安全电路设计：提高设备安全性的重要举措

1.紧急分断电路

EN60204-1标准对紧急分断的安全电路设计，有如下要求。

1）紧急分断必须通过若干接触器及其触点的同时动作实现冗余，以保证即使某一器件、某一触点故障时，安全回路仍能有效。

2）紧急分断电路不允许通过PMC程序等软件的控制实现，它必须使用接触器、继电器等机电式执行元件。

3）紧急分断操作件的常开/常闭触点必须满足强制执行条件，不允许存在常开、常闭触点同时接通的现象。

4）紧急分断电路中，不允许有紧急分断控制的主令元件、触点外的其他触点、线圈等电气元件。

图5.1-3所示为EN60204-1标准推荐的、使用3个安全接触器、3组触点串联实现冗余控制的紧急分断电路，可供设计参考。

在国外，安全电路除使用图5.1-3的标准电路外，还经常使用SIEMENS公司的3TK28

图5.1-3 EN60204-1标准推荐的安全电路

系列接触器安全组合装置、PILZ公司的PNOZ系列紧急分断特殊继电器、ELAN公司的SRBF系列紧急分断特殊继电器等标准产品，有关内容可参见后述的工程设计实例。(www.xing528.com)

2.安全保护电路

在工业设备中，凡是可能危及操作者人身安全或造成人身伤害的设备与部件，均应安装安全防护门和安全保护电路，确保操作者的人身安全。EN1088标准对安全防护门、安全保护电路的设计要求包括如下要点。

1）安全防护门应带有安全锁定装置，应确保在完成危险的生产过程前，安全门始终处于锁定状态，以防止未授权进入或错误打开。

2）安全防护门一旦打开，可能产生危险的机器运动必须停止。

3）安全装置需要有操作保护，应使用编码等方式防止意外操作，如果使用无操作保护的器件，设计者应通过隐蔽安装的方法来保证操作安全。

在国外，安全防护门一般需要使用带锁定的安全门开关，它一般都由专业生产厂家按标准要求制造，典型产品有PILZ公司的PSEN系列产品等。用于安全门控制的监视装置通常与紧急分断通用，因此也经常采用SIEMENS公司的3TK28系列接触器安全组合装置、PILZ公司的PNOZ系列特殊继电器、ELAN公司的SRBF系列特殊继电器等标准产品。

3.冗余设计

冗余设计是为了保证控制系统安全、可靠工作，防止因某一器件故障可能产生的安全性事故，而人为增加正常情况并不需要的多余控制器件、重复使用的触点等措施，来提高电路可靠性的设计技术。例如，图5.1-3所示的紧急分断标准电路就使用3个安全接触器、3组触点串联的冗余设计技术，它需要通过3个接触器的同时工作，控制电路通断，从而保证了某一接触器或某一触点故障时，紧急分断电路仍能可靠工作。有关安全电路的冗余设计内容可参见后述的工程设计实例。

目前，CNC控制系统的冗余设计技术主要应用在控制电路和PMC冗余检测上，CNC本身还很少有像PLC那样采用两套CNC冗余工作的情况。