Veiligheidsrelais + Noodstopschakelaar + veiligheidscircuit

Moderator: Moderators

Plaats reactie
Kjelt
Donateur
Berichten: 6325
Lid geworden op: 14 jun 2007 21:51
Locatie: Eindhoven

Veiligheidsrelais + Noodstopschakelaar + veiligheidscircuit

Bericht door Kjelt »

Als eerste een disclaimer: ik ben geen veiligheidsdeskundige, ben niet op de hoogte van de veiligheidsnormen en neem geen verantwoordelijkheid voor onderstaande posts mocht er iets mis gaan.
De eindgebruiker is zelf altijd verantwoordelijk voor het controleren van het veiligheids circuit en goed functioneren daarvan.

Het veiligheids circuit.

Een veiligheidscircuit in een machine zijn alle onderdelen en bedrading die er voor zorgen dat zodra een bepaalde situatie optreed, de machine zo snel als mogelijk in een veilige toestand gebracht wordt.
Met veilige toestand wordt bedoeld een situatie waarin zich geen onacceptabele risico's kunnen optreden die zouden kunnen leiden tot persoonlijk letsel.

Dit is dus anders dan de de normale uitschakelprocedure van een machine, waarbij bepaalde processen een voor een worden afgebroken.
Daar is de factor tijd minder belangrijk, en ligt de nadruk juist op de de machine gecontroleerd (zonder schade) in een bepaalde staat te brengen.

Bij een aktivering van het veiligheidscircuit is de focus juist om koste wat het kost alles zo snel mogelijk, liefst direct te laten stoppen, om persoonlijk letsel te voorkomen.
Dat koste wat het kost kom ik later nog op terug bij de behandeling van de VFD en spindel, want dat zijn afwegingen waarbij een hobbieist misschien toch een ander keuze maakt dan bij een machine in een bedrijf.

Omdat het hier om persoonlijke veiligheid gaat zijn er EU/DIN etc. normen voor opgesteld, die ga ik ook niet behandelen en ken ik zelf ook niet.
Juist omdat het om zoiets belangrijks gaat als veiligheid zul je zien dat in die normen maar ook in de manuals van de diverse onderdelen alles dubbel is uitgevoerd, dat noemen we redundant.
Als dan 1 ding faalt bv een relais of schakelaar maar de andere werkt wel dan nog is de werking van het veiligheids circuit gegarandeerd.
Dat dubbel (redundant) uitvoeren van alle onderdelen is iets dat vaak door hobbieisten niet gedaan wordt wat wel jammer is want zoveel hoger zijn de kosten niet en je koopt voor die paar euro een stuk zekerheid.

Om er zeker van te zijn dat het veiligheidscircuit nog functioneert is het verstandig om voor je met de machine gaat werken maar wel met de machine in de rusttoestand om het veiligheidscircuit te testen.

Waaruit bestaat een veiligheidscircuit.

Er zijn heel veel verschillende onderdelen het ontbreekt mij de tijd om alles uitgebreid te behandelen.
Er zijn safetyrelais (veiligheidsrelais), noodstopschakelaars, lichtsluizen, camera's, machineschuifdeurbewaking, besturingskast deurschakelaars en ga nog maar even door.

Ik wil me hier beperken tot de noodstopschakelaar, voorbeelden van enkele veiligheidsrelais en een voorbeeld van de bedrading bij een zelfbouwmachine en naar bv een Eding controller.
Kjelt
Donateur
Berichten: 6325
Lid geworden op: 14 jun 2007 21:51
Locatie: Eindhoven

Re: Veiligheidsrelais + Noodstopschakelaar + veiligheidscircuit

Bericht door Kjelt »

Noodstopschakelaar / E-stop introductie

E-stop betekent Emergency stop, of in het nederlands noodstop genoemd.
Deze schakelaar(s) staan in de veilige situatie, in een gesloten toestand en vormen zo een gesloten veiligheidscontrolelus met bv een veiligheidsrelais (zie stukje veiligheidsrelais)
Bij activering wordt de schakelaar onderbroken en wordt de veiligheidscontrolelus onderbroken waardoor het veiligheidsrelais ingrijpt.

Zoals hierboven vermeld zijn onderdelen van een veiligheidscircuit dubbel uitgevoerd, zo ook hier:
er bevinden zich twee NC (Normal Closed) schakelaars in 1 Noodstopschakelaar en die kunnen of in serie worden bedraad of ieder met hun eigen twee draden naar de overige onderdelen van het veiligheidscircuit.
Als de twee schakelaars in serie zijn geschakeld en eentje wil niet verbreken maar de ander wel wordt toch de veiligheidscontrolelus onderbroken en het veiligheidscircuit grijpt in.

Een andere eigenschap van een noodstopschakelaar is dat deze niet zomaar weer (de)aktiveert.
Door te drukken aktiveer je de noodstop en de schakelaar blijft daarna mechanisch in die positie staan.
Aktiveren vereist een doordachte handeling bv een gelijktijdige draai+trek beweging.
Bij bedrijven moet er soms een veiligheidsbekwaam opgeleid persoon komen die de situatie bekijkt om daarna met een sleutel de schakelaar pas weer te kunnen aktiveren.

Sommige noodstopschakelaars hebben een mechanische omhulling zodat je niet per ongeluk de knop kunt indrukken als je er tegenaanloopt.
Dit is handig als de schakelaar op een dusdanige plek is gemonteerd dat dit zou kunnen voor komen ECHTER het maakt het aktiveren ook weer iets lastiger (zie volgende paragraaf).

Als laatste wil ik nog even vermelden: denk goed na waar je de schakelaars plaatst!
Overal waar je met je machine bezig bent, wil je altijd gemakkelijk een van de Noodstopschakelaars kunnen bedienen.
Bedenk bv dat als je mouw gepakt wordt door je draai/frees bank dat je in paniek nog steeds snel met de andere arm of evt voeten de machine onmiddelijk wilt kunnen stil zetten.

Hieronder een foto van een Noodstopschakelaar en je ziet de twee schakelaars NC zitten en in dit geval is de bedrading ook dubbel uitgevoerd.

24804
Laatst gewijzigd door Kjelt op 02 apr 2023 18:42, 2 keer totaal gewijzigd.
Kjelt
Donateur
Berichten: 6325
Lid geworden op: 14 jun 2007 21:51
Locatie: Eindhoven

Re: Veiligheidsrelais + Noodstopschakelaar + veiligheidscircuit

Bericht door Kjelt »

Veiligheidsrelais

Dit is eigenlijk het bewakingsdeel van het veiligheids circuit.
Het controleert bij het opstarten of alles in het veiligheidsrelais zelf nog goed functioneert, en of de veiligheidscontrolelus(sen) in orde zijn.
Daarna start hij pas op.

24808

Van binnen is dit relais ook redundant opgebouwd. Als er bv gebruik wordt gemaakt van een microcontroller dan zitten er vaak twee in die elkaar ook controleren.
Alle relais uitgangen zijn ook dubbel in serie uitgevoerd en van een dusdanige kwaliteit dat ze een gegarandeerde levensduur van miljoenen schakelmomenten hebben.

Dat verklaart dan ook de vrij hoge prijs, de meesten gaan richting de 200 euro. Gelukkig voor ons hobbieisten komen deze vaak 2e hands via marktplaat, Kelders of andere kanalen ter beschikking.
Controleer bij 2e hands wel altijd of ze nog in orde zijn, mijn persoonlijk ervaring is dat de meeste van deze componenten mits <20 jaar oud, 2e hands nog prima zijn.
Hieronder zie je bv de relais contacten van een 2e hands relais zeker 10 jaar gebruikt, nog brandschoon want hoe vaak treedt een e-stop op in het leven van een machine ?
Daarnaast spelen nog zaken als welke lasten heeft het relais geschakeld ?

24806

Hoe je zo'n veiligheidsrelais aansluit kun je het beste in de datasheet/manual van de desbetreffende component nakijken.
Gelukkig zijn de meeste in en uitgangen gelijk genaamd waardoor ik hieronder een eenvoudig voorbeeld geef hoe je zo'n veiligheidsrelais in combinatie met een of meerdere noodstopschakelaars kunt gebruiken.


24807


Aansluitingen: 1 Voeding
Veiligheidsrelais zijn verkrijgbaar in meerdere versies waaronder het type voeding.
Onderstaande zijn voorbeelden, controleer deze ALTIJD in de datasheet/manual van jouw desbetreffende component.

1) AC Veiligheidsrelais: meestal worden de aansluitingen hier A1 en A2 genoemd. A1 is dan de fase (via een zekering) en A2 de neutraal.
2) DC Veiligheidsrelais: meestal worden de aansluitingen hier B1 en B2 genoemd. B1 is dan de +DC spanning (bv +24V) en B2 de DCmassa / 0V DC.
3) AC of DC Veiligheidsrelais: combinatie van bovenstaande, je kunt dan kiezen maar het is nooit EN/EN altijd OF/OF dus of AC aansluiten of DC aansluiten.


Aansluitingen: 2 Veiligheidscontrolelus(sen).

Deze worden meestal S11-S12 S21-S22 S31-S32 etc. genoemd en de manier waarop deze aangesloten dienen te worden verschilt per fabrikant.
Check dit dus altijd in de datasheet, en nog beter even los testen op de werkbank.

Enkele veiligheidscontrolelus.
Gebruikelijk met een enkele externe veiligheidscontrolelus bestaande uit enkel noodstopschakelaars dan sluit je deze aan tussen S11 en S12.
De andere lussen worden dan niet gebruikt maar moeten wel gesloten zijn, dus een draadje tussen S21-S22 en S31-S32 (of meer S41-S42 etc. bij grotere Veiligheidsrelais)

Meerdere veiligheidscontrolelussen.
Hetzelfde als hierboven alleen dan gebruik je bv S21-S22 voor de tweede lus.
Ook als je bv alle schakelaars dubbel bedraad hebt (dus vier draden per noodstopschakelaar , twee draden per schakelaar) kun je er voor kiezen om de twee circuits te splitsen dus dan heb je twee veiligheidscontrolelussen.
Dan zul je de tweede lus op S21-S22 willen aansluiten.

Let wel op, sommige veiligheidsrelais hebben verschillende functionaliteit voor S11-S12 en bv S21-S22.
Voorbeeld dat het veiligheidsrelais de veiligheidscontrolelus op S11-S12 bij verbreken (noodstopschakelaar aktiveren) en daarna weer veilig stellen (noodstopschakelaar deaktiveren) direct weer aktiveert (machine gaat weer aan),
maar bij S21-S22 een vertraging heeft of zelfs helemaal niet meer opstart. Dan moet de spanning helemaal van het veiligheidsrelais worden afgehaald en weer er op gezet voordat het Veiligheidsrelais weer aktiveert.
Dit noemt men resettable inputs en non-resettable inputs. Ook hier geldt lees de manual door en experimenteer eerst op de werkbank of het relais zich gedraagt zoals je wilt/verwacht.


Aansluitingen: 3 De relais uitgangen

En dan waar het allemaal om te doen is, de dubbel uitgevoerde relais in het veiligheidsrelais.
Deze uitgangen worden meestal voor de NO uitgangen 13-14 23-24 33-34 etc. genoemd.
Dat wil zeggen dat als het veiligsheidsrelais aktief is er tussen 13 en 14 (en 23 en 24 etc) een verbinding wordt gemaakt door twee interne relais contacten in serie.
Ook hier dus weer dubbel uitgevoerd dat mocht 1 relais defect zijn er toch geen onveilige situatie kan optreden omdat het tweede relais alsnog de schakeling verbreekt.

Ook zit er meestal nog een NC uitgang op genaamd 41-42. Deze kun je bv gebruiken om een 24V signaal lamp op de besturingskast te laten oplichten in geval van een e-stop (relais inaktief).
Zie verderop bij het aansluit voorbeeld.

Mocht je nou meer uitgangen nodig hebben dan zijn daar speciale uitbreidingsrelais voor te koop.
Deze schakel je dan door 1 van de drie uitgangen te gebruiken.

Aansluitingen: 4 Wat sluit je waar op aan.

Dit is altijd een subjectieve zaak, en dit zal iedereen voor zichzelf dienen te bedenken en testen.
In de handleidingen staat vaak dat je bv voor motor alle drie de fasen door deze drie uitgangen af/aanschakelt.
Leuk maar als je bv een spindel hebt die achter een VFD hangt, en je schakelt plotsklaps de motor los van de VFD dan heb je kans dat de VFD beschadigd.
In een noodsituatie geen issue maar als je per ongeluk de e-stop aktiveert vrij vervelend en kostbaar.

Daarom schakel ik zelf bv de ingangsspanning (0-10V) van de VFD naar 0V en ook zal Eding bij een e-stop signaal de spindel stoppen.
Alleen wil je wel testen hoe snel/langzaam dit gaat en of het goed (snel genoeg) werkt.
Laatst gewijzigd door Kjelt op 02 apr 2023 18:48, 2 keer totaal gewijzigd.
Kjelt
Donateur
Berichten: 6325
Lid geworden op: 14 jun 2007 21:51
Locatie: Eindhoven

Re: Veiligheidsrelais + Noodstopschakelaar + veiligheidscircuit

Bericht door Kjelt »

Ik zal een voorbeeld geven van een Pnoz X3 veiligheidsrelais in combinatie met een Eding CNC720 controller (zie het schema hieronder).

1 Voeding
In het voorbeeld gebruik ik de 24V ingang B1 voor de +24 en B2 voor de 0V.

2 Veiligheidscontrolelus(sen).
In het voorbeeld gebruik ik twee veiligheidscontrolelussen:
S11-S12 E-stop: Hier heb ik de noodstopschakelaars in serie zitten. Er zijn twee Noodstopschakelaars, NS1 en NS2 beiden hebben twee NC schakelaars in serie.

S21-S22 M-stop: Deze is op mijn machine niet meer aktief, ze zijn overbrugd maar waren bedoeld voor de mechanische Limit switches, die aktief worden als bv de brug tegen zijn mechanische eindstop aanknalt.
Let op deze is non-resettable dus als S21-S22 verbroken wordt moet de gehele spanning van de besturingskast worden af en aan geschakeld.

S31-S32 doorverbonden (overbrugd).

2b Start/reset ingangen.
Wat ik nog niet besproken had waren de start en reset ingangen.
Dit omdat hier iedere relaisfabrikant weer een eigen smaakje heeft en er anders mee om gaat, check dus je manual.

Voor de Pnoz X3 geldt:

Automatische reset/opstart (hier gekozen in voorbeeld)
Geldt als er een doorverbinding tussen S13-S14 aanwezig is.
In dit geval zal een S11-S12 open situatie het relais meteen herstarten bij het weer sluiten van de veiligheidscontrolelus.
Echter een S21-S22 of S31-S32 open situatie kan alleen met een powercycle van het relais worden opgeheven.

Manuele reset
S13-S14 dient open te zijn
Tussen S33-S34 is een manuele reset schakelaar (NO) aangebracht.
Na power on dient deze schakelaar extra te worden ingedrukt voordat het veiligheidsrelais aktiveert.
In dit geval zal een S11-S12 open situatie het relais niet meteen herstarten bij het weer sluiten van de veiligheidscontrolelus,
echter pas nadat deze resetschakelaar geaktiveerd wordt.
Een S21-S22 of S31-S32 open situatie kan ook hier alleen met een powercycle van het relais worden opgeheven.


3 De relais uitgangen
Zoals eerder aangegeven zeer subjectief.
In dit voorbeeld is gekozen om met uitgang:

13-14 Eding CNC720 e-stop ingang te (de)aktiveren, Eding verwacht een gesloten lus op deze ingang als het veiligheidsrelais aktief is.

23-24 24V naar de spindle control output. De 24V kun je bv gebruiken om een potentiaalvrij relais te schakelen.
De relaiscontacten kun je dan gebruiken om het 0-10V signaal van Eding te onderbreken. Mocht je VDF in de besturingskast zelf zitten,
dan kun je dus ook het 0-10V uitgangssignaal van Eding direct op 23 aansluiten en 24 op de ingang van de VDF.

33-34 24V naar een relais dat de netspanning van de voeding die de motoren of motordrivers voedt, verwijderd in geval van een e-stop. Als je het helemaal volgens de "dubbel of redundante" veiligheidsregels wilt doen zul je hier ook twee relais in serie van moeten gebruiken.

41-42 24V naar een 24V indicatielamp op de deur van de besturingskast die aangeeft dat het relais afgeschakeld is en dus dat er een E-stop situatie is.


24805
Bevercnc
Berichten: 6
Lid geworden op: 09 mar 2023 10:13

Re: Veiligheidsrelais + Noodstopschakelaar + veiligheidscircuit

Bericht door Bevercnc »

Hallo,


Ondertussen het een en het ander verder opgezocht en uitgetest met 2de hands gekocht materiaal. Indrukwekkend hoe dit allemaal in mekaar zit. Dikke merci voor de info. Op de duur zal het me toch lukken om de ene-kast gebouwd te krijgen.
Ik had wel eerder iets mogen laten weten.

Met vriendelijk groeten
Jean
Kjelt
Donateur
Berichten: 6325
Lid geworden op: 14 jun 2007 21:51
Locatie: Eindhoven

Re: Veiligheidsrelais + Noodstopschakelaar + veiligheidscircuit

Bericht door Kjelt »

Mooi en anders gewoon weer vragen ;-)
Gebruikersavatar
Kars-cnc
Donateur
Berichten: 1765
Lid geworden op: 07 okt 2015 05:33
Locatie: Heerde (Gelderland)

Re: Veiligheidsrelais + Noodstopschakelaar + veiligheidscircuit

Bericht door Kars-cnc »

Mooi overzicht Kjelt! Lijkt me iets voor de knowledge base, forum topics zijn op de duur vaak niet zo 1-2-3 weer terug te vinden.

Dit herinnerd me er aan dat ik bij de bouw van mijn machine dacht van; hmmm... veiligheidsrelais... nog meer uitzoek werk... flinke kostenpost... kijken we later nog wel eens naar als verder alles klaar is. Tja, en dan komt er niet meer van ;-)
Kjelt
Donateur
Berichten: 6325
Lid geworden op: 14 jun 2007 21:51
Locatie: Eindhoven

Re: Veiligheidsrelais + Noodstopschakelaar + veiligheidscircuit

Bericht door Kjelt »

Kars-cnc schreef: 20 mei 2023 07:15 Dit herinnerd me er aan dat ik bij de bouw van mijn machine dacht van; hmmm... veiligheidsrelais... nog meer uitzoek werk... flinke kostenpost... kijken we later nog wel eens naar als verder alles klaar is. Tja, en dan komt er niet meer van ;-)
Nieuw zijn ze inderdaad behoorlijk prijzig (denk gauw €200).
Echter tweedehands mag geen enkel bedrijf ze voor nieuwe machines meer gebruiken dus ideaal voor onze gemeenschap en dan kun je ze voor €20 wel vinden.
Daar komt bij dat zo'n veiligheidsrelais het makkelijk een paar miljoen schakelingen volhoudt, dus een exemplaar van tien jaar oud zal ook hier weer prima voor onze toepassingen voldoen.
Als je nog wat ruimte over hebt in je kast is het achteraf ook nog wel bij te bouwen.
Plaats reactie