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安全電路設計

?①安全性標準 電氣設備的安全性，在所有機電設備中占有至高無(wú)上的地位，必須引起設計人員的高度重視。為了統一設備的安全性標準，1995年歐洲共同體頒布了"89/392/EWG 有關(guān)成員國設備標準傾向統一的法令"，即**的"設備法令"。該法令從1995年1月1日起，開(kāi)始對歐洲共同體流通的所有設備具有約束力，它是所有生產(chǎn)制造商必須執行的基本安全要求，以法律形式進(jìn)行強制。所有生產(chǎn)制造商必須聲明其產(chǎn)品符合"設備法令"中相關(guān)標準的規定，并對此負法律責任。此外，設備必須佩帶“CE”標志，表明設備已經(jīng)符合標準的要求。在89/392/EWG"設備法令"中，對安全性的定義是"在實(shí)現設備功能的過(guò)程中，不引起傷害或有利于健康"。設備安全性標準分以下3類(lèi)。

??a.A類(lèi)標準：安全基礎標準。它涉及設備安全性，基本概念等，是適用于所有設備的通用設計導則。主要標準有EN292-1、EN292-2、EN1050等。

??b.B類(lèi)標準：安全類(lèi)組標準。標準分類(lèi)、分組規定了安全性設計的具體要求，分為B1 和B2兩類(lèi)。

??B1類(lèi)主要是特殊成套裝置的安全性標準，如EN60204-1"設備的安全，電氣配套裝置"等；B2類(lèi)主要是安全操作裝置及設計方面的具體要求，如EN547"雙手操作的電路"，EN418“緊急分斷裝置”等。

??c.C類(lèi)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(dòng)操作裝置與系統"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。

??“設備法令”強調“設備設計人員的職責是：從一開(kāi)始就應選擇合適的結構特征來(lái)避免設備的危害性，或者降低這種危害性”；“控制系統在結構設計上應做到：不允許個(gè)別故障而引起的安全功能的喪失，必須識別故障，不允許設備繼續運行”。

??由于EN標準涉及的范圍廣、內容多，限于篇幅不能一一予以說(shuō)明?，F只將與電氣控制系統設計密切相關(guān)的重點(diǎn)要求擇要說(shuō)明如下。

??②安全觸點(diǎn)的使用 電氣控制系統中用于安全回路的"主令元件"(如緊急分斷按鈕、超程保護開(kāi)關(guān)等)觸頭元件，必須滿(mǎn)足EN(IEC947-5-1)標準的規定。

??應特別注意標準中的"強制釋放"要求，即：安全觸點(diǎn)"必須依靠形位配合，不能用彈簧零件”使其動(dòng)作。就是說(shuō)用于緊急分斷、超程保護的按鈕、開(kāi)關(guān)，必須使用由操作件或手動(dòng)直接作用的“常閉”觸點(diǎn)，而不可以使用常開(kāi)觸點(diǎn)信號。

??采用“常閉”觸點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)是：即使觸點(diǎn)發(fā)生“熔焊”，通過(guò)直接作用力產(chǎn)生的機械變位，仍然可以有效斷開(kāi)"熔焊"，保證安全回路的正常動(dòng)作。

??標準還規定"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(shuō)，不允許使用自動(dòng)“復位”的普通按鈕和限位開(kāi)關(guān)。

??簡(jiǎn)言之，用于設備緊急停止的按鈕、超程保護的開(kāi)關(guān)等，只能使用"常閉"觸點(diǎn)；而且緊急停止的按鈕、超程保護的開(kāi)關(guān)必須具有“自鎖”功能，即：應采用具有安全功能的行程開(kāi)關(guān)(如 SIEMENS SIGUARD 3SE2/3SE3系列行程開(kāi)關(guān)，見(jiàn)圖 5-27)和旋轉復位或拉/壓復位的“急?！卑粹o(見(jiàn)圖5-28)等。

??③雙手操作電器的使用 機械設備中有可能對人體產(chǎn)生傷害與危險的部件(如夾具等)，在電氣控制系統設計中，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域(相關(guān)標準：EN547，DIN24980，VDI0113，EN/97,IEC204-1 11/98)。

??“雙手操作”的電路設計應達到以下要求：只有通過(guò)“雙手”同時(shí)操作，使得兩個(gè)按鈕的觸點(diǎn)同時(shí)接通并保持0.5s以上，才能使得信號輸出動(dòng)作；釋放任意一個(gè)(或者兩個(gè))按鈕，即可使輸出中斷。同時(shí)，只有在釋放了兩個(gè)按鈕后，才允許進(jìn)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，按鈕可以根據標準要求進(jìn)行布置，或采用SIEMENS公司的SIGUARD3SB38系列雙手操作按鈕與“急?！卑粹o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(xiàn)路的“互鎖”當兩個(gè)電器執行元件(如電機正/反轉控制接觸器)同時(shí)動(dòng)作，可能引起電源短路、機械部件損壞的，為了保證控制系統的工作可靠性，在繼電器-接觸器控制系統中，需要通過(guò)接觸器觸點(diǎn)進(jìn)行可靠的電氣"互鎖"。

??在使用PLC控制的系統中，如果這些執行元件是通過(guò)PLC的輸出進(jìn)行控制的，那么在設計時(shí)不僅要在PLC 程序中保證這些執行元件不可能同時(shí)動(dòng)作，而且還必須同時(shí)通過(guò)線(xiàn)路中的電磁執行機構(或機械連鎖裝置)進(jìn)行電氣(或機械)“互鎖”、保證這些執行元件不存在同時(shí)動(dòng)作的可能件(見(jiàn)圖5-29)。

??⑤緊急分斷 根據EN60204-1標準規定，用于工業(yè)設備的電氣控制裝置，在出現危險情況時(shí)必須能通過(guò)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備的傷害。

??標準規定，緊急分斷的實(shí)現方法可以有如下兩種。

??a.通過(guò)安裝緊急分斷開(kāi)關(guān)分斷。用于緊急分斷的開(kāi)關(guān)可以是手動(dòng)的，也可以是通過(guò)控制回路的分斷進(jìn)行遠距離控制。

??b.經(jīng)過(guò)控制電路的設計，使得緊急分斷可以通過(guò)唯一的主令開(kāi)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(guò)手動(dòng)或工具(例如通過(guò)旋轉復位、拉拔復位、使用鑰匙等)直接作用于操作元件才能進(jìn)行解除。

??(b)緊急分斷操作元件的"常開(kāi)"、"常閉"觸點(diǎn)必須滿(mǎn)足"強制執行"條件，即"常開(kāi)"、"常閉"觸點(diǎn)不允許有"重疊接觸"的現象。

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

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