安全联锁回路

安全联锁回路
⼀、安全联锁回路原理
（⼀）安全连锁的基本概念
1. 安全联锁装置的含义
安全联锁装置在⼯业安全领域应⽤⾮常⼴泛，⼯⼚中暴露着⼤量的危险源：旋转的轮⼦、运动的杠杆等等，如果没有任何的附加防护设置，⼯⼈直接接触这类危险源，可能会导致⼯业事故；为了避免这类事故的发⽣，可以选择添加额外的防护装置，如：⽤防护罩将运动的、旋转的部位与⼯⼈隔离。

这种措施可以有效的减少事故发⽣，但仍不能避免，因为仍有防护装置仍有可能被拆除或打开，为了防⽌这样的情况，在防护罩上添加⼀种与设备的开关相连的装置，这个装置有以下两个作⽤：⼀、使防护罩在打开或拆除的情况下，设备⽆法启动；
⼆、在设备运⾏中，防护罩⼀旦被打开，设备就会直接停⽌。

安全联锁装置的发展并不局限于防护罩之类的防护装置，⽽是向更加⼴义的概念发展，但不管如何发展，其中⾄少包含两个概念：⼀、为了安全性；⼆、必须与设备、机械等控制装置联动。

因此根本上来讲：安全联锁装置只不过是⼯业安全领域控制危险源的⼀种技术措施。

[ 在⽣活中有很多这样的安全联锁装置，最常见的如：洗⾐机，在洗⾐机甩⼲的的过程中，为防⽌⾼速旋转的转桶造成意外伤害，⼀旦洗⾐机门被打开，甩⼲就会⾃动停⽌；若洗⾐机的门未关闭，甩⼲也⽆法启动。

⼯业领域安全联锁装置应⽤更加⼴泛，机械加⼯的设备（尤其是旋转的设备）中的防护罩⼀般都会包含安全联锁装置：如⼀些剪板机、起重机（司操）、加⼯中⼼等。

需要注意的是，安全联锁装置是可以根据⾃⼰的需求安装不同的地⽅，并⾮⼀定要求设备⾃带。

依据更加⼴泛的概念，限位装置其实也是属于安全联锁装置的⼀种，如叉车叉齿有⼀定的安全⾼度，升到这⼀⾼度时，限位装置就会起作⽤，控制或限制叉车叉齿⽆法再向上升⾼。

这⾥⾯包含两个概念：⼀是安全性：安全⾼度；⼆是与控制装置相联动：控制叉齿⽆法再升⾼。

根据以上的分析，安全连锁概念的内涵很⼴，既包括安全连锁防护罩装置，还包括紧急停机按钮电路、安全继电器等内容。

下⾯介绍紧急停⽌按钮电路和安全继电器的概念和原理。

2. 紧急停⽌按钮电路的含义
紧急停⽌按钮，业内简称急停按钮。

顾名思义急停按钮就是当发⽣紧急情况的时候⼈们可以通过快速按下此按钮来达到保护的措施。

在各种⼯⼚⾥⾯，⼀些⼤中型机器设备或者电器上都可以看到醒⽬的红⾊按钮，标准的应该有标⽰与"紧急停⽌"含义相同的红⾊字体。

要想再次启动设备必须释放此按钮，也就是只需顺时针⽅向旋转⼤约45°后松开，按下的部分就会弹起。

在⼯业安全⾥⾯要求凡是⼀些传动部位会直接或者间接的在发⽣异常情况下会对⼈体产⽣伤害的机器都必须加以保护措施，急停按钮就是其中之⼀。

因此在设计⼀些带有
传动部位的机器时必须要加上急停按钮这个功能。

⽽且要设置在⼈员可⽅便按下的机器表⾯，不能有任何遮挡物存在。

另外，急停按钮电路断开的不仅仅是控制电路，更重要的是断开电控系统的主电源，避免电动机等执⾏元件的误动作，以保证设备和⼈⾝安全。

3. 安全继电器的概念及安全继电器的运⽤举例
安全继电器是由数个继电器与电路组合⽽成，为的是要能互补彼此的异常缺陷，达到
正确且低误动作的继电器完整功能，使其失误和失效值愈低，安全因素则愈⾼，因此需设计出多种安全继电器以保护不同等级机械，主要⽬标在保护暴露于不同等级之危险性的机械操作⼈员。

因此，所谓“安全继电器”并不是“没有故障的继电器”，⽽是发⽣故障时做出有规
则的动作，它具有强制导向接点结构，万⼀发⽣接点熔结现象时也能确保安全，这⼀点同⼀般继电器完全不同。

安全继电器是⼀个安全回路中所必须的控制部分（安全回路包括安全输⼊，控制器，安全输出），安全继电器接受了安全输⼊（⽐⽅说安全光幕、安全门锁）通过内部回路的判断，确定性的输出开关信号到设备的控制回路⾥。

它的输⼊输出⼀般都是冗余的，并且触点都是强制导向的开关。

其实安全继电器说⽩了就是把2-4个继电器混在了⼀起，各⾃的触点很多是互锁的，这样就可以有效地监控外部回路的触点是否熔接，或者有没有短路等现象。

实际上，为了⽅便安全电路的构成，将安全继电器和其他组件
组合配套，把基本的紧急停⽌电路、安全电路组成电路模块的产品称
为安全继电器模块。

下⾯以pilz公司⽣产的PNOZ x1型急停继电器为例来介绍安全
继电器的使⽤，其外形图如右图所⽰。

PNOZ x1型紧急停⽌继电器的特性是单通道操作、⼯作电压为
24VAV/DC、具有3个常开和⼀个常闭触点输出。

⼀般⽤于连接E-STOP
按钮和复位按钮，可以外接成⾃动复位或者⼿动复位。

以下为其内部接线图
外部接线⽰例1 单通道E-STOP接线，⼿动复位，如下图：
图中S1：急停按钮 S3：复位按钮
当急停按钮S1按下后常开触点13-14、23-24、33-34都会断开，辅助触点（常闭）闭合，即使急停按钮松开后以上触点都会保持⽬前状态，除⾮按压⼀次复位按钮S3。

外部接线⽰例2 单通道 E-STOP接线，⾃动复位，如下图：
同上，当急停按钮S1按下后常开触点13-14、23-24、33-34都会断开，辅助触点（常闭）闭合，但当急停按钮复位后，以上触点马上改变状态。

（⼆）电路分析
卷接包设备中关于安全连锁使⽤最为⼴泛的就是紧急停⽌按钮电路和防护连锁电路，下⾯以包装设备中⼴泛使⽤的ZB45为例来讲解安全连锁回路。

1.紧急停⽌按钮电路
ZB45包装机组所使⽤的急停按钮有两对常闭触点（21、22和11、12），如下图所⽰，所有急停按钮的其中⼀对触点（即21、22）⾸尾相连，提供动⼒开关Q2的线包电压；急停按钮的另⼀对触点（即11、12）分别输⼊到控制系统以分辨是哪⼀个急停按钮被按下了。

包装机包括有X2操作台急停S121、X2商标纸部件急停S413、X2出⼝部件急停、
CH控制⾯板急停和CV按钮板急停S524共5个急停按钮，这⾥选取辅机的S271和S524急停按钮电路作分析，该分析也同样适⽤主机部分。

如图+24V电源（421线通过电控柜急停按钮和主机急停按钮送到276线）通过s271和s524的21、22脚相串联的线路给Q2和K12的线包供电，只要其中之⼀的21、22脚断开（即按钮按下），K12(急停回路）不吸合，Q2（动⼒开关）就会断开或合不上，避免电机等执⾏件意外动作造成事故。

如图s271和s524的11、12脚串联线路到卡板N7的24脚，⼀旦按压其中之⼀的按钮，对应的24脚指⽰灯都会熄灭，指⽰出是什么急停按钮按下了，⽅⾯操作和维修。

如果K12得电，⽽系统接收到有某个急停按钮按下了，或者是系统没有收到有急停按钮按下的信号，⽽K12的常开触点没有闭合（K12没有得电），那么系统就会显⽰“急停线路故障”，同时系统断开K2的线包，使得Q2不能和上。

另外，在维修中如发现K12吸合了，但Q2合不上的情况，就要查K2(线圈保持）、K3（看门狗）相关电路，或者是Q2本⾝已经坏了。

2.防护连锁电路
(1)防护连锁开关基本分为两类，即带锁限位开关和不带锁限位开关
带锁限位开关顾名思义就是限位开关与带电磁线圈的锁组成⼀体，在包装机正常运⾏状态时，由于电磁线圈处于失电状态，它将相关的防护罩锁住，防护罩将不能打开，必须在停机的状态下，此时电磁线圈得电，该开关解锁，⽅能打开防护罩。

该开关原理图如图，由
于该开关主要⽤于ZB47,在此不做电路分析。

ZB45上防护连锁使⽤的限位开关都是不带锁的，内部就是⼀对常闭触点和常开触点，没有带锁，⽐较简单，该开关原理图如图，
(2)ZB45防护连锁电路分析
ZB45机组包括X2后部电机防护罩2S110、2S111、X2翻包器防护罩2S113等共计14个主机防护罩联锁和YB55左前防护罩3S213、YB55喂料防护罩3S215等共计8个辅机防护罩联锁，这⾥选取X2出⼝⽪带防护罩2S520和X2前部防护罩2S513组成的与2K20直接相连的电路作分析。

电路如图所⽰。

各连锁开关常闭触点21、22脚控制2K20（防护罩检测）吸合，各常开触点13、14脚⼊卡板显⽰是哪⼀个防护罩打开了，⽅便操作和维修。

2K20常开触点1、
3脚⼊卡板N10的19脚，灯亮表⽰防护罩都关闭，可以开机运⾏，常开触点9、11脚控制2K14（运⾏继电器），触点闭合，2K14才能吸合，2K11（运⾏接触器）才能吸合，才能运⾏；如果各防护罩常闭触点断开，2K20不吸合，就不能开机。

如果2K20吸合的同时某个防护连锁有输⼊到控制系统或者没有防护连锁的常开触点输
⼊到控制系统⽽2K20没有吸合，就会显⽰“连锁回路故障”⽽使Q2跳闸或合不上。

四、交直流电机驱动器的外围控制电路。