CN108139715A - 用于监视设备的运行安全的安全传感器 - Google Patents

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CN108139715A CN201680060424.4A CN201680060424A CN108139715A CN 108139715 A CN108139715 A CN 108139715A CN 201680060424 A CN201680060424 A CN 201680060424A CN 108139715 A CN108139715 A CN 108139715A
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Abstract

本发明涉及一种用于监视设备(2)的运行安全的安全传感器(1)，具有用于接收或输出安全信号的至少一个安全信号输入端(11,12)和至少一个安全信号输出端(15,16)。安全信号的第一信号状态用信号通知设备的安全的运行状态并且通过与第一信号状态相关联的第一值范围内的信号值来表示，第二信号状态用信号通知设备的不安全的运行状态并且通过与第一值范围不同的、与第二信号状态相关联的第二值范围内的信号值来表示。安全传感器具有控制单元(13)，其被配置为，识别设备的运行状态，并且在至少一个安全信号输出端处将输出安全信号输出，输出安全信号的信号状态用信号通知识别出的运行状态。此外，控制单元被配置为，通过依据附加数据在与目前输出的输出安全信号的信号状态相关联的值范围的边界内改变所输出的输出安全信号的信号值，来对所输出的输出安全信号施加附加数据，和/或被配置为，通过依据附加数据在与目前接收到的输入安全信号的信号状态相关联的值范围的边界内改变接收到的输入安全信号的信号值，来对接收到的输入安全信号施加附加数据。

Description

用于监视设备的运行安全的安全传感器
技术领域
本发明涉及一种用于监视设备的运行安全的安全传感器，
a)具有至少一个安全信号输入端，用于接收可以具有第一信号状态或者第二信号状态的输入安全信号，
b)具有至少一个安全信号输出端，用于输出可以具有第一信号状态或者第二信号状态的输出安全信号，
c)具有控制单元，其与至少一个安全信号输入端和至少一个安全信号输出端连接，并且被配置为识别设备的运行状态，设备的运行状态可以是安全的运行状态或者不安全的运行状态，并且在至少一个安全信号输出端处将输出安全信号输出，输出安全信号的信号状态用信号通知识别出的运行状态，
其中，第一信号状态用信号通知设备的安全的运行状态并且通过与第一信号状态相关联的第一值范围内的信号值来表示，并且第二信号状态用信号通知设备的不安全的运行状态并且通过与第一值范围不同的、与第二信号状态相关联的第二值范围内的信号值来表示。
背景技术
安全传感器或者安全开关在安全技术领域得到了广泛使用，用于监视技术设备的运行安全，并且使这些设备对人类产生的危险最小。因此，从现有技术中例如已知使用安全传感器来监视并且显示入口门的关闭状态、光栅的中断、液体的填充高度和技术设备的许多其它形式的运行状态。在此，原则上，所有类型的技术设备都可以视为要监视的设备，例如单个的生产机器或者整个生产线，但是例如也可以是升降设备或者其它技术设备。
例如从DE 10 2012 107 717 B3中已知这种安全开关或安全传感器。
为了能够完成所提及的安全传感器的任务，根据本发明的安全传感器具有控制单元，其被配置为识别要监视的设备的运行状态，并且在此至少在不安全的运行状态和安全的运行状态之间进行区分。
安全传感器被配置为，依据识别出的设备的运行状态，采取激活的传感器状态或者去激活的传感器状态。当安全传感器识别出设备的安全的运行状态时，采取安全传感器的激活的传感器状态。当安全传感器识别出设备的不安全的运行状态时，采取安全传感器的去激活的传感器状态。
设备的运行状态的识别在此可以借助经由连接线路与安全传感器的安全信号输入端连接的外部安全指示器来进行。这种外部安全指示器例如可以是光柜(Lichtschranke)、光栅、例如安装在要监视的入口门处的非接触式安全开关的操纵器、应急开关或者用于采集设备的运行状态的其它安全指示器。但是，这种安全指示器的功能也可以集成到安全传感器中，从而安全传感器能够在没有外部安全指示器的情况下识别设备的运行状态。
此外，安全传感器的控制单元可以根据在安全传感器的安全信号输入端处接收到的、由另一安全传感器输出的输入安全信号来识别设备的运行状态。
在此基础上，控制单元可以在安全传感器的至少一个安全信号输出端处输出其信号状态用信号通知识别出的设备的运行状态、由此同时用信号通知传感器状态的输出安全信号。
在此，从现有技术中已知用信号通知设备的安全的运行状态的第一信号状态通过第一值范围内的信号值来表示，并且用信号通知设备的不安全的运行状态的第二信号状态通过与第一值范围不同的第二值范围内的信号值来表示。
在安全技术实践中，在许多情况下希望安全传感器除了仅仅用信号通知设备的安全或者不安全的运行状态之外，还提供附加数据。
对此，从现有技术中已知两种不同的方案。即，一方面已知从每个安全传感器铺设到分析单元的专用诊断线路，从而可以经由专用诊断线路传输安全传感器的传感器状态，并且与相应的安全传感器唯一地相关联。此外，已知使用具有总线接口的安全传感器来连接到数据总线，并且经由该数据总线向同样连接到数据总线的控制单元传输附加数据。
然而，所提及的两种解决方案都与明显的缺点相连。使用专用诊断线路带来了需要附加的且复杂的布线的缺点。经由数据总线进行通信带来了如下缺点：必须对连接到数据总线的所有设备配备附加的总线接口，由此产生可观的附加成本，并且排除了与传统设备的向后兼容性。
发明内容
由此出发，本发明要解决的技术问题是，在开头提及的类型的安全传感器中，在不需要考虑上面提及的从现有技术中已知的解决方案的缺点的情况下，实现一种用于传输附加数据、特别是诊断数据和/或控制数据的可能性。
上述技术问题通过具有权利要求1的特征的用于监视设备的运行安全的安全传感器来解决。
提出了
e)控制单元被配置为，通过依据附加数据在与目前输出的输出安全信号的信号状态相关联的值范围的边界内改变所输出的输出安全信号的信号值，来对所输出的输出安全信号施加附加数据，
和/或
f)控制单元被配置为，通过依据附加数据在与目前接收到的输入安全信号的信号状态相关联的值范围的边界内改变接收到的输入安全信号的信号值，来对接收到的输入安全信号施加附加数据。
本发明的意义上的附加数据特别是可以是诊断数据和/或控制数据。特别是，在许多情况下希望安全传感器提供使对识别出设备的不安全的运行状态的原因的诊断变得容易的诊断数据。
特别是当多个安全传感器通过串联电路级联并且以这种方式形成安全传感器链时，这些诊断数据是有意义的。为此，可以相应地将安全传感器的至少一个安全信号输出端经由连接线路与另一个安全传感器的至少一个安全信号输入端连接，并且以这种方式简化在安装过程中需要的安全传感器的布线。稍后还要对本发明的该方面进行详细讨论。
施加附加数据的安全信号的信号值原则上可以是适合用于显示信号的任意物理参量的值。信号值例如特别地可以是电压或者电流的值。
关于此点，可以有利地通过下限阈值和上限阈值来定义信号状态，其中，阈值形成与信号状态相关联的值范围的边界。以这种方式，例如可以将由第一值范围表示的信号状态HIGH(高)定义为第一信号状态，并且定义由第二值范围表示的第二信号状态LOW(低)，其中，第一值范围的信号值无一例外地大于第二值范围的信号值，即，值范围彼此不同。
现在，根据本发明设置为，控制单元可以通过在与目前输出的信号状态相关联的值范围的边界内改变所输出的输出安全信号的信号值，来对所输出的输出安全信号施加附加数据。如果例如目前输出具有第二信号状态的输出安全信号，因为安全传感器的控制单元识别出设备的不安全的运行状态，则依据附加数据，在不超过与第二信号状态相关联的值范围的上限阈值或者不低于该值范围的下限阈值的情况下，改变输出安全信号的信号值。在上面提及的电压的示例中，第二信号状态的值范围例如可以是-3V到+2V的值范围，从而在这种情况下，在-3V和+2V之间的值范围内改变信号值，以对输出安全信号施加附加数据。
以这种方式，可以在不改变通过输出安全信号用信号通知的运行状态的情况下，对所输出的输出安全信号施加附加数据。连接到安全传感器的安全信号输出端的单元、例如串联连接的另一个安全传感器、分析单元、显示单元和/或开关装置，由此根据由安全传感器输出的输出安全信号识别出由安全传感器识别出的设备的运行状态，在上面提及的示例中即为通过第二信号状态用信号通知的不安全的运行状态。此外，连接到安全信号输出端的单元可以从由安全传感器输出的输出安全信号中提取对其施加的附加数据、例如诊断数据和/或控制数据。
以类似的方式，根据本发明，可以通过在与用信号通知设备的安全的运行状态的第一信号状态相关联的值范围的边界内改变输出安全信号的信号值，对目前输出的第一信号状态的输出安全信号施加附加数据。
作为其替换或者补充，根据本发明设置为，控制单元被配置为，对接收到的输入安全信号施加附加数据。在此，施予数据通过在与接收到的输入安全信号的目前的信号状态相关联的值范围的边界内改变接收到的输入安全信号的信号值来进行。
如果安全传感器例如目前在其安全信号输入端处接收到具有用信号通知设备的不安全的运行状态的第二信号状态的输入安全信号，则控制单元通过在与第二信号状态相关联的值范围的边界内改变输入安全信号的信号值，来对接收到的输入安全信号施加附加数据。此外，用于对接收到的输入安全信号施加附加数据的方法对应于用于输出安全信号的方法，因此上面关于对输出安全信号施加附加数据的实施以类似的方式适用。
由此，通过对在安全传感器的至少一个安全信号输入端处接收到的输入安全信号施加附加数据，安全传感器的至少一个安全信号输入端同时用作接收到的输入安全信号的输入端和输出附加数据的输出端。
利用具有权利要求1的特征的根据本发明的安全传感器，以有利的方式实现了如下可能性：除了仅仅用信号通知要监视的设备的运行状态之外，还传输附加数据、例如诊断数据或者控制数据，而不需要为此在安全传感器上设置专用诊断线路或者数据总线接口。根据本发明，可以以有利的方式使用安全传感器的本来就存在的至少一个安全信号输出端以及本来就存在的至少一个安全信号输入端来传输附加数据。
由此，一方面这种安全传感器的实现开销和与此相关联的成本显著降低，因为不需要对安全传感器配备用于传输附加数据的附加接口。此外，与这种安全传感器的安装相关联的安装开销和由此产生的成本也显著降低，因为不需要用于传输附加数据的专用连接线路，而可以使用本来就存在的、用于传输对设备的运行状态进行显示的安全信号的连接线路。
还可以想到，为了传输附加数据，以有利的方式使用在传统的安全传感器中本来就存在的控制单元的功能。由此，使得能够以低廉的成本实现根据本发明的安全传感器。
此外，具有权利要求1的特征的根据本发明的安全传感器提供能够保证与传统的安全传感器的兼容性的优点。虽然这些传统的安全传感器被配置为用于接收和/或输出通过安全信号的第一和第二信号状态用信号通知识别出的要监视的设备的运行状态的安全信号，但是其不被配置为用于输出或者接收对安全信号施加的附加数据。
如果这种传统的安全传感器向具有权利要求1的特征的根据本发明的安全传感器的安全信号输入端发送安全信号，则根据本发明的安全传感器能够根据接收到的安全信号的信号状态，识别由传统的安全传感器用信号通知的设备的运行状态。相反，具有权利要求1的特征的根据本发明的安全传感器向其安全信号输入端发送包含对安全信号施加的附加数据的安全信号的传统的安全传感器，容易地能够根据接收到的安全信号的信号状态，识别出由根据本发明的安全传感器识别出的设备的运行状态。
通过以这种方式保证的根据本发明的安全传感器与传统的安全传感器的兼容性，在安装基于安全传感器的监视系统时，能够实现进一步的成本节省。
根据本发明的安全传感器可以以有利的方式具有至少两个安全信号输出端，在安全信号输出端处以冗余的形式输出同一输出安全信号。以这种方式，安全传感器的可靠性对于如下情况被提高：安全信号输出端中的一个没有按规定工作，因此没有输出与识别出的设备的运行状态对应的输出安全信号的信号状态。
以对应的方式，根据本发明的安全传感器可以具有至少两个安全信号输入端，用于接收另一安全传感器和/或外部安全指示器的以冗余的形式输出的安全信号。安全传感器在这种情况下可以以有利的方式配置为，当在至少两个安全信号输入端中的至少一个处接收到具有用信号通知设备的不安全的运行状态的第二信号状态的输入安全信号时，已经识别出了设备的不安全的运行状态，因此采取去激活的传感器状态。
此外，由安全传感器输出的安全信号可以包含用于识别交叉电路(Querschluss)、短路、对地短路和/或接地故障的测试脉冲。在此，在非常短的时间内由安全传感器向安全信号输出端输出的信号状态变化，以便能够检查是否向该安全信号输出端正确地输出了两个信号状态，即是否在安全信号输出端处产生了相应地相关联的值范围内的信号值。以这种方式，可以识别交叉电路、短路、对地短路和/或接地故障。
根据本发明的安全传感器不仅可以作为单个设备、而且可以以级联的形式作为包括串联连接的安全传感器的安全传感器链的一部分来使用。
因此，根据本发明的一个有利的扩展设置为，至少一个安全信号输出端可以与另一安全传感器的至少一个安全信号输入端连接，以进行信号传输，和/或至少一个安全信号输入端可以与另一安全传感器的至少一个安全信号输出端连接，以进行信号传输，以便将多个安全传感器通过串联电路级联成安全传感器链。
由此，例如通过相应地将安全信号输出端经由连接线路与安全信号输入端连接，可以将根据本发明的安全传感器以有利的方式与其它根据本发明的安全传感器或者传统的安全传感器串联连接，以实现由级联的安全传感器组成的安全传感器链。因为在安全技术实践中，经常使用多个安全传感器来监视设备的运行安全，因此这种串联电路与如下优点相连：所使用的安全传感器的复杂的分析和所需要的布线对于要监视的设备的制造商和/或运营商来说得到明显的简化。
关于此点，安全传感器的控制单元可以有利地配置为，通过控制单元配置为，当在安全传感器的至少一个安全信号输入端处接收到具有第二信号状态的输入安全信号时，在安全传感器的至少一个安全信号输出端处输出具有第二信号状态的输出安全信号，来转发具有第二信号状态的安全信号。
因此，一旦在至少一个安全信号输入端处接收到具有用信号通知设备的不安全的运行状态的第二信号状态的输入安全信号，并且因此同样在其安全信号输出端处输出用信号通知设备的不安全的运行状态的输出安全信号，则级联成了安全传感器链的安全传感器中的每一个采取去激活的传感器状态。由此，可以沿着安全传感器链转发关于设备的不安全状态的信息。
通过这种方法，实现了如下安全传感器链，仅当所有串联连接的安全传感器具有激活状态，即识别出了设备的安全的运行状态时，该安全传感器链在安全传感器链的最后的安全传感器的输出端处对设备的安全的运行状态进行显示。由此，一旦串联连接的安全传感器中的至少一个识别出了设备的不安全状态，则可以采用合适的措施、例如切断设备，来避免危险。在这种情况下，有利地仅当所有串联连接的安全传感器识别出了设备的安全的运行状态时，允许设备投入运行。由此，监视的可靠性和设备的安全性有利地得到提高。
如果对于这种串联电路使用从现有技术中已知的传统的安全传感器，则出现如下问题：在安全传感器链中的最后的安全传感器的传感器状态为去激活的情况下，根据安全传感器链的该最后的安全传感器输出的安全信号，不能识别出串联连接的安全传感器中的哪一个触发了传感器状态的去激活，即安全传感器中的哪一个最初识别出了设备的不安全的运行状态。特别是，例如当多个保护门打开时，也可能多个串联连接的安全传感器彼此独立地识别出了设备的不安全状态。
在这种情况下，对设备的不安全状态的原因的诊断需要对作为识别出设备的不安全的运行状态的原因而考虑的设备的所有部分进行复杂的手动检查。在许多情况下附加地变得困难的是，所考虑的设备的各部分和/或连接到其的安全传感器难以接近。
相反，利用根据本发明的安全传感器，以有利的方式除了仅仅用信号通知要监视的设备的运行状态之外，还可以作为附加数据传输例如诊断数据，其使得能够快速并且简单地诊断识别出设备的不安全的运行状态的原因。
在本发明的另一个有利的扩展中设置为，控制单元被配置为，从输入安全信号中解码对输入安全信号施加的附加数据，和/或从输出安全信号中解码对输出安全信号施加的附加数据。
控制单元由此被配置为，从安全信号中解码外部施加的附加数据。外部施加的附加数据是由与进行解码的安全传感器不同的安全传感器或者另一个装置对安全信号施加的附加数据，例如诊断数据和/或控制数据。
由此，安全传感器能够被置于接收对向安全传感器的安全信号输入端发送的安全信号施加的外部施加的附加数据。接收到的这些附加数据可以由进行接收的安全传感器进行分析、显示和/或转发。
此外，安全传感器能够被置于接收对在该安全传感器的安全信号输出端处施加的安全信号施加的外部施加的附加数据，例如诊断数据和/或控制数据。根据本发明的安全传感器的安全信号输出端以这种方式不仅可以用作将输出安全信号输出的输出端，而且可以用作用于接收附加数据的输入端。从输出安全信号中解码的接收到的附加数据可以由安全传感器进行分析、显示和/或转发。
以这种方式能够实现安全传感器链中的安全传感器和/或与其连接的其它设备之间的双向通信。因此，例如安全传感器可以经由安全传感器链提供诊断数据，或者经由安全传感器链向安全传感器发送控制数据。
在根据本发明的安全传感器的另一个有利的扩展中设置为，附加数据包括诊断数据，诊断数据涉及安全传感器的标志、安全传感器的位置、由安全传感器识别出的设备的运行状态、识别出的不安全的运行状态的类型和/或原因和/或其它诊断信息。
由此提出了，对所输出的输出安全信号和/或对接收到的输入安全信号施加包括诊断数据的附加数据。这具有如下优点：安全传感器可以向另一个安全传感器和/或连接到安全传感器的另一个设备传输诊断数据，其例如使对识别出设备的不安全的运行状态的原因的诊断变得容易并且加速。因此，根据本发明的安全传感器例如可以经由安全传感器链或者直接向与安全传感器连接的分析单元传输诊断数据。
这些诊断数据例如可以包含与关于由安全传感器识别出的设备的运行状态的信息相关联的安全传感器的标志。由此，直接或者间接地与安全传感器连接的分析单元可以根据对安全信号施加的附加数据来识别与分析单元连接的安全传感器中的哪一个最初识别出了设备的不安全的运行状态。由此，对设备的不安全的运行状态的原因的诊断显著得到简化和加速。
此外，诊断数据还可以包含关于安全传感器的位置的信息。安全传感器的这种位置例如可以是安全传感器的地理位置、安全传感器在安全传感器链内的相对位置和/或其它位置信息。如果安全传感器与由安全传感器识别出的设备的运行状态相关联地提供这种位置信息，则对识别出的设备的不安全状态的原因的诊断同样可以得到显著简化和加速。
此外，诊断数据可以包含关于识别出的不安全的运行状态的类型和/或原因的信息。例如可以想到，与多个外部安全指示器连接的安全传感器以这种方式用信号通知安全指示器中的哪一个负责识别设备的不安全的运行状态，或者例如可以用信号通知光栅内部的光栅中断的位置。
在本发明的另一个有利的扩展中设置为，附加数据包括控制数据，控制数据用于对安全传感器、执行器、分析单元和/或与安全传感器连接的其它装置进行参数化和/或远程控制。
由此，可以以有利的方式从远处对安全传感器或者与其直接或间接连接的其它设备、例如执行器或者分析单元进行参数化或者远程控制。因此，例如连接到安全传感器链的分析单元可以向安全传感器发送控制数据，以便将安全传感器参数化。这种参数化例如可能涉及安全传感器的标志、其在安全传感器链内的位置、要由其提供的附加数据的类型和/或其它参数。可以以类似的方式通过控制数据对执行器或者分析单元进行参数化和/或远程控制。因此，可以借助控制数据例如从远处控制执行器，以使得切断设备、使设备转换到安全状态和/或重新接通设备。可以借助控制数据例如考虑到要由分析单元分析或者显示的数据，对分析单元进行参数化和/或远程控制。
施加控制数据形式的附加数据由此具有如下优点：能够以简单的方式从远处对安全传感器和/或与其连接的其它设备进行参数化和/或控制，由此安全技术配置显著得到简化。
在本发明的另一个有利的扩展中设置为，控制单元被配置为，通过控制单元以不变或者改变的形式对输出安全信号施加对接收到的输入安全信号施加的附加数据，和/或以不变或者改变的形式对输入安全信号施加对在安全信号输出端处施加的输出安全信号施加的附加数据，来转发附加数据。
由此，可以有利地沿着安全传感器链从一个安全传感器向其它安全传感器转发附加数据。因此，例如可以将安全传感器链中的第一安全传感器产生的诊断数据经由安全传感器链转发到连接到安全传感器链的最后的安全传感器的分析单元，从而可以借助分析单元对诊断数据进行分析并且可以基于其进行诊断。此外，例如可以将控制数据从连接到安全传感器链的分析单元经由安全传感器链转发到一个或多个安全传感器和/或连接到安全传感器链的其它设备，以对安全传感器或其它设备进行参数化和/或远程控制。
附加数据的转发由此可以双向地进行，即不仅可以在从安全信号输出端到安全信号输入端的方向上进行，而且可以在从安全信号输入端到安全信号输出端的方向上进行。
此外，附加数据的转发可以以不变或者改变的形式进行。因此，安全传感器例如可以以不变的形式转发由另一个安全传感器产生的诊断数据，以便向连接到安全传感器链的分析单元提供诊断数据。但是，安全传感器也可以以改变的形式，例如通过对接收到的诊断数据添加进行接收的安全传感器自己的诊断数据，来转发由另一个安全传感器接收到的附加数据。
此外，通过以改变的形式转发接收到的附加数据，例如可以对作为诊断数据的附加数据添加位置信息，而初始产生附加数据并且对安全信号施加附加数据的安全传感器不需要知道其位置。为此，可以使用转发计数器，安全传感器链中的每一个安全传感器使转发计数器的计数器读数递增，并且作为附加数据对安全信号施加计数器读数。其结果是，例如与安全传感器链连接的控制单元可以从接收到的附加数据中提取计数器读数，由此确定初始产生附加数据、例如诊断数据的安全传感器的位置。
在根据本发明的安全传感器的另一个有利的扩展中设置为，控制单元被配置为，依据接收到的输入安全信号和/或依据由控制单元识别出的设备的运行状态产生诊断数据，并且作为附加数据对输出安全信号施加诊断数据。
由此提出了安全传感器的控制单元可以依据由控制单元识别出的设备的运行状态产生诊断数据。如上面已经说明的，为此所需的设备的运行状态的识别可以借助外部安全指示器来进行。这种安全指示器的功能同样也可以集成到安全传感器中，从而安全传感器本身能够在不借助外部安全指示器的情况下监视并且识别设备的运行状态。
因此，安全传感器例如可以识别出保护门的打开，由此识别出设备的不安全的运行状态。在这种情况下，控制单元例如可以作为识别出设备的不安全的运行状态的结果来产生诊断数据，作为附加数据对输出安全信号施加诊断数据，并且与安全传感器的安全信号输出端直接或者间接地连接的分析单元以这种方式能够被置于辨别不安全的运行状态的原因，即由安全传感器识别出的打开的保护门。
此外，提出了可以依据接收到的输入安全信号产生诊断数据，并且对输出安全信号施加诊断数据。以这种方式，在其安全信号输入端处接收到由传统的安全传感器产生、因此不包含附加数据的输入安全信号的根据本发明的安全传感器本身，可以特别有利地产生对于诊断可使用的诊断数据，并且作为附加数据对输出安全信号施加诊断数据。在这种示例性情况下，安全传感器特别是可以作为诊断数据产生位置信息，该位置信息显示，负责传感器链中的传感器状态的去激活的安全传感器在安全传感器链中处于产生诊断数据的安全传感器的安全信号输入端一侧。以这种方式，实现与传统的安全传感器的兼容性，从而根据本发明的安全传感器可以利用其全部功能与一个或多个传统的传感器一起在安全传感器链内使用。
在根据本发明的安全传感器的另一个有利的扩展中设置为，被配置为，仅当输出安全信号具有第二信号状态时，对所输出的输出安全信号施加附加数据，和/或仅当输入安全信号具有第二信号状态时，对接收到的输入安全信号施加附加数据。
由此提出了仅当安全信号用信号通知设备的不安全的运行状态时，对安全信号施加附加数据。因此，这一方面是有利的，因为特别是当识别出设备的不安全状态，并且安全传感器链的一个或多个安全传感器因此采取去激活的传感器状态时，由安全传感器提供的附加数据、特别是诊断数据为了诊断的目的是有价值的，因为以这种方式能够对识别出不安全的运行状态的原因进行诊断。
此外，仅当安全信号具有第二信号状态，由此用信号通知不安全的运行状态时，对安全信号施加附加数据是特别有利的，因为从现有技术中已知并且广泛使用通过逻辑信号状态LOW来示出对设备的不安全的运行状态进行显示的第二信号状态，其相关联的值范围包含用作信号值的物理大小的参考值。如果例如将电压用作信号值，则通常将0V的参考电势用作电压值的参考大小，从而可以通过将安全信号输出端切换为没有电压，来表示安全信号的第二信号状态。现在，如果仅在该第二信号状态下对输出安全信号施加附加数据，则由此可以在接收器处进行特别简单的解码过程，因为在对附加数据进行解码时，可以放弃在另外的情况下需要的例如借助高通滤波器对安全信号的直流分量的滤除。
在本发明的另一个有利的扩展中设置为，安全传感器具有显示单元，其被配置为用于对设备的运行状态和/或附加数据进行光学和/或声学显示。
这种显示单元例如可以通过LED例如仿照红、黄和绿色的交通信号灯或者通过其它光学显示方式来实现。但是，这种显示例如也可以声学地、例如通过发出警告音来实现。但是，也可以想到例如触觉显示或者所提到的显示方式的组合，并且其是有利的。
以这种方式能够有利地直接在安全传感器处对设备的运行状态和/或附加数据进行显示。因此，例如可以显示安全传感器是否识别出了设备的安全的运行状态或者不安全的运行状态。作为附加数据，例如可以显示控制数据或者诊断数据，从而安全传感器的显示单元尤其可以有利地直接推断出安全传感器链中的安全传感器中的哪一个识别出了设备的不安全的运行状态。由此能够对识别出设备的不安全的运行状态的原因进行诊断，为此不需要单独的分析单元或者显示单元。
在根据本发明的安全传感器的另一个有利的扩展中设置为，用于进行信号传输的至少一个安全信号输出端能够与设备的开关装置连接，开关装置被配置为，用于切断设备和/或使设备转换为受保护的状态和/或采取其它措施，以防止由设备的不安全的运行状态引起的危险。
根据本发明，这种开关装置特别地可以是保护装置、继电器、执行器和/或其它开关装置。
由此，当安全传感器或安全传感器链的安全传感器中的一个识别出设备的不安全的运行状态时，安全传感器或者由安全传感器组成的安全传感器链可以有利地直接与开关装置连接并且借助开关装置采取措施，以防止危险。为此，可以切断设备和/或使设备转换为受保护的状态，从而例如防止由于旋转或者以其它方式移动的部件造成危险。
在本发明的另一个有利的扩展中设置为，用于进行信号传输的至少一个安全信号输出端能够与分析单元连接，分析单元被配置为用于对接收到的安全信号和/或对接收到的附加数据进行分析，和/或被配置为用于对设备的运行状态和/或附加数据进行光学和/或声学显示。
根据本发明，该分析单元的功能在此也可以集成到安全传感器中。
该分析单元可以有利地特别是与安全传感器链中的最后的安全传感器的至少一个安全信号输出端连接。由此，可以使用分析单元来对由与分析单元连接的安全传感器输出的安全信号和/或附加数据进行分析。基于对接收到的安全信号的分析，例如可以采取用于防止由设备的不安全的运行状态引起的危险的措施。基于对附加数据的分析，当其例如包括由安全传感器产生的诊断数据时，分析单元可以对识别出设备的不安全的运行状态的原因进行诊断。此外，根据本发明，可以借助分析单元对设备的运行状态和/或附加数据进行显示，以便向操作、维护和/或维修人员提供这些信息。
按照根据本发明的安全传感器的另一个有利的扩展设置为，信号值是与参考电势有关的电压值。
在此有利的是，第一或者第二值范围包括参考电势、特别是0V的参考电势。
如果第一或者第二值范围包括参考电势，则可以有利地以简单的方式通过将安全信号输出端切换为没有电压，来输出具有与该值范围相关联的信号状态的安全信号。此外，在此有利的是，与用信号通知设备的不安全的运行状态的第二信号状态相关联的第二值范围包括参考电势。在这种情况下，安全传感器或者其控制单元的故障，例如由于电源电压发生故障，导致在安全信号输出端处作为信号值输出的电压下降到参考电势，由此自动用信号通知设备的不安全的运行状态。由此，对运行安全的监视的可靠性可以以有利的方式提高。
根据本发明的另一个有利的扩展设置为，电压形式的信号值对于第一信号状态在+11V到+30V的值范围内改变，而对于第二信号状态在-3V至+2V的值范围内改变。
所提到的电压值对应于在安全技术的相关标准中规定的用于用信号通知设备的不安全的运行状态或者安全的运行状态的值(对此，例如参见标准DIN EN 61496-1(VDE0113-201):2014-05)。使用所提到的值范围因此具有如下优点：安全传感器或者对应于安全技术的常见标准的其它设备，可以根据由根据本发明的安全传感器输出的安全信号，与对安全信号施加的附加数据无关地，可靠地识别通过相应的信号状态用信号通知的设备的运行状态。由此，有利地确保根据本发明的安全传感器符合标准并且其与传统的符合标准的安全传感器和其它设备兼容。
根据本发明的另一个有利的扩展设置为，控制单元被配置为，借助单极或双极线路码、AMI码、分组码、曼彻斯特码、幅移键控、频移键控、相移键控、正交幅度调制、脉冲幅度调制、脉冲相位调制、脉冲频率调制和/或脉宽调制，来对所输出的输出安全信号和/或接收到的输入安全信号施加附加数据。
要对安全信号施加的附加数据可以以模拟或者数字的形式存在。可以通过基带传输作为基带信号或者作为加调制到载波信号上的有用信号来传输附加数据。
使用单极或双极线路码、AMI码(Alternate-Mark-Inversion-Codes，交替符号反转码)、分组码或者曼彻斯特码具有如下优点：可以作为基带信号来传输对安全信号施加的附加数据，并且以这种方式所需要的传输技术可以以特别简单并且成本低廉的方式实现。使用幅移键控或者幅度调制提供如下优点：对施加的附加数据的解调可以通过非常简单的电路进行。使用频移键控或者频率调制提供如下优点：调制和解调可以简单地实现，并且传输相对于干扰特别鲁棒。使用相移键控或者相位调制提供相对于干扰的鲁棒性高以及带宽要求低的优点。使用正交幅度调制提供如下优点：每个符号和时间单位可以传输更大数量的数据位，从而可以在带宽要求相对低的情况下实现较高的数据速率。使用脉冲幅度调制、脉冲相位调制、脉冲频率调制和/或脉宽调制提供简单并且成本低廉的传输技术实现的优点。
附图说明
下面，借助实施例与所附的附图来详细说明本发明。在此，对于相同或者彼此对应的元素或者特征使用相同的附图标记。附图中：
图1示出了根据本发明的安全传感器的结构的示意图；
图2示出了两个串联连接的根据本发明的安全传感器，其借助外部安全指示器来监视设备的运行安全；
图3示出了具有第一和第二信号状态的安全信号的时间曲线；
图4示出了具有在第二信号状态下通过基带传输使用曼彻斯特码施加的附加数据的安全信号的时间曲线；
图5示出了具有在第二信号状态下使用频移键控施加的附加数据的安全信号的时间曲线；
图6示出了具有在第二信号状态下通过基带传输使用双极码施加的附加数据的安全信号的时间曲线；
图7示出了具有在第一和第二信号状态下通过基带传输使用曼彻斯特码施加的附加数据的安全信号的时间曲线；
图8示出了安全传感器链与分析单元和由安全传感器输出的安全信号；
图9示出了安全传感器链与分析单元、由安全传感器输出的安全信号和对输出安全信号施加的附加数据；
图10示出了安全传感器链与分析单元、执行器、由安全传感器输出的安全信号和对输入以及输出安全信号施加的附加数据；
图11示出了安全传感器链与分析单元、设备的开关装置、由安全传感器输出的安全信号和对输出安全信号施加的附加数据；
图12示出了安全传感器链与分析单元、由安全传感器输出的安全信号和使用相移键控的有利形式对输出安全信号施加的附加数据；
具体实施方式
从图1中能够示意性地看出根据本发明的安全传感器1的结构。安全传感器1具有用于接收输入安全信号的两个安全信号输入端11,12和用于将输出安全信号输出的两个安全信号输出端15,16。此外，安全传感器1具有控制单元13，其与两个安全信号输入端11,12和两个安全信号输出端15,16连接。
控制单元13被配置为用于识别要监视的设备的运行状态，并且在两个安全信号输出端14,15处输出其信号状态用信号通知识别出的运行状态的输出安全信号。依据识别出的运行状态，安全传感器1采取激活或者去激活的传感器状态。当控制单元13识别出设备的安全的运行状态时，存在激活的传感器状态。当控制单元13识别出设备的不安全的运行状态时，存在去激活的传感器状态。此外，控制单元13被配置为用于对安全信号施加附加数据并且从安全信号中解码附加数据。
安全传感器还具有显示单元14，其与控制单元13连接并且被配置为用于对设备的运行状态和附加数据进行光学显示。光学显示在此在该实施例中通过LED仿照红、黄和绿色的交通信号灯进行。
图2示出了两个根据本发明的安全传感器1a,1b，其通过安全传感器1a的第一安全信号输出端15与安全传感器1b的第一安全信号输入端11并且第一安全传感器1a的第二安全信号输出端16与第二安全传感器1b的第二安全信号输入端12分别经由用于进行信号传输的连接线路3连接，串联连接。此外，其它安全传感器1,1a,1b、分析单元、开关装置、执行器和/或其它装置可以与安全传感器1b的安全信号输出端15,16连接，这里通过虚线的连接线路3示出。
信号传输在该和下面的实施例中以冗余的方式经由两个并行的连接线路3进行。这具有如下优点：当经由两个并行的连接线路3中的一个的信号传输受到干扰时，与安全信号输出端15,16连接的其它安全传感器1,1a,1b、分析单元、开关装置和/或其它装置也能够可靠地识别经由安全信号输出端15,16用信号通知的传感器状态、特别是去激活的传感器状态。
两个安全传感器1a,1b分别监视设备2的运行安全。为此，安全传感器使用外部安全指示器8,9的功能。外部安全指示器9是光栅，其定位在设备2附近，以便能够根据光栅的中断来识别是否有人员或者物体进入了设备2周围的安全区域，由此造成危险。光栅9经由两个并行的连接线路3与安全传感器1a的安全信号输入端11,12连接。如果光栅中断，并且由此识别出危险，则光栅经由连接线路3向安全传感器1a发送用信号通知设备的不安全的运行状态的安全信号，安全传感器1a的控制单元13能够以这种方式被置于识别设备2的当前运行状态。
除了已经结合图1描述的安全传感器1a的部件之外，安全传感器1b还具有通信单元31，其与安全传感器1b的控制单元13连接并且被配置为用于与外部安全指示器32进行通信。安全指示器32是安装在保护门8上的操纵器。保护门8用于防止人员在设备2运行期间到设备2周围的安全区域的危险的、因此被禁止的进入。通过操纵器32与安全传感器1b的通信单元31进行通信，可以识别出保护门8的打开并且向安全传感器1b提供该信息。以这种方式，安全传感器1b的控制单元13能够被置于识别设备2的当前运行状态。
作为安全传感器1a和1b的实施例的替换或者补充，也可以将安全指示器的功能集成到安全传感器中，从而安全传感器能够在没有外部安全指示器9,32的情况下识别设备2的运行状态。
如果不仅光栅9未中断，而且保护门8关闭，则两个安全传感器1a,1b的控制单元13识别出设备2的安全的运行状态。在这种情况下，两个安全传感器1a,1b具有激活的传感器状态，并且安全传感器1a,1b的两个控制单元13向相应的安全传感器的安全信号输出端15,16输出具有第一信号状态并且由此用信号通知设备2的安全的运行状态的安全信号。
如果安全传感器1a,1b中的至少一个的控制单元13例如由于光栅9中断和/或由于保护门8打开而识别出设备2的不安全的运行状态，则该安全传感器1a,1b采取去激活的传感器状态，并且其控制单元13向其安全信号输出端15,16输出具有第二信号状态并且由此用信号通知设备的不安全的运行状态的输出安全信号。
控制单元13可以借助外部安全指示器9,32和/或借助集成到安全传感器中的安全指示器的功能来识别设备2的运行状态。此外，控制单元13可以根据在安全信号输入端11,12处接收到的输入安全信号的状态来识别设备2的运行状态。
如果安全传感器1b在其安全信号输入端11,12中的一个或者两个处接收到了例如具有第二信号状态的输入安全信号，则安全传感器1b采取去激活状态，并且在安全传感器1b的两个安全信号输出端15,16处输出同样具有第二信号状态并且由此用信号通知设备2的不安全的运行状态的输出安全信号。
相反，如果安全传感器1b在两个安全信号输入端11,12处接收到具有第一信号状态并且由此用信号通知设备2的安全的运行状态的输入安全信号，并且操纵器32还经由通信连接33向通信单元31通知保护门8关闭，则安全传感器1b的控制单元13在安全传感器1b的安全信号输出端15,16处输出同样具有第一信号状态并且由此用信号通知设备2的安全的运行状态的输出安全信号。
此外，安全传感器1a,1b可以借助其显示单元14显示相应地识别出的设备2的运行状态，例如在安全的运行状态的情况下借助绿色LED，而在不安全的运行状态的情况下借助红色LED。
图3关于时间t示出了可以由安全传感器1,1a,1b输出和/或接收的安全信号的示例性时间曲线。这样的安全信号例如可以是安全传感器在其至少一个安全信号输出端处输出的输出安全信号。
在图3中示出的实施例中，没有对安全信号施加附加数据。
安全信号具有信号值25，其在该实施例和下面进一步示出的实施例中是与0V的参考电势相关的电压值。在该实施例和下面的实施例中，安全信号的示出关于电压的值、即在信号值25方面不是按比例的。
信号值25可以具有两个不同的信号状态，即第一信号状态21或者第二信号状态22。第一信号状态21由与第一信号状态21相关联的第一值范围23内的信号值25、即电压表示，而第二信号状态22由与第一值范围23不同的、与第二信号状态22相关联的第二值范围24内的信号值25表示。
第一值范围23的边界形成上限阈值26和下限阈值27，而第二值范围24的边界形成上限阈值28和下限阈值29。信号值25的下限阈值27由+11V的电压形成，上限阈值26由+30V的电压形成，下限阈值29由-3V的电压形成，并且上限阈值28由+2V的电压形成。
在该时间曲线中，安全信号首先具有用信号通知设备的安全的运行状态的第一信号状态21。在时间点t1，输出在图3中示例性地示出的安全信号的安全传感器识别出设备的不安全的运行状态，并且因此采取去激活的传感器状态。因此，在时间点t1之后，由安全传感器输出的安全信号具有用信号通知设备的不安全的运行状态的第二信号状态22。
图4示出了根据本发明可以输出和/或接收的安全信号的示例性时间曲线。关于与图3一致的部分，为了避免重复，请参考关于图3的描述。
从图4中也可以看到，在时间点t1，输出所示出的示例性安全信号的根据本发明的安全传感器识别出设备的不安全的运行状态并且采取去激活的传感器状态。由安全传感器输出的安全信号因此变化为用信号通知设备的不安全的运行状态的第二信号状态22。
在图4中示出的实施例中，根据本发明的安全传感器的控制单元在时间点t2开始，通过依据附加数据改变所输出的输出安全信号的信号值，来对所输出的输出安全信号施加附加数据。图4示出了对安全信号施加位序列01001101形式的附加数据的实施例。在此，其例如可以是控制数据和/或诊断数据。
此外，可以看到，所输出的输出安全信号的信号值在与目前输出的第二信号状态22相关联的值范围24的边界28,29内改变。因此，在电压值不低于大小为-3V的下限阈值29或者不超过+2V的上限阈值28的情况下，对具有第二信号状态22的输出安全信号施加附加数据。由此，通过安全信号与所施加的附加数据无关地不变地用信号通知设备的不安全的运行状态，从而安全传感器或者接收该安全信号的另一装置获得关于识别出的设备的运行状态的无误的信息。附加数据的施加由此对用信号通知识别出的设备的运行状态的信号状态没有影响。
为了施加附加数据，在图4中示出的实施例中使用基带传输，其中，使用可以视为相移键控(Phase Shift Keying)以及分组码的特殊形式的曼彻斯特码来对数据进行线路编码。
在所示出的实施例中使用的曼彻斯特码设置为，二进制0通过信号下降沿、即通过从较高的信号电平到较低的信号电平的变化来编码，而二进制1以对应的方式通过信号上升沿来编码。使用曼彻斯特码具有如下优点：在每个位持续时间中信号电平变化至少一次。由此，可以根据接收到的信号恢复时钟。
图5示出了根据本发明的安全传感器可以输出和/或接收的安全信号的另一个示例性时间曲线。关于与图3和图4一致的部分，为了避免重复，请参考关于图3和图4的描述。
与在图4中示出的实施例不同，在图5中示出的实施例中使用频移键控来对安全信号施加附加数据。在此，二进制0通过信号的第一频率示出，而二进制1通过更高的第二频率示出。
图6示出了根据本发明的安全传感器可以输出和/或接收的安全信号的另一个示例性时间曲线。关于与图3至图5一致的部分，为了避免重复，请参考关于图3至图5的描述。
在图6中示出的实施例中，例如对安全信号施加作为附加数据的示例的位序列1001101，其可以是控制数据和/或诊断数据。与前面的实施例不同，为了施加附加数据，使用基带传输，其中，在该实施例中，借助二进制1通过第一信号电平来编码并且二进制0通过第二信号电平来编码的单极线路码来施加附加数据，其中，第二信号电平对应于0V的参考电势。
图7示出了根据本发明的安全传感器可以输出和/或接收的安全信号的另一个示例性时间曲线。关于与图3至图6一致的部分，为了避免重复，请参考关于图3至图6的描述。
虽然在前述图4至图6的实施例中，仅当安全信号具有第二信号状态22时，对安全信号施加附加数据，但是在图7中示出的实施例中，不仅当安全信号具有第一信号状态21时，而且当安全信号具有第二信号状态22时，对安全信号施加附加数据。在此，为了施加附加数据，又结合曼彻斯特码使用基带传输。
在时间点t1之前，安全信号具有第一信号状态21。因此，为了施加附加数据，在与第一信号状态21相关联的值范围23的边界26,27内改变安全信号的信号值。在时间点t1信号状态变化为第二信号状态22之后，为了施加附加数据，在与第二信号状态22相关联的值范围24的边界28,29内改变安全信号的信号值。
图7中的实施例示出了对所输出的输出安全信号和/或接收到的输入安全信号施加附加数据，可以与目前输出或接收到的安全信号具有第一还是第二信号状态无关地进行。
图8示出了具有多个安全传感器51,52,53,54,55的安全传感器链4的实施例。安全传感器51,52,53,54,55中的每一个具有两个安全信号输入端和两个安全信号输出端。安全传感器51的两个安全信号输出端为了进行信号传输，分别经由连接线路3与安全传感器52的安全信号输入端连接，安全传感器52的安全信号输出端以对应的方式与安全传感器53的安全信号输入端连接，等等。以这种方式，安全传感器51,52,53,54,55通过串联电路级联成安全传感器链。如在图8中通过虚线示出的，安全传感器链可以在安全传感器51的安全信号输入端一侧以及在安全传感器54和55之间包括其它安全传感器。安全传感器55的安全信号输出端经由连接线路3与分析单元5连接。分析单元5被配置为用于对接收到的安全信号和接收到的附加数据进行分析以及用于对设备的运行状态和附加数据进行光学和声学显示。
此外，在图8中示出的实施例示出了，安全传感器51和52具有激活的传感器状态，因为其分别识别出了设备的安全的运行状态。因此，安全传感器51在其第一安全信号输出端处将输出安全信号111输出，并且在其第二安全信号输出端处将输出安全信号112输出，其分别具有第一信号状态。在安全传感器52的安全信号输入端处作为输入安全信号接收到这些安全信号。安全传感器52在其安全信号输出端处输出同样具有第一信号状态并且由此用信号通知设备的安全的运行状态的输出安全信号121和122。安全传感器53作为输入安全信号接收这些安全信号。
与安全传感器51和52不同，安全传感器53识别出例如由于保护门打开而引起的设备的不安全的运行状态。因此，安全传感器53采取去激活的传感器状态，并且在其安全信号输出端处分别输出具有第二信号状态的安全信号131，来用信号通知识别出的设备的不安全的运行状态。
安全传感器54作为输入安全信号接收安全信号131。安全传感器54根据接收到的具有第二信号状态的输入安全信号识别出设备的不安全的运行状态，由于该原因同样采取去激活的传感器状态，并且在其安全信号输出端处输出具有用信号通知设备的不安全的运行状态的第二信号状态的输出安全信号141。
以这种方式，安全传感器链4的一个安全传感器的去激活、在所示出的实施例中为安全传感器53的去激活，触发安全传感器链4的、在去激活的安全传感器的安全信号输出端一侧与其串联连接的所有传感器的去激活。
由此，关于识别出的设备的运行状态、在图8的实施例中整体上为不安全的运行状态的信息，可以经由安全传感器链4转发到安全传感器55，并且由其转发到分析单元5。分析单元5可以对接收到的安全信号进行分析，并且在此基础上例如采取用于防止由设备的不安全的运行状态引起的危险的措施。
此外，在图8中示出了安全信号111,112,121和122包含测试脉冲65。该测试脉冲65用于识别交叉电路、短路、对地短路和/或接地故障，并且以这种方式确保安全传感器的功能正常。
在图8中示出的实施例中，安全传感器51,52,53,54,55没有对安全信号施加附加数据。因此，分析单元5仅能够识别出安全传感器55具有去激活状态。相反，分析单元5不能识别出安全传感器51,52,53,54,55中的哪一个、在该示例中为安全传感器53最初识别出了设备的不安全的运行状态，并且由此触发了串联连接的安全传感器的去激活。这使故障诊断明显变难并且其开销增加。
图9示出了安全传感器链4的另一个实施例，其结构与前面在图8中示出的安全传感器链一致。关于一致的部分，为了避免重复，请参考关于图8的描述。
在图9中示出的实施例中，安全传感器53又识别出了要监视的设备的不安全的运行状态，因此具有去激活的传感器状态，并且在其安全信号输出端处分别输出具有用信号通知设备的不安全的运行状态的第二信号状态的输出安全信号231。
此外，安全传感器53通过依据附加数据在与第二信号状态相关联的值范围的边界内改变安全信号的信号值，对所输出的输出安全信号231施加了附加数据。该附加数据包括诊断数据，诊断数据涉及安全传感器的标志、安全传感器的位置、由安全传感器识别出的设备的运行状态和/或识别出的不安全的运行状态的类型和/或原因，在所提到的示例中为保护门打开。
安全传感器241作为输入安全信号接收具有施加的附加数据的安全信号231。安全传感器54的控制单元从输入安全信号231中解码施加的附加数据。此外，安全传感器54的控制单元通过对在其安全信号输出端处输出的输出安全信号241施加该附加数据，来转发该附加数据，其中，可以以不变或者改变的形式对输出安全信号241施加附加数据。以这种方式，安全传感器54可以对输出安全信号241添加例如自己的诊断数据。以对应的方式，安全信号和对其施加的附加数据经由安全传感器55被转发至分析单元5。
分析单元5不仅对接收到的安全信号、而且对与其一起接收到的附加数据进行分析，并且不仅显示识别出的设备的运行状态，而且显示附加数据。根据从附加数据中获得的诊断数据，分析单元例如可以识别出安全传感器53最初识别出了设备的不安全的运行状态，并且由此负责在输出侧与其串联连接的安全传感器的去激活。由此，立即可以看到，在所提到的示例中，由安全传感器53监视的保护门的打开是识别出的设备的不安全的运行状态的原因。由此，实现了故障诊断得到显著简化和加速的根据本发明的优点。
图10示出了安全传感器链4的另一个实施例，其结构基本上对应于图8和图9的安全传感器链的结构。此外，在图10中示出的安全传感器链的安全传感器51与例如可以是伺服电机的执行器6连接。关于一致的部分，为了避免重复，请参考关于图8和图9的描述。
此外，在图10中示出的实施例中，安全传感器53的控制单元对在安全传感器53的安全信号输入端处接收到的输入安全信号221施加附加数据。通过依据附加数据在与在该示例中由安全传感器53目前接收到的第一信号状态相关联的值范围的边界内改变接收到的输入安全信号的信号值，来施加附加数据。该附加数据包括控制数据，控制数据可以用于对安全传感器、执行器、分析单元和/或其它装置进行参数化和/或远程控制。
从安全信号输出端与安全传感器53的安全信号输入端连接的安全传感器52的角度，由此对由安全传感器52输出的输出安全信号221施加附加数据。安全传感器52的控制单元从输出安全信号中解码该附加数据。现在，可以根据包含在附加数据中的控制数据，例如从远处对安全传感器52进行参数化或者远程控制。
此外，安全传感器52的控制单元经由安全传感器52的安全信号输入端向安全传感器51转发附加数据。在此，安全传感器52的控制单元可以以不变的形式转发附加数据，或者其可以以改变的形式转发附加数据并且给附加数据添加例如其它控制数据。
安全传感器51的控制单元又从在其安全信号输出端处施加的输出安全信号221中解码附加数据。以这种方式，例如可以对执行器6进行远程控制。因此，例如当执行器6承担伺服电机的功能时，可以采取合适的措施，以使设备转换到受保护的状态和/或采取其它措施，以防止危险。
图11示出了安全传感器链4的另一个实施例，其结构在很大程度上与前述实施例中的安全传感器链的结构一致。关于一致的部分，为了避免重复，请参考关于图8和图9的描述。
此外，图11的实施例示出了要监视的设备2的开关装置7，其与分析单元5连接。根据本发明，开关装置7同样可以直接与一个或多个安全传感器连接。设备2的开关装置7被配置为用于切断设备2和/或使设备2转换到受保护的状态和/或采取其它措施，以防止由设备2的不安全的运行状态引起的危险。
如果安全传感器链4的安全传感器51,52,53,54,55中的至少一个识别出设备的不安全的运行状态，由此触发了在输出侧与其串联连接的安全传感器的去激活，则可以有利地借助开关装置7例如直接切断设备2，并且在所有传感器重新采取激活的传感器状态，即识别出设备2的安全状态之前，防止重新接通。
在图11中示出的实施例中，安全传感器52已经识别出了设备2的不安全的运行状态，并且因此采取去激活的传感器状态。在该实施例中，安全传感器52例如可以是传统的安全传感器，其未被配置为对安全信号施加附加数据。安全传感器52因此在其安全信号输出端处仅输出具有第二信号状态并且不包含施加的附加数据的输出安全信号321。
安全传感器53的控制单元由此识别出在其安全信号输入端处接收到了具有第二信号状态的输入安全信号，存在设备2的不安全的运行状态，并且该不安全的运行状态一定是由与安全传感器53的安全信号输入端连接的安全传感器识别出的。在此基础上，安全传感器53的控制单元可以产生诊断数据，并且作为附加数据施加到在安全传感器53的安全信号输出端处输出的输出安全信号231。
以这种方式，当负责识别的安全传感器52是传统的安全传感器时，能够有利地例如明显地界定负责识别出不安全的运行状态的安全传感器52的位置，并且相应地简化故障原因的诊断。因此，根据本发明，实现了与传统的安全传感器的兼容性，使得根据本发明的安全传感器在尽可能利用其功能的情况下，可以在安全传感器链4内与一个或多个传统的传感器一起使用。
图12示出了安全传感器链4的另一个实施例，安全传感器链4包括根据本发明的安全传感器51,52,53,54,55，其以前面描述的方式经由连接线路3通过串联连接级联成安全传感器链。安全传感器55在该示例中也经由连接线路3与分析单元5连接。关于与前述图8至图11的实施例一致的部分，请参考相关描述。
图12的安全传感器51具有激活的传感器状态。其在其第一安全信号输出端处将输出安全信号111输出，并且在其第二安全信号输出端处将输出安全信号112输出，其中，两个输出安全信号都具有对设备的安全的运行状态进行显示的第一信号状态。此外，输出安全信号111,112包含用于识别交叉电路、短路、对地短路和/或接地故障的测试脉冲65。
与安全传感器51不同，安全传感器53识别出设备的不安全的运行状态，因此采取去激活的传感器状态，并且在其安全信号输出端处输出分别具有第二信号状态的输出安全信号421,422。这导致在输出侧连接在安全传感器53下游的安全传感器54和55也采取去激活的传感器状态。
此外，安全传感器53对在其第一安全信号输出端处输出的输出安全信号421以及在其第二安全信号输出端处输出的输出安全信号422施加包括诊断数据的附加数据。与前面描述的实施例类似，该附加数据沿着安全传感器链经由安全传感器54和55转发到分析单元5。
在图12中示出的实施例的特殊之处在于，安全传感器为了对安全信号施加附加数据使用特殊形式的脉冲相位调制。在此，作为附加数据，提供诊断数据，即最初识别出设备的不安全的运行状态并且触发其余去激活的传感器54,55的去激活的安全传感器53的位置。为此，安全传感器53对所输出的输出安全信号421施加脉冲。在此，仅在与第二信号状态相关联的值范围的边界内改变安全信号的信号值，即脉冲被测定为，使得与第二信号状态相关联的值范围不离开-3V至+2V的电压。此外，安全传感器53对输出安全信号422施加在时间上相对于安全信号421的脉冲偏移了时间间隔T1的同样的脉冲。
安全传感器54通过其控制单元对在安全传感器54的安全信号输出端处输出的输出安全信号431,432以改变的形式施加附加数据，来以改变的形式转发附加数据。在此，将对两个安全信号施加的脉冲之间的时间间隔增大规定的值，即除了时间间隔T1之外，对输出安全信号432施加的脉冲延迟规定的时间单位TX，使得对输出安全信号施加的两个脉冲之间的时间间隔现在为T2＝T1+TX。在此，T2>T1成立。在一个有利的实施方式中，为此可以选择TX＝T1，使得T2＝2·T1成立。
以这种方式，可以沿着安全传感器链转发对安全信号施加的附加数据，其中，之后的传感器中的每一个同样对脉冲添加规定的时间延迟。由此，脉冲之间的时间间隔对计数器读数进行编码，计数器读数显示从分析单元5开始计数的最初识别出要监视的设备的不安全的运行状态的安全传感器的相对位置。分析单元5因此可以简单地通过确定脉冲之间的时间间隔并且由此确定相关的安全传感器53的位置，来分析对安全信号施加的附加数据。对识别出设备的不安全的运行状态的原因的诊断由此明显得到简化和加速。
除了示例性地列举的制造和安装技术应用领域之外，根据本发明的安全传感器和/或由根据本发明的安全传感器形成的安全传感器链的使用在升降机技术中也提供显著的优点。这里，可以借助根据本发明的安全传感器来监视竖井门，其中，竖井门每一次打开或者未正确关闭触发升降机的移动功能的立即切断。
如果不知道哪个安全传感器触发了传感器状态的去激活，则维护人员必须在每一楼层检查门的状态。这种手动诊断依据楼层数可能需要大的时间开销，并且人员不希望地长时间地关在乘坐室内，由此可能产生其它危险。
通过使用根据本发明的安全传感器，不需要这种复杂的手动诊断，因为串联连接的级联的安全传感器根据对安全信号施加的附加数据(诊断数据)用信号通知负责去激活的安全传感器、即最初识别出竖井门打开或者未正确关闭的安全传感器的位置。这使得维护人员能够立刻在相关楼层排除干扰。

Claims (15)

1.一种用于监视设备的运行安全的安全传感器，
a)具有至少一个安全信号输入端，用于接收能够具有第一信号状态或者第二信号状态的输入安全信号，
b)具有至少一个安全信号输出端，用于输出能够具有第一信号状态或者第二信号状态的输出安全信号，
c)具有控制单元，其与至少一个安全信号输入端和至少一个安全信号输出端连接，并且被配置为，识别设备的运行状态，设备的运行状态能够是安全的运行状态或者不安全的运行状态，并且在至少一个安全信号输出端处将输出安全信号输出，输出安全信号的信号状态用信号通知识别出的运行状态，
d)其中，第一信号状态用信号通知设备的安全的运行状态并且通过与第一信号状态相关联的第一值范围内的信号值来表示，并且第二信号状态用信号通知设备的不安全的运行状态并且通过与第一值范围不同的、与第二信号状态相关联的第二值范围内的信号值来表示，
其特征在于，
e)控制单元被配置为，通过依据附加数据在与目前输出的输出安全信号的信号状态相关联的值范围的边界内改变所输出的输出安全信号的信号值，来对所输出的输出安全信号施加附加数据，
和/或
f)控制单元被配置为，通过依据附加数据在与目前接收到的输入安全信号的信号状态相关联的值范围的边界内改变接收到的输入安全信号的信号值，来对接收到的输入安全信号施加附加数据。
2.根据权利要求1所述的安全传感器，其特征在于，至少一个安全信号输出端能够与另一安全传感器的至少一个安全信号输入端连接，以进行信号传输，和/或至少一个安全信号输入端能够与另一安全传感器的至少一个安全信号输出端连接，以进行信号传输，以便将多个安全传感器通过串联电路级联成安全传感器链。
3.根据权利要求1或2所述的安全传感器，其特征在于，控制单元被配置为，从输入安全信号中解码对输入安全信号施加的附加数据，和/或从输出安全信号中解码对输出安全信号施加的附加数据。
4.根据上述权利要求中任一项所述的安全传感器，其特征在于，附加数据包括诊断数据，诊断数据涉及安全传感器的标志、安全传感器的位置、由安全传感器识别出的设备的运行状态、识别出的不安全的运行状态的类型和/或原因和/或其它诊断信息。
5.根据上述权利要求中任一项所述的安全传感器，其特征在于，附加数据包括控制数据，控制数据用于对安全传感器、执行器、分析单元和/或与安全传感器连接的其它装置进行参数化和/或远程控制。
6.根据上述权利要求中任一项所述的安全传感器，其特征在于，控制单元被配置为，通过控制单元以不变或者改变的形式对输出安全信号施加对输入安全信号施加的附加数据，和/或以不变或者改变的形式对输入安全信号施加对输出安全信号施加的附加数据，来转发附加数据。
7.根据上述权利要求中任一项所述的安全传感器，其特征在于，控制单元被配置为，依据接收到的输入安全信号和/或依据由控制单元识别出的设备的运行状态产生诊断数据，并且作为附加数据对输出安全信号施加诊断数据。
8.根据上述权利要求中任一项所述的安全传感器，其特征在于，控制单元被配置为，仅当输出安全信号具有第二信号状态时，对所输出的输出安全信号施加附加数据，和/或仅当输入安全信号具有第二信号状态时，对接收到的输入安全信号施加附加数据。
9.根据上述权利要求中任一项所述的安全传感器，其特征在于，安全传感器具有显示单元，其被配置为用于对设备的运行状态和/或附加数据进行光学和/或声学显示。
10.根据上述权利要求中任一项所述的安全传感器，其特征在于，用于进行信号传输的至少一个安全信号输出端能够与设备的开关装置连接，开关装置被配置为用于切断设备和/或使设备转换为受保护的状态和/或采取其它措施，以防止由设备的不安全的运行状态引起的危险。
11.根据上述权利要求中任一项所述的安全传感器，其特征在于，用于进行信号传输的至少一个安全信号输出端能够与分析单元连接，分析单元被配置为用于对接收到的安全信号和/或对接收到的附加数据进行分析，和/或被配置为用于对设备的运行状态和/或附加数据进行光学和/或声学显示。
12.根据上述权利要求中任一项所述的安全传感器，其特征在于，信号值是与参考电势有关的电压值。
13.根据权利要求12所述的安全传感器，其特征在于，第一或者第二值范围包括参考电势、特别是0V的参考电势。
14.根据权利要求12或13所述的安全传感器，其特征在于，电压形式的信号值对于第一信号状态在+11V到+30V的值范围内改变，而对于第二信号状态在-3V至+2V的值范围内改变。
15.根据上述权利要求中任一项所述的安全传感器，其特征在于，控制单元被配置为，借助单极或双极线路码、AMI码、分组码、曼彻斯特码、幅移键控、频移键控、相移键控、正交幅度调制、脉冲幅度调制、脉冲相位调制、脉冲频率调制和/或脉宽调制，来对所输出的输出安全信号和/或接收到的输入安全信号施加附加数据。
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