CN107140491B - 传感器连接单元、安全系统及电梯 - Google Patents

Abstract

一种传感器连接单元(2)，包括：用于与传感器(10)连接的安全输入(6B)；通过可控电源开关(9)可控的电源(11)；以及通过互比较通信信道(15)相互连接的第一I/O处理单元(12)和第二I/O处理单元(13)。第一I/O处理单元(12)和第二I/O处理单元(13)都通过测量参考输入(7)与所述安全输入(6B)之间的电压、电流或功率的测量电路(R1、R2、R3、R4、C1)连接，并连接到安全总线(4A、4B)。第一I/O处理单元(12)通知第二I/O处理单元(13)关于电源开关(9)的切换，第二I/O处理单元(13)命令第一I/O处理单元(12)关断可控电源(9)，和/或第二I/O处理单元(13)测量可控电源开关(9)的输出，以检测电源开关(9)的切换。

Description

传感器连接单元、安全系统及电梯

技术领域

本发明涉及对传感器的读取以及为安全逻辑单元获得来自传感器的输入。本发明的某些方面涉及电梯。

背景技术

在诸如电梯之类的复杂系统中，对传感器的读取消耗了很多能量，一方面是由于为了可靠，某些传感器可能需要以相对高的电压(诸如大约100伏特DC)来操作，另一方面是因为可能在复杂系统中存在大量传感器。例如，当电梯已被安装在多层建筑物中时，电梯可能要安装几十个传感器。

为了降低诸如传感器之类的电梯控制设备的能耗，本申请人已在以公开号WO2009/068724A1(下文中称为“724专利申请”)公开的国际专利申请中提出包括多个电梯控制设备(同样包括传感器)的电梯系统。仅将传感器接通有限时间用于测量，而对于剩余时间将它们关断。

发明内容

本发明的目标

由于电梯系统的复杂性(例如，传感器通常位于多层建筑物中的不同层)，所以目前由传感器连接单元来测量传感器。然后多个这样的传感器连接单元连接到安全逻辑单元，该安全逻辑单元还连接到多个安全激励器。安全逻辑单元使用其逻辑来确定是否需要使用任何安全致动器。虽然一些传感器连接单元可以在本地位于安全逻辑单元处或安全逻辑单元内，然而传感器连接单元中的一些或全部通常位于远离安全逻辑单元处。

本申请人计划将传感器连接单元实施为具有至少两个诸如CPU或微控制器之类的I/O处理单元。该至少两个I/O处理单元通过使用互(reciprocal)通信总线而都将单独地确定什么是传感器输出，并且在该确定中使用通过传感器连接单元的另一I/O处理单元的安全输入而测量的至少一些数据。然后，传感器输出被传送到安全逻辑单元。

为了简化对传感器连接单元的设计，本申请人计划在其电梯系统中使用I/O处理单元之一来接通和关断传感器连接单元，以节省能量。在关断电源之后，测量电路中的电阻器将不耗散(dissipate)能量从而有助于电梯系统的环境友好性。

本发明人已发现节省能量的目标和使用至少两个I/O处理单元单独地确定传感器输出实际上可能是矛盾的。

本发明的目标是提高传感器连接单元的可靠性，并且首先也是降低向安全逻辑单元发送错误传感器输出的风险。该目标可以利用如上所述的传感器连接单元、利用如上所述的安全系统以及利用如上所述的电梯来实现。

描述了传感器、安全系统以及电梯的各种有益方面。

本发明的优点

一种传感器连接单元，包括：

-用于与传感器连接的安全输入，或者，替选地，第一传感器连接到第一安全输入并且第二传感器连接到第二安全输入；

-通过可控电源开关可控的电源，或者，替选地，可控电源；

-通过互比较通信信道相互连接的第一I/O处理单元和第二I/O处理单元；以及

-所述第一I/O处理单元和所述第二I/O处理单元都通过测量电路连接，并连接到安全总线，所述测量电路测量参考输入与所述安全输入和/或所述第二安全输入之间的电压、电流或功率。

所述第一I/O处理单元被配置为控制所述可控电源开关或者，替选地，控制所述可控电源。

此外，在所述传感器连接单元中：

i)所述第一I/O处理单元被配置为优选地通过所述互比较通信信道或从用来控制所述可控电源开关的或者替选地，用来控制所述可控电源的控制线分支出的输入线，来通知所述第二I/O处理单元关于所述电源开关的切换或者，替选地，关于所述可控电源的切换；

和/或

ii)所述第二I/O处理单元被配置为优选地通过所述互比较通信信道，来命令所述第一I/O处理单元切换所述电源开关或者，替选地，切换所述可控电源；

和/或

iii)所述第二I/O处理单元被配置为测量所述可控电源开关的输出或者，替选地，所述可控电源的输出，以检测所述电源开关的切换或者，替选地，所述可控电源的切换。

利用选项i)、ii)或iii)，所述第二I/O处理单元从而将知道所述电源开关(或者，替选地，所述可控电源)将被(或已被)关断，并且因而可以降低在所述安全逻辑单元处获得错误传感器输出的风险。

当所述第一I/O处理单元被配置为在通知所述第二I/O处理单元之后或在被所述第二I/O处理单元命令之后，将所述电源开关(或者，替选地，所述可控电源)的切换延迟预定时段时，可以确保所述第二I/O处理单元也将知道所述电源开关将被关断。特别有益地，所述第一I/O处理单元可以被配置为将可控电源开关接通10至50ms，并且随后将其关断。这样的时间窗口足以可靠地读取传感器输入。

所述传感器连接单元优选地连接到所述传感器。在实践中，所述传感器可以是具有至少一个直接开路动作触点的安全触点、具有至少一个安全输出的安全开关、或者两个或更多个非安全开关。

所述传感器优选在所述第一安全输入与所述第二安全输入之间连接；如果存在两个传感器，则第一传感器优选地在所述安全输入电源与所述第一安全输入之间连接，而第二传感器优选地在所述安全输入电源与所述第二安全输入之间连接。

所述测量电路可以被配置为耗散来自所述电源(或者替选地，来自所述可控电源)的电能，和/或将电流导向接地，以便传感器确保电压在所述测量电路中降到所述第一I/O处理单元和所述第二I/O处理单元的ADC线接受的电平。该设置使得能够使用足够高以确保传感器的电压。优选地，传感器上的传感器确保电压可以等于或大于9V，优选为至少90V，而在所述所述第一I/O处理单元的和所述第二I/O处理单元的ADC线处的电压小于5V，优选为1.5至3V。

所述第一I/O处理单元可以具有至少两个持续时间相互不同的时间窗口，并且在所述时间窗口期间所述电源开关(或者替选地，所述可控电源)被控制，即，接通或关断。这使得能够使用对于正常操作的较长的时间窗口以及对于空闲操作的较短的时间窗口。对于待机操作，所述可控电源开关可以保持关断。

安全系统包括根据本发明的第一方面的多个传感器连接单元，以及至少一个安全逻辑单元，所述安全逻辑单元在本地和/或通过安全总线连接到或可连接到所述多个传感器连接单元，并具有第一安全输出和第二安全输出。利用该安全系统，可以降低获得向所述安全逻辑单元的错误传感器输出的风险。

电梯包括在井道中可移动的电梯轿厢，所述电梯轿厢具有至少一个自动或可转动轿厢门、多个自动或可转动井道门、以及根据本发明的第二方面并被配置为控制至少一个自动或可转动轿厢门和多个井道门的安全系统。利用该电梯，可以降低获得向所述安全逻辑单元的错误传感器输出的风险。此外，可以使所述电梯的安全系统在空闲模式下消耗比在正常操作下更少的能量，以及在待机模式下甚至更少的能量。

这特别是如下的情况，即，所述传感器连接单元被配置为在所述电梯处于正常操作时使用较短的关断时间窗口以测量安全性，而在所述电梯处于空闲状态时使用较长的断开时间窗口。在所述电梯处于待机模式时，所述可控传感器可以保持关断。

附图说明

在下面，通过图1至图6中的附图中所示的示例来更详细地说明本发明，图1至图6中：

图1图示了具有通过安全输入电源和安全输入而连接到传感器的传感器连接单元的安全系统，一个I/O处理单元通过互比较通信信道通知另一个I/O处理单元；

图2图示了图1的安全系统，一个I/O处理单元控制可控开关，并且第二I/O处理单元通过测量来检测可控开关的切换；

图3图示了图1的安全系统，一个I/O处理单元控制可控电源开关，控制信号被分支到另一个I/O处理单元；

图4图示了具有两个传感器的安全系统，该两个传感器中的每个连接在传感器输入电源与传感器输入之间，以便每个单元通过安全输入电源和安全输入而连接到传感器，一个I/O处理单元通过互比较通信信道通知另一个I/O处理单元；

图5图示了图4的安全系统，一个I/O处理单元控制可控开关，并且第二I/O处理单元通过测量来检测可控开关的切换；

图6图示了图4的安全系统，一个I/O处理单元控制可控电源开关，控制信号被分支到另一个I/O处理单元。

在所有附图中，相同的附图标号是指相同的组件。

所使用的附图标号的列表：

R1、R2、R3、R4 电阻器

C1、C2 电容器

L1、L2 电感

1 安全系统

2 传感器连接单元

3 安全逻辑单元

4A、4B 安全总线

5A、5B 安全输出

6A 安全输入电源

6B、6C 安全输入

7 参考输入

9 可控电源开关

10 传感器

11 电源

12 I/O处理单元

13 I/O处理单元

14 ADC线

15 互对比通信信道

16 电源开关控制

21 安全逻辑处理单元

22 安全逻辑处理单元

23 可控电源开关

24 可控电源开关

25 继电器线圈

26 安全继电器

27 断开触点开关

28 闭合触点开关

31、32 电阻器

33 输入线

具体实施方式

图1图示了具有一个传感器连接单元2的安全系统1，该传感器连接单元2通过安全输入电源6A和安全输入6B而连接到传感器10，并且还通过安全总线4A、4B而与安全逻辑单元3连接。安全总线4A、4B可以是适于用作安全总线的任何现场总线。在实践中，例如，可以使用串行总线。传感器10可以是：a)具有至少一个直接开路动作触点的安全触点，b)具有至少一个安全输出的安全开关，或者b)两个或更多个非安全开关。

安全系统1包括多个传感器连接单元2和多个安全逻辑单元3，该多个安全逻辑单元3在本地和/或通过安全总线4A、4B连接到或可连接到多个传感器连接单元2，并具有第一安全输出5A和第二安全输出5B。

如上说明的，可能存在多于一个与安全逻辑单元3连接的传感器连接单元2。为了清楚起见，图1仅图示了一个连接单元2。

传感器连接单元2还包括通过可控电源开关9可控的电源11。作为对电源11和可控电源开关9的替选，可以代替使用可控电源。

第一I/O处理单元12和第二I/O处理单元13通过互比较通信信道15相互连接。第一I/O处理单元12和第二I/O处理单元13都例如经由ADC线14连接到测量安全输入6B与参考输入7(优选地，公共接地)之间的电压、电流或功率的测量电路(图示了其电阻器R1、R2、R3、R4以及电容器C1；测量电路当然可以具有任何其他合适的配置)。此外，第一I/O处理单元12和第二I/O处理单元13都连接到安全总线4A、4B。

第一I/O处理单元12已被配置为控制电源开关9。

第一I/O处理单元12已被配置为优选地通过互比较通信信道15来通知第二I/O处理单元13关于电源开关9的(或者替选地，可控电源的)切换。代替此或者另外地，第二I/O处理单元13已被配置为优选地通过互比较通信信道15来命令第一I/O处理单元12切换电源开关9。

在图1中，来自安全输入电源6A的信号被分支到第一I/O处理单元12和第二I/O处理单元13。

替选地，如果使用两个传感器10，则传感器10可以具有公共安全输入电源6A，并且I/O处理单元12、13中的每个可以具有专用安全输入6B。在这种情况下，传感器连接单元2将包括至少三个引脚用以与两个传感器10连接。

另外的替选是每个I/O处理单元12、13具有专用安全输入电源6A和专用安全输入6B。

构思是可控电源开关9可被用来关断从电源11输出到传感器10的功率、电流和/或电压。当关断功率、电流和/或电压时，在测量电路处的功率损耗迅速归零。

传感器连接单元2还可以包括在安全输入电源6A与安全输入6B之间连接的传感器10。

测量电路被配置为耗散来自电源9的电能和/或将电流导向接地，以便传感器确保电压可以在测量电路中降到第一I/O处理单元12和第二I/O处理单元13的ADC线14接受的电平。

传感器10上的传感器确保电压可以等于或大于9V，优选为至少90V。在第一I/O处理单元12的和第二I/O处理单元13的ADC线14处的电压可以小于5V，并且优选为在1.5V与3V之间。

第一I/O处理单元12可以具有至少两个在控制电源开关9的期间的持续时间相互不同的时间窗口。

可以以多个不同方式来做出关断电压的定时。例如，在可控电源开关被用来接通从电源11输出的电压的运行模式(正常操作)下，时间窗口可以是50％(接通时间与关断时间之间的关系1：1)。因而可以将电源11连接50ms，在该时间窗口期间通过第一I/O处理单元12和第二I/O处理单元13二者来测量传感器10。然后，通过控制电源开关9而将电源11断开50ms。以这种方式，在测量电路中的功率损耗可以降低大约50％。

在空闲模式下，当电梯轿厢未在移动并且电梯机械未被操作时，足以更少地读取传感器10。然后，在测量之后(例如，50ms)，例如对于450ms的时间窗口的持续时间，可以断开电源11。以这种方式，功率损耗可以降低90％。

在待机模式下，电源11可以保持断开，以便得测量电路将不耗散任何功率。

第一I/O处理单元12可以被配置为在通知第二I/O处理单元13之后或在已被第二I/O处理单元13命令之后，将电源开关9的切换延迟预定时段。

第一I/O处理单元12被配置为将可控电源开关接通10至50ms，并且随后将其关断。

电梯包括在井道中可移动的电梯轿厢，电梯轿厢具有至少一个自动或可转动轿厢门、多个自动或可转动井道门、以及被配置为控制至少一个自动或可转动轿厢门和多个井道门的安全的安全系统1。

传感器连接单元2优选地被配置为在电梯处于正常操作模式下，使用较短的关断时间(time-off)窗口来测量安全性，而在电梯处于空闲模式下，使用较长的关断时间窗口。优选地，在待机模式下，可控电源开关9可以保持关断。

图2至6图示了用于使第二I/O处理单元13知道电源开关9(或者替选地，可控电源)将被第一I/O处理单元12关断的替选实施例。

在图2中所示的实施例中，第二I/O处理单元13测量可控电源开关9的输出，并且是执行确定电源开关9的状态的最可靠的方式。对于该测量，最优选地使用电阻器31和32来降低适于第二I/O处理单元13的输入线33的电压。

在图3中所示的实施例中，第一I/O处理单元12通过从用来控制可控电源开关9的控制线分支出的输入线33来通知第二I/O处理单元13关于电源开关9的切换。图4至6中所示的实施例与图1至3中所示的实施例的不同之处分别在于关于传感器10的数量(现在，存在两个传感器10而不是一个传感器10)以及针对每个传感器10存在专用安全输入6B、6C。

传感器连接单元2和安全系统可以安装在诸如客用和客货两用升降梯之类的电梯中，或者安装在倾斜行进路径升降梯、自动扶梯或自动人行道中。

利用以上示范性实施例的帮助提出本发明。示范性实施例并非意在限制所申请的专利保护范围，而是保护范围可以在所附权利要求书及其法律等效物的框架内变化并与示范性实施例不同。

Claims (14)

1.一种传感器连接单元(2)，包括：

-安全输入电源(6A)，用于与传感器连接，或者用于与连接到第一安全输入(6B)的第一传感器以及连接到第二安全输入(6C)的第二传感器连接；

-通过可控电源开关(9)可控的电源(11)或者可控电源；

-通过互比较通信信道(15)相互连接的第一I/O处理单元(12)和第二I/O处理单元(13)；

-所述第一I/O处理单元(12)和所述第二I/O处理单元(13)都通过测量电路连接，并连接到安全总线(4A、4B)，所述测量电路测量参考输入(7)与所述第一安全输入(6B)之间的电压、电流或功率、参考输入(7)与所述第二安全输入(6C)之间的电压、

电流或功率中的至少一种；

其特征在于，所述第一I/O处理单元(12)被配置为控制所述可控电源开关(9)或者控制所述可控电源，其中所述第一I/O处理单元(12)具有至少两个持续时间相互不同的关断时间窗口，在所述关断时间窗口期间所述电源开关(9)或者所述可控电源被关断；以及

所述第一I/O处理单元(12)和所述第二I/O处理单元(13)被配置为执行以下中的至少一种：

i)所述第一I/O处理单元(12)被配置为通过所述互比较通信信道(15)来通知所述第二I/O处理单元(13)关于所述电源开关(9)或者所述可控电源的切换；或者，被配置为通过从用来控制所述可控电源开关(9)或者所述可控电源的控制线分支出的输入线(33)，来通知所述第二I/O处理单元(13)关于所述电源开关(9)的切换或者所述可控电源的切换；

ii)所述第二I/O处理单元(13)被配置为通过所述互比较通信信道(15)，来命令所述第一I/O处理单元(12)切换所述电源开关(9)或者所述可控电源；

iii)所述第二I/O处理单元(13)被配置为测量所述可控电源开关(9)或者所述可控电源的输出，以检测所述电源开关(9)或者所述可控电源的切换。

2.根据权利要求1所述的传感器连接单元(2)，其中：所述第一I/O处理单元(12)被配置为在通知所述第二I/O处理单元(13)之后或在被所述第二I/O处理单元(13)命令之后，将所述电源开关(9)或者所述可控电源的切换延迟预定时段。

3.根据权利要求1或2所述的传感器连接单元(2)，其中：所述第一I/O处理单元(12)被配置为将所述可控电源开关(9)接通10至50ms，并且随后将所述可控电源开关(9)关断。

4.根据权利要求1所述的传感器连接单元(2)，还包括：

-在所述安全输入电源(6A)与所述第一安全输入(6B)之间连接的传感器；或者

-在所述安全输入电源(6A)与所述第一安全输入(6B)之间连接的第一传感器和在所述安全输入电源(6A)与所述第二安全输入(6C)之间连接的第二传感器。

5.根据权利要求4所述的传感器连接单元(2)，其中：所述测量电路被配置为以下中的至少一种：

耗散来自所述通过可控电源开关(9)可控的电源(11)或者所述可控电源的电能；

将电流导向接地；

以便传感器确保电压在所述测量电路中降到所述第一I/O处理单元(12)和所述第二I/O处理单元(13)的ADC线(14)接受的电平。

6.根据权利要求5所述的传感器连接单元(2)，其中：所述传感器上的传感器确保电压等于或大于9V，而在所述第一I/O处理单元(12)的和所述第二I/O处理单元(13)的ADC线(14)处的电压小于5V。

7.根据权利要求6所述的传感器连接单元(2)，其中：所述传感器上的传感器确保电压为至少90V，在所述第一I/O处理单元(12)的和所述第二I/O处理单元(13)的ADC线(14)处的电压为1.5V至3V。

8.根据权利要求4至7中的任意一项所述的传感器连接单元(2)，其中：所述传感器是：

a)具有至少一个直接开路动作触点的安全触点、

b)具有至少一个安全输出的安全开关、

或者c)两个或更多个非安全开关。

9.根据权利要求1所述的传感器连接单元(2)，其中：所述传感器连接单元(2)集成在安全逻辑单元(3)中。

10.根据权利要求1所述的传感器连接单元(2)，其中：所述传感器连接单元(2)可安装在客用和客货两用升降梯、倾斜行进路径升降梯、自动扶梯或自动人行道中。

11.一种安全系统(1)，包括：多个根据权利要求1所述的传感器连接单元(2)，以及多个安全逻辑单元(3)，所述安全逻辑单元(3)是以下中的至少一种：

在本地连接到所述多个传感器连接单元(2)；

通过安全总线(4A、4B)连接到所述多个传感器连接单元(2)，

并且，所述安全逻辑单元(3)具有第一安全输出(5A)和第二安全输出(5B)。

12.根据权利要求11所述的安全系统，其中：所述安全系统(1)可安装在客用和客货两用升降梯、倾斜行进路径升降梯、自动扶梯或自动人行道中。

13.一种电梯，包括：

-在井道中可移动的电梯轿厢，所述电梯轿厢具有至少一个自动的或可转动的轿厢门；

-多个自动的或可转动的井道门；

以及

-根据权利要求11或12所述的安全系统，所述安全系统被配置为控制所述至少一个自动的或可转动的轿厢门和多个井道门的安全。

14.根据权利要求13所述的电梯，其中：所述传感器连接单元(2)被配置为在电梯处于正常操作模式下，使用较短的关断时间窗口来测量安全性，而在电梯处于空闲模式下，使用较长的关断时间窗口。

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