further details, advantages and features of the invention do not only result from the claims and the features to be extracted from them - for themselves and / or in Combination - but also from the following description of one in a drawing illustrated preferred embodiment. Show it:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Sicherheitsschaltung mit einem Not-Aus-Schalter, Fig. 1 is a circuit diagram of a safety circuit with an emergency-off switch,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Anordnung mit der Sicherheitsschaltung gemäß Fig. 1 und Leistungsschützen und Fig. 2 is a circuit diagram of an arrangement with the safety circuit of FIG. 1 and power contactors and

Fig. 3 ein Schaltbild einer Anordnung mit der Sicherheitsschaltung gemäß Fig. 1 und an diese angeschlossenen Baugruppen einer speicherprogrammier baren Steuerung. Fig. 3 is a circuit diagram of an arrangement with the safety circuit of FIG. 1 and connected to these modules of a programmable logic controller.

In Fig. 1 ist eine Sicherheitsschaltungsanordnung dargestellt, die wirksam wird, wenn im normalen Steuerungsablauf einer mit elektrischer Energie versorgten Maschine oder Anlage Fehler oder Störungen auftreten, deren Folgen Gefahrenzustände für Mensch und Maschine bedeuten würden. Die Sicherheitsschaltungsanordnung weist zwei Anschlüsse (10), (12), auf, an die eine Speisespannungsquelle (14) angeschlossen wird. Die Spannungsquelle (14) ist insbesondere eine Gleichspannungsquelle von 24 Volt. Bei der Gleichspannungsquelle (14) kann es sich um ein Netzgerät handeln, das die Netz spannung in z. B. 24 V = umwandelt.In Fig. 1, a safety circuit arrangement is shown which is effective when errors occur or disturbances in the normal control sequence supplied with electric power machine or system, the consequences would mean danger for man and machine states. The safety circuit arrangement has two connections ( 10 ), ( 12 ), to which a supply voltage source ( 14 ) is connected. The voltage source ( 14 ) is in particular a DC voltage source of 24 volts. In the DC voltage source ( 14 ), it can be a power supply that the network voltage in z. B. 24 V = converts.

Zwischen den Anschlüssen (10), (12) ist in der Sicherheitsschaltungsanordnung eine Unterspannungsüberwachungsschaltung (16) angeordnet, die die anliegende Spannung mit einem vorgegebenen Schwellenwert für die Spannung vergleicht und bei dessen Unterschreitung ein Steuersignal ausgegeben wird, dessen Weiterverarbeitung unten naher erläutert wird. Mit dem Anschluß (10) ist weiterhin eine Sicherung (18) verbunden, die wiederum an einen weiteren Anschluß (20) gelegt ist, an der die Spannung des einen Pols der Speisespannungsquelle verfügbar ist. Der andere Pol der Speisespannungsquelle (14) ist über den Anschluß (12) an Masse bzw. Erde gelegt. An undervoltage monitoring circuit ( 16 ) is arranged in the safety circuit arrangement between the connections ( 10 ), ( 12 ), which compares the applied voltage with a predefined threshold value for the voltage and, when the voltage falls below the limit value, a control signal is output, the further processing of which is explained in more detail below. To the terminal (10), a fuse (18) is further connected, in turn, is applied to a further terminal (20) to which the voltage of one pole of the supply voltage source is available. The other pole of the supply voltage source ( 14 ) is connected to ground or earth via the connection ( 12 ).

Mit dem Anschluß (20) ist ein Pol eines Ein-Tast-Schalters (22) verbunden, dessen anderer Pol an einen Anschluß (24) gelegt ist, von dem eine Leitung zu einem Anschluß (28) führt, der für die Verbindung zu äußeren Bauelementen bestimmt ist. Ein weiterer Anschluß (30) ist ebenfalls für die Verbindung zu äußeren Bauelementen bestimmt. Vom Anschluß (30) verläuft eine Leitung (32) zum Betriebsspannungsanschluß (34) eines Oszillators (36), dessen anderer Betriebsspannungsanschluß an Masse gelegt ist. Der Oszillator (36) ist gegebenenfalls vorzugsweise selbstüberwachend und/oder fehlersicher ausgebildet. Wenn die Sicherheitsschaltung ausgeschaltet ist, kann der Oszillator nicht von sich aus anschwingen.With the connection ( 20 ) a pole of a one-button switch ( 22 ) is connected, the other pole of which is connected to a connection ( 24 ), from which a line leads to a connection ( 28 ) which is used for the connection to the outside Components is determined. Another connection ( 30 ) is also intended for connection to external components. A line ( 32 ) runs from the connection ( 30 ) to the operating voltage connection ( 34 ) of an oscillator ( 36 ), the other operating voltage connection of which is connected to ground. The oscillator ( 36 ) may be preferably self-monitoring and / or fail-safe. If the safety circuit is switched off, the oscillator cannot swing by itself.

Ein zusätzlicher Anschluß (38) ist mit einem Pol eines ersten Kontaktsatzes (40) eines Not-Aus-Schalters (42) verbunden. Der zweite Pol des Kontaktsatzes (40) ist gemeinsam mit einem Pol des Ein-Tast-Schalters (22) an den Anschluß (20) gelegt. Vom Anschluß (38) führt eine nicht bezeichnete Leitung zu einer Primärwicklung (44) eines Trans formators (46). In Reihe mit der Primärwicklung (44) ist die Kollektor-Emitter-Strecke eines bipolaren Transistors (48) angeordnet, dessen Basis mit einem Ausgang des Oszillators (36) verbunden ist und von diesem leitend und nichtleitend gesteuert wird. Der Kollektor des Transistors (48) ist mit der Primärwicklung (44) verbunden, während der Emitter an einen Anschluß (50) gelegt ist, der mit einem Pol des zweiten Kontaktsatzes (52) des Not-Aus-Schalters (42) verbunden ist. Der andere Pol des Kontaktsatzes (52) ist mit einem Anschluß (54) verbunden, der wiederum an Masse gelegt ist. Dem Anschluß (30) ist vorzugsweise ein Steuerelement nachgeschaltet, das auf die abfallende Flanke des vom Ein-Tast-Schalter (22) bei der Betätigung erzeugten Signals anspricht und die für den Oszillator (36) notwendige Betriebsspannung erst nach dem Ansprechen zum Oszillator (36) weiterleitet. Es kann sich bei diesem Element um einen mit einer Selbsthaltungsspannung des Oszillators zurücksetzbaren Speicher oder einen monostabilen Multivibrator handeln. Ein solcher Baustein wie Speicher oder monostabiler Multivibrator gibt eine Ausgangsspannung so lange an den Oszillator (36) aus, bis die Sicherheitsschaltung ihre Ausgangsspannung erzeugt. Es wird also die ab fallende Flanke des Ein-Signals verarbeitet, wenn der Ein-Taster losgelassen wird. Ein blockiertes oder manipuliertes Befehlsgerät kann daher kein Ein-Signal auslösen, das die Anordnung einschaltet.An additional connection ( 38 ) is connected to a pole of a first contact set ( 40 ) of an emergency stop switch ( 42 ). The second pole of the contact set ( 40 ) is connected to the terminal ( 20 ) together with a pole of the one-button switch ( 22 ). From the connection ( 38 ) leads an unspecified line to a primary winding ( 44 ) of a transformer ( 46 ). The collector-emitter path of a bipolar transistor ( 48 ) is arranged in series with the primary winding ( 44 ), the base of which is connected to an output of the oscillator ( 36 ) and is controlled in a conductive and non-conductive manner by the latter. The collector of the transistor ( 48 ) is connected to the primary winding ( 44 ), while the emitter is connected to a terminal ( 50 ) which is connected to a pole of the second contact set ( 52 ) of the emergency stop switch ( 42 ). The other pole of the contact set ( 52 ) is connected to a terminal ( 54 ), which in turn is connected to ground. The connection ( 30 ) is preferably followed by a control element which responds to the falling edge of the signal generated by the one-button switch ( 22 ) when actuated and the operating voltage required for the oscillator ( 36 ) only after the response to the oscillator ( 36 ) forwards. This element can be a memory that can be reset with a latching voltage of the oscillator or a monostable multivibrator. Such a module as a memory or monostable multivibrator outputs an output voltage to the oscillator ( 36 ) until the safety circuit generates its output voltage. The falling edge of the ON signal is processed when the ON button is released. A blocked or manipulated command device can therefore not trigger an on signal that switches the arrangement on.

Der Transformator (46) hat eine erste Sekundärwicklung (56) an die ein Vollweg gleichrichter (58) angeschlossen ist, eine zweite Sekundärwicklung (60) an die ein Vollweggleichrichter (62) angeschlossen ist, und eine dritte Sekundärwicklung (64), an die ein Vollweggleichrichter (66) angeschlossen ist. Die erste und die zweite Sekundär wicklung (56), (60) erzeugen über die Vollweggleichrichter (58), (62) jeweils 24 Volt Gleichspannungen für Verbraucher. Die Gleichspannungsausgänge der Vollweg gleichrichter (58), (62) sind jeweils an Anschlüsse (68), (70) bzw. (72), (74) gelegt, an die 24V-Verbraucher angeschlossen werden können. Parallel zu den Anschlüssen (68), (70) bzw. (72), (74) sind die Reihenschaltungen einer Lumineszenzdiode (76) und eines Widerstandes (78) bzw. einer Lumineszenzdiode (80) und eines Widerstandes (82) angeordnet.The transformer ( 46 ) has a first secondary winding ( 56 ) to which a full-wave rectifier ( 58 ) is connected, a second secondary winding ( 60 ) to which a full-wave rectifier ( 62 ) is connected, and a third secondary winding ( 64 ) to which a Full-wave rectifier ( 66 ) is connected. The first and second secondary windings ( 56 ), ( 60 ) each generate 24 volts DC for consumers via the full-wave rectifiers ( 58 ), ( 62 ). The DC voltage outputs of the full-wave rectifiers ( 58 ), ( 62 ) are connected to connections ( 68 ), ( 70 ) and ( 72 ), ( 74 ), to which 24V consumers can be connected. The series connections of a luminescent diode ( 76 ) and a resistor ( 78 ) or a luminescent diode ( 80 ) and a resistor ( 82 ) are arranged parallel to the connections ( 68 ), ( 70 ) and ( 72 ), ( 74 ).

Während ein Gleichspannungsausgang des Vollweggleichrichters (66) an Masse gelegt ist, ist der andere Gleichspannungsausgang mit dem Betriebsspannungsanschluß (34) verbunden.While one DC voltage output of the full-wave rectifier ( 66 ) is grounded, the other DC voltage output is connected to the operating voltage connection ( 34 ).

Die Unterspannungsüberwachungsschaltung (16), die Sicherung (18), der Oszillator (36), der Transformator (46) und eine parallel zur Primärwicklung (44) gelegte Freilaufdiode (84), der Transistor (48), die Gleichrichter (58), (62) und (66), die Lumineszenzdioden (76), (80) und die Widerstände (78), (82) gehören zu einer Einheit, die die Anschlüsse (10), (12), (20), (24), (28), (30), (38), (50), (54), (68), (70), (72) und (74) enthält. Diese in Fig. 1 mit (86) bezeichnete Einheit ist als für sich handhabbare Baugruppe ausgebildet, die z. B. ein nicht dargestelltes Gehäuse aufweist und auf eine Profilschiene, z. B. eine C- oder Hutschiene, aufsteckbar ist. Die Anschlüsse (10), (12), (20), (24), (28), (30), (50), (54), (68), (70), (72), (74) sind an der Baugruppe an leicht, z. B. von vorne zugänglichen Stellen angeordnet und insbesondere als Schraubanschlüsse ausgebildet.The undervoltage monitoring circuit ( 16 ), the fuse ( 18 ), the oscillator ( 36 ), the transformer ( 46 ) and a freewheeling diode ( 84 ) connected in parallel to the primary winding ( 44 ), the transistor ( 48 ), the rectifier ( 58 ), ( 62 ) and ( 66 ), the luminescent diodes ( 76 ), ( 80 ) and the resistors ( 78 ), ( 82 ) belong to one unit, the connections ( 10 ), ( 12 ), ( 20 ), ( 24 ), ( 28 ), ( 30 ), ( 38 ), ( 50 ), ( 54 ), ( 68 ), ( 70 ), ( 72 ) and ( 74 ). This in Fig. 1 with ( 86 ) unit is designed as a manageable assembly that z. B. has a housing, not shown, and on a mounting rail, for. B. a C or top hat rail can be plugged on. The connections ( 10 ), ( 12 ), ( 20 ), ( 24 ), ( 28 ), ( 30 ), ( 50 ), ( 54 ), ( 68 ), ( 70 ), ( 72 ), ( 74 ) are on the assembly to light, e.g. B. arranged from the front accessible places and in particular designed as screw connections.

Der Oszillator (36) arbeitet mit Hochfrequenz, z. B. im Kilohertzbereich, und gibt eine Taktimpulsfolge mit konstanter Frequenz aus. Der Transformator (46) ist dement sprechend für hohe Frequenzen ausgelegt und hat somit geringe Abmessungen. Die Unterspannungsüberwachungsschaltung (16) sperrt im Falle einer zu geringen Eingangsspannung den Oszillator (36), d. h. die Erzeugung von Taktimpulsen, mit denen der Transistor (48) abwechselnd leitend und nichtleitend gesteuert wird, setzt bei zu niedriger Eingangsspannung aus.The oscillator ( 36 ) operates at high frequency, e.g. B. in the kilohertz range, and outputs a clock pulse sequence with a constant frequency. The transformer ( 46 ) is accordingly designed for high frequencies and thus has small dimensions. The undervoltage monitoring circuit ( 16 ) blocks the oscillator ( 36 ) if the input voltage is too low, ie the generation of clock pulses with which the transistor ( 48 ) is alternately switched on and off is interrupted if the input voltage is too low.

Die oben beschriebene Sicherheitsschaltungsanordnung arbeitet wie folgt:
Nach angelegter Gleichspannung von 24 V = an den Anschlüssen (10) und (12), nicht betätigtem Not-Aus-Taster (42) an den Anschlüssen (38) und (50), sowie bei gebrückten Anschlüssen (28), (30) ist die Einheit (86) betriebsbereit.The safety circuit arrangement described above works as follows:
After a DC voltage of 24 V = is applied to the connections ( 10 ) and ( 12 ), the emergency stop button ( 42 ) is not actuated at the connections ( 38 ) and ( 50 ), as well as with bridged connections ( 28 ), ( 30 ) the unit ( 86 ) is ready for operation.

Erfolgt nun eine Betätigung des Ein-Tast-Schalters (22), so wird der Oszillator (36) mit Spannung versorgt und taktet den Transistor (48). Insbesondere erhält der Oszillator (36) die für das Anschwingen erforderliche Betriebsspannung erst, wenn das oben beschriebene Steuerelement nach dem Loslassen des Ein-Tast-Schalters (22) durch die abfallende Signalflanke betätigt worden ist, und zwar so lange, bis der Oszillator (36) in Selbsthaltung arbeitet, d. h. die Betriebsspannung selbst zur Verfügung stellt. Die nun getaktete Gleichspannung (dynamisches Prinzip) in der Primärwicklung (44) induziert eine Spannung auf die Sekundärwicklungen. Über die Sekundärwicklungen (56), (60) und Gleichrichter (58) und (62) stehen an den Anschlüssen (68), (70) sowie (72), (74) zwei unabhängige Gleichspannungen zur Verfügung. Die Leistung resultiert aus der Auslegung des Übertragers. Die induzierte Spannung der dritten Sekundärwicklung (64) über Gleichrichter (66) versorgt nun als Selbsthaltung den Oszillator (36) nach geöffnetem Ein-Tast-Schalter (22). Ein Versagen der eingesetzten Komponenten führt nicht zu einem gefährlichen Zustand (BIA-Fehlerausschlußliste).If the one-button switch ( 22 ) is now actuated, the oscillator ( 36 ) is supplied with voltage and clocks the transistor ( 48 ). In particular, the oscillator ( 36 ) receives the operating voltage required for the oscillation only when the control element described above has been actuated by the falling signal edge after releasing the one-button switch ( 22 ) until the oscillator ( 36 ) works in self-holding mode, ie provides the operating voltage itself. The now clocked DC voltage (dynamic principle) in the primary winding ( 44 ) induces a voltage on the secondary windings. Two independent DC voltages are available at the connections ( 68 ), ( 70 ) and ( 72 ), ( 74 ) via the secondary windings ( 56 ), ( 60 ) and rectifiers ( 58 ) and ( 62 ). The performance results from the design of the transformer. The induced voltage of the third secondary winding ( 64 ) via rectifier ( 66 ) now supplies the oscillator ( 36 ) as a self-hold after the one-button switch ( 22 ) is open. Failure of the components used does not result in a dangerous condition (BIA error exclusion list).

Die oben beschriebene Einheit (86) erfüllt die einschlägigen Sicherheitsvorschriften und kommt ohne teure Komponenten wie Relais mit zwangsgeführten Kontaktsätzen aus. Es werden bei der Einheit (86) Bauelemente, die auf elektronischer Basis beruhen, eingesetzt. Die Anzahl der verwendeten Komponenten ist gering. Die Sicherheitsschal tungsanordnung hat einen einfachen Aufbau. Bei einem Fehler oder einer Störung geht die Sicherheitsschaltungsanordnung ebenso wie bei der Betätigung des Not-Aus-Schalters (42) in einen Zustand über, in dem keine Ausgangsspannung abgegeben wird, d. h. es ergibt sich ein sicheres Verhalten im Fehlerfall. Die Einheit (86) kann auf die gleiche Weise wie an sich bekannte elektromechanische Einheiten mit einem Ein-Tast-Schalter (22) und Not-Aus-Schalter (42) angesteuert werden. Es wird eine zweikanalige Not-Aus- Unterbrechung eines Stromkreises ausgeführt. Die Einheit (86) ist querschlußsicher. Der Ein-Tast-Schalter (22) ist als Schließer ausgebildet. Durch die Ausnutzung der abfallenden Signalflanke beim Loslassen des Ein-Tast-Schalters (22) wird verhindert, daß ein blockiertes oder manipuliertes Befehlsgerät die Sicherheitsschaltung in Betrieb setzt. Es lassen sich Einschaltbedingungen einfügen. D.h. es können Und- bzw. Oder-Ver knüpfungen hergestellt werden. Die Nennbetriebsspannung ist insbesondere 24 V =. Darüberhinaus wird eine universelle, sichere Ausgangsebene zur Verfügung gestellt.The unit ( 86 ) described above meets the relevant safety regulations and does not need expensive components such as relays with positively driven contact sets. The unit ( 86 ) uses electronic-based components. The number of components used is small. The safety circuit arrangement has a simple structure. In the event of a fault or a fault, the safety circuit arrangement, just like when the emergency stop switch ( 42 ) is actuated, changes to a state in which no output voltage is emitted, ie safe behavior results in the event of a fault. The unit ( 86 ) can be controlled in the same way as electromechanical units known per se with a one-button switch ( 22 ) and emergency stop switch ( 42 ). A two-channel emergency stop interruption of a circuit is carried out. The unit ( 86 ) is cross-circuit proof. The one-button switch ( 22 ) is designed as a closer. By taking advantage of the falling signal edge when the one-button switch ( 22 ) is released, a blocked or manipulated control device is prevented from putting the safety circuit into operation. Switch-on conditions can be inserted. That means that you can create AND or OR links. The nominal operating voltage is in particular 24 V =. In addition, a universal, safe starting level is provided.

Die oben beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet nach einem dynamischen Schaltungsprinzip, das bei Fehlfunktionen sofort den sicheren Zustand bewirkt. Hierdurch ergeben sich wesentliche Vorteile im Vergleich zu elektromechanisch arbeitenden Anordnungen, die sich nur bei jedem Neustart testen. Weiterhin besteht die universelle, sichere Ausgangsebene darin, daß der Transformator (46) für die ver schiedenen Forderungen von angeschlossenen Verbrauchern ausgelegt werden kann. Es ist möglich, entweder direkt Ausgangsbaugruppen von speicherprogrammierbaren Steuerungen mit sicherheitsrelevanten Funktionen zu speisen oder Schaltverstärker für hohe Ströme anzusteuern. The circuit arrangement described above works according to a dynamic circuit principle, which immediately brings about the safe state in the event of malfunctions. This results in significant advantages compared to electromechanical arrangements that only test themselves with every restart. Furthermore, the universal, safe output level is that the transformer ( 46 ) can be designed for the various demands of connected consumers. It is possible to either directly supply output modules from programmable logic controllers with safety-relevant functions or to control switching amplifiers for high currents.

Die Fig. 2 zeigt ein Schaltbild einer Anordnung mit einer Einheit (86), an deren Ausgänge (68), (70) und (72), (74) jeweils eine Spule (88), (90) eines Leistungsschützes (92), (94), angeschlossen ist. Die Leistungsschütze (92), (94) haben dreipolige Haupt stromkontakte, die in Fig. 2 jeweils mit (96) und (98) bezeichnet sind. Die Hauptstrom kontakte (96), (98) sind z. B. in den Energieversorgungsleitungen eines nicht näher dargestellten Verbrauchers, z. B. einer Maschine, in Reihe angeordnet. Die Reihen schaltung der Kontakte (96), (98) beruht auf Sicherheitsgründen. Die Leistungsschütze (92), (94) weisen jeweils wenigstens einen Ruhestromkontakt (100), (102) als Hilfskon takt auf. Die Ruhestromkontakte (100), (102) sind in Reihe zwischen den Anschlüssen (28), (30) angeordnet. Die übrigen Anschlüsse sind bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung in gleicher Weise wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 beschaltet. Fig. 2 shows a diagram of an arrangement with a unit (86), at whose outputs (68), (70) and (72), (74) each having a coil (88), (90) of a contactor (92), ( 94 ), is connected. The power contactors ( 92 ), ( 94 ) have three-pole main current contacts, which are designated in Fig. 2 with ( 96 ) and ( 98 ). The main current contacts ( 96 ), ( 98 ) are z. B. in the energy supply lines of a consumer, not shown, for. B. a machine arranged in series. The series connection of the contacts ( 96 ), ( 98 ) is based on safety reasons. The power contactors ( 92 ), ( 94 ) each have at least one quiescent current contact ( 100 ), ( 102 ) as auxiliary contact. The closed-circuit current contacts ( 100 ), ( 102 ) are arranged in series between the connections ( 28 ), ( 30 ). The other connections are connected in the arrangement shown in FIG. 2 in the same way as in the arrangement according to FIG. 1.

Bei Betätigung des Ein-Tast-Schalters (22) wird der Oszillator (36) in Betrieb gesetzt, wodurch der Transistor (48) einen alternierenden Stromfluß in der Primärwicklung (44) erzeugt. Durch den alternierenden Stromfluß werden Ausgangsspannungen an den Anschlüssen (68), (70) und (72), (74) hervorgerufen, d. h. die Spulen (88), (90) werden mit Betriebsspannungen versorgt. Die Leistungsschütze (92), (94) sprechen deshalb an, d. h. die Arbeitsstromkontakte (96), (98) schließen und die Ruhestromkontakte (100), (102) öffnen. Der Oszillator (36) kann dann nicht mehr über den Ein-Tast-Schalter (22) mit Betriebsspannung versorgt werden. Die Betriebsspannung des Oszillators (36) wird bis zur Abschaltung der Spannungsversorgung von der Sekundärwicklung (84) geliefert. Erst nach Abschaltung der Spannungsversorgung für die Spulen (88), (90) durch einen Aus-Tast-Schalter, der z. B. in Reihe mit dem Not-Aus-Schalter (42) angeordnet sein kann, ist aus Sicherheitsgründen die Versorgung des Oszillators (36) mit Betriebs spannung über den Ein-Tast-Schalter (22) möglich.When the one-button switch ( 22 ) is actuated, the oscillator ( 36 ) is put into operation, as a result of which the transistor ( 48 ) generates an alternating current flow in the primary winding ( 44 ). The alternating current flow causes output voltages at the connections ( 68 ), ( 70 ) and ( 72 ), ( 74 ), ie the coils ( 88 ), ( 90 ) are supplied with operating voltages. The power contactors ( 92 ), ( 94 ) therefore respond, ie the shunt contacts ( 96 ), ( 98 ) close and the closed-circuit contacts ( 100 ), ( 102 ) open. The oscillator ( 36 ) can then no longer be supplied with operating voltage via the one-button switch ( 22 ). The operating voltage of the oscillator ( 36 ) is supplied by the secondary winding ( 84 ) until the voltage supply is switched off. Only after switching off the power supply for the coils ( 88 ), ( 90 ) by an off-push button switch, the z. B. can be arranged in series with the emergency stop switch ( 42 ), the supply of the oscillator ( 36 ) with operating voltage via the one-button switch ( 22 ) is possible for safety reasons.

Die Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer Anordnung mit einer Einheit (86), deren Ausgänge (68), (70) und (72), (74) jeweils an eine Ausgabebaugruppe (102), (106) einer speicherprogrammierbaren Steuerung angeschlossen sind. Der Ausgang (68) ist an die positive Betriebsspannungsversorgungsleitung (108) von Schalttransistoren (110) angeschlossen, deren Emitter mit der Leitung (102) verbunden sind und deren Kollektoren an Magnetventilspulen (112) oder Schützspulen (114) anschließbar sind, die zu einer Maschine oder einer Anlage, d. h. einem zu steuernden Prozeß, gehören. Die Basen der Schalttransistoren (110) sind mit nicht näher dargestellten Ansteuerschaltungen der speicherprogrammierbaren Steuerung verbunden. Der Anschluß (70) ist an die Masseleitung (116) angeschlossen, an die auch die einen Anschlüsse der Magnetventile (112) oder Schützspulen (114) gelegt sind, deren andere Anschlüsse mit den Kollektoren verbunden sind. Die Anschlüsse (72), (74) sind in gleicher Weise wie die Anschlüsse (68), (70) je mit einer Betriebsspannungsversorgungsleitung und einer Masseleitung verbunden, zwischen denen Schalttransistoren und Schütz- oder Magnetventilspulen oder Relaisspulen angeordnet sind. Im übrigen ist die äußere Beschaltung der Anschlüsse (10), (12), (20), (24), (28), (30), (38), (50) und (54) die gleiche wie bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung, d. h. die die Schützspulen (114) aufweisenden Schütze sind mit ihren Hilfsstromkontakten (118), (120) zwischen den Anschlüssen (28), (30) angeordnet. FIG. 3 shows a diagram of an arrangement with a unit (86) whose outputs (68), (70) and (72), (74) a programmable logic controller are each connected to an output module (102), (106). The output ( 68 ) is connected to the positive operating voltage supply line ( 108 ) of switching transistors ( 110 ), the emitters of which are connected to the line ( 102 ) and the collectors of which can be connected to solenoid valve coils ( 112 ) or contactor coils ( 114 ) which form a machine or an installation, ie a process to be controlled. The bases of the switching transistors ( 110 ) are connected to control circuits of the programmable logic controller, which are not shown in detail. The connection ( 70 ) is connected to the ground line ( 116 ), to which the one connections of the solenoid valves ( 112 ) or contactor coils ( 114 ) are also connected, the other connections of which are connected to the collectors. The connections ( 72 ), ( 74 ) are connected in the same way as the connections ( 68 ), ( 70 ) to an operating voltage supply line and a ground line, between which switching transistors and contactor or solenoid valve coils or relay coils are arranged. Otherwise, the external wiring of the connections ( 10 ), ( 12 ), ( 20 ), ( 24 ), ( 28 ), ( 30 ), ( 38 ), ( 50 ) and ( 54 ) is the same as that in Fig arrangement illustrated. 2 ie, the contactor coil (114) having contactors are arranged with their auxiliary power contacts (118), (120) between the terminals (28), (30).

Mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltungsprinzip lassen sich auch komplexere Schaltungen realisieren.The circuit principle according to the invention described above can also be used Realize more complex circuits.

Claims

1. Safety circuit arrangement with at least one emergency stop switch, when actuated one or more consumers, which are supplied via the safety circuit arrangement with one or more operating voltages, are switched off, characterized in that one in series with the primary winding ( 44 ) Transformer ( 46 ) which has at least one secondary winding ( 56 , 60 ) intended for generating an operating voltage for consumers, a contact set ( 40 ) of the emergency stop switch ( 42 ) and an active, alternating current flow through the primary winding ( 44 )-controlling device are arranged, which is controlled by an oscillator (36) by means of a one-button switch (22) in operation can be placed, and whose operating voltage after the start-up by a voltage supplied through the a-button switch (22) Operating voltage generated by a further secondary winding ( 64 ) of the transformer ( 46 ) in self-holding becomes.

2. Safety circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the oscillator ( 36 ) is self-monitored and / or fail-safe.

3. Safety circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the emergency stop switch ( 42 ) contains two break contact sets ( 40 , 52 ), one of which in which one of the poles of the supply voltage source ( 14 ) to a connection of the primary winding ( 44 ) of the transformer ( 46 ) ver current branch of the primary circuit of the transformer ( 46 ) and the other in the from the other pole of the supply voltage source ( 14 ) to the other connection of the primary winding ( 44 ) of the transformer ( 46 ) extending Branch of the primary circuit is arranged.

4. Safety circuit arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the component is an alternately conductive and non-conductive transistor ( 48 ) controlled at high frequency.

5. Safety circuit arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that a bridge rectifier ( 66 ) is connected to the further secondary winding ( 64 ), which is connected to the operating voltage inputs of the oscillator ( 36 ).

6. Safety circuit arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that an undervoltage monitoring circuit ( 16 ) is connected between the poles of the supply voltage source ( 14 ), with which the oscillator ( 36 ) at voltages of the supply voltage source which fall below a predetermined threshold, is blocked.

7. Safety circuit arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the transformer ( 46 ) has at least one additional secondary winding ( 60 ) for generating an additional voltage for at least one consumer.

8. Safety circuit arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least the transformer ( 46 ), the undervoltage monitoring circuit ( 16 ), the oscillator ( 36 ) and the transistor ( 48 ) are combined to form a structural unit ( 86 ), the at least two connections ( 10 , 12 ) for an input voltage, a connection ( 24 ) for a one-button switch ( 22 ), connections ( 68 , 70 , 72 , 74 ) for consumers, two connections ( 38 , 50 ) each for a contact set ( 40 , 52 ) of the emergency stop switch ( 42 ) and optionally short-circuitable connections ( 28 , 30 ) for external quiescent current contacts ( 100 , 102 ; to be placed in series with the one-button switch ( 22 ); 118 , 120 ).

9. Safety circuit arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that a fuse ( 18 ) is arranged between the connection ( 10 ) for the one pole of the supply voltage source ( 14 ) and a further connection ( 20 ) and that the on-button -Switch ( 22 ) and a contact set ( 40 ) of the emergency stop switch ( 42 ) are each connected to the other connection ( 20 ) with one pole.

10. Safety circuit arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that from a connection ( 30 ) for bridging or external quiescent current contacts, a line ( 32 ) to an operating voltage input ( 34 ) of the oscillator ( 13 ) in the unit ( 86 ) and that a line ( 26 ) in the unit ( 86 ) runs from the other connection ( 28 ) provided for bridging or external quiescent current contacts to the connection ( 24 ) intended for the one-button switch ( 22 ).

11. Safety circuit arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the secondary windings ( 56 , 60 ) intended for generating voltages for consumers are connected in the unit ( 86 ) rectifier.

12. Safety circuit arrangement according to one or more of the preceding Expectations, characterized, that output voltages of 24 volts can be output to consumers.

13. Safety circuit arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the supply voltage source ( 14 ) generates a DC voltage of 24 volts.

14. Safety circuit arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the operating voltage for starting the oscillator ( 36 ) can be released by the signal edge generated when the one-button switch ( 22 ) is released.

15. Safety circuit arrangement according to at least claim 1, characterized in that the oscillator ( 36 ) is controlled in an electrically isolated manner.