[发明专利]用于故障安全地断开电气负载的安全开关装置

说明书

本发明涉及用于故障安全地断开电气负载的安全开关装置，包括用于接收至少一个安全相关的输入信号的输入部分，包括用于处理至少一个安全相关的输入信号的逻辑部分以及包括输出部分，该输出部分包括继电器线圈以及第一继电器触点、第二继电器触点、第三继电器触点和第四继电器触点，其中，第一和第二继电器触点彼此电气串联地布置，其中，第三和第四继电器触点彼此电气串联地布置，其中，第一和第三继电器触点彼此机械地耦接以形成第一组的正向驱动的继电器触点，其中第二和第四继电器触点彼此机械地耦接以形成第二组的正向驱动的继电器触点，并且其中逻辑部分冗余地控制第一组的正向驱动的继电器触点和第二组的正向驱动的继电器触点，以便根据至少一个安全相关的输入信号选择性地允许或者以故障安全的方式中断流向电气负载的电流。

这样的安全开关装置例如被DE 10 2005 048 601 B3公开。

在本发明方面的安全开关装置通常用于故障安全地断开在操作期间可能对人的生命和肢体造成危险的自动技术系统，或者以任何其他方式使该自动技术系统进入安全的空闲状态。在这种背景下，“故障安全”意指即使在例如由于部件的故障或线缆的损坏导致在系统的安全相关部件(包括安全开关装置)中发生故障时，也必须确保危险系统的断开。因此，安全开关装置受特别是在机器安全的相关标准(ISO 13849、IEC61508等)中限定的特定要求的限制。由于这些标准根据风险的等级限定了不同的要求，因此根据本发明的安全开关装置在下文中主要是指这样的装置，其确保在电动机器的安全断开期间在根据IEC 61508的SIL3和/或根据ISO 13849的PL e的含义内确保单一故障安全。

上述文献DE 10 2005 048 601 B3公开了这样的安全开关装置，其包括具有两个微控制器的逻辑部分。两个微控制器可以经由数据链路彼此通信，以便比较它们的数据并且彼此监测。两个微控制器处理输入信号，该输入信号相对于彼此是冗余的并且可以例如来自紧急停止按钮、防护门或光栅。在输出侧，每个微控制器控制机电安全继电器，该机电安全继电器包括多个机械耦接的并且因此是正向驱动的继电器触点。在每种情况下，一个继电器的一个常开触点与另一继电器的常开触点串联连接，因此冗余操作的微控制器可以以两种方式即以双通道方式断开电机的电力供给路径。此外，每个继电器具有正向驱动的常闭触点，由于正向驱动操作，当机械耦接的常开触点闭合时，该正向驱动的常闭触点总是断开的。两个安全继电器的常闭触点彼此串联布置并且形成电流路径，监测信号经由该电流路径被馈送回冗余的微控制器。微控制器可以基于监测信号检查常开触点中的断开的触点，以便在危险电机被接通之前的早期的某个时间点检测特别是常开触点的粘接、熔接等。

使用两个单独的机电安全继电器，其中机电安全继电器中的每一个具有多个机械耦接的常闭触点和常开触点，这已经是建立多年的用于实现在本发明方面的安全开关装置的惯常做法，例如如在作者是Eberhard Kirsch、Jürgen 和Friedrich Plappert的题目是“Sicherheitsrelas–Elementarrelais mit ywangeführten Kontaken；Besondere Eigenschaften und deren Nutzen”(Safety Relays–Elementary Relays Comprising Positively Driven Contacts；Particular Properties and Their Benefits)的出版物中所描述的那样。该出版物由ZVEI–Zentralverband Elektrotechnik-und Elektronikindustrie e.V.(德国电子协会)，60528法兰克福，在URLwww.schaltrelais.de/download/sicherheitsrelais.pdf提供，并且如所记录的，该出版物最初在2006年由该引用来源提供。

在出版物“Von Europa in die Welt！Funktionale Sicherheit wird zum Leitgedanken”(“From Europe Out Into the World！Functional Safety Becomes a Guiding Principle”)中提供了对用于确保自动化系统的所谓的功能安全性的安全继电器的使用的进一步概述，该出版物由ZVEI在2014年发表并且也可在URL www.schaltrelais.de中得到。