CN109964294B - 具有多个cpu的安全开关 - Google Patents

Abstract

一种具有多个CPU用于控制机器或工业系统安全门禁的安全开关，包括开关装置(2)，适于与待控制门禁的固定部分连接，并设置有可操作地连接到系统的一个或多个控制和/或服务电路的开关装置，以打开/关闭系统；驱动装置(3)，与门禁的可移动部分连接，在所述门禁的开/关时与所述开关装置相交互，以打开/关闭所述的一个或多个电路；与所述开关装置连接的控制装置(6)，所述控制装置适于通过各个通信总线接收所述控制和/或服务电路的输入信号，以便验证正确操作以及在没有信号或检测到违规的情况下控制所述开关装置发送误差信号和/或停止系统，其中，所述控制装置(6)包括至少一个主CPU(7)，所述主CPU可操作地与通信总线(9)连接，所述通信总线与系统的安全功能连接。所述控制装置(6)包括至少一个辅助CPU(8)，所述辅助CPU仅可操作地与通信总线(12)连接，所述通信总线与系统安全状态无关的服务电路和/或服务设备连接。

Description

具有多个CPU的安全开关

技术领域

本发明涉及工业用电气设备领域，具体为一种具有多个CPU用于控制工业机械及设备门禁的安全开关。

现有技术

目前设计用于控制工业机械及设备门禁的安全开关，如保护板，屏障，安全周界等，包括锚定在门禁固定部分的开关装置以及锚定在可移动部分的驱动装置。

在现有技术中，当可移动部分关闭时，开关装置和驱动装置之间的交互作用被确定，从而可以启动机械或设备，除非存在需要操作者特殊干预的情况。

相反，当门禁开启以及随后从开关装置移除驱动装置时，机械或设备立即关闭，以便在安全的条件下使用。

所述开关装置还设有电子控制装置，以验证操作是否遵守所有安全条件，并在不遵守一个或多个安全条件的情况下对机器或设备进行封锁。

其中如专利EP2850628中所述，控制装置包括与多个通信总线连接的CPU，以便接收与门禁开启或关闭及系统各部分正确操作有关的信息。

EP2748926公开了一种具有标签/RFID识别系统的电子操作开关，其中驱动装置通过向开关装置发送带有识别码的远程信号与开关装置通信。

所述CPU用于接收此代码，并将其与存储在内存中的代码进行比较，且只有在识别为正数时才授权系统启动。

所述CPU还用于管理与信号总线的所有通信，所述总线处理与安全条件无关的信息，即使在与安全条件无关的功能之一中遇到错误，通常也会关闭系统。

为了提高开关的安全性，所述控制系统通常设置有两个CPU，所述两个CPU根据主/从结构设计，但在任何情况下基本上以冗余方式执行相同的功能。

两个CPU彼此通信，以便相互检查以确保正确操作，并在其他CPU发生故障时命令系统关闭。

这些已知解决方案的主要缺点恰恰在于CPU或两个冗余CPU处理与安全条件相关的功能和与安全条件无关的功能。

这意味着在需要重新配置与安全条件无关的CPU的一个或多个功能时，由于操作者的干预是在组件上进行的，所述组件也管理与安全条件相关的功能，因此立法规定有必要进行新的组件认证，从而增加了成本和时间。

发明范围

本发明的目的是通过提供一种具有多个CPU的安全开关来克服上述缺点，所述安全开关具有高效率和相对成本效益的特点。

本发明的特定目的是提供一种具有多个CPU的安全开关，所述CPU可重新配置与安全条件无关的功能，而无需对CPU进行新的认证。

本发明的另一个目的是提供一个具有多个CPU的安全开关，即使在修改与不需要安全条件的功能相关的参数时也不必为负责安全检查的CPU重新编程。

这些目的以及下文中详细描述的其他目的，都通过一种具有多个CPU适用于控制工业机械及设备门禁的安全开关，根据权利要求1，所述安全开关包括开关装置，适于与待控制门禁的固定部分连接，并设置有可操作地连接到系统的一个或多个控制和/或服务电路的开关装置，以打开/关闭系统；驱动装置，与门禁的可移动部分连接，在所述门禁的开/关时与所述开关装置相交互，以打开/关闭所述的一个或多个电路；控制装置，与所述开关装置连接，且适于通过各个通信总线接收所述控制和/或服务电路的输入信号，以便验证正确操作以及在没有信号或检测到违规的情况下控制所述开关装置发送误差和/或系统关闭信号。

其中所述控制装置包括至少一个主CPU，所述主CPU可操作地与通信信道连接，所述通信信道与设备的安全功能连接，还包括至少一个辅助CPU，所述辅助CPU仅可操作地与通信信道连接，所述通信信道与设备安全状态无关的服务电路连接。

由于这些功能的组合，当用户需要重新配置开关以更改一个或多个与安全条件无关的辅助功能时，如适应用户的具体需求时，用户无需干预负责安全控制的主CPU。

所以，所述主CPU不需要重新编程，因此也不需要重新认证。

此时所述辅助CPU，在重新编程的情况下，辅助CPU不需要认证，从而节省了成本和时间。

适当地，所述辅助CPU包括存储部分用于存储与所述被监控电路操作相关的数据，并且与连接到充电装置的蓄电池连接，所述充电装置可以在系统关闭时被激活。

此外，所述充电装置包括二极管，所述二极管适于对所述蓄电池充电，所述蓄电池设置有足以使所述辅助CPU将操作数据保存在所述存储部分中的电荷。

这样，当开关关闭时，辅助CPU将有足够的时间备份和存储关于电源断开时被控制电路状态的信息，以便正确地重启系统。

本发明的有利实施例根据附属权利要求获得。

附图简要说明

通过对本发明中安全开关的一些优选但非排他性实施例的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显突出，本发明借助附图以非限制性示例的方式示出，其中：

图1是本发明开关的透视图；

图2是本发明开关的分解透视图；

图3是本发明开关中的控制装置的示意图。

实施本发明的最佳方式

附图示出了本发明安全开关的的一些优选但非排他性的实施例，所述安全开关用于控制工业机械及设备门禁。

如图1所示，所述开关，在本文中标注为1，被设计成以优选但非排他性的方式应用于屏障或移动板类型的保护P，所述保护用于防止不安全地进入机械或工业设备。

根据现有方法，所述开关1应用于其门禁A处的保护P上，以便在请求打开门禁的情况下立即或定时地中断机器或设备的操作。

所述门禁A的开口可设置为任意类型，可为铰接型开口或滑动型开口或或左或右型的开口，无特定限制。

在图示的配置中，所述开关1为电子致动类型，即如下文所述，开关装置与驱动装置之间设置有远程通信系统。

但是，根据未示出的另一配置，所述开关也可以由一个关键致动器进行机械或电动操作。

在其最基本的形式中，所述开关1包括开关装置2和驱动装置3，开关装置2适于锚定在待控制门禁A的固定部分F，驱动装置3适于锚定在门禁A的可移动部分M。

所述开关装置2和驱动装置3分别锚定到门禁A相应部件F、M上的锚定方法，为公知技术，且不构成本发明的一部分，因此在下文中不会对此详细描述。

所述开关装置2包括在开关装置内的壳体4，所述壳体未在图中示出，但其配置本身已知，适于有可操作地连接到一个或多个电气和/或电子电路，用于供电和/或控制系统的主电路和/或服务和应急电路。

所述开关装置可以从行业中常用的开关装置中选择，也可以根据所述开关1的功能而变化，没有特定的限制。

所述开关装置的连接方法将从这类产品的典型方法中选择，且在下文中不会对此详细描述。

如图2所示，所述控制装置也设置在壳体内，且适于通过各个通信信道接收所述控制和/或服务电路的输入信号，以便验证正确操作。

这样，所述控制装置6还可以在通信信道没有通信信号或检测到违规的情况下控制所述开关装置发送误差信号和/或系统停止；

在图3中，示意性地示出了控制装置6的优选但非排他性的实施例，由图3可以看出，所述控制装置包括一个主CPU 7，所述主CPU可操作地与通信信道连接，所述通信信道与设备的安全功能连接；还包括一个辅助CPU 8，所述辅助CPU仅可操作地与通信信道连接，所述通信信道与设备安全状态无关的服务电路连接。

特别地，所述主CPU 7与通信信道9连接，所述通信信道9发送所述门禁A的正确关闭的信息，即所述通信通道用于发送有关开关装置的正确操作和任何可能的锁定/解锁装置的信息，且如下文所述，控制信道的安全输出10,11。

此外，所述辅助CPU 8与通信信道12连接，通信信道12适于传输与辅助设备操作有关的信息，例如信号灯13以及其他辅助设备14，所述辅助设备可能发生的故障并不会危及设备的安全操作。

适当地，所述主CPU 7不会与不安全功能相关的通信信道连接，因此所述主CPU不需要重新编程，同时辅助CPU不会与安全功能连接，而只与不安全功能连接，因此在重新编程的情况下，所述辅助CPU不需要重新认证。

所述辅助CPU 8将在任何情况下连接到主CPU 7，并向其发送与被监控服务电路相关的信息。

此外，所述主CPU 7可以设计成，在辅助CPU 8发出误差信号后控制开关装置执行系统关机，从而提高开关1的整体安全水平。

出于安全原因，所述控制装置6包括两个主CPU 7和15，所述两个主CPU各自的功能中至少部分冗余，所述两个主CPU相互连接以手动控制其正确操作，所述两个主CPU根据主/从方案组织。

通常，所述辅助CPU 8只连接到具有主功能的主CPU 7。

所述的每个主CPU通过各自的通信信道9,10,11连接到系统的控制电路，以独立地检验系统的安全条件。

此外，两个主CPU 7、15相互连接，相互控制正确操作。

两个主CPU 7,15之间以及与切换装置相同的连接和对话的方法不表示本发明的范围，因此不再详细描述。

在指示性方式中，两个主CPU 7,15可以以前述EP2748926中描述的方式类似的方式操作。

根据附图中的配置，优选但非排他性，驱动装置3适于在门禁A打开/关闭时与开关装置相交互，以打开/关闭机械或设备的一个或多个电路。

特别地，所述开关1为电子致动类型，即如下文所述，开关装置与驱动装置之间设置有远程通信系统。当驱动装置3处于由开关装置2预定的最小距离时，所述开关装置和驱动装置3之间的交互作用将由电子信号控制，所述电子信号由驱动装置3传送到开关装置，由此可以认为所述门禁A以安全状态关闭。

为此，所述开关装置2内设置有接收器16，例如RFID类型的天线，所述接收器插入壳体4内且可以接收由发射机或应答器发射的遥控信号或存在信号，所述接收器设置在移动驱动装置内部，所以当移动驱动装置3处于开关装置2可检测的最小距离时不可见。

特别地，所述应答器将设置有一个带有识别码的标签，所述标签将由接收器接收并由主CPU 7识别，以便启动机器或系统。

所述代码的识别可能是单一的，也可能是通用的，这取决于用户希望使用高级别编码还是低级别编码进行切换。

这样检测到的编码信号将被发送到主CPU 7，以便与存储在其中的代码进行比较，并在识别出所接收的识别码及其与存储的代码的对应关系的情况下授权系统的启动。

所述辅助CPU 15将对来自接收器16的时钟信号进行分析。

通常在此种类型的开关中，所述壳体4还包括解锁装置17，所述解锁装置适于从所述开关装置的锁定位置移动到所述开关装置开口所对应的释放位置，且仅当所述开关装置处于打开状态时才允许打开所述门禁A。

特别地，所述解锁装置17包括解锁销18，所述解锁销适于在两个锁定和释放位置之间移动，并且在接收到门禁A的打开信号时，所述解锁销与相同主CPU 7，15控制的电磁铁连接。

根据特定变体，本发明还可以设置应急控制，例如蘑菇形按钮，密钥选择器或类似控制器，其所述控制器适于机械地干预解锁装置以促进所述销朝向释放位置的平移。每个主CPU 7、15包括一个通信信道20，所述信道20用于向辅助CPU 8发送与系统开关状态有关的信号。

根据本发明的另一方面，所述辅助CPU 8包括存储部分21用于存储与所述被监控电路相关的操作数据。

此外，所述辅助CPU还与连接到充电装置23的蓄电池22连接，所述充电装置可以在系统关闭时被激活。

根据本发明实施例，所述蓄电池可为电容器，所述充电装置23包括二极管，所述二极管适于对所述蓄电池(22)充电，所述蓄电池设置有电荷，所述电荷足以使辅助CPU 8在接收到关闭信号后对存储部分21内的操作数据进行备份。

根据以上所述，根据本发明的开关实现了预期的目的，特别是即使在对与安全性无关的功能重新编程之后，也不必将负责安全检查的CPU提交新认证。

本发明的开关易于修改和变化，这些修改和变化都应属于所附权利要求书中所述的本发明概念之内。所有的细节都可以被其他等同技术元件所替代，材料也可根据要求而有所不同，但不脱离本发明的保护范围。

本发明开关已经参照附图进行了描述，但是在说明书和权利要求中使用的附图标记用于提高本发明的智能化，对本发明要求保护的范围不构成任何限制。

Claims (12)

1.一种具有多个CPU的安全开关，所述安全开关用于控制机器系统或工业系统的安全门禁，所述安全开关包括：

开关装置(2)，适于与待控制的门禁的固定部分连接，并设置为可操作地连接到系统的一个或多个控制和/或服务电路的开关装置，以打开或关闭系统；

驱动设备(3)，与所述门禁的可移动部分连接，在所述门禁的开或关时与所述开关装置相交互，以打开或关闭所述的一个或多个控制和/或服务电路；

控制装置(6)，与所述开关装置连接，且适于通过各个通信总线接收所述控制和/或服务电路的输入信号，以便验证正确操作以及在没有信号或检测到违规的情况下控制所述开关装置发送误差信号和/或停止系统；

其中所述控制装置(6)包括至少一个主CPU(7)，所述主CPU可操作地与第一通信总线(9)连接，所述第一通信总线与系统的安全功能连接；

其特征在于，所述控制装置(6)：包括至少一个辅助CPU(8)，所述辅助CPU仅可操作地与第二通信总线(12)连接，所述第二通信总线与系统安全状态无关的服务设备连接。

2.如权利要求1所述的开关，其特征在于，所述辅助CPU(8)连接到所述主CPU(7)，以向所述主CPU(7)发送与被监控的服务设备相关的信息。

3.如权利要求2所述的开关，其特征在于，所述主CPU(7)适于控制所述开关装置，以便在所述辅助CPU(8)发送误差信号之后停止系统的操作。

4.如权利要求2所述的开关，其特征在于，所述辅助CPU(8)包括存储部分(21)，所述存储部分(21)用于存储与所述被监控的服务设备相关的数据。

5.如权利要求4所述的开关，其特征在于，所述辅助CPU(8)与蓄电池(22)连接，所述蓄电池与充电装置(23)连接，系统关闭时所述充电装置由所述控制装置(6)激活。

6.如权利要求5所述的开关，其特征在于，所述充电装置(23)包括二极管，所述二极管适于对所述蓄电池(22)充电，所述蓄电池设置有足以使所述辅助CPU(8)将操作数据保存在所述存储部分(21)中的电荷。

7.如权利要求1所述的开关，其特征在于，所述控制装置(6)包括两个主CPU(7，15)，所述两个主CPU各自的功能中至少部分冗余，所述两个主CPU相互连接以手动控制其正确操作，所述两个主CPU(7，15)根据主方案或从方案组织。

8.如权利要求7所述的开关，其特征在于，每个所述主CPU(7，15)通过各自的第一通信总线连接到系统的控制电路，以独立地验证安全条件。

9.如前述任一权利要求所述的开关，其特征在于，所述驱动设备(3)包括适用于在所述门禁(A)开启或关闭时与所述开关装置进行远程交互的驱动装置，以便打开或关闭所述的一个或多个控制和/或服务电路。

10.如权利要求9所述的开关，其特征在于，所述驱动设备(3)包括发射机和应答器，所述发射机和应答器用于向所述开关装置发送识别码，所述应答器与接收器(16)连接，所述接收器(16)用于接受所述输入信号并向所述主CPU(7)发送识别码，以便与存储在所述主CPU(7)中的代码进行比较，所述主CPU(7)用于在识别所述识别码后授权系统启动。

11.如权利要求1所述的开关，其特征在于，所述服务设备包括服务电路。

12.如权利要求10所述的开关，其特征在于，所述接收器(16)为天线。

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