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安全電路設(shè)計

?①安全性標準 電氣設(shè)備的安全性，在所有機電設(shè)備中占有至高無上的地位，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)備必須佩帶“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。

??a.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。

??b.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EN60204-1"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EN547"雙手操作的電路"，EN418“緊急分斷裝置”等。

??c.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 prEN616～620“手動操作裝置與系統(tǒng)"的安全性；prEN692"機械式壓力機"的安全性；prENG93"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”。

??由于EN標準涉及的范圍廣、內(nèi)容多，限于篇幅不能一一予以說明?，F(xiàn)只將與電氣控制系統(tǒng)設(shè)計密切相關(guān)的重點要求擇要說明如下。

??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"(如緊急分斷按鈕、超程保護開關(guān)等)觸頭元件，必須滿足EN(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、超程保護的按鈕、開關(guān)，必須使用由操作件或手動直接作用的“常閉”觸點，而不可以使用常開觸點信號。

??采用“常閉”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、超程保護的開關(guān)等，只能使用"常閉"觸點；而且緊急停止的按鈕、超程保護的開關(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 SIGUARD 3SE2/3SE3系列行程開關(guān)，見圖 5-27)和旋轉(zhuǎn)復(fù)位或拉/壓復(fù)位的“急?！卑粹o(見圖5-28)等。

??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：EN547，DIN24980，VDI0113，EN/97,IEC204-1 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。

??“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SIEMENS公司的SIGUARD3SB38系列雙手操作按鈕與“急停”按鈕的組合產(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，PILZ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(dāng)兩個電器執(zhí)行元件(如電機正/反轉(zhuǎn)控制接觸器)同時動作，可能引起電源短路、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，而且還必須同時通過線路中的電磁執(zhí)行機構(gòu)(或機械連鎖裝置)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件(見圖5-29)。

??⑤緊急分斷 根據(jù)EN60204-1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。

??a.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。

??b.經(jīng)過控制電路的設(shè)計，使得緊急分斷可以通過唯一的主令開關(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。

??(a)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。

??(b)緊急分斷操作元件的"常開"、"常閉"觸點必須滿足"強制執(zhí)行"條件，即"常開"、"常閉"觸點不允許有"重疊接觸"的現(xiàn)象。

??(c)緊急分斷操作元件的"常閉"觸點至少已經(jīng)獲得*小的斷開間隙(完全斷開)，且可能的“常開”觸點都已經(jīng)處于閉合狀態(tài)，連鎖才能生效。

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