“失效安全"是所有安全相关系统的核心设计哲学。对于行程限位开关而言,它意味着:无论任何单一配件发生故障,系统的输出状态须是安全的。这需要通过硬件层面的冗余和强制逻辑来实现。
(1)关键配件的失效安全实现
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触点系统冗余:这是核心的措施。起升机构的限位开关须配备两组独立的触点串/并联回路。例如,一组触点(K1)切断电机主接触器线圈电源,另一组触点(K2)切断制动器控制回路。即使K1的触点因熔焊粘连,K2仍能确保制动器抱死,吊钩不会坠落。
强制机械断开:在电子式限位开关中,当检测到内部故障(如CPU死机、电源丢失)时,一个看门狗(Watchdog)电路会触发一个机械式电磁脱扣器,该脱扣器能直接物理地断开主回路,不依赖于任何电子信号。
凸轮轴的不可逆设计:凸轮轴的转动方向被设计为仅能被复位弹簧驱动回位,而不能被外力轻易驱动触发。即使驱动滚轮摆臂的弹簧失效,凸轮轴也不会因自身重量或振动而滑入触发位置。
(2)系统级的验证与测试
故障注入测试(Fault Injection Test):在设备验收时,工程师会人为地模拟各种故障,如:
断开触点K1的连线。
在触点K2上并联一个电阻,模拟触点熔焊。
切断开关的电源。
在每种故障模拟下,天车控制系统都须能正确执行安全停车程序。只有通过所有故障注入测试的开关,才被允许投入安全关键应用。