PLC控制系统中安全电路的设计

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1、万方数据36安阳工学院学报JoumalofAnyangInstituteofTechnology2009生PLC控制系统中安全电路的设计刘海军1，王建方2(1．河南安彩高科股份有限公司，河南安阳455000；2．安阳第二机床厂，河南安阳455000)摘要：设备安全在设备的设计和制造过程中是必须要考虑的关键性指标。它是一项复杂的系统工程，需要考虑的因素很多。这其中对于设备控制系统的安全电路的设计是必不可少的一环。关键词：PLC控制系统；安全电路；安全标准；紧急分断电路中图分类号：THl88文献标识码：A文

2、章编号：1673-2928(2009)04-0036-04PLC控制系统设计的基本要求是保证系统运行的安全、可靠，不仅要考虑设备的正常运行情况，更要考虑当设备的机械、电器部件发生故障，以及出现人员误操作、误动作等情况下的紧急处理。因此，在PLC控制系统设计时，安全电路的设计相当重要。l安全电路设计准则1．1安全性标准我们经常使用欧洲共同体的“EN”标准，在欧洲标准中，设备安全性标准分以下三类：1)A类标准。安全基础标准，是适用于所有设备的通用设计标准。主要标准有EN292—1、EN292—2等。2)B类

3、标准。安全类组标准。分为Bl与B2两类。B1类主要是特殊成套设备的安全性标准，如EN60204—1“设备的安全，电气配套装置”等；B2类主要是安全操作装置及设计方面的具体要求，如EN418“紧急分断装置”等。3)C类标准。安全产品准则。它是特殊产品的安全性标准。如prEN616～620“手动操作装置与系统的安全性”等。1．2安全触点的使用1．2．1肯定操作模式和非肯定操作模式电气控制系统中用于安全回路的“主令元件”(如紧急分断按钮、超程保护开关等)触头元件应该使用“肯定操作模式”，即必须使用“常闭”触点

4、，而不可以使用“常开”触点信号。采用“常闭”触点的优点是：即使触点发生“熔焊”。或者弹簧零件发生断裂，通过直接作用产生的机械变位。仍然可以有效断开触点。从而保证安全回路正常工作。珏e瓤“57’鹾自am’0蠢l魈腓图1“非肯定”操作模式q宙。撼拳蕺彝擐律粕tl捧业w≮nL／亩#t艚图2“肯定”操作模式从图1中可以看出，采用“非肯定”操作模式时，一旦出现触点熔焊或者弹簧元件断裂的情况。安全回路将无法正常工作。在图2中的“肯定”操作模式下，即使发生触点熔焊或弹簧元件断裂．安全元件仍然可以通过机械变位有效的断开

5、触点。收稿13期：2009-01-05作者简介：刘海军(1974-)，男，河南安阳人。河南娄阳安彩高科股份有限公司工程师，主要从事电气控制系统的维修和设计。0亩黼。击：?◇畚黼◇亩㈣．。o：由每一伴蔷P蔷万方数据第四期刘海军王建方PLC控制系统中安全电路的设计37使安全回路正常工作。1．2．2联合操作模式“肯定”操作模式也有它的弊端。例如当出现机械元件磨损或位置错位等情况下。“肯定”操作模式也存在失效的可能。对于安全要求较高的场合，可以使用“联合”操作模式。如图3所示。通过一个采用“肯定”模式的传感器和

6、一个采用“非肯定”模式的传感器．将两种模式结合起来，就可以避免在两个传感器上出现同样的故障。此时一定要注意．非肯定操作模式只有在与“肯定操作模式的传感器相连的情况下才是可行的。辜蠡青窀援式筠迂按式图3“联合”操作模式1．2．3通过机械连接的电气触点在安全应用中。安全类继电器和接触器在反馈电路内要求机械连接或者对称触点．这将有助于防止机器意外起动。机械连接的触点连接在一起，如果常开触点熔焊时，可以防止常闭触点重新闭合；如果常闭触点熔焊时。可以防止常开触点重新闭合。简而言之，根据安全标准的规定，用于设备紧急

7、停止的按钮、超程保护开关等，只能使用常闭触点，一般应该选具有安全功能的行程开关和旋转复位或拉，压复位的“急停”按钮；安全回路中的继电器和接触器应该选择具有机械连接触点的安全继电器和安全接触器。图4以机械方式连接到主触点的辅助触点1．3紧急分断根据EN60204—1标准规定．用于工业设备的电气控制装置．在出现危险情况时必须能够通过紧急分断电路，尽快使主机停止运行，以免造成对人或设备的伤害。紧急分断电路的要求是：1)用于紧急分断的安全电路．不允许通过PLC进行控制，必须使用机电式执行元件，如接触器；2)不允

8、许在紧急分断线路中接人除紧急分断控制的主令元件、控制触点以外的其它继电器或接触器触点和线圈等；紧急分断操作元件的“常开”、“常闭”触点必须满足“强制执行”条件，即“常开”、“常闭”触点不允许有“重叠接触”的现象；3)用于紧急分断的操作部件必须能够保持在“紧急分断”的位置上，且只能通过手或工具(通过旋转复位、拉拔复位等)直接作用于操作元件才能进行解除。2安全电路的设计2．1控制系统安全保护等级与设备的风险评估在欧洲标准EN954—1中。控制系