CN107861376B - 用于防故障地切断带来危险的技术设备的安全电路 - Google Patents

用于防故障地切断带来危险的技术设备的安全电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种安全电路，用于防故障地切断带来危险的技术设备，其具有数量n≥2个可切断的设备组件，该安全电路包括多个安全开关装置，它们相互通信连接并且具有故障保险控制单元，其中，每个故障保险控制单元配置有设备组件并且设置用于检测并且分析关于配置给其设备组件的当前运行状态的信息，其中，所述安全开关装置串联连接并且形成监控回路，在其闭合的情况下监控电流能够流经安全开关装置，安全开关装置包括通过电流变化器件，其设置用于如果由涉及的安全开关装置检测到安全请求，那么改变在监控回路内的通过电流；故障保险控制单元构成为通过电流变化时产生切断信号，其能引起连接到故障保险控制单元上的未切断的设备组件的防故障切断。

Description

用于防故障地切断带来危险的技术设备的安全电路
技术领域
本发明涉及一种安全电路，用于防故障地切断带来危险的技术设备，该技术设备具有数量n≥2个可切断的设备组件，该安全电路包括多个安全开关装置，所述安全开关装置相互通信连接并且具有各一个故障保险控制单元，其中，故障保险控制单元中的每个配置有上述设备组件中的至少一个设备组件，并且其中，故障保险控制单元中的每个设置用于，检测并且分析关于所述至少一个配置给该故障保险控制单元的设备组件的当前运行状态的信息。
背景技术
在现代技术设备中，如例如工业化生产设备和生产线，运输和输送设备中越来越大程度上自动化地控制运行流程。这样的设备具有中央运行控制装置，其获得设备的额定和工艺参量并且基于此借助于在运行控制装置中实现的控制程序生成相应的控制信号，借助于该控制信号可以操作设备的执行器。
除了技术设备的原本的运行流程控制之外，此外安全方面也占据重要的位置。在此涉及，避免基于各个设备组件的对于停留在该设备组件附近的人员的危险。例如可以执行自动运动的设备组件借助于适合的保护栏、光栅、安全垫或诸如此类屏蔽。此外可以为了保护人员也应用保护门、保护罩或诸如此类，其包括操作者-传感器-组合，借助于操作者-传感器-组合可以可靠识别打开过程，从而可以切断整个设备或设备的至少一个带来危险的设备组件或者将其转变为对于人员无危险的状态。此外也已知的是，技术设备配备紧急切断或紧急停止按键/开关，在对其操作的情况下，可以切断整个设备或设备的至少一个带来危险的设备组件或者以其他方式将其转变为对于人员无危险的状态。出于该目的，在现有技术中应用相应的安全电路，如其例如由文献EP 1 363 306 A2或DE 10 2004 020 995A1已知。
在生产线中经常需要的是，相互连接多个安全开关装置，这些安全开关装置监控各个带来危险的设备组件并且在危险情况下导入涉及的设备组件的安全切断过程或者将该设备组件转变为对于人员无危险的运行状态下。在各个安全开关装置的构造设计中的目标预定在于，如果在设备组件中之一上操作紧急切断或紧急停止按键/开关，所有连接在其上的设备组件同时切断。在此在安全开关装置相互间的连接布线中或在安全开关装置自身中的故障不允许导致该安全功能丧失或整个设备或单个设备组件的带来危险的运行状态。
在现有技术中，迄今各个安全开关装置例如经由安全数据总线或者借助于安全开关装置的多通道输入和输出端的常规连线而相互连接。这联系到相对高的成本并因此也联系到高的费用。
在如下安全开关装置中——该安全开关装置由申请人以名称“
Figure GDA0003474585920000021
销售”——设有借助于在信息传输线路上的脉冲信号的星形级联。在此，信息特别是安全切断信息可以借助于发射器经由信息传输线路仅仅沿确定的信息流方向传输。换言之这表示，信息由发送器沿确定的信息流方向传输并且由一个或多个接收器接收。
发明内容
本发明的任务在于，提供开头所述类型的安全电路，如果在设备组件中存在安全请求，特别是如果操作紧急切断或紧急停止按键/开关，那么该安全电路能实现通过特别简单的方式安全切断带来危险的设备或安全将带来危险的设备转变为对于人员无危险的状态。
该任务的解决方案提供一种按照本发明的安全电路。
按照本发明的安全控制的特征在于，丧失安全开关装置为了形成通信连接相互间串联连接并且形成监控回路，从而在监控回路闭合的情况下监控电流能够流经安全开关装置，其中，安全开关装置中的每个包括至少一个通过电流变化器件，所述通过电流变化器件设置用于，如果由涉及的安全开关装置检测到安全请求、特别是紧急切断或紧急停止信息，那么改变在监控回路内的通过电流、特别是中断监控回路；并且其中，所述故障保险控制单元中的每个构成为，在监控回路内通过电流变化、特别是中断时产生切断信号，该切断信号能引起连接到相应的故障保险控制单元上的、未已经切断的设备组件的防故障切断。
本发明基于如下基本构思，即通过在多个安全开关装置之间以电气串联电路形式构成的安全电气连接可以监控安全信息，如例如安全的接通和切断信息。在此所有安全开关装置可以相同地通过监控回路发送和接收安全信息。信息流因此不仅仅沿确定的信息流方向实现。在安全电路的激活的状态下并且不存在安全请求、特别是紧急切断或紧急停止信息的情况下，限定的监控电流流经监控回路。如果安全开关装置中之一由连接到其上的设备组件如例如电机或机器人获得安全请求特别是紧急切断或紧急停止信息并且应将该信息传输给所有其余安全开关装置，那么借助于涉及的安全开关装置的通过电流变化器件改变在监控回路内的通过电流。通过在监控回路内通过电流的变化，其余安全开关装置的故障保险控制单元分别产生切断信号，借助于切断信号可以安全切断带来危险的设备的连接到该其余安全开关装置上的设备组件。按照本发明的安全电路具有如下优点，即该安全电路在没有各安全开关装置的高成本接线的情况下能实现安全和相同的、特别是还有双向的通信，从而可以安全传输接通和切断信息。安全电路的安全开关装置优选如此构成，使得安全开关装置满足用于分类为欧洲标准EN ISO 13849-1-2009的类别4(功能等级e)的先决条件。
优选地，通过电流变化器件可以构成为开关器件，其构成为，选择性地闭合或中断监控回路。
在一个有利的实施形式中提出，所述安全开关装置中的每个具有测量器件，所述测量器件连接到故障保险控制单元并且构成为，监控在监控回路内的通过电流并且给涉及的安全开关装置的故障保险控制单元在闭合的监控回路和测量监控电流的情况下提供第一输入信号，而在监控回路内通过电流变化特别是中断的情况下提供第二输入信号。在监控回路内通过电流的变化可以通过电气参量的测量、特别是电流变化的测量或电压变化的测量实现。提供给故障保险控制单元的输入信号优选同样可以是二进制输入信号。
优选地，所述故障保险控制单元中的每个上能够连接有至少一个安全开关元件，所述安全开关元件自身连接到所述设备组件中的至少一个上并且设置用于在由故障保险控制单元接收切断信号时切断设备组件。安全开关元件可以例如构成为安全继电器。
在一个特别有利的实施形式中，所述故障保险控制单元可以如此配置，使得各故障保险控制单元在接收第一输入信号时分别能产生一个接通信号，所述接通信号引起连接到相应的故障保险控制单元的安全开关元件的闭合，并且在接收第二输入信号时分别可以产生切断信号，该切断信号引起连接到相应的故障保险控制单元的安全开关元件的打开。形成故障保险控制单元的输出信号的接通信号和切断信号优选可以是机器可读的二进制信号。
在一个符合目的的实施形式中可以规定，所述测量器件中的每个包括至少一个电阻和连接在其上的分析单元，所述分析单元构成为，所述分析单元能够确定在所述至少一个电阻上的电压降并且能够根据该电压降的大小产生第一或第二输入信号。电压降可以通过测量技术非常简单地确定并且能实现不仅检测是否监控回路由所述安全开关装置中之一中断，而是也能实现检测线路中断、短路或电气外部电压。
优选地，所述通过电流变化器件可以构成为晶体管、特别是场效应管，或者继电器。由此分别实现通过电流变化器件的技术上鲁棒的并且运行安全的设计方案。
为了达到在监控回路内限定的通过电流，在一个优选实施形式中提出，安全电路的第一安全开关装置具有恒流源，其设置用于产生恒定电流。由此实现，限定的监控电流流经监控回路并且可以避免可能的电流波动，该电流波动可能视为安全电路的故障。
在一个备选实施形式中也可以规定，所述安全电路的第一安全开关装置具有恒压源，其构成为提供恒定电压。由此可以有利地避免如下效应，该效应可能由供电电源的波动引起并且同样可以解读为故障。
在一个有利的进一步扩展方案中存在如下可能，所述安全开关装置中的每个具有至少一个存储器件，该存储器件连接到涉及的安全开关装置的测量器件的分析单元，其中，在存储器件中可调用地存储有在电阻之前的参考电压的第一参考电压值Uref,1和在电阻之后的参考电压的第二参考电压值Uref,2。所有安全开关装置的所述两个参考电压值Uref,1和Uref,2可以在安全电路开始运行时初始化(“记忆”)并且分别可调用地存储在安全开关装置的存储器件中。如果在安全开关装置中产生在相应的测量器件的电阻之前或之后的实际电压与在存储器件中可调用地存储的参考电压值Uref,1和Uref,2的偏差，测量器件的分析单元可以产生相应的输入信号，该输入信号提供给涉及的安全开关装置的故障保险控制单元。每个安全开关装置的故障保险控制单元产生切断信号，该切断信号引起连接在其上的设备组件的切断，特别是连接到故障保险控制单元和设备组件上的安全开关元件的打开。
为了进一步简化安全电路中的故障的识别，在一个特别有利的实施形式中提出，所述安全电路的第一安全开关装置具有电压脉冲生成器，该电压脉冲生成器连接到恒流源并且设置用于，产生限定的电压脉冲、特别是0V电压脉冲；以及所述安全开关装置中的每个包括电压脉冲分析器件，该电压脉冲分析器件设置用于检测和分析电压脉冲。换言之，那么以限定的方式调制电压。如果由安全开关装置中至少一个安全开关装置的电压脉冲分析器件未检测出特别是可以是0V电压脉冲的电压脉冲或者未检测出期望的(“记忆”)电压脉冲，同样存在故障情况，从而安全开关装置可以导入带来危险的设备的设备组件的安全的切断过程。
为了进一步提高安全电路的运行安全性，在一个有利的进一步扩展方案中可以规定，所述安全开关装置中的每个包括多个串联连接的通过电流变化器件。优选地，可以在激活安全电路时测试通过电流变化器件，所述通过电流变化器件例如可以构成为晶体管、特别是场效应管或继电器。为了该测试的同步化，安全开关装置的寻址是有利的，该寻址可以自动实现或者可以由第一安全开关装置启动。
附图说明
本发明另外的特征和优点根据优选实施例参照附图的以下描述变得显著。附图示出：
图1示出示意性强烈简化的视图，该视图阐明按照本发明实施的安全电路的基本原理；
图2示出安全电路的示意性简化的视图，其按照本发明的第一实施例实施；
图3示出安全电路的示意性简化的视图，其按照本发明的第二实施例实施；
图4示出安全电路的示意性简化的视图，其按照本发明的第三实施例实施；
图5示出安全电路的示意性简化的视图，其按照本发明的第四实施例实施。
具体实施方式
参照图1，安全电路1设置用于防故障地切断具有数量n≥2个可切断的设备组件4a、...、4n(特别是机器或机器人)的带来危险的设备3，并且具有多个安全开关装置2a、…、2n。这些安全开关装置2a、…、2n优选如此构成，使得这些安全开关装置满足用于分类为欧洲标准EN ISO 13849-1-2009的类别4(功能等级e)的先决条件。优选地，安全开关装置2a、…、2n的数量等于带来危险的设备3的设备组件4a、...、4n的数量，从而设备组件4a、...、4n中的每个配备有安全开关装置2a、…、2n中的各一个。各个安全开关装置2a、…、2n借助于连接线路5相互串联连接。安全电路1优选具有模块式和可缩放的结构，从而安全开关装置2a、…、2n的数量n也可以事后再通过简单的方式改变。基于安全电路1的模块式结构，安全开关装置2a、…、2n中的每个具有用于输送供电电压的电压连接端20、接地连接端21、输入连接端22以及输出连接端23。
第一安全开关装置2a的电压连接端20连接到外部电源器件上，该外部电源器件可以给安全电路1输送供电电压，该供电电压特别为可以位于在20伏特与30伏特(直流)之间。第一安全开关装置2a的电压连接端20连接到第一安全开关装置2a的输入连接端22上。第一安全开关装置2a的输出连接端23连接到第二安全开关装置2b的输入连接端22上。第二安全开关装置2b的输出连接端23连接到第三安全开关装置2c的输入连接端22上，等等。第n安全开关装置2n的输出连接端23连接到第n安全开关装置2n的接地连接端21。通过这种方式形成安全电路1的电气监控回路，该监控回路通过未明确示出的外部电源器件和最后的(第n)安全开关装置2n的共同的接地线闭合。
安全开关装置2a、…、2n中的每个还包括测量器件6a、…、6n以及通过电流变化器件7a、…、7n，借助于所实施测量器件可以测量电气参量、例如电压或电流。通过电流变化器件7a、…、7n在该和所有另外的在此示出的实施例中实施为开关器件，其可以选择性地打开和闭合。在该通过电流变化器件7a、…、7n的闭合状态下，限定的监控电流流经监控回路。如果打开通过电流变化器件7a、…、7n中之一，那么打开监控回路，从而通过电流不再存在于监控回路内。
安全电路1的实施安全开关装置2a、…、2n中的每个设置用于，传输连接到涉及的安全开关装置2a、…、2n的可切断的设备组件4a、...、4n的安全请求、特别是紧急切断或紧急停止信息给安全电路1的其余安全开关装置2a、…、2n或者由其余安全开关装置2a、…、2n中之一接收安全请求、特别是紧急切断或紧急停止信息。如此外下文还将阐明的那样，在安全电路1的正常运行状态下所有通过电流变化器件7a、…、7n闭合，从而流经串联连接的安全开关装置2a、…、2n的监控电流的存在可以通过借助于安全开关装置2a、…、2n中的每个的集成的测量器件6a、…、6n对电气参量的测量来检测。
为了传递安全开关装置2a、…、2n中之一获得的安全请求特别是紧急切断或紧急停止信息给安全电路1的其余安全开关装置2a、…、2n，打开涉及的安全开关装置2a、…、2n的通过电流变化器件7a、…、7n。在安全电路1的监控回路内监控通过电流的中断可以由其余安全开关装置2a、…、2n的测量器件6a、…、6n检测，从而这些其余安全开关装置同样可以以此文下文所述的方式导入安全请求、特别是紧急切断或紧急停止信息到连接到涉及的安全开关装置2a、…、2n上的设备组件4a、...、4n中。
参照图2至5应再次更详细地根据四个实施例阐明安全电路1的该上述仅仅简短描绘的基本的运行概念。为了使得以下视图变得明显，在图2至5中示出的安全电路1分别具有三个安全开关装置2a、2b，2c，它们以上述方式相互串联连接。这些安全开关装置中的每个上连接有设备组件4a、4b、4c中之一。
参照图2，第一安全开关装置2a在该实施例中具有恒流源8，恒流源8连接到第一安全开关装置2a的输入连接端22上，在其上存在安全电路1的供电电压，其在此为24V。安全开关装置2a、2b，2c的测量器件6a、6b，6c分别包括电阻60以及分析单元61，分析单元61在此构成为具有第一A/D输入端610和第二A/D输入端611的微控制器。在安全电路1的运行期间，借助于测量器件6a、6b，6c中的每个的分析单元61的第一A/D输入端610和第二A/D输入端611可以检测电阻60上的电压降ΔU并且由分析单元61对其进行分析。
通过电流变化器件7a、7b、7b在该实施例中亦即在其余还在下文中进行描述的实施例中分别构成为场效应管(FET)。备选地，通过电流变化器件7a、7b、7b也可以构成为常规晶体管或继电器。
实施安全开关装置2a、2b，2c中的每个还具有故障保险控制单元9a、9b、9c，该故障保险控制单元在输出侧上连接到涉及的安全开关装置2a、2b，2c的测量器件6a、6b，6c的分析单元61上并且形成与门。如此外还将进一步阐明的那样，分析单元61设置用于，将二进制输入信号(U1、U2、U3＝0或U1、U2、U3＝1)传输给相应的故障保险控制单元9a、9b、9c。
每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c还具有一个或多个输入端。通过这些输入端，涉及的故障保险控制单元9a、9b、9c可以提供一个或多个传感器器件的输入信号，其可以由故障保险控制单元9a、9b、9c分析。由此可能的是，安全开关装置2a、2b，2c中的每个的故障保险控制单元9a、9b、9c可以获得关于连接在其上的设备组件4a、4b、4c的运行状态的信息、安全请求特别是紧急切断或紧急停止信息。内部输入信号处理的结果同样形成用于故障保险控制单元9a、9b、9c的与门的二进制输入信号(E1、E2、E3＝0或E1、E2、E3＝1)。
除此之外，安全开关装置2a、2b，2c中的每个在这里示出的实施例中具有各一个安全开关元件10a、10b、10c，安全开关元件10a、10b、10c在输出端上连接到涉及的安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c上。这些安全开关元件10a、10b、10c中的每个分别连接到带来危险的设备3的一个设备组件4a、4b、4c上。借助于优选构成为安全继电器的安全开关元件10a、10b、10c可以防故障地接通和切断连接在其上的设备组件4a、4b、4c。每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c设置用于，传输二进制输出信号(A1、A2、A3＝0或A1、A2、A3＝1)给相应的安全开关元件10a、10b、10c。输出信号A1＝0、A2＝0和A3＝0在此分别代表用于切断涉及的安全开关元件10a、10b、10c的切断信号。相比之下，输出信号A1＝0、A2＝0以及A3＝1分别代表用于接通涉及的安全开关元件10a、10b、10c的接通信号。在故障保险控制单元9a、9b、9c中处理带来危险的设备3的连接在故障保险控制单元9a、9b、9c上的设备组件4a、4b、4c的所有安全请求，从而可以根据分析的结果驱控安全开关装置2a、2b，2c的安全开关元件10a、10b、10c。
根据度量例子，以下应进一步阐明在图2中示出的安全电路1的不同的运行状态。在此应基于如下，恒流源8提供监控电流I＝2mA，并且电阻60具有参量R＝500欧姆。
1号状态：正常运行
带来危险的设备3的所有设备组件4a、4b、4c的无干扰(正常)运行状态下接通所有安全开关装置2a、2b，2c。带来危险的设备3的设备组件4a、4b、4c的传感器器件的输入信号的内部分析在输入端对于每个故障保险控制单元9a、9b、9c的与门提供值E1＝E2＝E3＝1。故障保险控制单元9a、9b、9c设置用于，打开或闭合涉及的安全开关装置2a、2b，2c的通过电流变化器件7a、7b、7b。这可以通过二进制控制信号S1、S2、S3实现，其中，S1、S2、S3＝1代表闭合的通过电流变化器件7a、7b、7b，而S1、S2、S3＝0代表打开的通过电流变化器件7a、7b、7b。
在所有连接到安全开关装置2a、2b，2c上的设备组件4a、4b、4c的正常运行状态下适用：E1＝E2＝E3＝1和S1＝S2＝S3＝1。这表示，闭合安全开关装置2a、2b，2c的所有通过电流变化器件7a、7b、7c并因此也闭合监控回路，从而监控电流可以由第一安全开关装置2a经由第二安全开关装置2b流到第三安全开关装置2c。在此产生在安全开关装置2a、2b，2c的测量器件6a、6b，6c中的每个测量器件的电阻60上的电压降ΔU，其中分别适用：ΔU＝1V。测量器件6a、6b，6c传输输入信号U1＝U2＝U3＝1给故障保险控制单元9a、9b、9c，该输入信号代表：电压降ΔU等于在所有设备组件4a、4b、4c的无干扰运行下期望的值。
此外，由于E1＝E2＝E3＝1和U1＝U2＝U3＝1优选构成为安全继电器的所有安全开关元件10a、10b、10c闭合(亦即对于如下输出信号适用的是：A1＝A2＝A3＝1，该输出信号由每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c产生)，从而所有连接在其上的设备组件4a、4b、4c可以供以其运行电压。
2号状态：设备组件的安全切断
如果例如在第二设备组件4b中操作紧急切断或紧急停止按键/开关并且因此打开第二安全开关装置2b的安全开关元件10b，该紧急切断或紧急停止信息也应提供给安全电路1的两个其余的安全开关装置2a、2c，从而同时同样可以安全切断连接在其上的设备组件4a、4c。第二安全开关装置2b的故障保险控制单元9b的内部信号处理的结果随后提供值E2＝0，该值代表紧急切断或紧急停止信息。为了实现所述两个其余的安全开关装置2a、2c的设备组件4a、4c的安全切断，第二安全开关装置2b的故障保险控制单元9b驱控第二安全开关装置2b的通过电流变化器件7b，使得该通过电流变化器件7b打开并且中断由第一安全开关装置2a到第三安全开关装置2c的监控通过电流。第二安全开关装置2b的通过电流变化器件7b在此获得控制信号S2＝0，该控制信号引起涉及的通过电流变化器件7b的打开并且导致安全电路1的监控回路的中断。
随后，对于在第一安全开关装置2a的测量器件6a和第三安全开关装置2c的测量器件6c的电阻60上的电压降ΔU分别适用：ΔU＝0V。该电压降ΔU＝0分别由第一和第三安全开关装置2a、2c的测量器件6a、6c的分析单元61检测。第一安全开关装置2a和第三安全开关装置2c的测量器件6a、6c的分析单元61分别产生输入信号U1＝0或U3＝0用于第一和第三安全开关装置2a、2c的故障保险控制单元9a、9c的与门。因为对于第一安全开关装置2a的故障保险控制单元9a的输入信号适用：U1＝0，故障保险控制单元9a产生输出信号A1＝0，该输出信号引起第一故障保险控制单元9a的安全开关元件10a的切断。因为除此之外也对于第一安全开关装置2c的故障保险控制单元9c的输入信号适用：U3＝0，故障保险控制单元9c产生输出信号A3＝0，该输出信号引起第三故障保险控制单元9c的安全开关元件10c的切断。
3号状态：重新接通
如果基于上述运行状态，第二安全开关装置2b的安全开关元件10b又接通，从而第二设备组件4b又处于运行，那么第二安全开关装置2b的故障保险控制单元9b的内部信号处理提供结果E2＝1。紧接着产生开关信号S2＝1，该开关信号闭合第二安全开关装置2b的通过电流变化器件7b。因为第一安全开关装置2a的通过电流变化器件7a和第三安全开关装置2c的通过电流变化器件7c在较早实现的开关过程期间不打开并且因此此外位于在闭合状态下，所以监控电流又可以经由安全电路1的闭合的监控回路由第一安全开关装置2a流到第三安全开关装置2c。因此又可以在所有测量器件6a、6b，6c的电阻60上测量到电压降ΔU＝1V，从而每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c分别获得输入信号U1＝U2＝U3＝1并且由于E1＝E2＝E3＝1提供相应的输出信号A1＝A2＝A3＝1。输出信号A1＝1和A3＝1促成，同样闭合第一和第三安全开关装置2a、2c的安全开关元件10a、10c，从而连接在其上的带来危险的设备3的设备组件4a、4c同样又可以供以其运行电压。
4号状态：连线故障
如果例如由于连线故障没有监控电流流经安全开关装置2a、2b，2c，那么无法在所有测量器件6a、6b，6c的电阻60上测量到电压降ΔU。因此适用：ΔU＝0V。在该故障情况下，每个安全开关装置2a、2b、2c的故障保险控制单元9a、9b、9c获得输入信号U1＝U2＝U3＝0。每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c提供相应的输出信号A1＝A2＝A3＝0，其引起安全开关元件10a、10b、10c的打开并且因此引起连接在其上的设备组件4a、4b、4c的安全切断。
如果电压降ΔU的测量应得出：ΔU>1V或0V<ΔU<1V，那么存在故障情况。测量器件6a、6b、6c的分析单元61在此同样产生输入信号U1＝U2＝U3＝0，从而每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c分别提供相应的输出信号A1＝A2＝A3＝0。这些输出信号A1＝A2＝A3＝0引起安全开关元件10a、10b、10c的打开并因此引起连接在其上的设备组件4a、4b、4c的切断。
参照图3以下应进一步阐明安全电路1的第二实施例。有别于第一实施例，第一安全开关装置2a具有恒压源11，其将电压与由外部电源器件提供的波动的供电电压无关地而不变地保持在预定值。例如可以借助于恒压源11将电压保持在不变的值UV＝15V。电阻60在该实施例中又具有参量R＝500欧姆。
对于借助于测量器件6a、6b、6c测量的在相应的电阻60上的电压降ΔU和由分析单元61提供的二进制输入信号那么适用：
如果ΔU＝5V，那么U＝1；
如果ΔU＝0V，那么U＝0；
如果ΔU>5V或0V<ΔU<5V，那么故障。
以下又应进一步阐明安全电路1的不同运行状态。运行状态1号至4号由技术方面来看相应于第一实施例的运行状态，从而这些运行状态以下以缩短的形式所述。
1号状态：正常运行
在正常运行下，如在第一实施例中那样接通全部安全开关装置2a、2b，2c以及连接在其上的设备组件4a、4b、4c。在测量器件6a、6b，6c的每个电阻60上可以测量电压降ΔU＝5V，从而对于二进制输入信号U1、U2、U3类似于第一实施例适用：U1＝U2＝U3＝1。因为没有导入紧急切断或紧急停止，还适用：E1＝E2＝E3＝1，从而闭合所有通过电流变化器件7a、7b、7c。因此适用：S1＝S2＝S3＝1。此外对于每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c的输出信号A1、A2、A3适用：A1＝A2＝A3＝1。这表示，闭合所有安全开关元件10a、10b、10c。
2号状态：设备组件的安全切断
如果例如操作第二设备组件4b的紧急切断按键/开关并且打开第二安全开关装置2b的安全开关元件10b，那么故障保险控制单元9b中的内部信号处理导致结果E2＝0。这引起，由故障保险控制单元9b给第二安全开关装置2b的通过电流变化器件7b提供切断信号S2＝0。第二安全开关装置2b的通过电流变化器件7b打开，从而中断在安全电路1的监控回路内由第一安全开关装置2a到第三安全开关装置2c的监控通过电流。
对于第一安全开关装置2a和第三安全开关装置2c的测量器件6a、6c的电阻60上的电压降ΔU那么分别适用：ΔU＝0V。因此，第一安全开关装置2a的故障保险控制单元9a获得输入信号U1＝0并且自身产生输出信号A1＝0，该输出信号导致第一安全开关装置2a的安全开关元件10a的打开。类似地，第三安全开关装置2c的故障保险控制单元9c获得输入信号U3＝0并且生成输出信号A3＝0，该输出信号导致第三安全开关装置2c的安全开关元件10c的打开。
3号状态：重新接通设备组件
如果基于上述状态重新接通第二安全开关装置2b的安全开关元件10b，从而第二设备组件4b又处于运行中，那么第二安全开关装置2b的故障保险控制单元9b的内部信号处理提供结果E2＝1。紧接着由第二安全开关装置2b的故障保险控制单元9b产生开关信号S2＝1，该开关信号又闭合第二安全开关装置2b的通过电流变化器件7b。因为第一安全开关装置2a的通过电流变化器件7a和第三安全开关装置2c的通过电流变化器件7c在较早的切断过程期间不打开并且因此还位于在闭合状态下，所以监控电流可以在第二安全开关装置2b的通过电流变化器件7b闭合之后又由第一安全开关装置2a流到第三安全开关装置2c。因此可以在测量器件6a、6b，6c的电阻60上测量电压降ΔU＝5V，从而每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c获得输入信号U1＝U2＝U3＝1并且由于E1＝E2＝E3提供相应的输出信号A1＝A2＝A3＝1。输出信号A1＝1和A3＝1导致，同样闭合第一和第三安全开关装置2a、2c的安全开关元件10a、10c，从而带来危险的设备3的连接在其上的设备组件4a、4c又可以供以其运行电压。
4号状态：连线故障
如果例如由于连线故障没有监控电流流经安全开关装置2a、2b，2c，那么无法在所有测量器件6a、6b，6c的电阻60上测量电压降ΔU。因此适用：ΔU＝0V。在该故障情况下，每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c获得输入信号U1＝U2＝U3＝0。每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c提供相应的输出信号A1＝A2＝A3＝0，其引起安全开关元件10a、10b、10c的打开并且因此引起连接在其上的设备组件4a、4b、4c的安全切断。
5号状态：在第二安全开关装置2b的输出连接端23上或者在第三安全开关装置2c的输入连接端22上0V电压的故障状态
如果在第二安全开关装置2b的输出连接端23上或在第三安全开关装置2c的输入连接端22上存在电压U＝0V，那么在第一安全开关装置2a和第二安全开关装置2b上由测量器件6分别检测电压降ΔU＝7.5V。第一和第二安全开关装置2a、2b的分析单元61产生输入信号U1＝0和U2＝0，该输入信号提供给第一和第二安全开关装置2a、2b的故障保险控制单元9a、9b，从而可以生成输出信号A1＝0和A2＝0，该输出信号引起第一和第二安全开关装置2a、2b的安全开关元件10a、10b的打开。附加地输出故障消息。
在第三安全开关装置2c中对于在电阻60上的电压降产生ΔU＝0V的值。该值导致用于第三安全开关装置2c的故障保险控制单元9c的输入信号U3＝0，故障保险控制单元9c产生输出信号A3＝0，该输出信号引起第三安全开关装置2c的安全开关元件10c的打开。
6号状态：在第二安全开关装置2b的输出连接端23上或者在第三安全开关装置2c的输入连接端22上24V电压的故障状态
如果在第二安全开关装置2b的输出连接端23上或者在第三安全开关装置2c的输入连接端22上存在电压U＝24V，那么在第一安全开关装置2a和在第二安全开关装置2b中由测量器件6分别检测电压降ΔU＝-4.5V。第一和第二安全开关装置2a、2b的测量器件6a、6b的分析单元61产生输入信号U1＝0和U2＝0，该输入信号提供给第一和第二安全开关装置2a、2b的故障保险控制单元9a、9b，从而生成输出信号A1＝0和A2＝0，该输出信号引起第一和第二安全开关装置2a、2b的安全开关元件10a、10b的打开。附加地输出故障消息。在第三安全开关装置2c内对于在电阻60上的电压降产生ΔU＝24V的值。该电压降导致用于第三安全开关装置2c的故障保险控制单元9c的输入信号U3＝0，该输入信号产生输出信号A3＝0，该输出信号引起第三安全开关装置2c的安全开关元件10c的打开。附加地输出故障消息。
参照图4以下应进一步阐明安全电路1的第三实施例。该实施例有别于第二实施例之处在于，安全开关装置2a、2b，2c中的每个附加地具有存储器件12a、12b、12c，存储器件12a、12b、12c连接到涉及的安全开关装置2a、2b，2c的测量器件6a、6b，6c的分析单元61。在存储器件12a、12b、12c内可以对于每个安全开关装置2a、2b，2c可调用地存储两个参考电压值Uref,1和Uref,2。第一参考电压值Uref,1说明在相应的安全开关装置2a、2b、2c的测量器件6a、6b，6c的电阻60之前的电压大小。第二参考电压值Uref,2说明在相应的安全开关装置2a、2b，2c的测量器件6a、6b，6c的电阻60之后的电压大小。所有安全开关装置2a、2b，2c的所述两个参考电压值Uref,1和Uref,2在安全电路1的开始运行时初始化(“记忆”)并且分别可调用地存储在安全开关装置2a、2b，2c的存储器件12a、12b、12c中。
1号至4号运行状态相应于第二实施例的运行状态，从而在此不应重新对此进行讨论。
5号状态：在第二安全开关装置2b的输出连接端23上或者在第三安全开关装置2c的输入连接端22上0V或24V电压的故障状态
如果在第二安全开关装置2b的输出连接端23上或者在第三安全开关装置2c的输入连接端22上存在例如电压U＝0V(第三实施例的5号运行状态)或U＝24V电压(第三实施例的6号运行状态)，在所有安全开关装置2a、2b，2c中产生在相应的测量器件6a、6b，6c的电阻60之前或之后的实际电压与在存储器件12a、12b、12c中可调用地存储的参考电压值Uref,1和Uref,2之间的偏差。这些偏差导致，测量器件6a、6b，6c的分析单元61产生相应的输入信号U1＝U2＝U3＝0，该输入信号提供给涉及的安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c。每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c产生输出信号A1＝A2＝A3＝0。输出信号A1、A2、A3导致，打开安全开关装置2a、2b，2c的安全开关元件10a、10b、10c。
参照图5以下应进一步阐明安全电路1的第四实施例。该实施例与第三实施例的区别在于，第一安全开关装置2a附加地具有电压脉冲生成器14。此外安全开关装置2a、2b，2c中的每个包括电压脉冲分析器件13a、13b、13c，所述电压脉冲分析器件设置用于，检测和分析由电压脉冲生成器14产生的电压脉冲，其特别是可以是0V电压脉冲。
安全开关装置2a、2b，2c中的每个又包括存储器件12a、12b、12c，其连接到涉及的安全开关装置2a、2b，2c的测量器件6a、6b，6c的分析单元61。在存储器件12a、12b、12c内可以对于每个安全开关装置2a、2b，2c可调用地存储有两个参考电压值Uref,1和Uref,2。第一参考电压值Uref,1说明在涉及的安全开关装置2a、2b，2c的测量器件6a、6b，6c的电阻60之前的电压大小。第二参考电压值Uref,2说明在涉及的安全开关装置2a、2b，2c的测量器件6a、6b，6c的电阻60之后的电压大小。所有安全开关装置2a、2b，2c的两个参考电压值Uref,1和Uref,2在安全电路1的开始运行时又初始化(“记忆”)并且可调用地存储在安全开关装置2a、2b，2c的存储器件12a、12b、12c中。
如果在安全开关装置2a、2b，2c的测量器件6a、6b，6c的电阻60之前或之后测量的电压值与“记忆”且存储的参考电压值Uref,1和Uref,2有偏差，那么生成故障消息。该偏差导致，分析单元61产生相应的输入信号U1＝U2＝U3＝0，该输入信号提供给涉及的安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c。每个安全开关装置2a、2b，2c的故障保险控制单元9a、9b、9c产生输出信号A1＝A2＝A3＝0。这些输出信号A1、A2、A3导致，打开安全开关装置2a、2b，2c的安全开关元件10a、10b、10c。这些运行状态相应于第三实施例的5号运行状态。
1号至4号运行状态同样相应于第三实施例的这样的运行状态，从而对此在此不应重新讨论。
6号运行状态：在第二安全开关装置2b的输出连接端23上或者在第三安全开关装置2c的输入连接端22上5V电压故障状态。
如果在第二安全开关装置2b的输出连接端23上或者在第三安全开关装置2c的输入连接端22上存在电压U＝5V，那么由第三安全开关装置2c的电压脉冲分析器件13c没有检测到电压脉冲，该电压脉冲特别是可以是0V电压脉冲。第三安全开关装置2c的分析单元61产生用于第三安全开关装置2c的故障保险控制单元9c的相应输入信号U3＝0，该输入信号引起第三安全开关装置2c的安全开关元件10c的打开。此外产生开关信号S3＝0，该开关信号打开第三安全开关装置2c的通过电流变化器件7c。由此，打开电气监控回路，从而对于在第一和第二安全开关装置2a、2b的测量器件6a、6b的电阻60上的电压降适用：ΔU＝0V。第一和第二安全开关装置2a、2b的测量器件6a、6b的分析单元61产生输入信号U1＝U2＝0，该输入信号提供给涉及的安全开关装置2a、2b的故障保险控制单元9a、9b。第一安全开关装置2a的故障保险控制单元9a产生输出信号A1＝0，该输出信号引起第一安全开关装置2a的安全开关元件10a的打开并因此引起连接在其上的设备组件4a的切断。类似地，第二安全开关装置2b的故障保险控制单元9b产生输出信号A2＝0，该输出信号引起第二安全开关装置2b的安全开关元件10b的打开并因此引起连接在其上的设备组件4b的切断。这些措施又能实现在故障情况下带来危险的设备的设备组件4a、4b、4的防故障切断。

Claims (14)

1.安全电路(1)，用于防故障地切断带来危险的技术设备(3)，该技术设备具有数量n≥2个可切断的设备组件(4a、...、4n)，该安全电路包括多个安全开关装置(2a、...、2n)，所述安全开关装置相互通信连接并且具有各一个故障保险控制单元(9a、9b、9c)，其中，故障保险控制单元(9a、9b、9c)中的每个故障保险控制单元配置有所述设备组件(4a、...、4n)中的至少一个设备组件，并且所述故障保险控制单元(9a、9b、9c)中的每个故障保险控制单元设置用于，检测并且分析关于所述至少一个配置给该故障保险控制单元的设备组件(4a、...、4n)的当前运行状态的信息，其特征在于，所述安全开关装置(2a、...、2n)为了形成通信连接相互间串联连接并且形成监控回路，从而在监控回路闭合的情况下监控电流能够流经安全开关装置(2a、...、2n)，所述安全开关装置(2a、...、2n)中的每个安全开关装置包括至少一个通过电流变化器件(7a、…、7n)，所述通过电流变化器件设置用于，如果由涉及的安全开关装置(2a、...、2n)检测到安全请求，那么改变在监控回路内的通过电流；并且所述故障保险控制单元(9a、9b、9c)中的每个故障保险控制单元构成为，在监控回路内的通过电流变化时产生切断信号，该切断信号能引起连接到相应的故障保险控制单元(9a、9b、9c)上的、未已经切断的设备组件(4a、...、4n)的防故障切断，
所述安全开关装置(2a、...、2n)中的每个安全开关装置具有测量器件(6a、6b、6c)，所述测量器件连接到故障保险控制单元(9a、9b、9c)上并且构成为，监控在监控回路内的通过电流并且给涉及的安全开关装置(2a、...、2n)的故障保险控制单元(9a、9b、9c)在闭合监控回路和测量监控电流的情况下提供第一输入信号，而在监控回路中断的情况下提供第二输入信号，
所述故障保险控制单元(9a、9b、9c)中的每个故障保险控制单元上连接至少一个安全开关元件(10a、10b、10c)，所述安全开关元件自身连接到所述设备组件(4a、...、4n)中的至少一个上并且设置用于，在由故障保险控制单元(9a、9b、9c)接收切断信号时切断设备组件(4a、...、4n)，
所述故障保险控制单元(9a、9b、9c)配置成使得各故障保险控制单元在接收第一输入信号时分别能够产生一个接通信号，所述接通信号引起连接到相应的故障保险控制单元(9a、9b、9c)上的安全开关元件(10a、10b、10c)闭合，并且在接收第二输入信号时分别能够产生切断信号，该切断信号引起连接到相应的故障保险控制单元(9a、9b、9c)的安全开关元件(10a、10b、10c)打开。
2.根据权利要求1所述的安全电路(1)，其特征在于，所述安全请求是紧急切断或紧急停止信息。
3.根据权利要求1所述的安全电路(1)，其特征在于，所述通过电流变化器件(7a、…、7n)设置用于，如果由涉及的安全开关装置(2a、...、2n)检测到安全请求，那么中断监控回路。
4.根据权利要求1所述的安全电路(1)，其特征在于，所述故障保险控制单元(9a、9b、9c)中的每个故障保险控制单元构成为在监控回路的通过电流中断时产生切断信号。
5.根据权利要求1至4之一所述的安全电路(1)，其特征在于，所述测量器件(6a、6b、6c)中的每个测量器件包括至少一个电阻(60)和连接在其上的分析单元(61)，该分析单元构成为，该分析单元能够确定在所述至少一个电阻(60)上的电压降并且能够根据该电压降的大小产生第一或第二输入信号。
6.根据权利要求1至4之一所述的安全电路(1)，其特征在于，所述通过电流变化器件(7a、…、7n)构成为开关器件，所述开关器件构成为，选择性闭合或中断监控回路。
7.根据权利要求1至4之一所述的安全电路(1)，其特征在于，所述通过电流变化器件(7a、…、7n)构成为晶体管或继电器。
8.根据权利要求7所述的安全电路(1)，其特征在于，所述晶体管场效应晶体管。
9.根据权利要求1至4之一所述的安全电路(1)，其特征在于，所述安全电路(1)的第一安全开关装置(2a)具有恒流源，其设置用于产生恒定电流。
10.根据权利要求1至4之一所述的安全电路(1)，其特征在于，所述安全电路(1)的第一安全开关装置(2a)具有恒压源(11)，其构成为提供恒定电压。
11.根据权利要求1至4之一所述的安全电路(1)，其特征在于，所述安全开关装置(2a、...、2n)中的每个安全开关装置具有至少一个存储器件(12a、12b、12c)，该存储器件连接到涉及的安全开关装置(2a、2b、2c)的测量器件(6)的分析单元(61)上，在存储器件(12a、12b、12c)中可调用地存储有在电阻(60)之前的参考电压的第一参考电压值(Uref,1)和在电阻(60)之后的参考电压的第二参考电压值(Uref,2)。
12.根据权利要求9所述的安全电路(1)，其特征在于，所述安全电路(1)的第一安全开关装置(2a)具有电压脉冲生成器(14)，该电压脉冲生成器连接到恒流源(11)并且设置用于产生限定的电压脉冲；以及所述安全开关装置(2a、2b、2c)中的每个安全开关装置包括电压脉冲分析器件(13a、13b、13c)，该电压脉冲分析器件设置用于检测和分析电压脉冲。
13.根据权利要求12所述的安全电路(1)，其特征在于，所述电压脉冲是0V电压脉冲。
14.根据权利要求1至4之一所述的安全电路(1)，其特征在于，所述安全开关装置(2a、...、2n)中的每个安全开关装置包括多个串联连接的通过电流变化器件(7a、…、7n)。
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