1、引言
随着自动化水平的不断发展，出现了很多适用于各行各业的自动化设备，极大的降低了人工劳动强度，提高了生产效率。为了使得效益最大化，设备一旦投入使用便会不间断的工作。这样就对设备的可靠性和安全性提出了考验。我们在设计之初就需要保证设备稳定性，同时也需要为安全事故准备一套快速有效的紧急停车方案，保证即便发生安全事故，也要将安全事故的伤害降低到最小值。
本文针对急停开关、安全继电器和PLC的配合应用，以快速的切断执行机构的电源、气源等，使执行机构能够快速有效的停车制动，降低人员、设备的伤害。
2、设计思路
该设计基于昌晖仪表安全继电器YR-SR-9000A配合急停按钮和PLC共同作用，实现的一种自动化设备紧急停车功能。
自动化设备当中常见的执行机构大多数是由气缸、伺服机构等组成的。设备发生事故时越快的停止机构的机械动作，就越能降低人员、设备的伤害。因此，在设计时选择的伺服机构加装失电抱闸机构、气缸驱动部分选用三位五通中封式电磁阀，使设备可以在控制部分断电后立刻停止所有机械动作，达到机械伤害立即停止的目的。
2.1 首先例举几种常见应用方式
①急停按钮的单个常开触点作为急停信号的输入(如图1所示)，当紧急情况发生时，拍下急停按钮，常开触点闭合，PLC接收到信号后执行紧急停车程序，达到紧急停车的目的。单从原理上说这个方式是可以实现紧急停车功能的，但是忽略了实际情况，例如：触点会因时间推移发生氧化或被灰尘覆盖，按钮机械结构损坏等，这些都会影响到触点的正常闭合，从而影响到紧急停车功能，所以这种方式不被采用！
图1 常开触点做急停信号输入
②急停按钮的单个常闭触点作为急停信号的输入(如图2所示)，当紧急情况发生时，拍下急停按钮，常闭点断开，PLC接收到信号后执行紧急停车程序，达到紧急停车的目的。与常开触点相比，常闭触点弥补了触点氧化和被灰尘覆盖的缺陷。但是，触点机械结构损坏导致其不能断开的缺陷仍然存在，这种方式也不能被采用。
图2 单个常闭触点做急停信号输入
③急停按钮的两个常闭触点串联作为急停信号的输入(如图3所示)，与单个常开触点相比，已经弥补了单个触点的所有缺陷，但是，若PLC没有执行紧急停车程序，若伺服机构抱闸、气缸驱动继电器触点粘连，还是起不到紧急停车功能。
图3 两个常闭触点串联做急停信号输入
④急停按钮的两个常闭触点串联控制两个接触器，接触器的常开点再控制驱动部分(伺服机构抱闸、气缸线圈)的电源(如图4所示)。
图4a按下上电按钮S2后，接触器KM1、KM2线圈得电吸合，常开辅助触点并联用以自锁，当拍下急停按钮后，只要有一个急停按钮触点断开就能使KM1、KM2线圈断电，常开辅助触点断开失去自锁，最终KM1、KM2停止工作。当急停按钮复位以后，仍需要再次按下“上电按钮”后，接触器KM1、KM2才会再次得电工作。保证了急停开关意外复位，使系统再次运行，导致意外伤害再次发生的可能。
图4b接触器的常开触点串联接入PLC，当做“系统供电正常”信号，系统上电后KM1、KM2的常开辅助触点将会闭合，此时PLC输出端才会有正常的输出(由相应的程序进行逻辑控制)；当拍下急停按钮或系统未上电时该触点将会保持断开状态。PLC执行相应程序使所有输出都被禁止。
图4c PLC的输出端驱动中间继电器K1、K2。
图4d KM1、KM2的常开辅助触点串联控制24v电源的接入，中间继电器K1、K2的常开触点控制对应的负载线圈。当拍下急停按钮后KM1、KM2断电，输出部分的负载线圈失去电源供给，电磁抱闸线圈失电，抱闸机构动作使得伺服电机瞬间停止动作。下压气缸线圈失电，使得下压气缸立即停止在当前位置。同时，PLC接收到的“系统供电正常”信号在拍下急停按钮后也会丢失。PLC执行相应程序使得K1、K2全部停止输出，也使得负载线圈失去电源供给的可能。这样KM1、KM2、K1、K2共同保证了紧急停车功能的可靠性。
该方式具有完善的紧急停车功能。但是需要元件较多，接线繁琐。
2.2 安全继电器的应用
安全继电器顾名思义，就是可以保障安全的继电器。当故障发生时能够做出相应的动作，具有强制导向接点结构，内部接点熔结时能保证多个接点不会同时处于导通状态；保证机器停止在安全状态下，并且在故障未被确认之前或设备重新上电后不能够重新启动。
安全继电器标准接线示例如图5所示。S1为急停按钮，S2为上电按钮，工作时要先按下S2上电按钮，继电器K1、K2得电动作驱动KM1、KM2，这时如果PLC有相应的输出动作，KM1、KM2的主触点使得电动机M得电动作。同时41、42引脚将安全继电器的工作信号送至PLC，PLC可以此判断是否需要执行紧急停车功能；当发生安全事故时，按下S1急停按钮，两个常闭触点只要有一个断开就会切断K1或K2继电器。那么将会切断KM1、KM2的线圈供电，最终使得电动机M停转，达到紧急停车的目的。如果这时将S1急停按钮复位，KM1、KM2也不会得电动作，因为需要再次按下S2上电按钮才会再次启动。具体原理如图5所示。我们安全继电器的原理和上面所述第4种方式一样，还有着结构紧凑，接线简洁、方便应用的优点。
图5 安全继电器标准接线示例
实际使用中驱动部分可以根据自己的需求进行改变。
该方案在实际项目当中已经多次应用，具有很好的安全保护功能，得到了用户的认可和好评。同时，该方案可以应用在自动化设备、生产线当中。最大限度的保障工人、设备的安全。
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