CN101180698B - 安全断开电力负载的安全开关装置 - Google Patents

Abstract

一种用于安全断开自动设备中的电力负载的安全开关装置，其具有至少一个用于连接信号装置(20)的输入(38、40)。所述安全开关装置具有评价和控制单元(82)，以及至少一个开关元件(56、58)，其能够由所述评价和控制单元(82)控制，并且被设计为中断通向所述负载的电源路径。根据本发明的一个方面，所述开关元件(56、58)是具有至少两个相互交替的开关路径(66、68)的转换开关，其中，第一开关路径(66)位于通向所述负载的电源路径上，而第二开关路径(68)通向监控单元(78)。

Description

安全断开电力负载的安全开关装置

技术领域

本发明涉及一种用于安全断开电力负载的安全开关装置，具体地，其在自动设备中，其包括至少一个用于从信号装置提供消息信号的输入，包括评价和控制单元，以及包括至少一个开关元件，其能够由所述评价和控制单元驱动，从而中断通向所述负载的电源路径。

背景技术

例如，从DE 100 11 211 A1可以知道这样的安全开关装置。

所述已知的安全开关装置被称为安全开关设备，也即是说，一种紧凑的设备单元，其通常用于安装在自动设备的开关盒中，并且通常具有(至少大致上)固定的功能范围。这样的安全开关装置特别地用来评价紧急关闭按键、防护门、开关垫(switch mat)、双刀开关(two-hand switches)、限制位置和其它位置开关以及其它安全相关的信号装置。通常将这些安全开关装置的评价和控制单元设计为评价或/和监控一个或多个特定类型的信号装置。取决于所述信号装置，所述评价和控制单元产生控制信号，当信号装置要求安全断开时，通过此控制信号以故障安全的方式中断通向所述负载的电源路径。

另外，本发明申请者在品牌名称PSS

下在市场上推出了诸如安全控制器的所谓安全控制器，其功能范围是在较宽的范围内可以自由编程。本发明具体涉及的安全开关装置相比这样的可编程控制器相对简单，并且成本更低。然而，本发明也主要用于安全控制器，用于故障安全的远程I/O单元，或者用于其它类型的安全开关装置。

在常规的安全开关设备中，所述至少一个开关元件通常是正导向继电器(positively guided relay)，也即是说，其为具有多个闭合触点(makecontact)和至少一个断开触点(break contact)的机电开关元件。所述断开触点和所述闭合触点经由机械正传动相互连接，从而使得所述断开触点和所述闭合触点不能同时关闭。通常在操作安全开关设备期间由所述评价和控制单元关闭所述闭合触点，并且当由于安全功能而要求时，将其用于中断通向所述电力负载的电源路径。通常经由所述断开触点向所述评价和控制单元反馈信号，从而使得后者能够基于所述正传动监控所述闭合触点的开关位置。这样使得所述评价和控制单元能够检测何时熔接了闭合触点，并将其定在它的关闭(或开启)开关位置。由于此特征，已经证明正传动继电器非常适合于安全开关设备领域，并且已经广泛使用了很多年。然而，正传动继电器的缺点在于它们非常昂贵，且非常大。

起先引用的DE 100 11 211 A1提出了一种安全开关设备，在其中使用至少两个电子开关元件，从而中断通向所述负载的电源路径。具体地，采用晶体管作为安全开关设备中的开关元件。这样使得可以以更小的形式、更低的成本生产新的安全开关设备。然而，从DE 100 11 211 A1得知的安全开关设备与多数常规安全开关设备的不同之处不仅在于是用晶体管而不是正传动继电器。进一步的差别还在于根据DE 100 11 211 A1的安全开关设备中的晶体管各自产生电势相关的输出信号，同时，相反，具有正传动继电器的安全开关设备通常提供浮置输出(floating output)。后者意味着所述安全开关设备就其本身而言不能产生任何输出信号，而是传递或者不传递从外部连接进来的电势。相反，从DE 100 11 211 A1得知的安全开关设备产生“其自身”的输出电势，该电势与所述安全开关设备的地相关。

因为此技术已经使用了很多年，在实践中广泛使用具有浮置输出的安全开关设备(也即是说，具有正传动继电器作为开关元件)。出于备件兼容性原因，希望继续使用具有浮置输出的安全开关设备。此外，浮置输出的优点在于其能够在非常大的变动范围内切换负载电路中的电流、电压和频率。相反，安全开关设备DE 100 11 211 A1的开关容量受限于所使用的晶体管的特征。于是，仍然需要具有浮置输出的安全开关设备。

发明内容

针对此背景，本发明的目的在于提供一种前述类型的安全开关装置，其能够被生产为具有浮置输出，但是更小并且成本更低。

根据本发明的一个方面，通过前述类型的安全开关装置实现此目的，其中，所述开关元件是具有至少两个相互交替的开关路径的转换开关，其中，第一开关路径位于通向所述负载的电源路径，而第二(替换)开关路径通向监控单元。

根据本发明的安全开关装置中的所述至少一个开关元件可以是机电开关元件，具体地，是具有三个端子的转换继电器(changeover relay)，其提供两个相互替换的开关路径。然而，作为备选，所述至少一个开关元件也可以是半导体组件的形式，或者利用半导体组件提供。原则上，所述至少一个开关元件可以是单个部分，其提供至少两个可选择的开关路径，或者其也可以是更复杂的电路结构，例如，包括多个单晶体管和/或继电器。

本发明的一个主要方面涉及的思想是，所述开关元件的所述至少两个开关路径相互交替地关闭，也即是说，所述开关路径具有公共根节点，但是一次仅关闭所述开关路径中的一条。此外，在所述安全开关装置的输出电路中安排所述至少一个开关元件，从而使得所述交替开关路径中的第一条位于通向所述负载的电源路径中，而第二交替开关路径实际上不在通向所述负载的电源路径上，而是通向监控单元。所述监控单元可以是所述安全开关装置的任何期望部件，其可用于确定所述至少一个开关元件的第二开关路径是否关闭。在所提到的第一种情况下，由于所述至少两个开关路径可相互交替的事实，只要能够假设所述两个开关路径确实能够相互交替，也即是说，它们在所有情况下都是相互排他的，则能够假设通向所述电力负载的电源路径被中断。在这种情况下，实际实施是特别简单的。

然而，即使不能可靠地作出上述假设，因为，例如，需要假设，作为故障的结果，所述转换开关的所有触点连接能够相互连接，所述新的安全开关装置允许得到小尺寸的实现。这是由于，在这种情况下，通过适当的功能测试足够处理所假设的故障。

根据上述两种情况中的第二种，所述监控单元确定所述第二开关路径未开路，此第二种情况不能无疑义地得到“第一开关路径关闭”的相反结论，因为，所述开关元件可以保持在所述交替开关路径之间的未定义的中间位置。因此，可能未关闭通向所述电力负载的电源路径，尽管也没有关闭通向所述监控单元的第二开关路径。然而，从安全角度看来，这样的情况不会出现任何问题，因为检测所述负载的断开是首要的(也即是说，中断所述第一开关路径或者通向所述负载的电源路径)。以上述利用所提出的转换开关元件的方式，这是可能的。

所述新的安全开关装置在设立反馈电路时不需要正传动继电器，其中，所述反馈电路用于检测是否已经中断了通向所述负载的电源路径。由于简单的、非正传动的继电器比正传动继电器更小，并且成本更低，相比常规安全开关装置，可以以更低的成本生产得到更小的新的安全开关装置。具体地，这也应用于“简单的”转换继电器被用作为所述至少一个开关元件的情况。另一方面，仍然可以通过转换继电器生产所述新的安全开关装置，从而其具有浮置输出。因此，所述新的安全开关装置在功能上与具有浮置输出的常规安全开关装置兼容。这样便于在已存在的设备中利用所述新的安全开关装置替换常规的安全开关装置，并且使得可以在宽的电流、电压和频率范围内在所述负载电路中进行开关操作。

然而，原则上，也可以生产具有非浮置输出的根据本发明的安全开关装置。这样可能牺牲了浮置输出的优点，但是使用转换开关使得即使在此情况下也能够作出关于通向所述电力负载的电源路径是否已经中断的非常简单且可靠的断言。因此，也能够容易地、低成本地提供一种安全开关装置。

因此，完全实现了上述目的。

在本发明的一种优选例中，所述转换开关被设计使得其关闭作为缺省开关路径的第二开关路径。

在此优选例中，所述第一开关路径位于通向所述负载的电源路径上，仅当已经有意地将所述转换开关移到所述第一开关位置时，关闭所述第一开关路径。当没有激励时，例如，当根本没有向所述安全开关装置提供电压时，只要所述转换开关中没有故障，则所述转换开关自己返回所述缺省状态。此优选例允许成本效率的、小尺寸的实现。

在进一步优选例中，所述评价和控制单元以及所述监控单元一起被设计为，在关闭所述电源路径之前对所述转换开关执行功能测试。优选地，所述监控单元连接到所述评价和控制单元，从而防止关闭所述第二开关路径的可能。

这两个优选例的结合可以确保，仅当在所述功能测试(优选地，在关闭所述电源路径之前立即执行此测试)期间所述转换开关正确工作时，关闭通向所述负载的所述电源路径。如果能够假设在成功测试之后至少一次中断通向所述负载的电源路径，这样就得到了安全开关装置，利用此安全开关装置，可以实现欧洲标准EN 954-1的(最严格的)安全类别4，或者基于PR-EN-ISO 13849-1或IEC 61508的可比标准。例如，使用多样的、冗余的开关元件并且通过可以避免通常原因的故障的设计可以实现所述假设。相比之前的安全开关装置，此处的技术复杂度非常低，从而可以非常成本效率地实现所述严格的安全标准。然而，原则上，可以相互独立地或分开地实施所述两个优选例。

在进一步优选例中，所述功能测试包括生成经由所述第二开关路径传递的测试信号。

优选地，选择所述测试信号，使得其不能驱动连接到所述开关路径的负载。例如，所述测试信号可包括一个或多个短脉冲，在各种情况下，其脉冲持续时间比所连接的负载的响应时间更短。可选地或者除此之外，所述测试信号可具有所述负载不能处理和/或检测的振幅、频率或者一些其它信号参数。进一步，在一种优选例中，优选地，所述安全开关装置包括滤波单元，其被设计为在所述负载的连接点处或其上游滤除或者抑制所述测试信号。这样防止了负载被所述测试信号影响。

在本发明的进一步优选例中，将所述监控单元至少部分地集成到所述评价和控制单元中。

当微控制器或微处理器形成所述评价和控制单元的一部分时，由于能够非常容易地实现所述监控单元的功能，此优选例尤其可取。

在进一步的优选例中，所述新的安全开关装置包括至少两个转换开关，其第一开关路径相互串联排列。

当所述两个串联的第一开关路径产生冗余时，此优选例可取，其使得即使所述转换开关之一出现故障时，也可断开所述负载。在这种情况下，所述第一开关路径的串联排列是特别简单和成本效率的实现。

在进一步优选例中，所述安全开关装置包括至少两个转换开关，其中第二开关路径相互串联排列。在这种情况下，优选地，可以相互独立地开关各个转换开关。

此优选例有利地使得可以非常容易地、以较少的组件实现所述转换开关的监控和功能测试。

在进一步优选例中，所述至少一个转换开关是转换继电器。

对于本优选例来说，转换继电器是具有至少三个端子的机电组件，所述三个端子中的一个是用于两个交替开关路径的共用端，而所述第二和第三端子各自与所述交替的开关路径之一相关联。可以作为标准组件以低成本得到此类型的转换继电器，相比正传动继电器，其明显更小并且成本更低，从而得到了具有浮置输出的小的、低成本的安全开关装置。

在一种可选优选例中，所述至少一个转换开关包括半导体开关元件。

在此优选例中，所述转换开关可以是具有两个相互交替的开关路径的单个半导体开关元件，或者是电路布置，其包括例如提供了至少两个交替的开关路径的多个晶体管。此优选例的优点在于可以利用集成技术实现所述至少一个开关元件，从而相比使用继电器，其更小、成本更低。

在进一步优选例中，所述监控单元被设计为具有多通路冗余(multichannel redundancy)。可选地，或者除此之外，也可以设计所述评价和控制单元，使其具有多通路冗余。

当所述新的安全开关装置意图用于根据欧洲标准EN 954-1的类别4的应用或者其它相当的应用时，此优选例尤其有利。利用多通路冗余结构能够很方便可靠地满足关于所述安全开关装置的内在故障安全的要求。

勿须赘言，上述的特征以及以下文本中将进行解释的特征不仅可用于各个所述组合，而且，无需脱离本发明的范围，也可用于其它组合或本身进行单独使用。

附图说明

在以下描述中将详细解释本发明的示例性实施例，并在附图中进行阐明，其中：

图1示出了基于自动化进行操作的设备例子的自动机，其具有所述新的安全开关装置；

图2示出了所述新的安全开关装置的第一示例性实施例的示意图；以及

图3示出了一些时序图，用来解释所述新的安全开关装置的一种示例性实施例的操作方法。

具体实施方式

在图1中，用参考数字10表示所述设备，其基于自动化进行操作，并且，在其中使用了所述新的安全开关装置。

在这种情况下，设备10包括自动机12，由具有防护门14的防护栏保护其工作区域。由防护门传感器16检测防护门14的开关位置。所述防护门传感器包括第一部分16a，其连接到防护门14的移动部分，以及第二部分16b，其在防护门14的静态框架上。在一个示例性实施例中，第一部分16a包括应答器，仅当防护门关闭时，其可由第二部分16b(读取器)进行识别和评价。然而，本发明不限于此类型的防护门传感器，此外，也不限于作为信号装置的防护门传感器。利用诸如紧急关闭按键、转速传感器、挡光板等其它信号装置，也可以一样好地使用本发明。

参考数字18表示根据本发明的安全开关装置。当防护门14打开时，使用此安全开关装置关闭自动机12。

此处示出的设备10具有紧急关闭按键20作为另一个信号装置。由根据本发明的另一个安全开关装置22评价紧急关闭按键20。所阐明的示例性实施例中的安全开关装置18和22各自具有与固定电势无关的输出(将在后文中参考图2对此进行详细解释)，其相互串联，从而形成AND逻辑操作。

两个接触器24、26排列在所述逻辑链的一端，在这种情况下，其处于安全开关装置22的输出侧，并且它们使得触点在通向自动机12的电源路径28中再一次相互串联。两个接触器24、26的触点是闭合触点，也即是说，仅当比接触器24、26的吸合或吸持电压(pull-in or holding voltage)更高的工作电压激励接触器24、26的输入电路时，它们闭合。例如，工作电压30是24伏特，并且，在此示例性实施例中，经由安全开关装置18和22的串联输出触点通至接触器24、26。当防护门14打开并且/或者操作紧急关闭按键20时，安全开关装置18、22中断所述电流通路，其中，经由所述电流通路将接触器24、26的输入电路连接到工作电压30。于是，接触器24、26启动，而自动机12关闭。接触器24、26和(间接地)自动机12就是本发明中的负载。

勿须赘言，此处阐明的设备10是简化形式。具体地，此处仅阐明了两个简单的安全电路，其用来关闭自动机12。实际上，通常存在进一步的安全电路。例如，接触器24、26通常也具有正开启的断开触点，其被反馈到安全开关装置18、22中的至少一个，从而防止当接触器24、26中的一个已被熔接时启动自动机12。此外，通常提供操作控制系统(在此未示出)，其控制自动机12的正常操作过程。

图2示出了安全开关装置22的进一步细节。原则上可以以相同的方式设计安全开关装置18，或者其也可以具有双通路评价和控制单元，以及常规类型的输出。

在紧凑设备外壳36中以就其本身而言已知的方式排列安全开关装置22的组件。外壳36具有例如螺丝接线端或弹簧接线端形式的端子。参考数字38、40表示两个连接，在这种情况下，使用它们连接紧急关闭按键20，并向安全开关装置22提供供电电压42。在这种情况下，将供电电压42阐明为DC电压，并经由紧急关闭按键20的各个断开触点连接到连接点38、40。可选地，电压42原则上也可以是AC电压。

参考数字46、48表示两个进一步的连接端子，包括启动按键50和两个断开触点52、54的串联电路连接到所述两个连接端子。断开触点52属于图1所示的接触器24，并且正导向到接触器24的闭合触点。断开触点54以同样的方式正导向到接触器26的闭合触点。

此处阐明的安全开关装置22具有全部四个开关元件56、56′、58、58′。开关元件56、58和56′、58′分别相互串联，并形成两个电源路径，经由所述通路驱动两个接触器24、26。简洁起见，仅部分地阐明具有开关元件56′、58′的第二电源路径，具体地，没有与开关元件56′、58′的驱动有关的细节。然而，以与驱动开关元件56、58相同的方式驱动开关元件56′、58′。因此，除非相反说明，以下的解释也适用于开关元件56′、58′。

在这种情况下，开关元件56、58是转换开关的形式。各个开关元件56、58具有三个连接点60、62、64，在这种情况下，简明起见，仅为开关元件56标出。三个连接点60、62、64形成两个相互替代的开关路径。第一开关路径66在连接点62和64之间延伸(图2中用虚线表示)。第二个替代的开关路径68从连接点60延伸到连接点64(用实线表示)。因此，连接点64形成替代的开关路径66、68的公共根节点。在任意一个时间，在各个情况下，开关路径66、68中仅有一个被关闭。另一个则打开。

本发明一个示例性实施例中的转换开关56、58是各自具有一个触点的转换继电器，其中，所述触点在连接点60、62之间切换。在进一步示例性实施例中，然而，所述转换开关也可以是半导体开关元件的形式，或者至少通过半导体开关元件实现。

开关元件56的连接点62连接到安全开关装置22的外壳36上的一个端子70。开关元件58的连接点66以同样的方式连接到安全开关装置22的外部端子72。两个开关元件56、58的根节点64相互串联。因此，两个开关元件56、58的第一开关路径66在安全开关装置22的连接点70、72之间提供了电源路径，作为开关元件56、58的开关位置的功能，此通路可以被关闭或中断。同样，开关元件56′、58′表示在安全开关装置22的连接端子74、76之间的第二电源路径。在图1所示的应用中，向连接点70、74提供工作电压30，可以与此处描述的方式相同，其被通至安全开关装置18。

所有四个开关元件56、56′、58、58′的第二开关路径68在此示例性实施例中相互串联，并且该串联电路连接到监控单元，在图2中用参考数字78指示所述监控单元。监控单元78具有两个通路，如图2中示意性指明。然而，也可以利用单通路实现监控单元78。监控单元78的目标在于将测试信号80馈送到由开关元件56、58、56′、58′的第二开关路径68形成的串联电路。如果监控单元78能够经由开关路径读回测试信号80，则意味着所有开关元件都在图2所示的开关位置。因而，中断通向接触器24、26的电源路径。

监控单元78连接到微控制器82，微控制器82表示本发明的评价和控制单元。根据一个优选示例性实施例，仅提供一个微控制器82，尽管本发明不限于此。微控制器82被设计为设置开关元件56、58、56′、58′的开关位置。此外，其以下文所述的方式执行功能测试，从而检查开关元件56、58、56′、58′的开关操作。

为了进行开关，开关元件56、58需要供电电压，该电压被施加于线路84或电容器86。在这种情况下，在84、86的供电电压主要对应于施加于安全开关装置22的端子38、40的供电电压42。经由开关元件56、58的输入电路并经由各个晶体管90、92传送线路84上的电压。晶体管90、92使得微控制器82关闭或中断各个开关元件56、58的激励电路。当所述激励电路关闭且向电容器86或线路84提供比开关元件56、58的吸合电压更高的供电电压时，转换开关被转接到第一开关路径66。如果线路84上没有供电电压(或者这种情况下所述电压低于开关元件的吸持电压)或者微控制器82通过晶体管90、92中断所述激励电路，开关元件回到它们的缺省开关位置，在其中，第二开关路径68关闭。然后，中断通向接触器24、26的电源路径。

参考数字88表示电压和复位电路UR，在该电路这种情况下包括调压器(未分别示出)，其使用一般的供电电压42产生用于微控制器82的单独的供电电压。另外，所述电压和复位电路88确保一旦所述电压在端子38、40返回(复位功能)，微控制器82就以已定义的方式启动。在一个示例性实施例中，所述电压和复位电路也包含脉冲生成器(未分别示出)，其连接到微控制器82的复位输入。从而，从作用于安全开关装置22的输入的供电电压42得到用于微控制器82和用于开关元件56、58的供电电压。提供去耦网络94，从而对所述两个内部隔离的供电电压去耦，并且在本示例性实施例中，去耦网络94包含二极管以及与电容器86一起形成RC元件的电阻器95。电阻器95控制对电容器86进行完全充电的充电时间。RC元件包括电阻器95和电容器86，从而形成延迟元件，其确保仅在从供电电压42对端子38、40的施加测量的特定延迟之后，用于开关元件56、58的供电电压才到达。

参考数字96表示所谓的监视器(看门狗)，其包含第二延迟元件。使用监视器96一方面以就其本身而言已知的方式监控微控制器82的操作。为此，监视器96等待有规律的复发脉冲(recurring pulse)，这必须从微控制器82提供。此外，监视器96连接到多个AND门98，通过它能够抑制将所述控制信号从微控制器82发送到晶体管90、92。

在此示例性实施例中，不一样地驱动开关元件56、58，即是说，通过相互不同的控制信号驱动它们。在这种情况下，通过微控制器82在输出100处产生的动态控制信号(已定义的脉冲序列)驱动开关元件56(以及开关元件56′)。经由AND门和电容器102将控制信号100传送到晶体管90。仅当微控制器82在输出100以预想的频率和预想的振幅产生脉冲序列并且监控器96将此脉冲序列发送到电容器102时，晶体管90被开关为开。

相反，由微控制器82通过静态信号104驱动开关元件58、58′。可选地，也可以利用动态信号驱动各个开关元件56、58或利用静态信号驱动各个开关元件56、58，在这种情况下，优选地，通常控制信号100、104相互不同。

在根据IEC 62061的转换开关56、58的故障分析中，需要考虑以下故障：

1.尽管所述输入电路是去激励的(未被驱动)，转换开关56、58保持在受激励的(第一)开关位置66。

2.不论所述输入电路的激励怎样，转换开关56、58不改变到第一开关位置66，而是保持在第二缺省开关位置68。

3.所有连接点60、62、64之间存在短路。

可以在关闭通向所述负载的电源路径之前，利用监控单元78与微控制器82一起测试转换开关56、58的开关操作来处理所述故障。为此，监控单元78产生测试信号80，并将其馈送给包括第二开关路径68的串联电路。如果所有连接的转换开关都处于它们的去激励的缺省状态，则监控单元78必须能够读回测试信号80。在下一步中，例如，微控制器82开关转换开关56。现在，如果没有任何故障并且连接点60、62、64之间没出现短路，所述转换开关就进行了开关，则不必再读回测试信号80。一旦通过了此测试，所述监控单元连续地检查其它转换开关。如果在某种测试情况下可以读回测试信号80，则已经出现了上述故障之一。监控单元78适当地通知微控制器82，防止关闭通向接触器24、26的电源路径。相反，如果所有转换开关都通过了所述测试，则可以关闭通向接触器24、26的电源路径。如果这种情况下某个转换开关没有转接到第一开关路径66，则不能接入已连接的负载。因此，无论(未测试的)故障如何，都可以确保安全状态。

在图3的时序图中再一次图形化阐明了所述操作方法。顶部的波形110示出了，无论当整个设备被切换为开启还是关闭紧急关闭按键20时，将供电电压42施加于安全开关装置22。假设在时刻t₁操作紧急关闭按键20，从而将供电电压42从安全开关装置22断开。

第二波形112示出了用于微控制器82的供电电压，其通过电压和复位电路88产生。在将所述供电电压施加于微控制器82之后(或复位之后)的第一时间间隔114期间，微控制器82执行内部功能测试，这可从安全开关装置中微控制器的操作得知。

第三波形116示出了在开关元件56、58的激励电路的供电电压的曲线。在这种情况下，因为RC延迟元件95、86的时间响应，最开始提供的电压更慢地增加。选择所述组件，使得直到微控制器82完成其内部自检，才将所述供电电压全部作用于开关元件56、58。

第四波形118示出了在监控器96的输出信号。使用此信号将微控制器82的输出100、104连接到晶体管90、92从而到开关元件56、58。因此，在时刻t₂之前，微控制器82不能驱动开关元件56、58。

第五波形示出了测试信号80，监控单元78将其馈送到包含了第二开关路径68的电路。

现在，在接下来的两个图中示出了用于开关元件56、58的控制信号100和104。首先，分别为时间间隔120或122启动控制信号，其中，时间间隔120、122相互存在偏移。另外，在时间间隔120、122中，控制信号与测试信号80同时出现。如果在时间间隔120、122期间，不能再由监控单元78读回测试信号80，如图3中示意性指出，则相应开关元件56、58的开关成功。在成功完成所述测试之后，微控制器82能够将开关元件56、58切换到它们的第一开关位置66，并且能够以此方式关闭通向接触器24、26的电源路径(时刻t₃)。

最后，底部的图示出了接触器24、26的输入电路上的工作电压30的曲线124。在时刻t₃之后接触器24、26能够吸合，而自动机12开始工作。如果紧急关闭按键20在时刻t₁被操作，则用于开关元件56、58的供电电压消失(在电容器86的放电时间之后，此处忽略)。此外，用于开关元件56、58的控制信号100、104消失。这两个事件都导致通向接触器24、26的电源路径被中断。

在进一步的示例性实施例中，能够将监控单元78的功能性至少部分地集成在微控制器82中。例如，优选地，可以经由光耦合器、电容耦合或者电感耦合将来自微控制器82的测试信号80注入到第二开关路径的监控电路中。例如，此处标示为监控单元78的部分可以包括光耦合器或变压器。

此外，本发明的示例性实施例可包括转换开关56、58，其各自具有多个并联的开关触点。在这种情况下，可以并联用于监控单元78的读回路径。

转换开关56、58可以各自具有专用的监控单元78，其为各个转换开关产生特定的测试信号。然后，大量监控单元连接到微控制器82，从而向微控制器82通知所述功能测试的结果。此外，转换开关56、58的第二开关路径可以相互串联，而转换开关56′、58′的第二开关路径形成第二串行电路，其与包括转换开关56、58的串联电路分开形成。

最后，需要注意，还可以利用具有“常规”双通路或多通路评价和控制单元的安全开关装置实施本发明，如DE 100 11 211 A1中的例子所述。在以上示例性实施例中描述的实现仅是此处的一种优选实施例，其本身表示现有技术的安全开关装置的发明性进展。

Claims (11)

1.一种用于安全断开电力负载(24、26)的安全开关装置，具体地，其在自动设备(10)中，该装置包括至少一个用于从信号装置(16；20)提供消息信号的输入(38、40)，包括评价和控制单元(82)，以及包括至少一个开关元件(56、58)，其能够由所述评价和控制单元(82)驱动，从而中断通向所述负载(24、26)的电源路径，其特征在于，所述开关元件(56、58)是具有至少两个相互交替的开关路径(66、68)的转换开关，其中，第一开关路径(66)位于通向所述负载(24、26)的所述电源路径，而第二开关路径(68)通向监控单元(78)。

2.根据权利要求1所述的安全开关装置，其特征在于，所述转换开关(56、58)被设计为使得其关闭作为缺省开关路径的所述第二开关路径(68)。

3.根据权利要求1或2所述的安全开关装置，其特征在于，所述评价和控制单元(82)以及所述监控单元(78)被设计为，在关闭所述电源路径之前进行对所述转换开关(56、58)的功能测试。

4.根据权利要求1或2所述的安全开关装置，其特征在于，所述监控单元(78)连接到所述评价和控制单元(82)，从而防止关闭所述第一开关路径(66)。

5.根据权利要求3所述的安全开关装置，其特征在于，所述功能测试包括生成经由所述第二开关路径(68)传送的测试信号(80)。

6.根据权利要求1或2所述的安全开关装置，其特征在于，所述监控单元(78)被集成到所述评价和控制单元(82)中。

7.根据权利要求1或2所述的安全开关装置，其特征在于，至少两个转换开关(56、58)，其第一开关路径(66)相互串联排列。

8.根据权利要求1或2所述的安全开关装置，其特征在于，至少两个转换开关(56、58)，其第二开关路径(68)相互串联排列。

9.根据权利要求1或2所述的安全开关装置，其特征在于，所述至少一个转换开关(56、58)是转换继电器。

10.根据权利要求1或2所述的安全开关装置，其特征在于，所述至少一个转换开关(56、58)包括半导体开关元件。

11.根据权利要求1或2所述的安全开关装置，其特征在于，所述监控单元(78)被设计为具有多通路冗余。

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