CN109415032B - 安全设备以及用于运行系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全设备(1)，其具有至少一个非易失性存储元件(3)、密钥存储器(2)，其中，密钥存储器(2)具有至少一个非易失性存储元件(6)，其中，存储元件(6)包含至少一个数据域，其中，安全设备(1)提供有用于与密钥存储器(2)交换数据的物理接口，其中，物理接口的有效范围在空间上是受限的，其中，所述密钥存储器(2)是位置绑定的，其中，安全设备(1)具有至少一个计算单元(13)，计算单元特别是从参数数据集(3)中动态地求得校验和信息(4)。

Description

安全设备以及用于运行系统的方法
技术领域
本发明涉及一种安全设备以及用于系统运行的方法。
背景技术
已知的是，可通过参数设定/参数化装置改变安全设备的特性。
还已知的是，可由参数设定装置将参数数据集以及该参数数据集的校验和信息传输到安全设备上，典型地用以在交换数据时发现故障。
还已知的是，在更换已经设定了参数的安全设备之后，必须重新为更换的安全设备设定参数。
从文献DE 10 2008 045 476 A1中也已知，系统的单个部件彼此交换信息。
从文献DE 103 50 715 A1中已知一种用于在内部和/或外部的数据存储器上储存参数值的方法。
从文献DE 199 61 920 B4中已知一种用于远程参数设定和/或远程操作驱动系统的方法。
发明内容
因此，本发明的目的是，通过实现安全设备的简单的且时间优化的装置更换，使生产设施的停机时间以及进而经济性成本最小化。
在一种安全设备——该安全设备特别是作为转速可调整的电子功率驱动系统的一部分，该电子功率驱动系统实施成适用于在安全相关的应用中使用——中重要的特征是，安全设备具有：
–至少一个非易失性的存储元件，该存储元件特别是包含用于运行该安全设备的参数数据集，
–密钥存储器，
其中，密钥存储器具有至少一个非易失性的存储元件，
其中，该存储元件包含至少一个数据域，该数据域特别是包含安全设备的校验和信息，
其中，安全设备提供有用于与密钥存储器交换数据的物理接口，
其中，物理接口的有效范围/作用范围在空间上是有限的，特别是仅仅涉及安全设备周围的紧邻区域，
其中，密钥存储器是位置绑定的，特别是在空间上可与总系统内的特定点固定地相配设/关联，
其中，安全设备具有至少一个计算单元，计算单元特别是从参数数据集动态地求得校验和信息，
其中，安全设备具有至少一个比较单元，比较单元特别是将在密钥存储器中包含的校验和信息与动态计算出的安全设备的校验和信息相比较，并且将结果作为许可信息提供给安全设备，
其中，安全设备的运行状态与比较单元的该许可信息相关，
其中，表明校验和信息一致的许可信息使安全设备能够从安全运行状态改变到正常运行状态，特别是改变到电机有扭矩的状态，
并且其中，表明校验和信息不一致的许可信息使安全设备能够改变到安全运行状态、特别是电机无扭矩的状态。
在此优点是，仅仅当储存在外部密钥存储器中的校验和信息与安全设备的参数数据集的校验和信息相同时，系统才能离开安全运行状态。
在本发明中，通过以下方式解决在更换典型地有故障的安全设备时重新设定参数的问题，即，在该安全设备首次调试时和/或每次继续改变调节参数时，通过参数设定装置将该调节参数附加地备份在特别是作为非安全性系统部件(典型地如变流器和/或上级的控制装置和/或与控制装置相连接的PC)的组成部分的存储模块上。
可从该储存介质中再次建立用于一更换的装置的调节参数，其中，更换了的安全设备可实施成仅仅具有特殊地为该安全设备设置的参数数据集，该参数数据集可通过外部的且位置绑定的、特别是可与设施中的特定点固定配设的密钥存储器的校验和信息来识别。
在一种有利的设计方案中，安全设备可直接与变流器(8)相连接、特别是插接连接，
其中，存储模块直接与变流器相连接，特别是集成在一起。在此优点是，可实施简单的制造。
在一种有利的设计方案中，安全设备可直接与变流器相连接、特别是插接连接，
其中，变流器通过场总线系统与上级的控制装置、特别是存储器可编程的控制装置相连接，
其中，该上级的控制装置具有存储模块。在此优点是，制造简单。
在一种有利的设计方案中，安全设备可通过场总线系统与上级的控制装置、特别是存储器可编程的控制装置相连接，
其中，该上级的控制装置具有存储模块。在此优点是，可以以简单的方式储存数据。
在一种有利的设计方案中，器件、特别是参数设定装置可直接与上级的控制装置、特别是存储器可编程的控制装置相连接。在此优点是，可借助于参数设定装置进行数据输入。
在一种有利的设计方案中，器件、特别是参数设定装置可通过场总线系统与变流器相连接。在此优点是，可建立简单的连接。
在一种有利的设计方案中，器件、特别是参数设定装置可直接与变流器相连接。在此优点是，实现了简单的制造。
在一种有利的设计方案中，可通过器件、特别是通过参数设定装置改变安全设备的参数数据集。在此优点是，实现了简单的数据输入。
在一种有利的设计方案中，附加地也可将安全设备的参数数据集的计算出的校验和信息通过安全设备储存在直接与该特定的安全设备相连接的密钥存储器中。在此优点是，特别是可以以简单的方式实现更高的安全性。
在一种有利的设计方案中，通过一器件、特别是通过参数设定装置可将安全设备的参数数据集作为浅拷贝储存在安全设备外部的储存介质中。在此优点是，提高了安全性并且实现了简单的更换。
在一种有利的设计方案中，密钥存储器可通过用于容纳密钥存储器的器具通过安全设备的壳体与安全设备相连接、特别是插接连接。在此优点是，密钥存储器与安全设备物理结合并且可与安全设备一起视为一个单元，即，密钥存储器与安全设备一对一地连接。
在一种有利的设计方案中，安全设备可通过导电连接、特别是通过由仅仅两个线路组成的导电连接来读取密钥存储器，所述导电连接典型地实现成单线总线。在此优点是，由此可实现具有仅仅很少的构件的、节省空间的且成本适宜的密钥存储器实现方案。
在一种有利的设计方案中，安全设备可通过特别是以RFID技术实现的电磁连接来读取密钥存储器。在此优点是，可省去高成本的插接连接器。
在一种有利的设计方案中，密钥存储器可通过一器件、特别是连接链固定地与安全设备(1)也在该处安装在总系统中的位置相连接。在此优点是，由此强调了密钥存储器在总系统内的位置绑定的参考坐标(Bezug)，并且附加地可保护密钥存储器以防丢失。
在一种有利的设计方案中，安全设备具有一装置，利用该装置，密钥存储器可与安全设备固定地相连接，该装置特别是具有用于锁止和解锁插接连接的机构。在此优点是，可主动防止，密钥存储器由于强的振动而与安全设备松脱并因此不再能实现参数设定装置与安全设备之间的通信连接。
在一种用于使系统运行的方法中，重要的特征是，该系统包括至少一个具有密钥存储器的安全设备、变流器和/或具有存储模块的上级的控制装置以及参数设定装置，其中，通过参数设定装置可建立安全设备的参数数据集，
其中，通过计算单元可产生该参数数据集的校验和信息并且将其传输到与安全设备相连接的密钥存储器上，
并且，通过参数设定装置附加地可将参数数据集传输到现有的存储模块上并且通过数据备份传输到其它安全设备上，
并且，在每次重新起动时，安全设备将在密钥存储器上存在的校验和信息与安全设备的参数数据集的校验和信息相比较，
其中，这两个校验和信息的一致能使所述状态可投入使用，特别是电机有扭矩的状态，
并且其中，两个校验和信息的不一致将安全设备置于安全运行状态、特别是电机无扭矩的状态，并且通过一器件通知故障。
在此优点是，可在没有重新认证耗费的情况下通过参数设定装置将有效的数据集传输到多个装置上，并且也仅需在储存介质中储存一个数据集。
在一种用于使系统运行的方法中，重要的特征是，该系统包括至少一个具有密钥存储器的安全设备、变流器和/或具有存储模块的上级的控制装置以及参数设定装置，
其中，特别是在故障之后可更换安全设备，
其中，将旧的、特别是故障的安全设备的位置绑定的密钥存储器与新的安全设备相连接，
其中，变流器和/或上级的控制装置识别出安全设备的更换，并且特别是自动地将在存储模块中存在的参数数据集的浅拷贝传输到新的安全设备中，
并且，在每次重新起动时，安全设备将在密钥存储器上存在的校验和信息与安全设备的参数数据集的校验和信息相比较，
其中，两个校验和信息的一致能使得所述状态可投入使用、特别是电机有扭矩的状态，
并且其中，两个校验和信息的不一致使得将安全设备置于安全运行状态、特别是电机无扭矩的状态中并且通过器件通知故障。在此优点是，保证了安全设备仅仅能以正确的参数数据集再次起动。不安全的系统也可因此提供有用于安全的系统的参数数据集以用于在装置更换或类似情况时重新建立。
在一种用于使系统运行的方法中，重要的特征是，该系统包括至少一个具有密钥存储器的安全设备、变流器和/或具有存储模块的上级的控制装置以及参数设定装置，
其中，特别是在故障之后可更换安全设备，
其中，将旧的、特别是故障的安全设备的位置绑定的密钥存储器与新的安全设备相连接，
其中，通过参数设定装置可将从在时间上在之前进行的数据备份中提供的参数数据集传输到新的安全设备中，
并且，在每次重新起动时，安全设备将在密钥存储器上存在的校验和信息与安全设备的参数数据集的校验和信息相比较，
其中，两个校验和信息的一致能使得所述状态可投入使用，特别是电机有扭矩的状态，
其中，两个校验和信息的不一致使得将安全设备置于安全运行状态、特别是电机无扭矩的状态中并且通过一器件通知故障。
在此优点是，保证了安全设备仅仅能以正确的参数数据集再次起动。不安全的系统因此也可提供有用于安全的系统的参数数据集以在装置更换或类似情况时重新建立。
对于本领域技术人员来说，特别是从任务的提出和/或通过与现有技术相比较而提出的任务中，得到说明书特征和/或附图特征的其它合理的组合方案。
附图说明
现在根据附图详细解释本发明：
具体实施方式
在图1中示意性地绘出了根据本发明的安全设备(1)，其中，安全设备(1)与密钥存储器(2)电连接，特别是插接连接，其中，密钥存储器(2)包含用于校验和信息的存储元件(6)，其中，存储元件(6)可被安全设备(1)读取。
此外，安全设备(1)包含用于参数数据集的存储元件(3)，用于动态求得该参数数据集的校验和信息(4)的计算单元(13)以及比较单元(5)，比较单元评估动态计算出的参数数据集的校验和信息(4)以及密钥存储器(2)的校验和信息(6)，并且将结果作为许可信息(7)提供给安全设备(1)。
此外，在图2至4中示意性地绘出了在由自动化部件组成的系统中的根据本发明的安全设备，其中，第一安全设备(1a)与第一密钥存储器(2a)电连接，特别是插接连接，并且其中，另一安全设备(1b)与另一密钥存储器(2b)电连接，特别是插接连接。
在图2和3中，安全设备(1a、1b)分别通过各一个变流器(8a、8b)与场总线系统(11)电连接、特别是插接连接。
在图4中，安全设备(1a、1b)直接与场总线系统(11)电连接、特别是插接连接。
在图2中，各一个存储模块(9a、9b)分别直接与变流器(8a、8b)电连接、特别是插接连接，并且参数设定装置(10)直接与场总线系统(11)电连接、特别是插接连接。
在图3和4中，存储模块(9)直接与上级的控制装置(12)电连接、特别是插接连接，其中，上级的控制装置(12)直接与场总线系统(11)电连接、特别是插接连接。此外，参数设定装置(10)直接与上级的控制装置(12)电连接、特别是插接连接。
附图标记列表：
(1、1a、1b)安全设备
(2、2a、2b)密钥存储器，可插接的且位置固定的
(3)用于参数数据集的存储元件
(4)参数数据集的校验和信息
(5)比较单元
(6)用于密钥存储器的校验和信息的存储元件
(7)比较单元的许可信息
(8、8a、8b)变流器
(9、9a、9b)存储模块，可插接的或集成的
(10)参数设定装置
(11)场总线系统，特别是PROFINET、PROFIBUS、EtherNet/IP，或者相似的相应于现有技术的通信协议
(12)上级的控制装置，特别是可编程的控制装置(SPS；英文Programmable LogicController，PLC)
(13)用于校验和信息的计算单元

Claims (15)

1.一种转速可调整的电子功率驱动系统，该电子功率驱动系统包括安全设备(1)，所述安全设备具有：
-至少一个非易失性的存储元件(3)，所述存储元件包含用于所述安全设备运行的参数数据集，
-密钥存储器(2)，
其中，所述密钥存储器(2)具有至少一个非易失性的存储元件(6)，
其中，所述存储元件(6)包含至少一个数据域，所述数据域包含所述安全设备的校验和信息，
其中，所述安全设备(1)提供有用于与密钥存储器(2)交换数据的物理接口，
其中，所述物理接口的有效范围在空间上是受限的，仅仅涉及所述安全设备(1)周围的紧邻区域，
其中，所述密钥存储器(2)是位置绑定的，所述密钥存储器在空间上能与总系统内的特定点固定配设，
其中，所述安全设备(1)具有至少一个计算单元(13)，所述计算单元从所述参数数据集(3)中动态地求得校验和信息(4)，
其中，所述安全设备(1)具有至少一个比较单元(5)，所述比较单元将在所述密钥存储器(2)中包含的校验和信息(6)与动态地计算出的安全设备(1)的校验和信息(4)相比较，并将结果作为许可信息(7)提供给所述安全设备(1)，
其中，所述安全设备(1)的运行状态与所述比较单元(5)的该许可信息相关，
其中，表明所述校验和信息(4、6)一致的许可信息(7)使所述安全设备(1)能够从安全运行状态改变到正常运行状态中，所述正常运行状态是电机有扭矩的状态，
其中，表明所述校验和信息(4、6)不一致的许可信息(7)使所述安全设备(1)能够改变到安全运行状态中，所述安全运行状态是电机没有扭矩的状态。
2.根据权利要求1所述的电子功率驱动系统，其特征在于，所述安全设备(1)能直接与变流器(8)插接连接，
其中，存储模块(9)直接与所述变流器(8)相连接，存储模块(9)直接与所述变流器(8)集成在一起。
3.根据权利要求1或2所述的电子功率驱动系统，其特征在于，所述安全设备(1)能直接与变流器(8)插接连接，
所述变流器(8)通过场总线系统(11)与上级的控制装置相连接，该上级的控制装置存储器可编程的控制装置(12)，
其中，所述上级的控制装置具有存储模块(9)。
4.根据权利要求1或2所述的电子功率驱动系统，其特征在于，所述安全设备(1)能通过场总线系统(11)与上级的控制装置(12)相连接，所述上级的控制装置是存储器可编程的控制装置，
其中，所述上级的控制装置具有存储模块(9)。
5.根据权利要求3所述的电子功率驱动系统，其特征在于，参数设定装置(10)能直接与所述上级的控制装置(12)相连接，该上级的控制装置是存储器可编程的控制装置。
6.根据权利要求2所述的电子功率驱动系统，其特征在于，参数设定装置(10)能通过场总线系统(11)与所述变流器(8)相连接。
7.根据权利要求2所述的电子功率驱动系统，其特征在于，参数设定装置(10)能直接与所述变流器(8)相连接。
8.根据权利要求1或2所述的电子功率驱动系统，其特征在于，所述安全设备(1)的参数数据集(3)能通过参数设定装置(10)而改变。
9.根据权利要求1或2所述的电子功率驱动系统，其特征在于，计算出的安全设备(1)的参数数据集(3)的校验和信息(4)附加地也能通过所述安全设备(1)储存在直接与该安全设备(1)相连接的密钥存储器(2)中。
10.根据权利要求1或2所述的电子功率驱动系统，其特征在于，所述安全设备(1)的参数数据集(3)作为浅拷贝通过参数设定装置(10)储存在所述安全设备(1)外部的储存介质(9)中，
和/或
所述密钥存储器(2)能通过用于容纳密钥存储器(2)的装置通过安全设备(1)的壳体与所述安全设备(1)插接连接，
和/或
所述密钥存储器(2)能被所述安全设备(1)通过由仅仅两个实现成单线总线的线路构成的导电连接来读取，
和/或
所述密钥存储器(2)能被所述安全设备(1)通过以RFID技术实现的电磁连接来读取。
11.根据权利要求1或2所述的电子功率驱动系统，其特征在于，所述密钥存储器(2)通过连接链与安全设备(1)安装在总系统中的位置固定连接。
12.根据权利要求2所述的电子功率驱动系统，其特征在于，所述安全设备(1)具有用于使所述密钥存储器(2)能与安全设备(1)固定连接的装置，该装置具有用于锁止和解锁所述插接连接的机构。
13.一种用于运行根据权利要求1-12中任一项所述的电子功率驱动系统的方法，其中，所述电子功率驱动系统包括至少一个具有密钥存储器(2)的安全设备(1)、变流器(8)和/或具有存储模块(9)的上级的控制装置(12)、以及参数设定装置(10)，其特征在于，
通过所述参数设定装置(10)能建立安全设备(1)的参数数据集，
其中，通过计算单元(13)能产生所述参数数据集(3)的校验和信息(4)并将该校验和信息传输到与所述安全设备(1)相连接的密钥存储器上，
并且，通过所述参数设定装置(10)附加地能将所述参数数据集(3)传输到现有的存储模块(9)上并且通过数据备份传输到其它安全设备(1)上，
在每次重新起动时，所述安全设备(1)将在所述密钥存储器(2)上存在的校验和信息(6)与所述安全设备(1)的参数数据集(3)的校验和信息(4)相比较，
其中，这两个校验和信息的一致能使电机有扭矩的状态准备好，
而这两个校验和信息的不一致则将所述安全设备置于电机无扭矩的安全运行状态中并且通过器件报告故障。
14.一种用于运行根据权利要求1-12中任一项所述的电子功率驱动系统的方法，其中，所述电子功率驱动系统包括至少一个具有密钥存储器(2)的安全设备(1)、变流器(8)和/或具有存储模块(9)的上级的控制装置(12)、以及参数设定装置(10)，其特征在于，
所述安全设备(1)能更换，
其中，将旧的安全设备(1)的位置绑定的密钥存储器(2)与新的安全设备(1)相连接，
其中，所述变流器(8)和/或所述上级的控制装置(12)识别出安全设备(1)的更换，并且自动地将在存储模块(2)中存在的参数数据集的浅拷贝传输到该安全设备(1)中，
在每次重新起动时，所述安全设备(1)将在密钥存储器(2)上存在的校验和信息(6)与安全设备(1)的参数数据集的校验和信息(4)相比较，
其中，这两个校验和信息(4、6)的一致能使电机有扭矩的状态准备好，
其中，所述两个校验和信息(4、6)的不一致将所述安全设备(1)置于电机无扭矩的安全运行状态中并且通过器件报告故障。
15.一种用于运行根据权利要求1-12中任一项所述的电子功率驱动系统的方法，其中，所述电子功率驱动系统包括至少一个具有密钥存储器(2)的安全设备(1)、变流器(8)和/或具有存储模块(9)的上级的控制装置(12)、以及参数设定装置(10)，其特征在于，
所述安全设备(1)能更换，
其中，将旧的安全设备(1)的位置绑定的密钥存储器(2)与新的安全设备(1)相连接，
其中，通过所述参数设定装置(10)能将从在时间上在之前进行的数据备份中提供的参数数据集传输到该安全设备(1)中，
在每次重新起动时，所述安全设备(1)将在密钥存储器(2)上存在的校验和信息(6)与安全设备(1)的参数数据集的校验和信息(4)相比较，
其中，这两个校验和信息(4、6)的一致能使电机有扭矩的状态准备好，
其中，这两个校验和信息(4、6)的不一致将所述安全设备(1)置于电机无扭矩的安全运行状态中并且通过器件报告故障。
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