CN108700863A - 安全开关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制多个电子装置的模块化安全开关设备(100)，所述模块化安全开关设备(100)包括：第一安全开关模块(101)，包括用于控制第一电子装置的第一开关信号输出(101c)；第二安全开关模块(102)，包括用于控制第二电子装置的第二开关信号输出(102c)；以及连接元件(110a)，被配置为将所述第一安全开关模块(101)电连接到所述第二安全开关模块(102)；其中所述第二安全开关模块(102)在信号传输方面位于所述第一安全开关模块(101)的下游，所述第一安全开关模块(101)可响应于接收第一控制信号而被关闭并且被配置为向所述第二安全开关模块(102)馈送第二控制信号，以关闭所述第二安全开关模块(102)。

Description

安全开关设备
技术领域
本发明涉及用于安全操作和控制多个电子装置的安全开关设备。
背景技术
安全继电器和安全开关装置在不同应用领域中非常具有重要性。其中应用领域诸如监测电子装备的安全性，具体地在监测设置在机器和系统上的安全装置并且在紧急事件中快速地和安全地关闭电子装置。
多个不同的安全继电器和安全开关装置(例如像用于开发安全相关的应用的单信道变体和双信道变体)在现有技术中是已知的。安全继电器或安全开关装置的内部逻辑由此经常监测安全电路，例如像紧急停止、安全防范、光阻障、双手控制等，并且在无错误状态下打开所谓的释放路径以便例如运行电子装置。
在安全继电器或安全开关装置的安全功能被打开的情况下，安全继电器或安全开关装置的释放路径因此例如通过立即关闭能量输入或中断能量输入(即，分别关闭安全继电器或安全开关装置或释放路径，并且与安全继电器或安全开关装置相关联的电子装置的操作被停止)而被关闭。
为了安全地操作多个电子装置，可使用通常独立于彼此操作的相应的多个安全继电器或安全开关装置；即，由相应的安全继电器或安全开关装置限定的安全电路不链接在一起。这通常只能借助于复杂的可编程逻辑控制器(PLC)实现。
使用所谓的接触延伸部在本领域中是已知的，所述接触延伸部经常交叉接线到现有安全继电器或安全开关装置以扩展安全继电器或安全开关装置的功能以便增加输出并且因此能够操作更多的电子装置。然而，这种接触延伸部仅遵循接触延伸部交叉接线到的安全继电器或安全开关装置的内部安全逻辑。
发明内容
鉴于以上所述，本发明的基本目的是开发用于在安全地控制电子装置中灵活地利用安全继电器或安全开关装置的概念。
本目的通过本技术方案包括根据独立权利要求所述的特征来解决。本发明的有利的实施方案是附图、描述和从属权利要求的技术方案。
本发明基于以下实现：上述技术方案可由模块化安全开关设备解决，所述模块化安全开关设备包括至少两个安全开关模块，所述至少两个安全开关模块通过连接元件电连接到彼此，使得在信号传输方面一个安全开关模块在另一个安全开关模块的下游。在本发明的意义上，“信号传输的下游”意思是位于信号传输下游的安全开关模块的安全逻辑取决于另一个安全开关模块的状态。
因此，本目的由用于控制多个电子装置的模块化安全开关设备解决，所述模块化安全开关设备包括：第一安全开关模块，所述第一安全开关模块包括用于控制第一电子装置的第一开关信号输出；第二安全开关模块，所述第二安全开关模块包括用于控制第二电子装置的第二开关信号输出；以及连接元件，所述连接元件被配置为将第一安全开关模块电连接到第二安全开关模块；其中第二安全开关模块在信号传输方面位于所述第一安全开关模块的下游，所述第一安全开关模块可响应于接收第一控制信号而被关闭并且被配置为向所述第二安全开关模块馈送第二控制信号，以关闭所述第二安全开关模块。安全开关模块可由此被配置为包括继电器输出的安全继电器或包括半导体输出的安全开关装置。
这由此提供用于在安全地控制电子装置中灵活地利用安全继电器或安全开关装置的概念。凭借安全开关设备的模块化设计，分层保护概念可借助于安全开关模块容易地模块化地结构化，而无需费力地“交联”安全开关模块。通过软件、开关等配置模块化安全开关设备不是必须的。
根据一个实施方案，模块化安全开关设备包括第三安全开关模块，所述第三安全开关模块包括用于控制第三电子装置的第三开关信号输出；以及另外的连接元件，所述另外的连接元件被配置为将所述第二安全开关模块电连接到所述第三安全开关模块，所述第三安全开关模块在信号传输方面位于所述第一安全开关模块和所述第二安全开关模块的下游，所述第二安全开关模块可响应于接收所述第二控制信号或第三控制信号而被关闭并且被配置为向所述第三安全开关模块馈送第四控制信号，以关闭所述第三安全开关模块。
这由此实现例如能够容易地提供在层级结构上互连的安全开关模块的布置的优点。
根据一个实施方案，模块化安全开关设备包括支撑元件，特别为DIN轨道，其中所述第二安全开关模块布置在所述支撑元件上且位于所述第一安全开关模块和所述第三安全开关模块之间。
这由此实现例如能够将模块化安全开关设备容易地装配在例如控制柜中的优点。
根据一个实施方案，连接元件和另外的连接元件布置在支撑元件上，并且第一安全开关模块和所述第二安全开关模块可拆卸地连接到连接元件，并且第二安全开关模块和第三安全开关模块可拆卸地连接到另外的连接元件。
这由此实现例如如下优点：安全开关模块可容易地调换，例如以便重新配置模块化安全开关设备，即，通过将模块化安全开关设备重新布置在DIN轨道上来重定义安全开关模块的相依性层级结构。
根据一个实施方案，所述连接元件为第一安全开关模块或第二安全开关模块的一部分，所述另外的连接元件是第二安全开关模块或所述第三安全开关模块的一部分。
根据一个实施方案，所述第二安全开关模块或所述第三安全开关模块被配置为接触延伸模块。
在第三安全开关模块被配置为接触延伸模块的实施方案中，所述接触延伸模块被配置为通过所述另外的连接元件向第二安全开关模块馈送反馈信号，所述第二安全开关模块被配置为通过连接元件向第一安全开关模块馈送所述反馈信号。
根据一个实施方案，所述接触延伸模块包括接触桥接件。
根据一个实施方案，所述第一安全开关模块包括控制信号输出并且所述第二安全开关模块包括控制信号输入，所述连接元件被配置为将第一安全开关模块的控制信号输出电连接至所述第二安全开关模块的控制信号输入。
根据一个方面，第一安全开关模块被配置为将馈送给所述第一开关信号输出的开关信号馈送至所述第一安全开关模块的所述控制信号输出，以作为第二控制信号，所述第二安全开关模块被配置为向所述第二安全开关模块的所述第二开关信号输出馈送开关信号，所述开关信号是基于馈送给所述第一开关信号输出的所述开关信号和馈送给所述第二安全开关模块的开关信号输入的开关信号。
根据一个实施方案，第二安全开关模块包括安全逻辑元件，所述安全逻辑元件被配置为通过逻辑与操作或逻辑或操作将馈送给所述第一开关信号输出的所述开关信号链接到馈送给所述第二安全开关模块的所述开关信号输入的所述开关信号，以生成待馈送至所述第二开关信号输出的开关信号。
根据一个实施方案，第一控制信号物理地呈单信道或双信道形式。
根据一个实施方案，安全开关模块中的一个，特别为第一安全开关模块，包括电源装置以向模块化安全开关设备的安全开关模块供应电压。
根据一个实施方案，电源装置包括外部供电电压输入和外部参考电压输入。
根据一个实施方案，连接元件包括第一和第二内部供电电压连接以及第一和第二内部参考电压连接。
附图说明
本发明的示例性实施方案在附图中描述并且将在下列描述中更加详细地描述。下列附图示出：
图1根据一个实施方案的模块化安全开关设备的示意图；并且
图2根据另外的实施方案的模块化安全开关设备的示意图。
附图标记
100 模块化安全开关设备
101 安全开关模块
101a 开关信号输入
101b 安全逻辑元件
101c 开关信号输出
101d 供电电压输入
101e 参考电压输入
102 安全开关模块
102a 开关信号输入
102b 安全逻辑元件
102c 开关信号输出
103 安全开关模块
103c 开关信号输出
103f 接触桥接件
105 支撑元件
110a-c 连接元件
具体实施方式
图1示出根据一个实施方案的模块化安全开关设备100。模块化安全开关设备100被配置为安全地控制或分别操作例如为电子系统的一部分的多个电子装置。为此，模块化安全开关设备100包括第一安全开关模块101和第二安全开关模块102。第一安全开关模块101和第二安全开关模块102可由此被配置为具有继电器输出的安全继电器或具有半导体输出的安全开关装置。
在图1所示的实施方案中，第一安全开关模块101包括开关信号输入101a、安全逻辑元件101b和开关信号输出101c。在图1所示的实施方案中，第二安全开关模块102还包括开关信号输入102a、安全逻辑元件102b和开关信号输出102c。开关信号输入101a可处理安全逻辑元件101b中的一个或多个安全电路。在将对应的信号(例如来自“急停开关”的信号)馈送至开关信号输入101a、102a时，安全逻辑元件101a、102a可向开关信号输出101b、102b馈送信号，以便例如关闭连接到开关信号输出101b、102b的电子装置(例如，驱动机构)。
模块化安全开关设备100还包括连接元件110a(在图1的示意图中被第一安全开关模块101和第二安全开关模块102遮挡)，所述连接元件被配置为将第一安全开关模块101电连接到第二安全开关模块102。连接元件110a由此将第一安全开关模块101电连接到第二安全开关模块102，使得第二安全开关模块102在信号传输方面连接至第一安全开关模块101的下游。换句话讲：第一安全开关模块101的信号馈送至位于信号传输中下游的第二安全开关模块102的安全逻辑元件102b，如图1中示意性地指示并且以在下文更加详细地描述。
如上文已经描述，第一安全开关模块101被配置为响应于接收对应的第一控制信号(例如，“急停”按钮或开关的信号)而切换到关闭状态中，以便例如关闭连接到开关信号输出101c的电子装置。第一安全开关模块101由此进一步被配置为向第二安全开关模块102馈送第二控制信号以便关闭第二安全开关模块102并且关闭开关信号输出102c，如图1中由虚线箭头所表示。
换句话讲：根据一个实施方案，随着第一安全开关模块101的关闭，第二安全开关模块102也被关闭，并且根据一个实施方案，而不管哪个信号被馈送给第二安全开关模块102的开关信号输入102a。在第一安全开关模块101未被打开的情况下，第二安全开关模块102可因此通过如先前所描述将相应的信号馈送至第二安全开关模块102的开关信号输入102a来关闭。在这种情况下，第一安全继电器模块101的开关信号输出101c未被关闭。
在图1所示的实施方案中，到达第二安全开关模块102的第二控制信号可通过第一安全开关模块101的控制信号输出和第二安全开关模块102的控制信号输入由第一安全开关模块101馈送，所述控制信号输出和控制信号输入连接到连接元件110a的相应的触点。
在图1所示实施方案中，也可将馈送至第一安全开关模块101的开关信号输出101c的开关信号馈送至连接元件110a，并且因此还馈送至第二安全开关模块102的控制信号输入。如先前上文已经所描述，除馈送至开关信号输入102a的信号之外，馈送至第二安全开关模块102的控制信号输入的这一开关信号表示用于第二安全开关模块102的第二控制信号。基于这两个信号，第二安全开关模块102的安全逻辑元件102b生成被馈送至第二安全开关模块102的开关信号输出102b的开关信号。第二安全继电器模块102的安全逻辑元件102b可具体地被配置来借助于逻辑与操作或逻辑或操作链接两个信号，以便生成被馈送至第二安全开关模块102的开关信号输出102c的开关信号。
换句话讲：在图1所示的实施方案中，第一安全开关模块101可被配置为还将馈送给第一开关信号输出101c的开关信号馈送至第一安全开关模块101的控制信号输出以作为第二控制信号，并且第二安全开关模块102可被配置为通过安全逻辑元件102b将开关信号馈送至第二安全开关模块102的开关信号输出102c，所述开关信号是基于被馈送给第一开关信号输出101c的对应于第二控制信号的开关信号和被馈送给第二安全开关模块102的开关信号输入102a的开关信号。
根据一个实施方案，控制信号可物理地呈单信道或双信道形式。
在图1所示的实施方案中，第一安全开关模块101可拆卸地连接到连接元件110a，并且第二安全开关模块102可拆卸地连接到连接元件110a和另外的连接元件110b。在这方面，连接元件110a和另外的连接元件110b可形成有用于另外的连接元件110b的接触销，如图1中示意性地示出，所述接触销可被引入位于第一安全开关模块101和第二安全开关模块102的相应的下侧上的相应的接触套筒中。
连接元件110a和另外的连接元件110b可进而附接到或安装到支撑元件，具体地DIN轨道105。如图1所示，DIN轨道105可被配置有至少一个另外的连接元件110c以便在DIN轨道105上提供用于另外的安全开关模块(例如，如图2中所示出的用于控制第三电子装置的第三安全开关模块103)的狭槽。
根据一个实施方案，连接元件110a还可以是第一安全开关模块101或第二安全开关模块102的一部分，并且另外的连接元件110b可以是第二安全开关模块102的一部分。例如，在图1所示的实施方案中，第三安全开关模块103(其与第二安全开关模块102完全相同)可靠近第二安全开关模块102在另外的连接元件110b和又一另外的连接元件110c上安装到DIN轨道105。在这种实施方案中，第二安全开关模块102通过另外的连接元件110b电连接到第三安全开关模块103，第三安全开关模块103位于通往第一安全开关模块101和第二安全开关模块102的信号传输的下游。
如先前上文所描述，第二安全开关模块102可由此响应于接收通过连接元件110a从第一安全开关模块101传输的第二控制信号或被馈送给第二安全开关模块102的开关信号输入102a的控制信号(例如，来自安全防范机构的信号)而被关闭。第二安全开关模块102由此被配置为向第三安全开关模块103馈送第三控制信号(并且通过图1中所示的另外的连接元件110b馈送)，以便关闭第三安全继电器模块103。
根据一个实施方案的模块化安全开关设备100的安全开关模块101、102、103的上述布置由此实现：第二安全开关模块102和第三安全开关模块103也可与关闭第一安全开关模块101一起被关闭，并且在一个实施方案中，也就是与将哪种精确信号馈送至第二安全开关模块102的开关信号输入102a或第三安全开关模块103的相应的开关信号输入无关。
根据这一实施方案的布置还实现：第三安全开关模块103还与关闭第二安全开关模块102一起被关闭。根据实施方案，然而，第一安全开关模块101的功能完全独立于第二安全开关模块102的状态和布置在DIN轨道105上的具有第二安全开关模块102的上述基本功能性的另外的安全开关模块的状态。
由于模块化安全开关设备100的安全开关模块101、102、103的上述创造性布置，因此在单个安全开关模块101、102、103之间可定义相关性的层级结构，这在图1所示的实施方案中取决于DIN轨道105上的相应的安全开关模块101、102、103安装到其处的狭槽。在图1所示的实施方案中，由于安装在DIN轨道105左端处的第一安全开关模块101影响在其右边的布置在DIN轨道105上的所有安全开关模块的输出信号，因此具有最高的优先级。
图2示出模块化安全开关设备100的另一个实施方案。在图2所示的模块化安全开关设备100的实施方案中，第三安全开关模块103被配置为接触延伸模块。接触延伸模块103由此被配置为通过另外的连接元件110b向第二安全开关模块102馈送反馈信号(在图2中标记为“EDM”信号)，并且第二安全开关模块102被配置为通过连接元件110a向第一安全开关模块101馈送反馈信号。接触延伸模块103可包括接触桥接件103f。当然，第二安全开关模块102还可被配置为接触延伸模块，而不是第三安全开关模块103。
在图2所示的实施方案中，第一安全开关模块101可包括用于通过外部电压源操作模块化安全开关设备100的所有安全开关模块101、102、103的电源装置。电源装置包括外部供电电压输入101d和外部参考电压输入(接地)101e。因此，连接元件110a和另外的连接元件110b可包括第一内部供电电压连接和第二内部供电电压连接以及第一内部参考电压连接和第二内部参考电压连接。
接合本发明的单个实施方案描述和示出的特征中的全部可在本发明的技术方案中以不同的组合提供，以便同时实现它们的有利的影响。

Claims (15)

1.一种用于控制多个电子装置的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，包括：
第一安全开关模块(101)，包括用于控制第一电子装置的第一开关信号输出(101c)；
第二安全开关模块(102)，包括用于控制第二电子装置的第二开关信号输出(102c)；以及
连接元件(110a)，配置为将所述第一安全开关模块(101)电连接到所述第二安全开关模块(102)；
其中所述第二安全开关模块(102)在信号传输方面位于所述第一安全开关模块(101)的下游，所述第一安全开关模块(101)可响应于接收第一控制信号而被关闭并且被配置为向所述第二安全开关模块(102)馈送第二控制信号，以关闭所述第二安全开关模块(102)。
2.根据权利要求1所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述模块化安全开关设备(100)包括第三安全开关模块(103)，所述第三安全开关模块包括用于控制第三电子装置的第三开关信号输出(103c)；以及另外的连接元件(110b)，所述另外的连接元件被配置为将所述第二安全开关模块(102)电连接到所述第三安全开关模块(103)，所述第三安全开关模块(103)在信号传输方面位于所述第一安全开关模块(101)和所述第二安全开关模块(102)的下游，所述第二安全开关模块(102)可响应于接收所述第二控制信号或第三控制信号而被关闭并且被配置为向所述第三安全开关模块(103)馈送第四控制信号，以关闭所述第三安全开关模块(103)。
3.根据权利要求2所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述模块化安全开关设备(100)包括支撑元件(105)，特别为DIN轨道，其中所述第二安全开关模块(102)布置在所述支撑元件(105)上且位于所述第一安全开关模块(101)和所述第三安全开关模块(103)之间。
4.根据权利要求3所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述连接元件(110a)和所述另外的连接元件(110b)布置在所述支撑元件(105)上，所述第一安全开关模块(101)和所述第二安全开关模块(102)可拆卸地连接到所述连接元件(110a)，所述第二安全开关模块(102)和所述第三安全开关模块(103)可拆卸地连接到所述另外的连接元件(110b)。
5.根据权利要求2所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述连接元件(110a)为所述第一安全开关模块(101)或所述第二安全开关模块(102)的一部分，所述另外的连接元件(110b)为所述第二安全开关模块(102)或所述第三安全开关模块(103)的一部分。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述第二安全开关模块(102)或所述第三安全开关模块(103)被配置为接触延伸模块。
7.根据权利要求6所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述第三安全开关模块(103)被配置为接触延伸模块并且所述接触延伸模块被配置为通过所述另外的连接元件(110b)向所述第二安全开关模块(102)馈送反馈信号，所述第二安全开关模块(102)被配置为通过所述连接元件(110a)向所述第一安全开关模块(101)馈送所述反馈信号。
8.根据权利要求6或7所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述接触延伸模块包括接触桥接件(103f)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述第一安全开关模块(101)包括控制信号输出并且所述第二安全开关模块(102)包括控制信号输入，其中所述连接元件(110a)被配置为将所述第一安全开关模块(101)的所述控制信号输出电连接至所述第二安全开关模块(102)的所述控制信号输入。
10.根据前述权利要求9所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述第一安全开关模块(101)被配置为将馈送给所述第一开关信号输出(101c)的开关信号馈送至所述第一安全开关模块(101)的所述控制信号输出，以作为第二控制信号，所述第二安全开关模块(102)被配置为向所述第二安全开关模块(102)的所述第二开关信号输出(102c)馈送开关信号，所述开关信号是基于馈送给所述第一开关信号输出(101c)的所述开关信号和馈送给所述第二安全开关模块(102)的开关信号输入(102a)的开关信号。
11.根据前述权利要求10所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述第二安全开关模块(102)包括安全逻辑元件(102b)，所述安全逻辑元件被配置为通过逻辑与操作或逻辑或操作将馈送给所述第一开关信号输出(101c)的所述开关信号链接到馈送给所述第二安全开关模块(102)的所述开关信号输入(102a)的所述开关信号，以生成待馈送至所述第二开关信号输出(102c)的开关信号。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述第一控制信号为单信道或双信道物理形式。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述安全开关模块中的一个，特别为所述第一安全开关模块(101)，包括电源装置(101d、101e)以向所述模块化安全开关设备(100)的所述安全开关模块供应电压。
14.根据权利要求13所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述电源装置(101d、101e)包括外部供电电压输入(101d)和外部参考电压输入(101e)。
15.根据权利要求13或14所述的模块化安全开关设备(100)，其特征在于，所述连接元件(110a)包括第一和第二内部供电电压连接以及第一和第二内部参考电压连接。
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