Freigabe- (Permissive) und Verriegelungsschaltungen (Interlock) in industriellen Steuerungssystemen

Eine praktische Anwendung von Schalter- und Relaislogik findet sich in Steuersystemen, wo mehrere Prozessbedingungen erfüllt sein müssen, bevor eine Anlage startberechtigt ist.

Ein gängiges Beispiel ist die Brennersteuerung für große Verbrennungsöfen. Um die Brenner sicher zu starten, muss die Steuerlogik „Erlaubnis“ von mehreren Prozessschaltern erhalten: hoher und niedriger Brennstoffdruck, Lüfterluftstrom, Abgasklappenposition, Zutrittstürposition und mehr.

Jede Prozessbedingung heißt Freigabe (Permissive). Die Freigabekontakte sind in Reihe verdrahtet, sodass der Stromkreis öffnet, wenn irgendeine unsichere Bedingung detektiert wird.

Sind alle Freigabebedingungen erfüllt, energetisiert CR₁ und die grüne Lampe leuchtet. In einem Produktionssystem würde an dieser Stelle ein Steuerrelais oder Magnetventil platziert, das nur aktiviert, wenn alle Freigabekontakte geschlossen sind.

Schlägt irgendeine Bedingung fehl, öffnet die Reihenkette, CR₂ deenergetisiert, und die rote Lampe leuchtet.

Beachten Sie, dass der Hochdruck-Brennstoffschalter normalerweise geschlossen ist: Er öffnet, wenn der Druck den Sollwert übersteigt. Da der Normalzustand eines Druckschalters null (niedriger) Druck ist, wählen wir ein normalerweise-geschlossenes Gerät, um auf Überdruck zu triggern.

Relaislogik in Steuerungssystemen

Relaislogik stellt auch sicher, dass zwei sich gegenseitig ausschließende Ereignisse nicht simultan auftreten können. Ein typischer Fall ist die reversible Motorkontrolle, wo zwei Schütze die Phasenfolge des Motors umschalten. Das gleichzeitige Energetisieren sowohl des Vorwärts- als auch des Rückwärts-Schützes könnte Phasen A und B kurzschließen.

Mit Schütz M₁ verbinden Phasen A, B, C direkt mit Motoranschlüssen 1, 2, 3. Mit Schütz M₂ werden Phasen A und B getauscht, was die Drehrichtung des Motors umkehrt.

Das Diagramm zeigt auch einen normalerweise-geschlossenen „OL“ Thermo-Überlastkontakt an jeder Phase. Überhitzt ein Wärmerelement, öffnet der Kontakt und blockiert die Energetisierung beider Schütze.

Dieses Design funktioniert nur, solange der Bediener nie beide Taster gleichzeitig drückt. Gleichzeitige Betätigung würde Phasen A und B kurzschließen und eine gefährliche Situation schaffen.

Kurzschlüsse durch Verriegelungen (Interlocks) verhindern

Um dieses Risiko zu eliminieren, kann der Stromkreis so verdrahtet werden, dass das Energetisieren eines Schützes das andere automatisch deaktiviert. Dies nennt man Verriegelung (Interlocking) und wird typischerweise mit Hilfskontakten erreicht:

Wenn M₁ energetisiert, öffnet sein normalerweise-geschlossener Hilfskontakt und verhindert, dass M₂ energetisiert, selbst wenn der Rückwärts-Taster gedrückt wird. Das Gegenteil gilt, wenn M₂ energetisiert ist.

Manche Schütze beinhalten eine mechanische Verriegelung – einen Hebel, der physisch verhindert, dass beide Anker gleichzeitig schließen. Für zusätzliche Sicherheit können elektrische Verriegelungen mit mechanischen kombiniert werden, und die Schaltungseinfachheit macht diese Praxis zum Industriestandard.

Zusammenfassung

• Schalterkontakte, die einen Stromkreis unterbrechen, wenn bestimmte physikalische Bedingungen nicht erfüllt sind, heißen Freigabe (Permissive) Kontakte; das System benötigt ihre „Erlaubnis“ zur Aktivierung.
• Schalterkontakte, die ein Steuersystem daran hindern, zwei inkompatible Aktionen gleichzeitig auszuführen, heißen Verriegelungen (Interlocks).

Verwandte Arbeitsblätter

• Time-Delay Electromechanical Relays Worksheet