西門子軟件6AV6381-2BH07-5AV0

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    PLC安全電路

    1. 安全電路設(shè)計準則

    (1) 安全性標準。電氣設(shè)備的安全性,在所**電設(shè)備中占有**無上的地位,必須引起設(shè)計人員的高度重視。為了統(tǒng)一設(shè)備的安全性標準,1995年歐洲共同體頒布了"89/392/EWG有關(guān)成員國設(shè)備標準傾向統(tǒng)一的法令",即*的"設(shè)備法令"。該法令從1995年1月1日起,開始對歐洲共同體流通的所有設(shè)備具有約束力,它是所有生產(chǎn)制造商必須執(zhí)行的基本安全要求,以法律形式進行強制。所有生產(chǎn)制造商必須聲明其產(chǎn)品符合"設(shè)備法令"中相關(guān)標準的規(guī)定,并對此負法律責(zé)任。此外,設(shè)備必須配有"CE"標志,表明設(shè)備已經(jīng)符合標準的要求。

    在89/392/EWG"設(shè)備法令"中,對安全性的定義是"……在實現(xiàn)設(shè)備功能的過程中,不引起傷害或有利于健康……”。設(shè)備安全性標準分以下3類:

    1) A類標準:安全基礎(chǔ)標準。它涉及設(shè)備安全性、基本概念等,是適用于所有設(shè)備的通用設(shè)計導(dǎo)則。主要標準有EN292-1、EN292-2、EN1050等。

    2) B類標準:安全類組標準。標準分類、分組規(guī)定了安全性設(shè)計的具體要求,分為B1和B2兩類。B1類主要是特殊成套裝置的安全性標準,如E**0204-1"設(shè)備的安全,電氣配套裝置"等;B2類主要是安全操作裝置及設(shè)計方面的具體要求,如E**47"雙手操作的電路",EN418"緊急分斷裝置"等。

    3) C類標準:安全產(chǎn)品標準。它針對特殊產(chǎn)品的安全性標準,如prE**16~620“手動操作裝置與系統(tǒng)”的安全性;prE**92"機械式壓力機"的安全性;prE**93"液壓式壓力機"的安全性等。

    "設(shè)備法令"強調(diào)"設(shè)備設(shè)計人員的職責(zé)是:從一開始就應(yīng)選擇合適的結(jié)構(gòu)特征來避免設(shè)備的危害性,或者降低這種危害性";"控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)做到:不允許個別故障而引起的安全功能的喪失,必須識別故障,不允許設(shè)備繼續(xù)運行”。

    (2) 安全觸點的使用。電氣控制系統(tǒng)中用于安全回路的“主令元件”類(如緊急分斷按鈕、程保護開關(guān)等)觸點元件,必須滿足E**0947-5-1(IEC947-5-1)標準的規(guī)定。

    應(yīng)特別注意標準中的"強制釋放"要求,即安全觸點"必須依靠形位配合,不能用彈簧零件"使其動作。就是說用于緊急分斷、程保護的按鈕、開關(guān),必須使用由操作件或手動直接作用的“動斷”觸點,而不可以使用動合觸點信號。

    采用“動斷”觸點的優(yōu)點是:即使觸點發(fā)生“熔焊”,通過直接作用力產(chǎn)生的機械變位,仍然可以有效斷開"熔焊",保證安全回路的正常動作。

    標準還規(guī)定"用于緊急分斷的操作件,必須能保持在操作(緊急分斷)的位置上;只允許使用手或者工具直接作用于緊急分斷操作電器上,才能解除操作",也就是說,不允許使用自動"復(fù)位"的普通按鈕和限位開關(guān)。

    簡言之,用于設(shè)備緊急停止的按鈕、程保護的開關(guān)等,只能使用"動斷"觸點;而且緊急停止的按鈕、程保護的開關(guān)必須具有“自鎖”功能,即應(yīng)采用具有安全功能的行程開關(guān)(如Siemens SIRD 3SE2/3SE3系列行程開關(guān),見圖5-6)和旋轉(zhuǎn)復(fù)位或拉/壓復(fù)位的"急停"按鈕(見圖5-7)。

    (3) 雙手操作電器的使用。機械設(shè)備中有可能對人體產(chǎn)生傷害與危險的部件(如夾具等),在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計中,必須采用“雙手操作”的電器與控制電路,以確保操作人員能將自己的雙手遠離危險區(qū)域(相關(guān)標準:E**47,DIN24980,VDI0113,E**0204-112/97,IEC204-11/98)。

    “雙手操作”的電路設(shè)計應(yīng)達到以下要求;只有通過“雙手”同時操作,使得兩個按鈕的觸點同時接通并保持0.5s以上,才能使得信號輸出動作;釋放任意一個(或者兩個)按鈕,即可使輸出中斷。同時,只有在釋放了兩個按鈕后,才允許進行再次輸出。從而使得操作者使用“單手”或“單臂”操作不僅不允許,而且不可能。

    圖5-6 具有安全功能的行程開關(guān)

    圖5-7 雙手操作按鈕組合件

    “雙手操作”一般都需要特殊的控制繼電器,按鈕可以根據(jù)標準要求進行布置,或采用圖5-7所示的Siemens公司的SIRD3SB38系列雙手操作按鈕與“急?!卑粹o的組合產(chǎn)品。用于“雙手操作”控制的繼電器典型產(chǎn)品有Siemens公司的3TK2811/3TK2834“雙手”接觸器安全組合裝置,PLC公司的P2HZX系列“雙手操作”控制繼電器等。

    (4) 控制線路的“互鎖”。當兩個電器執(zhí)行元件(如電動機正/反轉(zhuǎn)控制接觸器)同時動作、可能引起串源短路、機械部件損壞的,為了保證控制系統(tǒng)的工作可靠性,在繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中,需要通過接觸器觸點進行可靠的電氣“互鎖”。

    在使用PLC控制的系統(tǒng)中,如果這些執(zhí)行元件是通過PLC的輸出進行控制的,那么在設(shè)計時不僅要在PLC程序中保證這些執(zhí)行元件不可能同時動作,而見還必須同時通過線路中的電磁執(zhí)行機構(gòu)(或機械連鎖架置)進行電氣(或機械)"互鎖",保證這些執(zhí)行元件不存在同時動作的可能性(見圖5-8)。

    圖5-8 “互鎖”設(shè)計的要求

    (5) 緊急分斷。根據(jù)E**0204-1標準規(guī)定,用于工業(yè)設(shè)備的電氣控制裝置,在出現(xiàn)危險情況時必須能通過緊急分斷電路,盡快地使主機停止運行,以免造成對人員或設(shè)備的傷害。

    標準規(guī)定,緊急分斷的實現(xiàn)方法可以有如下兩種:

    1) 通過安裝緊急分斷開關(guān)分斷。用于緊急分斷的開關(guān)可以是手動的,也可以是通過控制回路的分斷進行遠距離控制。

    2) 經(jīng)過控制電路的設(shè)計,使得緊急分斷可以通過一的主令開關(guān),就能分斷全部有關(guān)的主電路。作為緊急分斷的操作部件,有如下要求:

    ●用于緊急分斷的操作元件必須能夠保持在“緊急分斷”的位置,且只能通過手動或工具(例如通過旋轉(zhuǎn)復(fù)位、拉拔復(fù)位、使用鑰匙等)直接作用于操作元件才能進行解除。

    ●緊急分斷操作元件的動合、動斷觸點必須滿足"強制執(zhí)行"條件,即動合、動斷觸點不允許有"重疊接觸”的現(xiàn)象。

    ●緊急分斷操作元件的"動斷"觸點至少已經(jīng)獲得小的斷開間隙(完全斷開),且可能的"動合"觸點都已經(jīng)處于閉合狀態(tài),連鎖才能生效。




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