根據(jù)當(dāng)前技術(shù)的水準(zhǔn)，施邁賽機(jī)器的控制電路可以劃分為兩大部分。一部分是負(fù)責(zé)機(jī)器運(yùn)行功能的控制電路，另一部分是實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)功能的控制電路。schmersal開(kāi)關(guān)上述的控制電路劃分在性標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)要求（1），而且有關(guān)“工作保護(hù)” 的條目，在許多國(guó)家法律規(guī)定中也可以找到。

不同的思考方法
帶有安全功能的控制電路-以下也稱(chēng)為“與機(jī)器安全相關(guān)的控制部分”或“安全電路”，通過(guò)采取本質(zhì)上和/或結(jié)構(gòu)的措施區(qū)別于控制機(jī)器運(yùn)行的控制電路，從而使在工作范圍內(nèi)由機(jī)器對(duì)工作人員產(chǎn)生的危險(xiǎn)性動(dòng)作和其它機(jī)械危險(xiǎn)得到的專(zhuān)門(mén)的處理保護(hù)，而且在出故障的情況下，工作人員也能得到保護(hù)。
這里要研究的一個(gè)是機(jī)器停止命令，另一個(gè)是對(duì)機(jī)器或機(jī)器部件意外起動(dòng)的保護(hù)。

插圖1：機(jī)器控制的基本結(jié)構(gòu)
控制機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電路結(jié)構(gòu)的可支配性（即可靠性）成為研究的重點(diǎn)。也就是研究：在確定的時(shí)間里對(duì)可預(yù)見(jiàn)任務(wù)的作用。實(shí)現(xiàn)安全功能控制電路的結(jié)構(gòu)關(guān)系到在部件失效和出現(xiàn)故障行為的情況下，對(duì)工作人員無(wú)法避免的傷害后果進(jìn)行保護(hù)。也就是說(shuō)，在對(duì)與安全性有關(guān)的機(jī)器控制部件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一定要確保安全。即使在出現(xiàn)故障時(shí)，也不允許使人員受到生命或健康的損害。與此相關(guān)的問(wèn)題是下述列舉的情況發(fā)生時(shí)，僅在對(duì)人員保護(hù)方面，機(jī)器控制將會(huì)怎樣？

·  斷電

·  電纜受到損壞

·  結(jié)構(gòu)性元件（相同種類(lèi)）失靈，即在對(duì)機(jī)器給出功能指令時(shí)不能打開(kāi)或不能關(guān)閉機(jī)械性折斷、卡死等。

這里只給出幾個(gè)例子。在標(biāo)準(zhǔn)IEC13849-2（2）附錄中對(duì)所研究的故障或故障可能性有較全面的介紹。

設(shè)計(jì)過(guò)程的目的應(yīng)當(dāng)是：通過(guò)適當(dāng)?shù)拇胧?，?shí)現(xiàn)有安全功能的控制電路，使得引起危險(xiǎn)的故障或干擾的可能性減低到zui?。?）。這種可能性取決于危險(xiǎn)程度的大小。

機(jī)器控制與安全有關(guān)部分的類(lèi)別

為了確定根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)大小采取的附加措施，從經(jīng)濟(jì)、安全技術(shù)角度，對(duì)實(shí)現(xiàn)安全功能控制電路的技術(shù)要求分為不同的“類(lèi)別”，例如，在標(biāo)準(zhǔn)ISO13849-1（4）中，被稱(chēng)為控制類(lèi)別?？梢哉f(shuō)，它涉及5 種不同的安全、技術(shù)、質(zhì)量等級(jí)。下面再次對(duì)此作簡(jiǎn)要的敘述（5）：
控制類(lèi)別B：

控制中涉及安全的部分和/或保護(hù)裝置及零部件必須按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)造、制造、選
擇、組裝和組合，以能承受預(yù)料的影響。
解釋?zhuān)簯?yīng)根據(jù)一般有效標(biāo)準(zhǔn)的推薦，使用帶有功能和安全技術(shù)特征和特點(diǎn)的部件，例如IEC-和ISO-標(biāo)準(zhǔn)。

控制類(lèi)別1：

B 類(lèi)別中的要求必須得以滿(mǎn)足，而且必須用成熟可靠的部件和安全原理。

解釋?zhuān)?可靠部件是指經(jīng)得住長(zhǎng)年使用的（使用中得到驗(yàn)證的），例如：機(jī)電開(kāi)關(guān)，而微處理器卻不屬于可靠部件?？煽堪踩?，例如像安全電路中的穩(wěn)流原理，開(kāi)關(guān)的強(qiáng)制斷開(kāi)式觸點(diǎn)或強(qiáng)制操動(dòng)的繼電器觸點(diǎn)，保護(hù)觸點(diǎn)等。

控制類(lèi)別2：
必須滿(mǎn)足B 類(lèi)別中的要求和可靠安全原理的應(yīng)用。安全功能須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔內(nèi)通過(guò)機(jī)器控制得到檢驗(yàn)。
解釋?zhuān)?這里要求的是對(duì)規(guī)定功能的定期檢驗(yàn)。例如:每班開(kāi)始工作起動(dòng)機(jī)器前，保護(hù)罩應(yīng)首先被打開(kāi)再關(guān)上以后，才可進(jìn)行生產(chǎn)，這應(yīng)形成有意識(shí)的行為。對(duì)于檢驗(yàn)周期的長(zhǎng)短，在專(zhuān)家們間存在不同的觀(guān)點(diǎn)。

對(duì)類(lèi)別B、1 、2 的共同解釋:這些控制類(lèi)別一般為單通道結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)干擾或故障的情況下，人員可能受損傷。

控制類(lèi)別3：
必須滿(mǎn)足B 類(lèi)別中的要求和可靠安全原理的應(yīng)用，任何部件上出現(xiàn)一個(gè)故障時(shí)不會(huì)導(dǎo)致安全功能的損壞。如果可能，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆绞绞构收系靡宰R(shí)別。
解釋?zhuān)哼@里關(guān)系到對(duì)已經(jīng)講過(guò)的單故障安全的要求。也就是說(shuō)，從控制類(lèi)別3 開(kāi)始，安全電路一般來(lái)講是冗余結(jié)構(gòu)，即雙通道。如果兩通道中其中一個(gè)通道出現(xiàn)干擾或故障，第二個(gè)通道將承擔(dān)安全功能，或者由于兩通道間出現(xiàn)矛盾時(shí)則會(huì)斷路。原則上，控制類(lèi)別3 涉及到故障安全的邏輯比較。對(duì)于隱蔽的故障，應(yīng)zui晚在機(jī)器下次起動(dòng)前被識(shí)別，并鎖住機(jī)器防止再運(yùn)轉(zhuǎn)。

控制類(lèi)別4：
必須滿(mǎn)足B 類(lèi)別中的要求和可靠安全原理的應(yīng)用。任何一個(gè)部件上出現(xiàn)一個(gè)故障時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致安全功能的失效，并且在安全功能被實(shí)施或在下一次安全功能被實(shí)施之前故障應(yīng)被識(shí)別。如果這樣不能做到的話(huà)，故障的積累不會(huì)導(dǎo)致安全功能的損壞。

解釋?zhuān)簡(jiǎn)喂收习踩囊笤谶@里一樣適用，但所有可能隱蔽的故障必須能夠被識(shí)別。也就是說(shuō)，控制類(lèi)別4 中故障識(shí)別的措施要嚴(yán)格得多，以至于多到故障的積累。另外，有規(guī)律的且頻繁的對(duì)安全電路檢驗(yàn)是很有效的措施。

根據(jù)ISO13849-1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

控制類(lèi)別的選擇和使用取決于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定，一個(gè)可利用的輔助工具提供了叫做風(fēng)險(xiǎn)圖的參考（6）。就像在ISO13849-1 附錄中出版的那樣須根據(jù)下列風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)評(píng)估：
- 受傷害程度.......................................（S）
- 經(jīng)常性和/或危險(xiǎn)位置........................（F）
- 避免危險(xiǎn)的可能性.............................（P）
下面插圖指出，根據(jù)對(duì)參數(shù)S,F,P 的認(rèn)識(shí)和評(píng)估，將它們進(jìn)行相互組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，并歸類(lèi)在到控制類(lèi)別B 到4 中。風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)越高，就應(yīng)該選擇越高的保護(hù)措施以控制住危險(xiǎn)。

插圖2: ISO13849-1 風(fēng)險(xiǎn)圖
S 傷害程度
-S1輕度（一般可恢復(fù)）傷害
-S2嚴(yán)重（一般不可恢復(fù)）傷害，包括死亡
F 危險(xiǎn)發(fā)生的經(jīng)常性和/或持續(xù)性
-F1很少到經(jīng)常和/或短暫發(fā)生
-F2經(jīng)常到持續(xù)和/或持久地發(fā)生
P 避免危險(xiǎn)的可能性
-P1在一定條件下可能
-P2不太可能
類(lèi)型B、1到4，控制部分用于安全相關(guān)的元件

上述對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定的研究總是與安全電路相關(guān)的，并且由信號(hào)變送器、安全傳感器、控制邏輯和執(zhí)行元件組成。

插圖3: 安全電路結(jié)構(gòu)

安全-繼電器-組件
鑒于控制類(lèi)別2,3,4 之間在成本上無(wú)顯著區(qū)別，另外尤其是在計(jì)劃和數(shù)據(jù)邏輯方面盡可能要簡(jiǎn)單化，現(xiàn)今，安全電路的邏輯部分一般都采取安全-繼電器-組件。

插圖4: Schmersal 集團(tuán)生產(chǎn)的安全-繼電器-組件實(shí)例
安全-繼電器-組件是安全傳感器技術(shù)層與機(jī)器控制有關(guān)安全的執(zhí)行元件層之間的連接環(huán)節(jié)，此邏輯聯(lián)接使輸入端與輸出端的安全技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。按照安全技術(shù)要求，這些器件的制作達(dá)到了故障安全。即有限的線(xiàn)路故障技術(shù)，殼體可打開(kāi)并可直接安裝，滿(mǎn)足ISO13849-1 類(lèi)別4 的要求。

安全-繼電器-組件可直接安裝的構(gòu)造形式，可簡(jiǎn)便地、節(jié)約空間地裝在機(jī)器柜中。使用中節(jié)省了很多布線(xiàn)時(shí)間，避免安全電路設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)錯(cuò)誤，布線(xiàn)出錯(cuò)以及找錯(cuò)，排錯(cuò)花費(fèi)的時(shí)間。此外這些繼電器在銷(xiāo)售時(shí)，提供有檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對(duì)樣品的檢驗(yàn)證書(shū)，使消費(fèi)者感到放心。

根據(jù)與輸入和輸出端相連的外部線(xiàn)路的不同，可以實(shí)現(xiàn)所有類(lèi)別的安全電路，只是“線(xiàn)路中zui薄弱的環(huán)節(jié)“決定安全標(biāo)準(zhǔn)的高低。也就是說(shuō)，一個(gè)單通道輸入線(xiàn)路和符合控制類(lèi)別4 的安全-繼電器-組件的組合一般只能達(dá)到類(lèi)別2，甚至可能是類(lèi)別1，而不是類(lèi)別4，但在輸入和輸出端加上“故障排除“是允許的。也就是說(shuō)，根據(jù)應(yīng)用，選擇超出類(lèi)別需要的部件或采取附加措施，以排除故障或干擾是可以的。

線(xiàn)路技術(shù)
安全-繼電器-組件線(xiàn)路是按照任務(wù)的不同，通過(guò)所謂的2 個(gè)或3 個(gè)繼電器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
3-繼電器技術(shù)意味著此線(xiàn)路帶有自己的起始繼電器（K1），繼電器獨(dú)自通過(guò)起始電路工作并帶動(dòng)通道繼電器K2 和K3； 2-繼電器-技術(shù)線(xiàn)路所不同的是，線(xiàn)路的起始不通過(guò)自己的起始繼電器。更確切地說(shuō)，在兩個(gè)配電繼電器自保功能激活過(guò)程中進(jìn)入配電過(guò)程。

雖然這兩種線(xiàn)路在安全技術(shù)方面并無(wú)區(qū)別，在功能方面卻有不同。例如控制類(lèi)別2 和4 中所要求的起動(dòng)檢測(cè)或在起動(dòng)過(guò)程中反饋信號(hào)的處理，當(dāng)然只有3 個(gè)繼電器線(xiàn)路可實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用中所有線(xiàn)路的安全繼電器帶有強(qiáng)制動(dòng)作觸點(diǎn)。根據(jù)結(jié)構(gòu)，大部分的繼電器以旋轉(zhuǎn)電樞原理工作，一部分以樞軸銜鐵原理工作。

插圖5:
分等級(jí)保護(hù)措施的實(shí)現(xiàn)實(shí)例，控制類(lèi)別3
結(jié)構(gòu)
1. 兩個(gè)接點(diǎn)，zui少其中之一是肯定斷開(kāi)式的。
2. 接觸器/繼電器的防護(hù)等級(jí)IP54。
3. 引線(xiàn)用通用的帶護(hù)套電線(xiàn)。
4. 接觸器/繼電器的線(xiàn)圈與控制電路的線(xiàn)圈共地。

插圖6:
分等級(jí)保護(hù)措施的實(shí)現(xiàn)實(shí)例，控制類(lèi)別4。
結(jié)構(gòu):
1. 如上所述的控制類(lèi)別3。
2. 開(kāi)關(guān)信號(hào)的接線(xiàn)，護(hù)套導(dǎo)線(xiàn)要分開(kāi)布線(xiàn)或在線(xiàn)路中帶有短路、交叉識(shí)別或“特殊的屏蔽電纜”。
3. 上電檢測(cè)。
___________
（1） 特別參考見(jiàn)ISO 12100-1/-2：機(jī)器的安全-基本概念/一般性結(jié)構(gòu)原理。
（2） IEC 13849-2：機(jī)器控制中安全相關(guān)部件- 部分2：驗(yàn)證。
（3） 比較IEC 60204-1：1997，章節(jié)9.4.1： 故障中的控制功能/一般要求。
（4） IEC 13849-1: 機(jī)器控制中安全相關(guān)部件- 部分1：一般性結(jié)構(gòu)原理。這是當(dāng)前有效文本，被稱(chēng)為執(zhí)行層面的標(biāo)準(zhǔn)中的要求正在起草過(guò)程中。其它相似的安全標(biāo)準(zhǔn)，如IEC 61508：與安全功能相關(guān)的電氣/電子/可編程系統(tǒng)。
（5） 在標(biāo)準(zhǔn)ISO13849 的兩個(gè)部分及其它一些文獻(xiàn)中有相關(guān)的詳細(xì)信息，所有生產(chǎn)機(jī)器安全部件的生產(chǎn)商也提供有相關(guān)信息。
（6） 對(duì)于復(fù)雜的機(jī)器和加工系統(tǒng)，可能會(huì)出現(xiàn)是否安裝帶有安全功能的可編程系統(tǒng)的問(wèn)題。