[发明专利]安全地接通和断开包括微控制器的用电器的设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于安全地接通和断开电气负载(尤其是自动化装置) 的安全开关设备，该设备具有用于第一信号发出元件的第一端口、用于第 二信号发出元件的第二端口、耦合到第一开关启动器的第一开关装置、耦 合到第二开关启动器的第二开关装置，还具有时间监视器，该时间监视器 用来在第一信号发出元件的启动和第二信号发出元件的启动之间的时间小 于预定的最大持续时间时，通过启动第一和第二开关启动器使第一和第二 开关装置接通，其中，第一开关元件与第一开关启动器串联连接，第二开 关元件与第二开关启动器串联连接。

本发明还涉及一种用于安全地接通和断开电气负载(尤其是自动化装 置)的方法，该方法具有下面的步骤：

-提供第一信号发出元件，

-提供第二信号发出元件，

-提供耦合到第一开关启动器的第一开关装置，

-提供耦合到第二开关启动器的第二开关装置，

-提供与第一开关启动器串联连接的第一开关元件，

-提供与第二开关启动器串联连接的第二开关元件，以及

-如果第一信号发出元件的启动和第二信号发出元件的启动之间的时间 小于预定的最大持续时间，则通过启动第一和第二开关启动器使第一和第 二开关装置接通。

这种安全开关设备以及这种方法见于DE 42 15 327 C2。

属于本发明意义内的安全开关设备是至少符合欧洲标准EN 954-1的 第3类目(第4类目最好)或类似安全标准的任何开关设备。这特别包括 开关装置、安全控制器，以及传感器和启动器模块，它们用于在工业生产 环境的部门中控制和执行对安全要求严格的功能。

在这种情况下，特别地，已知这样的开关装置：该开关装置对起动按 钮、紧急关闭开关、防护门或任何其它期望的信号发出装置的工作位置进 行监视，并据此切断机器或机器部件的电源。

这种安全开关设备的故障可以对机器操作人员产生危及生命的后果， 为此，一般只有得到有资格的规章制定机构(例如，在德国是事故预防及 保险协会(the Accident Prevention and Insurance Association， “Berufsgenossenschaft”))的许可，才能使用该种安全开关设备。

例如以双手开关装置的形式提供这种安全开关设备的应用。这种开关 装置的功能通常是，只有当操作人员按下两个按钮时才允许启动机器或机 器部件。在这种情况下，设置各按钮，例如通过以合适的方式将各按钮彼 此隔开，使得需要操作人员的左手和右手来进行启动。这打算防止操作人 员在一只手仍然处于机器的危险区中时就启动机器。

为了减少装置错误操作或操纵的可能性，通常为双手开关装置配备有 时间监视器。该时间监视器为启动机器设置其它条件，即，设置了在启动 第一和第二按钮(更一般地说，第一和第二信号发出元件)之间应该经过 的唯一的某个最大持续时间。如果超出了该最大持续时间，则即使两个按 钮都按下也不能启动机器。这打算防止操作人员用一只手按下第一按钮并 违规地锁定/钳住该按钮，然后用同一只手去启动第二按钮。

在这个意义上，DE 42 15 327 C2提出了一种用于安全开关设备的电 路。其中公开的双手开关系统的原理基于这样的事实：在每种情形下，在 两个通道中对一个电容进行充电。如果按下第一按钮，则第一继电器被连 接。同时，通过将第二电容与电源电压的一极断开并将其经由可调电位计 连接到电源电压的另一极，使第二电容的充电操作结束。以这种方式，第 二电容的放电过程开始。如果此时按下第二按钮，则第二电容中剩下的能 量被传导到第二继电器。如果只过去了较短时间，则该电容中的电荷就足 以激励/闭合该继电器。另一方面，如果过去的时间太长，即，电容已经放 了太多电，则能量就不足以使第二继电器闭合。在这种情况下，不能接通 负载。

然而，所述电路的一个缺点是：在某些情况下，有可能使负载以一种 不希望的方式短时间接通。例如，当电容经由继电器放电时就是这种情况， 尽管用于对继电器供电的电路(至少临时地)不能使该继电器保持在能起 作用的位置上。在这种情况下，负载在短时间内被接通和断开，无论从安 全的角度看，还是从设备的角度看，这是不希望见到的。

此外，不利的是，作为通过电容间接地启动继电器的结果，总是需要 使电容、继电器和电位计彼此匹配。在电压和/或温度改变的情况下，需要 经常重复该匹配过程。