CN104364720B - 用于控制安全装置的控制装置,和io链路的用于将安全协议传输至安全装置的用途 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制安全装置的控制装置,所述安全装置可通过IO链路连接至主控组件,所述控制装置的特征在于安全协议可通过IO链路连接来传输。

Description

用于控制安全装置的控制装置,和10链路的用于将安全协议 传输至安全装置的用途

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于控制安全装置的控制装置。另外,本发明涉及10链路的用于 将安全协议从主控组件传输至安全装置的用途。

背景技术

[0002] 在机械与设备工程以及在自动化工程的领域中,众多的标准化现场总线系统具被 证明为平行单独线路布线提供了良好的替代品。这种情况下,多个所谓的现场总线模块通 过现场总线连接至中央控制装置。继而,终端装置被连接至现场总线模块。最近,10链路连 接已用于将终i而装置连接至现场总线検块。当进彳丁这种连接时,现场总线模块发挥10链路 主控机的功能。终端装置可例如为传感器、致动器、显示装置、操作员装置或机器中的较小 驱动设备。在许多组件设施中,对用于电安装设备的电缆布线/线路布线和配电箱的空间要 求常常超过机械操作系统的安装空间。安装用于向机器进行信号传输的硬件所需的工时和 材料的成本几乎总是超过所连接二进制传感器和致动器的购买成本。出于这个原因,鉴于 要避免昂贵和复杂线路布线并且降低成本,常常免除了具有模拟信号或串行接口的传感 器、具有诊断功能的多通道可参数化传感器或装置,尽管实际上使用所述传感器或装置是 有利的。

[0003]为了解决这个问题,所涉及的制造商联盟(consortium)已指定了用于更智能传感 器/致动器接口的新标准,这种接口被称为“10链路”。计划根据IEC 61131-9基准将10链路 标准化为国际开放式标准。10链路装置是通过说明文件I0DD,即10链路装置说明书来描述。 作为说明用语,I0DD将根据I SO 15745基准来标准化为开放式标准。10链路为用于在传感器 和致动器与机器的10阶层之间进行信号传输的串联点对点连接。原则上,10链路在10链路 主控机与作为从装置的所连接10链路装置之间传输数据。现场总线模块以及SPS接口组件 组可利用来用作10链路主控机。10链路与二进制标准传感器向下兼容,并且10链路通常使 用未屏蔽三线路或五线路标准电缆。虽然现场总线阶层负责将单独机器或所述单独机器的 部件与设备的控制系统互连,但是10链路是分派到机器或传感器致动器阶层。现场总线阶 层包括如通常用于机械与设备工程的大多数标准化现场总线。常用的现场总线例如为 PR0FIBUS-DP、Interbus、DeviceNet、CC-Link 和CANopen。最近,也已使用基于以太网的现场 总线标准,如PR〇FINET、EtherNet/IP、EtherCAT以及以太网P0WERLINK。现场总线以尤其有 利的方式来桥接单独参与方之间的较大距离,所述单独参与方可位于数百米直到有时超过 l〇km之间。然而,问题和缺点在于:实际上不可能以经济上可行的方式对传感器/致动器阶 层使用这些高性能总线系统。

[0004]除了纯功能信号之外,还总是存在将会在机器中发现的信号,所述信号与安全性 有关并且所述信号用于对人员以及器具提供安全性。常用的安全信号来自安全装置和安全 开关,如门安全开关、门锁开关装置、光幕、急停开关等。下文中,术语“安全性装置”始终指 的是这些安全装置和安全开关。

[0005]正如对纯功能信号的情况一样,当针对安全信号时,在充分的传输形式方面产生 问题。基于现场总线的解决方案在市场上是可获得的,但是所述解决方案相比较来说都是 复杂的。常见的是安全信号的平行线路布线,然而,所述布线涉及到高的劳力消耗并常常导 致混乱复杂的电缆布线系统。此外,还存在具有需要加以参数化的介质复杂性的安全装置。 [0006]因此,本发明是基于进一步开发用于控制安全装置的控制装置的目标,所述安全 装置可通过10链路连接至主控组件,所述连接方式使所述10链路还促进安全信号的传输, 而同时以尽可能少的技术消耗来执行这个连接而且无需提供其它的电缆布线。

[0007]具体来说,还应可能通过利用常用的安全协议来传输安全性相关信号,所述安全 协议允许通过现有的通信结构来传输安全信号。这些协议例如为PROFIsave、CIPsafety、 OpenSaf ety、CC-Link 安全性等。

发明内容

[0008]本发明提供了一种用于控制安全装置的控制装置,所述安全装置可通过10链路连 接而连接至主控组件,其中可通过10链路连接来传输安全协议,其中所述安全装置被配置 用于通过所述10链路连接发送和/或接收至少一个安全或非安全信号,以及所述安全装置 被配置用于通过所述10链路连接发送所述安全装置的识别数据。所述安全装置(142)以转 接器形式实现,所述转接器具有用于将其他安全装置与本机接口连接的安全输入和/或用 于以安全方式切断电负载的安全输出。为了满足对于提高的安全性能水平的要求,经由其 它外部装置监测(EDM)输入提供向所述转接器的反馈,所述其它外部装置监测输入促进对 外部装置的监测。

[0009] 如本发明所述的控制装置具有以下优点:以安全协议可通过10链路连接来传输的 方式来设计。换句话说,10链路连接本身是用于传输安全性协议。以这种方式,可免除用于 传输安全信号的其它电缆布线。

[0010] 所述10链路连接可以用作黑色通道。

[0011] 可通过所述10链路连接对所述安全装置供应能量。

[0012] 所述安全装置可以被配置用于通过所述10链路连接发送和/或接收装置状态。

[0013] 所述安全装置可以被配置用于通过所述10链路连接发送和/或接收参数。

[0014] 所述安全装置可以被配置用于通过所述10链路连接发送和/或接收诊断信息。

[0015] 所述安全装置可以具有可同步的实时时钟。

[0016] 借助于本发明的上述手段,如本发明所述的控制装置的有利的其它改进形式和加 强形式是可能的。因此,如在极为有利的实施方案中所设想,10链路连接充当黑色通道 (black channel)。以这种方式,10链路连接可用于传输任何所需的安全协议,因为10链路 连接仅用作用于传输的介质,也就是,用作所谓的黑色通道。根据本发明的解决方案的重大 优点在于以下事实:安全10链路装置通过1〇链路连接来传输安全数据,或简单来说,10链路 使用可商购的安全协议中的一种,同时还可能在需要时同时地传输其它非安全数据。在这 种用于传输安全信号的方法中尤其有利的是:1〇链路主控机可保留标准主控机,也就是,所 述10链路主控机不必是安全装置,因为从可通过使用10链路连接至主控组件并且将在下文 简称为10链路装置的安全装置直到安全控制的整个传输距离可视为黑色通道,所述黑色通 道意指10链路主控机是所述黑色通道的部分并且因此无须符合任何特殊的安全性要求。

[0017]也为极其有利的是以下事实:可通过i〇链路连接对安全装置供应能量。以这种方 式,可节省其它单独的电力电缆,因而减少与线路布线相关联的消耗,并因此节省材料和安 装成本。

[0018]除此之外,可提供的一个有利的特征是:安全装置或连接至安全装置的装置的装 置状态可通过10链路发送和/或接收。

[0019]此外,可提供的一个有利的特征是:安全装置被配置用于通过10链路连接发送和/ 或接收至少一个信号或数据(例如,来自传感器的测量值或识别和诊断数据)。

[0020] 此外,可提供的一个有利的特征是:安全装置供应识别数据,可基于这些识别数据 来识别制造商以及配备有1〇链路装置的安全装置的类型。尤其当针对安全应用时,如果可 识别出装置,那么将是极为有利的。因此,例如在维护情况下,可识别己与有缺陷装置交换 的替换装置,并且必要时,如果所述替换装置的识别不正确,那么可拒绝所述替换装置。

[0021] 另外,可提供的一个有利的特征是:安全装置被配置用于通过10链路连接发送和/ 或接收至少一个参数,其中安全参数的传输也可借助于适合手段来进行。

[0022] 根据另一实施方案,安全装置可以具有安全输入的转接器形式实现,如可在市场 上获得的常规安全装置可通过所述安全装置的本机接口(如0SSD)连接至所述转接器,或多 通道机械触点可连接至所述转接器。

[0023]此外,根据有利的设计特征,可提供的是:作为10链路装置的安全装置以具有安全 输出的转接器形式实现,任何所需的致动器可连接至所述转接器,所述致动器可通过安全 输出以安全方式切断。

[0024]另外,可根据有利的设计提供的是:安全装置以具有安全输出的转接器形式实现, 任何种类的致动器可连接至所述转接器,所述致动器可通过安全输出以安全方式切断,并 且所述致动器通过强制致动触点促进向转接器的反馈,以便满足较高安全性能水平的要 求。在这种情况下,转接器包括其它输入,即所谓的EDM输入(外部装置监测)。

[0025] 最后,可提供的是:安全装置被配置用于通过10链路连接发送和/或接收至少一个 诊断信息。

[0026] 与如RS-232或USB的其它串行接口对比,10链路不需要屏蔽电缆,并且更重要的 是,所述10链路与具有三线路结合的二进制传感器和非10链路启用的具有3核心或5核心连 接的致动器向下兼容。

[0027]根据本发明的解决方案提供10链路的用于将安全协议从主控组件传输至安全装 置[和]从安全装置传输至主控组件的用途。这种情况下,有利地提供的是:安全协议通过用 作黑色通道的10链路数据位来传输。在这种情况下,极为有利的是,在安全信号通过10链路 连接从安全装置传输至主控组件期间,利用本身已知的1〇链路传输协议,以便一一如己在 以上所揭示一一主控组件本身无须为安全装置,因为从作为10链路装置的安全装置到安全 控制的传输距离被视为所谓的黑色通道。

附图说明

[0028] 本发明的实施方案示于图式中并且在以下描述中更详细地描述。

[0029] 在图中:

[0030]图1示出本发明所利用的控制装置的示意表示。

[0031]图2a、2b示出10链路数据位作为用于安全协议的黑色通道的用途的示意表示。

具体实施方式

[0032]图1示意地示出用于控制终端装置的控制装置,所述控制装置以10链路装置形式 实现。中央控制装置,即控制器100—方面体现为PLC (可编程逻辑控制),而另一方面体现为 F控制装置(故障安全控制装置)。这意味着,控制器100能够控制普通终端装置以及安全装 置,或所述控制器可处理所述控制器的数据。主控组件110、140通过现场总线102连接至这 个中央控制器100,其中10链路装置113通过10链路连接111连接,所述10链路装置113与安 全无关,即10链路装置113不是安全装置。另外,安全装置114通过10链路连接112连接,所述 安全装置114例如光幕、光栅、收发器、光屏障、激光扫描器等。图1示出光幕的示意表示。这 种光幕可布置在例如机器的安全相关区域中,并且意图确保这种光幕在人员位于光幕的光 线区域中时机器可不进行工作。

[0033] 与安全无关的其它10链路装置143、147通过10链路141、145连接至另一主控组件 140,所述其它10链路装置例如像RFID阅读装置、测量装置等。另外,安全装置142通过10链 路连接148连接,所述安全装置142可例如采用具有安全输入和输出的分配器形式,例如,急 停开关144或液压阀146可连接至所述分配器。急停开关144的致动是安全相关控制参数,以 便控制液压阀146或光幕114的光线的中断。这些安全相关信号必须通过安全协议传输至主 控组件110、140。原则上,可能将安全装置114、144、146直接连接至现场总线102 (未示出)。 然而,这将导致庞大的安装工作量并且还将需要多个其它电缆。为避免这种额外的消耗,根 据本发明的解决方案提供的是:安全装置114、142 (和因此144、146)通过10链路连接112、 148连接至主控组件110、140,其中10链路连接112、148将用作用于传输安全协议的黑色通 道。如何进行这种连接是结合图2a、2b来示意地描述。在图2a中,示意地描述用于传输本身 已知的10链路协议的10链路数据位。除报头位201、209之外,提供例如用于传输数据信号位 的多个区域210、220、230、240、250。通过10链路连接本身的数据传输是已知的。现在,这一 组数据位的10链路连接用作实现传输安全协议目的的黑色通道。这意味着,数据位区域 210、22〇、230、240、25〇用于传输安全协议,所述数据位区域被保留来用于信号传输。因此, 例如,区域210可用作另一报头,例如,区域220用作编号,例如,区域230用作时间戳,并且例 如,区域240用作CRC,并且例如,区域250用作另一报头。在这种情况下,10链路连接并不“识 别(realize)”在这里传输的安全协议。10链路连接仅用作似乎透明的通道,所述通道也称 为“黑色通道”。这里,巨大的优点在于以下事实:10链路连接可用于不同的安全协议,例如 像,?如?183€6、(:1?83€6七7、0?6113&€6七7、〇:-1^1^安全等。在任何情况下,10链路连接都用作 黑色通道。

[0034] 借助于适合安全机制的保护,可参数化10链路装置也可通过10链路接口接收安全 参数。这种安全10链路装置的有利的设计也可通过10链路参数化的使用在所需安全协议之 间进行切换,以便可有利地借助于单一装置来操作不同的系统环境,并且不会不必要地增 加所涉及类型的多样性。以这种方式,不仅可能通过10链路连接来连接本身己知的10链路 装置,即与安全无关的装置,而且促进作为安全相关10链路装置的安全装置的连接。

[0035]这种安全信号的传输中尤其有利的是,作为主控组件的10链路主控机可保留标准 主控组件,这意味着所述10链路主控机无须为安全装置,因为从10链路装置到安全控制的 全部传输路径都视为黑色通道,其中主控组件组是所述黑色通道的部分并且无须符合任何 特定安全要求。

Claims (11)

1.用于控制安全装置(114、142)的控制装置,所述安全装置可通过10链路连接而连接 至主控组件(110、140),其中可通过1〇链路连接来传输安全协议,其中所述安全装置(114、 142)被配置用于通过所述10链路连接发送和/或接收至少一个安全或非安全信号,以及所 述安全装置(114、14¾被配置用于通过所述10链路连接发送所述安全装置(114、142)的识 别数据, 其中,所述安全装置(142)以转接器形式实现,所述转接器具有用于将其他安全装置与 本机接口连接的安全输入和/或用于以安全方式切断电负载的安全输出,并且 其中,为了满足对于提高的安全性能水平的要求,经由其它外部装置监测(EDM)输入提 供向所述转接器的反馈,所述其它外部装置监测输入促进对外部装置的监测。
2. 如权利要求1所述的控制装置,其特征在于所述1〇链路连接用作黑色通道。
3. 如权利要求1或2所述的控制装置,其特征在于可通过所述10链路连接对所述安全装 置(114、142)供应能量。
4.如权利要求1或2所述的控制装置,其特征在于所述安全装置(U4、142)被配置用于 通过所述10链路连接发送和/或接收装置状态。
5.如权利要求1或2所述的控制装置,其特征在于所述安全装置(114、142)被配置用于 通过所述10链路连接发送和/或接收参数。
6.如权利要求1或2所述的控制装置,其特征在于所述安全装置(114、142)被配置用于 通过所述10链路连接发送和/或接收诊断信息。
7.如权利要求1或2所述的控制装置,其特征在于所述安全装置(114、142)具有可同步 的实时时钟。
8.10链路的用于将安全协议从主控组件(110、140)传输到安全装置(114、142)的用途, 其中所述安全装置(114U42)被配置用于通过所述10链路连接发送和/或接收至少一个安 全或非安全信号,其中所述安全装置(114、142)被配置用于通过所述10链路连接发送所述 安全装置(114、14¾的识别数据, 其中,所述安全装置(142)以转接器形式实现,所述转接器具有用于将其他安全装置与 本机接口连接的安全输入和/或用于以安全方式切断电负载的安全输出,并且 其中,为了满足对于提高的安全性能水平的要求,经由其它外部装置监测(EDM)输入提 供向所述转接器的反馈,所述其它外部装置监测输入促进对外部装置的监测。
9. 如权利要求8所述的10链路的用途,其特征在于所述安全协议通过10链路数据位传 输,以便所述1〇链路连接用作黑色通道。
10. 如权利要求8或9所述的10链路的用途,其特征在于也通过所述10链路提供能量。
11. 如权利要求8或9所述的10链路的用途,其特征在于通过所述10链路传输装置状态 或切断信号或诊断信息或参数。
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