CN101228486A

CN101228486A - 用于安全断开自动化设备中的负载的安全开关设备与方法

Info

Publication number: CN101228486A
Application number: CNA2006800266668A
Authority: CN
Inventors: R·法伊尔
Original assignee: Pilz GmbH and Co KG
Current assignee: Pilz GmbH and Co KG
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: EP1894065B1; CN100570518C; US7593205B2; EP1894065A1; JP2008544663A; WO2006136260A1; DE102005030276A1; US20080165464A1; JP4969571B2

Abstract

一种特别是用于安全断开自动化设备中的负载(12)的安全开关设备，其具有用于接收模拟输入信号(28)的至少一个输入(16)。另外，提供将模拟输入信号(28)转换为数字信号(31)的A/D转换器(22)。评估与控制单元(34)作为数字信号(31)的函数地控制至少一个输出开关元件(40，42)。模拟信号合并器(20)被设计为将模拟测试信号(27)叠加在模拟输入信号(28)上以形成模拟合并信号(29)。模拟合并信号(29)被提供给A/D转换器(22)。安全开关设备的运行于是能借助模拟测试信号(27)监视是否存在故障。

Description

用于安全断开自动化设备中的负载的安全开关设备与方法

技术领域

本发明涉及特别是用于安全断开自动化设备中的负载的安全开关设备，其包含至少一个用于接收模拟输入信号的输入，包含将该模拟输入信号转换为数字信号的A/D转换器，包含该数字信号被供到的评估与控制单元，并包含至少一个输出开关元件，该元件由评估与控制单元作为该数字信号的函数进行控制。

本发明还涉及特别是用于安全断开自动化设备中的负载的方法，该方法具有以下步骤：

-接收至少一个模拟输入信号，

-将该模拟输入信号转换为数字信号，

-对该数字信号进行评估，以及

-作为该数字信号的函数地对输出开关元件进行控制。

背景技术

例如这样的安全开关设备以及例如这样的方法可从例如DE 100 35174 A1获知。

许多年来，自动化设备已经得到越来越多的应用。这涉及用于商品的工业制造的自动化设备以及用于传送人或货物的自动化设备，例如机场中的传送带或滑雪场所的缆车。自动化设备也被越来越多地用于主题公园以及建筑自动化。与避免对人和物体的损伤或伤害有关的安全方面扮演着越来越重要的角色，这是因为，原则上，作为不正确操作的结果或作为设备操作过程中的故障的结果，自动化设备表现出潜在的危险。典型的用于自动化设备保护的措施包括借助光障(light barrier)、光栅(light grid)、防护栏等等设置保护区，以及设置允许安全断开设备(或设备一部分)的紧急断开开关。然而，存在这些措施在其中不适用的应用，例如在设置用于新流水线的机床时。在这种情况下，机器操作者不得不在防护门打开的情况下检查样品工件的正确供给和处理，并可能需要对制造过程进行干预。例如这些的设置操作典型地在减小的机器旋转速度下进行，保持代表对安全关系重大的过程变量(safe-relevant process variable)的、减小的旋转速度。

人们知道，冗余地对例如这些的、对安全关系重大的过程变量进行检测，以便借助真实性比较来确保过程变量已被正确记录。例如，在DE 19937 737 A1中介绍了适当的冗余设计的旋转速度传感器。出于安全原因而使用冗余紧急断开开关、防护门开关或光障也是已知的。

这些最后提到的发信号装置与旋转速度传感器以及用于记录模拟过程变量的其他传感器的不同在于它们仅产生二值输出信号(紧急断开开关按下或不按下、防护门打开或闭合、光障中断与否)。采用诸如此类的二值发信号装置，对安全关系重大的输出信号可能在长时间内不变化，例如由于紧急断开开关在几天或甚至几个月的时间段内不被操作，以及由于防护门在几小时或几天的时间段内不被打开。在这些情况下，为了确保二值发信号装置输出上的静态信号状态不为故障的结果、例如为电缆破碎后线路短路的结果，来自二值发信号装置的输出信号具有施加于其的时钟信号(积极或被迫的动态行为)是已知的。例如DE 199 62 497 A1中介绍了对应的安全开关设备。在来自模拟发信号装置、例如来自旋转速度传感器的输出信号的情况下，这样的问题不存在，因为传感器输出信号连续变化。另一方面，从两个可能的信号状态中识别出一个在这里也不是问题所在。相反，模拟传感器信号的各瞬时值关系重大。

当接收对安全关系重大的模拟信号时，因此(也)有必要确保接收模拟信号的电路元件正在正确运行。当模拟信号由A/D转换器转换为数字信号、该数字信号接下来被供到数字评估与控制单元以便进行评估时，这一点尤为正确。出于这些原因，开始时引用的DE 100 35 174 A1建议用两个冗余通道设计用于接收单通道模拟信号的输入电路，每种情况下测试信号被交替施加到通道中的一个，同时，另一个通道接收模拟输入信号。这使得可以在早期识别安全开关设备的输入电路中的功能故障。另外，冗余输入通道的相互测试允许模拟输入信号的连续记录。这种解决方案具有高度复杂的缺点，因为即使记录单通道模拟信号也需要两个冗余输入通道以及用于在输入信号与测试信号之间切换的多路转接器。

DE 100 37 737 A1公开了一种用于(模拟)传感器信号的安全单通道评估的方法和设备。此文献提出，两个附加冗余信号通过加和减从两个冗余模拟信号中产生。两个模拟输入信号与两个冗余信号于是被数字化并被传输到评估与控制单元。在一个典型实施例中，它们可经由单通道传输线传输。然而，该过程具有这样的缺点：通常需要两个冗余输入信号，且一个测量值的传输需要重复的信号转换(加、减、数字化)。

DE 43 09 789 A1提出，测试信号发生器集成在模拟传感器中，在这种情况下，测试信号发生器可由更高等级的评估与控制单元激活。这一提议具有这样的缺点：在安全开关设备的输入电路被检查时，传感器信号均不可用。另外，这种提议需要具有集成测试信号发生器的特殊模拟传感器。

DE 196 40 937 A1提出，通过不时地抑制模拟测量信号(将之接地)来测试用于接收模拟测量信号的电路的输入电路中的A/D转换器。这种过程也具有模拟输入信号不能连续用于评估的缺点。

发明内容

鉴于这样的背景，本发明的目的在于提供最初提到的类型的替代安全开关设备，并提供对应的方法，其允许安全且连续地记录模拟输入信号。

根据本发明一实施形态，该目的通过最初提到的类型的安全开关设备实现，其包含被设计为将模拟测试信号叠加在模拟输入信号上以便形成模拟合并信号的模拟信号合并器，模拟合并信号被供到A/D转换器。

该目的也通过最初提到的类型的方法实现，其中，模拟测试信号被叠加在模拟输入信号上以形成模拟合并信号，且其中，模拟合并信号被转换为数字信号。

因此，新的安全开关设备与新方法基于将模拟测试信号叠加在模拟输入信号上以创建合并的模拟“输入信号”的构思，该信号既包含来自原始模拟输入信号的信号信息，也包含在同一时刻来自模拟测试信号的信号信息。模拟合并信号被供到A/D转换器并被转换为数字合并信号。由于来自两个原始通道的信号信息被包含在数字合并信号中，评估与控制单元不仅能评估原始模拟输入信号，也能检查输入电路中的元件的正确功能，特别是A/D转换器的正确功能。评估与控制单元仅需要将包含在数字合并信号中的信号分量相互重新分开，并且，由于确定的信号合并，这一点可容易地做到。

新的安全开关设备的输入电路因此可被设计为具有一个通道，尽管为了使得甚至更好的故障安全性以及进一步使更大的可用性成为可能，两通道实施方式也是可行的。另外，新的安全开关设备能接收和评估来自标准传感器的模拟信号，也就是说，不需要特殊的安全模拟传感器。另一个特殊优点在于模拟输入信号能被连续监视和评估，故可以非常迅速地对输入侧模拟信号中的对安全关系重大的变化做出反应。

因此，圆满地实现了上面的目的。

在本发明的优化中，提供D/A转换器，其由数字测试信号产生模拟测试信号。

该优化使得非常简单且灵活的实施方式成为可能，因为数字测试信号能在合并信号的模拟/数字转换后非常容易地分离。另外，数字测试信号能在数字控制单元中非常容易地改变，因此也允许模拟测试信号的信号参数非常容易地与测试环境相匹配。

在另一优选实施例中，评估与控制单元产生数字测试信号并将之传送到D/A转换器。

这种优化是特别优选的，因为在这种情况下总是向评估与控制单元通知被用于检查的测试信号的信号参数。可以非常容易地将测试信号与模拟信号或不同的要求相匹配。另外，这种优化允许低成本的实施方式。

在另一优化中，模拟信号合并器为模拟加法器。

模拟加法器可借助可以买到的运算放大器非常容易地制造。另外，模拟测试信号与模拟输入信号的加法叠加具有这样的优点：接下来的信号分离可通过减法非常容易地进行。因此，新安全开关设备的输入电路中的元件的检查可以以非常低的成本非常迅速地进行，而不影响模拟输入信号。

在另一优化中，设置低通滤波器，其被布置在输入与模拟信号合并器之间。此低通滤波器的截止频率优选为大约1kHz。

这种优化与模拟输入信号和模拟测试信号的加法叠加结合特别有利。然而，其可用于例如乘法叠加。由于低通滤波器位于模拟信号合并器的上游，模拟输入信号被限制在最高输入频率。然而，恰在此后叠加的测试信号可能在较高的频率。这一频率差简化了所用测试信号接下来的评估。特别地，低通滤波器使得可以将合并信号的连续采样值彼此相减，以便从测试信号中消除该信号分量，这是因为模拟输入信号由于最大频率限制而仅能以有限的速率变化。因此，可以非常容易地为连续采样值限定最大可允许差异范围。

在另一优化中，A/D转换器具有宽于模拟输入信号最大可允许动态范围的最大转换器范围。

换句话说，这种优化包含模拟输入信号不使用A/D转换器的转换范围的构思。这种优化具有这样的优点：测试信号于是能被加到模拟输入信号中，即使当模拟输入信号已呈现其最大值时。因此，无论输入信号的瞬时值如何，加法叠加是可行的，由此，简化了两个信号分量的评估。另一方面，加法叠加的测试信号使得在其整个转换器范围内对A/D转换器进行测试成为可能，由此确保了可靠地识别出模拟输入信号的甚至是出乎预料的高幅度值。

在另一优化中，模拟测试信号为脉冲信号，其具有大于A/D转换器采样间隔的脉冲间隔。

这种优化允许对已出于测试目的被合并的信号分量特别容易地进行分离，因为合并信号中的某些采样值由于这些时间参数而没有叠加测试分量。测试分量因此可通过合并信号中的连续采样值的简单相减来识别。

在另一优化中，评估与控制单元被设计为将数字信号的连续值彼此进行比较，并在连续值彼此相差大于所限定差异值的情况下产生故障信号。

这种优化使用了已经介绍的能力。其允许新方法和新安全开关设备以非常简单的形式实现。另外，在此优化中，合并信号能非常迅速地得到评估。

在另一优化中，提供至少一个输出，其作为模拟输入信号的函数但独立于模拟测试信号地变化。

换句话说，这种优化提供了至少一个输出，在该输出上提供不受叠加测试信号影响的信号。优选为，其为本质上对应于模拟输入信号的信号、特别是数字信号。这种优化允许模拟输入信号的直接进一步处理，例如出于闭环控制目的。然而，作为新的输入电路检查的结果，输出信号可被进一步处理为“安全信号”。

在另一优化中，至少两个输入被提供，以便接收至少两个模拟输入信号，至少两个模拟信号合并器被提供，其被设计为将模拟测试信号叠加在所述至少两个模拟输入信号中的每一个上。同样优选为提供至少两个A/D转换器以及至少两个评估与控制单元(例如两通道评估与控制单元)，由此形成贯穿始终一直具有两个通道的信号处理路径。

这种优化允许新安全开关设备的特别灵活的使用，因为在不对安全开关设备进行任何改变的情况下，一方面，冗余模拟信号能够得到处理，另一方面，单通道模拟信号也能得到处理。在这种优化中，新的安全开关设备能非常灵活地与变化的操作环境相匹配。

在另一优化中，评估与控制单元被设计为评估相对于彼此反相(inverted)的两个模拟输入信号。

这种优化对于存在强电磁干扰场的应用特别有利。例如这种的干扰可非常有效地通过彼此反相的模拟输入信号的评估来消除，例如通过减法。这种优化因此使得对于模拟信号的接收具有特别高的故障安全性的实施方式成为可能。

在另一优化中，评估与控制单元被布置为在物理上与A/D转换器以及模拟信号合并器分离，附属控制单元被布置在A/D转换器的输出上，并和评估与控制单元通信。在一个优选实例中，就其本身而言，由DE 103 20 522A1可知，通信以编码形式在单通道传输路径上发生。作为这一点的替代方式，其他优选典型实施例中的通信在总线系统(例如CAN总线链路)上发生。

这种优化简化了本发明在广为散布的设备中的实施方式，并因此有助于设备成本的缩减。另外，这使得使用一个共用的评估与控制单元评估具有模拟输出信号的多个传感器成为可能。后者对于安全开关设备的模块化设计也是有利的，其中，单个的模块彼此间并没有长的距离，而是能被有选择地联结在一起。在一个优选实施方式中，评估与控制单元为所谓的头模块(head module)，多个不同的I/O模块(输入与输出模块)可被连接到头模块上。在这种情况下，模拟信号合并器与A/D转换器的输入构成模块化输入单元。

不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，上面提到的特征以及将在下文中阐释的特征不仅能以各个所述组合使用，还能以其他组合使用或单独使用。

附图说明

本发明的典型实施例将在下面的介绍中更为详细地阐释，并在附图中示出，在附图中：

图1示出了简化的框图，以便阐释新安全开关设备的第一典型实施例；

图2示出了叠加模拟测试信号的模拟输入信号的实例；以及

图3示出了简化的流程图，以便阐释新方法的实施例。

具体实施方式

在图1中，新安全开关设备的典型实施例总体用参考标号10表示。安全开关设备10在这里用于安全断开自动化设备中的负载。举例而言，示出了电动机12，其必须以故障安全方式作为输入侧传感器信号的函数地被断开。在上下文中，故障安全意味着安全开关设备10必须至少遵照EuropeanStandard EN954-1的Category 3的要求或IEC 61508和/或ISO 13849-1的含义内的可比要求。

安全开关设备10包含具有输入16的输入电路14、连接到输入16的低通滤波器18、连接到低通滤波器18的信号合并器。在这种情况下，信号合并器为模拟加法器电路或模拟加法器20的形式。模拟加法器20可借助运算放大器容易地制造。这种电路对本领域技术人员来说属于基础知识，为清楚起见，对之不作详细说明。

加法器20的输出被连接到A/D转换器22。来自A/D转换器22的输出通向微控制器24。另外，微控制器24被连接到D/A转换器26，D/A转换器26向加法器20供给模拟信号27。加法器20将连接到输入16的模拟传感器30的、受到低通滤波器18限制的模拟输入信号28与模拟信号27进行叠加。模拟合并信号29因此在加法器20的输出上产生，并被A/D转换器22转换为数字合并信号31。举例而言，传感器30可以为旋转速度传感器、温度传感器、压力传感器等等。

安全开关设备10在图1中被示为具有第二、冗余输入电路14′。冗余输入电路14′中的元件用与输入电路14中的那些相同的参考标号表示，但每个用撇号标注。具有两个冗余输入电路14、14′的安全开关设备10的构造提供了高度灵活性，因为两个输入电路14、14′能被或者冗余、或者相互独立地有选择地使用。然而，原则上，安全开关设备10可被制造为仅仅具有一个输入电路14，因此，下文仅提到一个输入电路14。

在具有两个冗余输入电路14、14′的典型实施例中，优选为，输入电路14被设计为从反相(inverting)传感器30′接收反相的模拟输入信号28′。反相模拟输入信号28、28′的评估通过在接下来的评估与控制单元中进行减法处理使得容易地抑制叠加在输入信号28、28′上的电磁干扰成为可能。

微控制器24在这里被连接到接口32并经由接口32与更高等级的(在这种情况下为两通道的)评估与控制单元34通信。评估与控制单元34可以在物理上远离输入电路14。接口32可以为总线接口，例如基于称为SafetyBus(其已被开发出并由本发明的所有者发售)的总线接口。作为其替代物，单通道传输线也可用于输入电路14和评估与控制单元34之间的传输，如同DE 103 20 522 A1中介绍的那样。另外，出于通信目的一般可使用两通道，或者，评估与控制单元34可与输入电路14一起构成紧凑的集成安全开关装置。

在一个特别优选的实施例中，输入16、信号合并器20以及A/D转换器22与所示的其它元件一起被布置在模块封装33中，该封装作为输入模块被连接到头模块，头模块包含评估与控制单元34。输入模块33和I/O模块34于是经由例如“后壁(rear-bus)总线”通信，单个的模块被插接到后壁总线上。在一个典型实施例中，后壁总线基于CAN总线。

在这里，如两个微控制器36、38的简化形式所示，评估与控制单元34具有二通道冗余。举例而言，评估与控制单元34可以为本发明的所有者在PSS的商标下所发售的可编程安全控制器。或者，评估与控制单元34可以为本发明的所有者在PNOZ的商标下所发售的安全开关装置，或者，为了得到模块化设计，其为已经提到的头模块。

在这种情况下，两个微控制器36、38的每一个被连接到输出侧的相应的开关元件40、42。开关元件40、42各自在输出44、46上产生输出信号。在这种情况下，输出信号被示为作为电位的输出信号。或者，输出开关元件40、42可以为例如浮的继电器触点。

两个接触器48、50被连接到评估与控制单元34的输出44、46。这使得接触器48、50的触点52、54彼此串联连接，并与用于电动机12的电力供给路径串联。另外，频率转换器56也被布置在电动机12以及接触器48、50的触点52、54之间。频率转换器56借助评估与控制单元34的输出58上的信号受到控制，且其作为输入信号28、28′的函数地管理电动机12的旋转速度。出于这个目的，评估与控制单元34评估借助输入电路14、14′接收到的模拟输入信号28、28′，并产生用于频率转换器56的输出58的激活信号。

为了监视输入电路14、14′、特别是A/D转换器22、22′的正确运行，测试信号27被叠加在各模拟输入信号28、28′上，并以下面阐释的方式得到评估。在一个优选典型实施例中，测试信号以数字测试信号60的形式由评估与控制单元34产生。D/A转换器将数字测试信号60转换为模拟测试信号27。模拟测试信号27在模拟加法器20中被叠加在模拟输入信号28(以及28′)上。

包含模拟输入信号28和模拟测试信号27的合并信号29被A/D转换器22转换为数字合并信号31，接着，在微控制器24中得到预处理，使得其能经由接口32传输到评估与控制单元34。或者，数字测试信号60也可在微控制器24中产生。

图2示出了模拟输入信号28的细节，模拟测试信号27被叠加在该信号上。在这种情况下，模拟测试信号27包含多个脉冲66、68，脉冲距离用DP表示。虚线70、72、74、76表示模拟合并信号29的采样值，A/D转换器22接收该信号并将之转换为数字值。两个采样值之间的间距(也就是说，A/D转换器22的采样间距)用参考标号78表示。

线80表示A/D转换器22的转换器范围的上限值与下限值。形成对照的是，线82表示输入信号28的最大动态范围。由图2可见，可允许在这种情况下动态范围82窄于A/D转换器22的转换器范围80。或者，输入信号28可充分使用A/D转换器22的转换器范围80。

图3示出了新方法的一个典型实施例的简化的流程图。在步骤86中，在加法器20的输出上对合并信号29(S_a)进行采样。举例而言，在这里考虑图2的采样值70，且其被转换为数字值。根据步骤88，模拟测试脉冲66被叠加以得到步骤90的下一个采样值。采样值72因此由模拟输入信号28的瞬时值与所加上的测试脉冲66的瞬时值组成。换句话说，图3的流程图中的采样值72(S_a(t₁))超过实际模拟信号28计达测试脉冲66的瞬时值。

两个连续的采样值S_a(t₀)与S_a(t₁)在步骤92中彼此相减。另外，进行检查以判断差是否小于规定的阈值ΔS。如果大小之差大于规定的阈值，则故障已发生，其根据步骤94触发反应，例如断开电动机12。相反，如果大小之差小于规定的阈值ΔS，可使用从中移除所叠加测试脉冲66的合并信号的瞬时值(步骤96)。迭代地重复方法步骤86到96(循环98)。

图3所示的方法允许输入电路14的运行、特别是A/D转换器22的运行得到检查，模拟输入信号能在没有任何中断的情况下被接收和处理。然而，参照测试脉冲66介绍的情况当模拟输入信号在两个采样值之间变化时更难一些。为测试脉冲68示出这种情况。从步骤92开始的减法处理现在产生相对较大的差ΔS，如图2中的参考标号100所示。然而，由于低通滤波器18，在一开始，模拟信号28仅能受到从一个采样值到下一个的相对信号变化。如果这种最大可能信号变化(加任何公差补充)被规定为最大可允许阈值ΔS，即使在这种困难的情况下，新方法提供了关于输入电路14中的元件的可维修性的可靠陈述。

在本发明的优选典型实施例中，为了在其整个运行范围内对A/D转换器22进行测试，经由模拟输入信号28施加可变测试信号。可变测试信号可以包含例如具有不同的幅值和/或不同数学符号的测试脉冲66、68。然而，在相对较为简单的典型实施例中，可以使用保持为相同的测试脉冲66、68。另外，假设测试信号的分量对于每个采样值来说是已知的，原则上，还可将不为脉冲形式的模拟信号用作测试信号。另外，原则上，尽管接下来的信号分离处理更为复杂，以乘法而不是加法对测试信号进行叠加是灵活的。在乘法叠加的情况下，信号分离可借助傅立叶分析(这里未示出)进行。

特别地，所介绍的方法可用于识别A/D转换器22中的代码错误和放大故障。如果使用可变测试信号，也可以识别A/D转换器22中的线性故障。A/D转换器22中的偏移误差可通过简单地断开模拟输入信号28识别，这种断开可通过例如使用布置在低通滤波器18上游或下游的开关元件(此处未示出)进行。

由于在图3所示的方法中监视连续采样值的真实性，该方法特别适用于仅具有一个单通道输入电路14的安全开关设备10。另外，在冗余输入电路14的情况下，真实性比较可在两冗余通道中的采样值之间进行，由此使增大的安全性成为可能。

一旦所叠加的测试信号已从采样值70到76中通过计算“移除”，采样值可用于电动机12的闭环控制。出于这种目的，图1所示评估与控制单元34在输出58上产生适当的控制信号，该控制信号作为模拟输入信号28的函数而不是作为测试信号27的函数地变化。与此形成对照的是，输出开关元件40、42的开关位置主要依赖于借助测试信号27进行的故障监视是否发信号表示输入电路14中的正确运行。

在图1所示的典型实施例中，当新方法识别出故障状况和/或当在输入16上接收的模拟信号过冲或下冲达限制值时，新安全开关设备10以故障安全形式断开电动机。作为替代的是，在优选冗余实施方式中，也可借助至少一个输出开关元件产生警报信号，并导致例如所记录的模拟值不再被处理。如果第二模拟通道可用，此输入信号自身可用于进一步的处理。

Claims

1.一种特别是用于安全断开自动化设备中的负载(12)的安全开关设备，其包含用于接收模拟输入信号(28)的至少一个输入(16)，包含将所述模拟输入信号(28)转换为数字信号(31)的A/D转换器(22)，包含所述数字信号(31)被提供到的评估与控制单元(34)，并包含由所述评估与控制单元(34)作为所述数字信号(31)的函数进行控制的至少一个输出开关元件(40，42)，所述安全开关设备的特征在于被设计为将模拟测试信号(27；66，68)叠加到所述模拟输入信号(28)上以形成模拟合并信号(29)的模拟信号合并器(20)，其中，所述模拟合并信号(29)被提供给所述A/D转换器(22)。

2.根据权利要求1的安全开关设备，其特征在于D/A转换器(26)，所述D/A转换器(26)由数字测试信号(60)产生所述模拟测试信号(27)。

3.根据权利要求2的安全开关设备，其特征在于：所述评估与控制单元(34)产生所述数字测试信号并将之传输到所述D/A转换器(26)。

4.根据权利要求1-3中一项的安全开关设备，其特征在于所述模拟信号合并器(20)为模拟加法器。

5.根据权利要求1-4中一项的安全开关设备，其特征在于低通滤波器(18)，所述低通滤波器(18)被布置在所述输入(16)与所述模拟信号合并器(20)之间。

6.根据权利要求1-5中一项的安全开关设备，其特征在于所述A/D转换器(22)具有最大转换器范围(80)，该范围宽于所述模拟输入信号(28)的最大动态范围(82)。

7.根据权利要求1-6中一项的安全开关设备，其特征在于所述模拟测试信号(27)为具有脉冲间隔(DP)的脉冲信号，所述脉冲间隔(DP)大于所述A/D转换器(22)的采样间隔(78)。

8.根据权利要求1-7中一项的安全开关设备，其特征在于所述评估与控制单元(34)被设计为将所述数字信号(31)的连续值彼此进行比较，并在所述连续值彼此相差达大于规定差异值(ΔS)时产生故障信号(94)。

9.根据权利要求1-8中一项的安全开关设备，其特征在于至少一个输出(58)，所述输出作为所述模拟输入信号(28)的函数但独立于所述模拟测试信号(27)地变化。

10.根据权利要求1-9中一项的安全开关设备，其特征在于用于接收至少两个模拟输入信号(28，28′)的至少两个输入(16，16′)以及被设计为将模拟测试信号(27)叠加在所述至少两个模拟输入信号(28，28′)中的每一个上的至少两个模拟信号合并器(20，20′)。

11.根据权利要求10的安全开关设备，其特征在于所述评估与控制单元(34)被设计为对彼此反相的两个模拟输入信号(28，28′)进行评估。

12.根据权利要求1-11中的一项的安全开关设备，其特征在于所述评估与控制单元(34)被布置为在物理上与所述A/D转换器(22)以及所述模拟信号合并器(20)分离，其中，和所述评估与控制单元(34)通信的附属控制单元(24)被布置在所述A/D转换器(22)的输出上。

13.一种用于安全断开自动化设备中的负载(12)的方法，其包含以下步骤：

-接收至少一个模拟输入信号(28)，

-将所述模拟输入信号(28)转换为数字信号(31)，

-对所述数字信号(31)进行评估，以及

-作为所述数字信号(31)的函数地控制输出开关元件(40，42)，

该方法的特征在于模拟测试信号(27)被叠加在所述模拟输入信号(28)上以形成模拟合并信号(29)，且所述模拟合并信号(29)被转换为所述数字信号(31)。