一种小体积多通道输出安全继电器制造技术

本发明专利技术涉及一种小体积多通道输出安全继电器，由电源模块、主控制模块、扩展模块和输出模块组成，主要用于实现电源或机器安全输入等安全可靠关断，通过内部的强制导向继电器常开触点(NO)和常闭触点(NC)机械互锁特性，设计了双通道结构电路，在关断电源和机器安全输入时，通过内部主从模式的时序电路，可靠断开串联的冗余常开触点通道。在启动过程中，采用主从模式的时序能检测出致命性故障时，保证该电路不能在故障模式下启动，本发明专利技术安全继电器可以在保证可靠性、安全等级的前提下，提高输出通道数，降低内部强制导向继电器成本、缩小整只产品体积，便于用户安装使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于机械安全领域的安全继电器，尤其涉及一种小体积多通道输出安全继电器，适用于实现电源或机械安全输入等安全关断及确认。
技术介绍
继电器触点在长时间、大电流情况下工作，容易发生触点粘接，导致不能可靠切断负载，从而引发危险。安全继电器是由数个强制导向继电器与逻辑电路组合而成，具有输出触点串联冗余和触点粘接自检功能，发生任意故障时(包括触点粘接)，首先通过电源或机械安全装置进行断开输入确认，可靠强制断开负载(因为输出通道由不同内部强制导向继电器触点串联冗余组成)，其次对故障进行检测判断，在故障排除之前，安全继电器一直处于强制断开状态，确保可靠安全。现有安全继电器为了满足多通道输出，内部继电器采用大体积多触点强制导向继电器，这使得产品体积大、成本高、安装不便。本专利技术采用多只小体积、少触点强制导向继电器，通过主从扩展级联方式，达到小体积多通道输出，同时不降低安全等级，满足功能安全需求，替代现有大体积安全继电器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种小体积多通道输出安全继电器，可以在保证可靠性、安全等级的前提下，提高输出通道数，降低内部强制导向继电器成本、缩小整只产品体积，便于用户安装使用。本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的—种小体积多通道输出安全继电器,包括电源模块、主控制模块、扩展模块和输出模块，其中电源模块通过外接电源供电，输出一个高电平信号U+和一个低电平信号U-；主控制模块包括强制导向继电器Kl、K2和控制强制导向继电器Kl、Κ2开通和关断的双通道电路，每个通道由一个暂态电路和一个稳态电路构成，其中第一通道包括Kl暂态和Kl稳态，所述Kl暂态由点动开关、Κ2继电器的常闭触点Κ21、Κ3继电器的常闭触点Κ31 和Kl继 电器线圈串联组成，所述Kl稳态由Kl继电器常开触点Κ12、光耦输入端0P_D1、Kl 继电器线圈串联组成；第二通道包括K2暂态和K2稳态，所述K2暂态由电容放电回路和K2 继电器线圈组成，其中电容放电回路由Kl继电器常闭触点K11，K4继电器常闭触点Κ41，电阻Rl、R2、R3、R4、R5，三极管Tl、Τ2，光耦输出端0Ρ_Τ1和电容Cl组成，所述Κ2稳态由Κ2 继电器线圈和Κ2继电器常开触点Κ22串联组成；扩展模块由强制导向继电器Κ3、Κ4并联后，再与Kl继电器的常开触点Κ13和Κ2 继电器的常开触点Κ23串联组成，并与主控制模块通过Κ3继电器的常闭触点Κ31、Κ4继电器的常闭触点Κ41构成反馈级联结构；输出模块由主控模块中的强制导向继电器Κ1、Κ2和扩展模块中的强制导向继电器K3、K4的机械互锁常开触点或常闭触点串联冗余组成。在上述小体积多通道输出安全继电器中，电容放电回路由Kl继电器常闭触点 Kll, K4继电器常闭触点K41，电阻Rl、R2、R3、R4、R5，三极管Tl、T2，光耦输出端0P_T1和电容Cl组成，当Kl继电器线圈得电后，Kl继电器常闭触点Kll断开，光耦输出端0Ρ_Τ1导通，电阻R2被短路，晶体管Tl集电极和发射极截止断开，电容Cl通过R3、R4和R5进行放电，R5偏置电压使得三极管Τ2集电极和发射极饱和导通，Κ2继电器线圈通过三极管Τ2集电极和发射极导通得电。在上述小体积多通道输出安全继电器中，输出模块包括安全通道6Ν0和辅助通道 4NC。在上述小体积多通道输出安全继电器中，安全继电器的工作时序由两个暂态过程和三个稳态状态构成，即K1暂态——Kl稳态——K2暂态——K2稳态——K3和K4稳态。在上述小体积多通道输出安全继电器中，Kl暂态为未闭合点动开关，机械安全装置E-stop急停按钮触点双通道都闭合，强制导向继电器K1、K2、K3和Κ4线圈均未得电， 强制导向继电器Κ1、Κ2、Κ3和Κ4所有常开触点断开、所有常闭触点吸合，安全继电器通过闭合点动开关，Kl继电器线圈得电，进入Kl暂态。在上述小体积多通道输出安全继电器中，Kl稳态为进入Kl暂态后，Kl继电器的常闭触点Kll断开，常开触点Κ12和Κ13闭合，Kl继电器线圈通过常开触点Κ12得电自保持，Kl稳态建立；同时，光耦输入端0P_D1导通，对应光耦输出端0P_T1导通。在上述小体积多通道输出安全继电器中，Κ2暂态为K1稳态后，Kl继电器常闭触点Kll断开，光耦输出端0P_T1导通，电阻R2被短路，晶体管Tl集电极和发射极截止断开， 电容Cl通过电阻R3、R4和R5进行放电，电阻R5偏置电压使得三极管Τ2集电极和发射极饱和导通，Κ2继电器线圈通过三极管Τ2集电极和发射极导通得电回路建立，Κ2暂态建立。在上述小体积多通道输出安全继电器中，Κ2稳态为进入Κ2暂态后，Κ2继电器常闭触点Κ21断开，常开触点Κ22和Κ23闭合，Κ2继电器线圈通过常开触点Κ22自保持，Κ2稳态建立。在上述小体积多通道输出安全继电器中，Κ3和Κ4稳态为K1和Κ2都进入稳态后， Kl继电器的常开触点K13闭合，K2继电器常开触点K23闭合，K3和K4继电器线圈通过常开触点K13和常开触点K23串联闭合得电，K3和K4稳态建立。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果(1)、本专利技术安全继电器采用 四只小体积1(1、1(2、1(3和1(4内部强制导向继电器，通过主从扩展级联方式，达到小体积多通道输出，同时不降低安全等级，满足功能安全需求；(2)、本专利技术内部的继电器元件为具有强制导向功能的继电器，强制导向继电器触点具有机械互锁性，继电器线圈加电，所有常开触点同时吸合，所有常闭触点同时断开，该结构确保了在一个稳定状态下，常开触点和常闭触点通断状态互异，故安全等级和可靠性与主控制模块一致，本专利技术满足了以纯硬件方案(没有可编程器件)设计复杂逻辑运算的要求，从而也保证系统模块的可靠性；(3)、本专利技术安全继电器是由数个强制继电器与逻辑电路组合而成，具有触点粘接自检和强制断开保护功能，任何单一故障不会造成功能安全丧失，故障发生时，安全继电器能自动有规则的动作，使产品最终导向安全；(4)、本专利技术安全继电器的主控制模块采用双通道电路结构，启动模式为主从时序模式，保证了每个通道都能完成安全功能；(5)、本专利技术安全继电器可以在保证可靠性、安全等级的前提下，提高输出通道数， 通道数达到安全通道6N0和辅助通道4NC，实现通道数足够多，体积足够小，输出足够多，同时降低内部强制导向继电器成本、缩小整只产品体积，便于用户安装使用。附图说明图1为本专利技术安全继电器电路结构框图2为本专利技术安全继电器的工作时序示意图；图3为本专利技术工作时序中Kl暂态示意 4为本专利技术工作时序中Kl稳态示意 5为本专利技术工作时序中K2暂态示意 6为本专利技术工作时序中K2稳态示意 7为本专利技术工作时序中K3和K4稳态示意图8为本专利技术的安全继电器正常工作输出通道状态示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述如图1所示为本专利技术安全继电器电路结构框图，本专利技术安全继电器模块包括电源模块、主控制模块、扩展模块和输出模块。其中电源模块通过外接电源供电，输出一个高电平信号U+和一个低电平信号U-，电源模块具备过流保护、过压保护和输出短路保护功能。主控制模块由双通道电路控制强制导向继电器Kl和K2继电器开通和关断。每个通道由一个暂态电路和一个稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小体积多通道输出安全继电器，其特征在于：包括电源模块、主控制模块、扩展模块和输出模块，其中：电源模块通过外接电源供电，输出一个高电平信号U+和一个低电平信号U?；主控制模块包括强制导向继电器K1、K2和控制强制导向继电器K1、K2开通和关断的双通道电路，每个通道由一个暂态电路和一个稳态电路构成，其中第一通道包括K1暂态和K1稳态，所述K1暂态由点动开关、K2继电器的常闭触点K21、K3继电器的常闭触点K31和K1继电器线圈串联组成，所述K1稳态由K1继电器常开触点K12、光耦输入端OP_D1、K1继电器线圈串联组成；第二通道包括K2暂态和K2稳态，所述K2暂态由电容放电回路和K2继电器线圈组成，其中电容放电回路由K1继电器常闭触点K11，K4继电器常闭触点K41，电阻R1、R2、R3、R4、R5，三极管T1、T2，光耦输出端OP_T1和电容C1组成，所述K2稳态由K2继电器线圈和K2继电器常开触点K22串联组成；扩展模块由强制导向继电器K3、K4并联后，再与K1继电器的常开触点K13和K2继电器的常开触点K23串联组成，并与主控制模块通过K3继电器的常闭触点K31、K4继电器的常闭触点K41构成反馈级联结构；输出模块由主控模块中的强制导向继电器K1、K2和扩展模块中的强制导向继电器K3、K4的机械互锁常开触点或常闭触点串联冗余组成。...

【技术特征摘要】
1.一种小体积多通道输出安全继电器，其特征在于包括电源模块、主控制模块、扩展模块和输出模块，其中 电源模块通过外接电源供电，输出一个高电平信号U+和一个低电平信号U-； 主控制模块包括强制导向继电器K1、K2和控制强制导向继电器K1、K2开通和关断的双通道电路，每个通道由一个暂态电路和一个稳态电路构成，其中第一通道包括Kl暂态和Kl稳态，所述Kl暂态由点动开关、K2继电器的常闭触点K21、K3继电器的常闭触点K31和Kl继电器线圈串联组成，所述Kl稳态由Kl继电器常开触点K12、光耦输入端0P_D1、Kl继电器线圈串联组成；第二通道包括K2暂态和K2稳态，所述K2暂态由电容放电回路和K2继电器线圈组成，其中电容放电回路由Kl继电器常闭触点K11，K4继电器常闭触点Κ41，电阻Rl、R2、R3、R4、R5，三极管Tl、Τ2，光耦输出端0Ρ_Τ1和电容Cl组成，所述Κ2稳态由Κ2继电器线圈和Κ2继电器常开触点Κ22串联组成； 扩展模块由强制导向继电器Κ3、Κ4并联后，再与Kl继电器的常开触点Κ13和Κ2继电器的常开触点Κ23串联组成，并与主控制模块通过Κ3继电器的常闭触点Κ31、Κ4继电器的常闭触点Κ41构成反馈级联结构； 输出模块由主控模块中的强制导向继电器Κ1、Κ2和扩展模块中的强制导向继电器Κ3、Κ4的机械互锁常开触点或常闭触点串联冗余组成。2.根据权利要求1所述的一种小体积多通道输出安全继电器，其特征在于所述电容放电回路由Kl继电器常闭触点Kll，Κ4继电器常闭触点Κ41，电阻町、1 2、1 3、1 4、1 5，三极管Tl、Τ2，光耦输出端0Ρ_Τ1和电容Cl组成，当Kl继电器线圈得电后，Kl继电器常闭触点Kll断开，光耦输出端0Ρ_Τ1导通，电阻R2被短路，晶体管Tl集电极和发射极截止断开，电容Cl通过R3、R4和R5进行放电，R5偏置电压使得三极管T2集电极和发射极饱和导通，K2继电器线圈通过三极管T2集电极和发射极导通得电。3.根据权利要求1所述的一种小体积多通...

【专利技术属性】
技术研发人员：云建军，刘进，唐侃，
申请(专利权)人：中国航天时代电子公司，
类型：发明
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