CN111224651B

CN111224651B - 开关装置

Info

Publication number: CN111224651B
Application number: CN201911173907.7A
Authority: CN
Inventors: 萨沙·海尼施; 约亨·鲍克内希特; 托马斯·黑伯利
Original assignee: Pilz GmbH and Co KG
Current assignee: Pilz GmbH and Co KG
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2023-08-29
Anticipated expiration: 2039-11-26
Also published as: US20200175825A1; DE102018129899A1; EP3660597B1; JP2020087474A; CN111224651A; JP7076424B2; EP3660597A1; US10937283B2

Abstract

一种开关装置，用于接通和/或断开电负载，具有：用于接收限定的输入信号的输入部；具有输出开关元件的输出部，该输出开关元件提供到电负载的电流路径；以及可以在第一活动操作模式或第二活动操作模式下被操作的控制部。控制部基于限定的输入信号来致动输出开关元件以使电流路径完整或中断。当控制部处于第一活动操作模式且输出开关元件处于闭合操作状态时，显示元件采取第一显示状态。当控制部处于第一活动操作模式且输出开关元件处于打开操作状态时，显示元件采取替选第二显示状态。在第二活动操作模式下控制部不管限定的输入信号如何均使电流路径中断。显示元件在第二活动操作模式下基于限定的输入信号采取第一显示状态或替选第二显示状态。

Description

开关装置

技术领域

本发明涉及开关装置，其用于选择性地接通和/或断开电负载，特别是用于以故障安全方式关断危险机器设备，该开关装置包括：输入部，其用于接收限定的输入信号；输出部，其具有到电负载的电流路径，该电流路径具有输出开关元件，其中，输出开关元件可以采取闭合操作状态或打开操作状态；控制部，其具有第一活动操作模式，在第一活动操作模式下控制部基于限定的输入信号来致动输出开关元件，以基于限定的输入信号使电流路径完整或中断；以及显示元件，其可以采取第一显示状态和替选的第二显示状态，其中，当控制部处于第一活动操作模式并且输出开关元件处于闭合操作状态时，该显示元件采取第一显示状态，并且其中，当控制部处于第一活动操作模式并且输出开关元件处于打开操作状态时，该显示元件采取替选的第二显示状态。

背景技术

开关装置被用于许多不同的机器和机器设备中，以便选择性地接通或断开机器功能和/或机器部件。特别重要的是所谓的安全开关装置，其被用以确保仅当机器功能或机器部件不会对人造成危险时才可以操作机器功能和/或机器部件。安全开关装置必须确保这种安全功能，尤其是当例如由于部件失效或连接线缆损坏而在机器设备或安全开关装置本身中发生故障时。因此，相关标准(例如，特别是EN 61508、ISO 13849、EN 62061和其他标准)中规定的对故障安全的特定要求应用于安全开关装置。在下文中，安全开关装置是至少满足根据前述标准的性能等级(PL)d和/或安全完整性等级(SIL)2的开关装置。

DE 100 11 211 A1公开了一种安全开关装置和包括彼此串联布置的多个安全开关装置的系统。在一个示例性实施方式中，具有两个常闭接触件的紧急断开开关连接到输入部。两个输入信号经由常闭接触件被提供给控制部。如果操作了紧急断开开关，则接触件打开，这可以在控制部中被检测到，因为输入信号不再到达输入部。另外，控制部监测输入信号的合理性。作为示例，如果输入信号被不同地选择，则控制部可以检测到短路，这可能是电缆损坏的结果。控制部将输入信号作为控制两个输出开关元件的基础，其中，可以使用两个输出开关元件以故障安全方式关断机器。

机器和机器设备经常具有传送输入信号的多个传感器/信号发送器。输入信号被彼此逻辑地组合以便切换一个或更多个负载。许多开关装置允许用户单独地定义逻辑组合，无论是通过使用以合适的编程语言编写的用户程序还是通过配置预定义的控制程序和/或借助于开关装置的合适选择和组合，其中每个开关装置具有相应的预定义的功能范围。随着输入信号和负载数量的增加，用于切换负载的输入信号与输出信号之间的逻辑组合的定义可能是非常艰巨的任务。此外，逻辑组合的定义在安全开关装置的情况下与安全有关。因此，期望尽可能早且可靠地检测逻辑组合中的错误。

DE 100 20 074A1公开了一种模块化安全开关装置系统，其具有多个所谓的输入模块，这些输入模块各自评估与安全相关的信号发送器，例如紧急断开开关和防护门开关，并且该模块化安全开关装置系统具有至少一个用于以故障安全方式操作致动器的输出模块。输入模块和输出模块可以在不同的操作模式下操作。可以通过使用键在控制模块上选择期望的操作模式。借助于LED显示选择的操作模式。为了确保正确地显示实际选择的操作模式，对LED进行监测。因此，可以识别出错误的LED并且如果需要则关停系统。

DE 100 20 075 A1公开了另一种安全开关装置模块设备，其具有多个输入模块和输出模块，这些输入模块和输出模块以可由用户选择的模块系列来布置。在这种情况下，输入模块与一个或更多个输出模块之间的逻辑关联取决于相应输入模块在模块系列中的位置。因此，用户可以借助于合适地选择输入模块在模块系列内的模块位置来定义输入信号与输出模块上的致动器/负载之间的逻辑组合。

DE 101 08 962 A1公开了一种用于对安全控制器进行编程的方法和设备。在这种情况下，安全控制器的输入信号与输出信号之间的逻辑组合是基于从一组预定义的程序模块中选择的预定义的功能特定的程序模块来定义的。

来自Pilz GmbH&Co，KG，Felix-Wankel-Str，2,73760Ostfildern，Germany、名称为PNOZ E8.1p并且具有项目代码编号1002226-EN-06的说明手册公开了一种具有两个“安全输出”和两个LED的安全开关装置。LED指示安全输出的各个开关状态。因此，用户可以从LED中辨别安全开关装置的与安全相关的输出开关元件所处的操作状态。

发明内容

在这种背景下，本发明的目的是提供一种在开始时提到的类型的开关装置，特别是安全开关装置，其使得用户更容易定义逻辑组合并且有助于在启动机器或机器设备之前识别并避免特别是与安全相关的错误。

根据本发明的一个方面，该目的通过在开始时提到的类型的开关装置来实现，其中，控制部具有第二活动操作模式，在第二活动操作模式下输出开关元件不管限定的输入信号如何均使电流路径中断，并且其中，当控制部处于第二活动操作模式时，显示元件基于限定的输入信号采取第一显示状态或替选的第二显示状态。

新颖开关装置的控制部具有至少两个替选的操作模式，该两个操作模式由于开关装置可以在两个操作模式中的每个操作模式下操作而各自是活动的(active)。第一操作模式是“正常”操作模式(通常被称为运行(RUN))，在该操作模式下控制部基于至少一个输入信号来打开或闭合到电负载的电流路径。

第二操作模式在某种程度上是模拟模式。一方面，到负载的电流路径在第二操作模式下被永久中断。因此，在第二操作模式下不管限定的输入信号如何均断开电负载。这是第二操作模式与第一操作模式不同的地方。然而，另一方面，显示元件在第二操作模式下基于限定的输入信号采取第一显示状态或替选的第二显示状态。这意味着显示元件可以在输出开关元件实际未接通的情况下以模拟方式指示输出开关元件的相应“理论”操作状态。换言之，显示元件和输出开关元件在第一操作模式下彼此耦接，使得操作者可以根据各个显示状态辨别输出开关元件的相应实际操作状态。第一显示状态用信号通知输出开关元件处于闭合操作状态。第二显示状态用信号通知输出开关元件处于打开操作状态。在一些示例性实施方式中，显示元件可以是LED，该LED在输出开关元件处于闭合操作状态并且因此到负载的电流路径闭合时以第一颜色发光。当输出开关元件处于打开操作状态时，LED可以熄灭或可以以与第一显示状态不同的颜色发光。

在第二操作模式下，消除了显示元件与输出开关元件之间的耦合。当输出开关元件永久处于打开操作状态时，显示元件可以用信号通知如果开关装置处于第一操作模式则输出开关元件将会处于的操作状态。

第二操作模式下显示元件和输出开关元件的解耦使得用户可以在电负载实际未接通的情况下测试开关装置在个别应用中的操作。用户可以在不使机器或机器设备进入危险操作状态的情况下在机器或机器设备上测试个别配置。因此，新颖开关装置允许方便且安全的启动测试。可以在借助于第一操作模式实际启动电负载之前，在第二操作模式下基于显示元件来检测开关装置的配置的任何错误。因此，新颖开关装置有助于安全启动机器或机器设备。前述目的得以完全实现。

在优选的改进中，输出部具有另外的电流路径，该另外的电流路径具有另外的输出开关元件，控制部在第一活动操作模式和第二活动操作模式下均基于限定的输入信号来致动该另外的输出开关元件。

在该改进中，开关装置具有至少两个输出开关元件，该至少两个输出开关元件形成两个独立的电流路径并且分别由控制部基于限定的输入信号来致动。然而，从第一操作模式到第二操作模式的改变仅影响上述的输出开关元件。在第一操作模式和第二操作模式下均基于限定的输入信号来打开或闭合该改进的另外的输出开关元件。在优选的示例性实施方式中，控制部在第一活动操作模式下同步地致动第一输出开关元件和另外的输出开关元件，使得第一输出开关元件和另外的输出开关元件在很大程度上彼此同步地打开或闭合。然而，在第二活动操作模式下，第一输出开关元件和另外的输出开关元件不再同步地切换。替代地，第一输出开关元件永久性打开，而第二输出开关元件根据限定的输入信号打开或闭合。在优选的示例性实施方式中，另外的输出开关元件提供所谓的信令输出，而第一输出开关元件接通和/或断开电负载。相比之下，信令输出可以有利地用于向例如上级操作控制器通知第一输出开关元件以及与第一输出开关元件连接的负载的相应操作状态。该改进的优点在于，第二操作模式(模拟模式)仅影响第一输出开关元件的操作状态，而另外的输出开关元件在第一操作模式和第二操作模式下同样地起作用。因此，该改进允许在启动电负载之前以尽可能现实的方式测试新颖开关装置。

在另外的改进中，新颖开关装置具有用于提供操作模式选择信号的操作模式选择输入，借助于该操作模式选择信号可以使控制部进入第一操作模式或进入第二操作模式。

该改进允许在第一操作模式与第二操作模式之间进行简单的改变，并因此有助于在启动电负载期间立即对进行对新颖开关装置的功能测试。在一些示例性实施方式中，可以例如以键开关(key switch)的形式和/或使用密码请求向操作模式选择输入提供访问保护。这样的访问保护允许根据操作者的授权来改变操作模式。然而，由于与已知的开关装置相比以及与第一操作模式相比，第二操作模式(模拟模式)提供了增加的安全，因此在其他示例性实施方式中可以免除访问保护。

在另外的改进中，控制部在第二活动操作模式下致动显示元件。优选地，在该改进中，控制部也在第一活动操作模式下致动显示元件。

在该改进中，控制部可以“单独”改变显示元件的相应显示状态。因此，在发生第一操作模式与第二操作模式之间的改变的情况下，控制部可以以合适的方式非常容易地致动显示元件，使得显示元件和第一输出开关元件彼此耦合或不耦合。该改进允许第一模式与第二模式之间的简单改变以及简单的实现方式。该改进在新颖开关装置具有模块化设计并且输出部容纳在单独的输出模块中的情况下是特别有利的，这是因为在这种情况下，不管控制部的选择模式如何，输出模块均可以操作。

在另外的改进中，输出部在第一活动操作模式下致动显示元件。在一些示例性实施方式中，输出部也可以在第二活动操作模式下致动显示元件。

在该改进中，至少在第一操作模式下将显示元件的致动分配给输出部。该改进的优点在于，控制部可以在第一操作模式和第二操作模式下均以相同的方式致动输出部。特别是在其中输出部和控制部被容纳在例如经由总线连接彼此通信的分开的模块中的模块化实现方式的情况下，这种改进可以有助于使总线消息的数量最小化。

在另外的改进中，新颖开关装置具有可以彼此组合或分离的多个壳体模块，其中，第一壳体模块容纳控制部，并且其中，第二壳体模块容纳输出部。

在该改进中，开关装置具有模块化的设计，其中，至少输出部和控制部被布置在分开的壳体模块中。该改进允许新颖开关装置关于输入和输出的数量的便宜缩放。特别地，该改进中的开关装置可以非常容易地与机器或机器设备的尺寸匹配。可以通过添加另外的模块便宜地实现新机器功能。开关装置具有的输入和输出越多，该优点就越明显。

在另外的改进中，开关装置具有将控制部和输出部彼此连接的通信总线。

在该改进中，控制部和输出部彼此交换总线消息。总线消息可以包含控制命令，借助于该控制命令可以将输出开关元件从其打开操作状态转换为其闭合操作状态。在一些优选的示例性实施方式中，输出部借助于总线消息向控制部通知输出开关元件的相应瞬时操作状态。该改进允许以非常便宜的方式实现具有许多输入和输出的实现方式。

在另外的改进中，输出部具有回读电路，该回读电路生成表示输出开关元件的打开操作状态和/或闭合操作状态的瞬时操作状态信号，其中，控制部基于操作状态信号来致动输出开关元件。

该改进的优点在于，控制部可以监测输出开关元件的相应瞬时操作状态，并且将其与预期进行比较。如果当前的操作状态和预期不一致，则控制部可以产生错误消息和/或确保电负载不被启动。在第一操作模式下，预期通常对应于相应的当前控制命令。相比之下，在第二操作模式下，预期可以是输出开关元件处于打开操作状态。该改进允许进行对输出部的在第一操作模式和第二操作模式二者下的“真实的”功能测试。

在另外的改进中，开关装置具有掩码存储器，该掩码存储器存储表示相应活动操作模式的位掩码，其中，基于位掩码来控制输出开关元件。

该改进允许新颖开关装置——特别是具有模块化设计的开关装置——的非常高效的实现。该改进的优点在于，可以借助将相应的合适的位掩码写入到掩码存储器中来基本地实现输出部在第一操作模式和第二操作模式下的不同行为。在该改进中，控制部和输出部的总线循环时间、信号处理时间和逻辑行为可以相同，而与相应的选择的操作方式无关。因此，该改进允许在启动电负载之前对开关装置进行非常逼真的功能测试。

不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，以上引用的特征和以下将要说明的特征不仅可以在各个所示的组合中使用，而且还可以在其他组合中使用或独立地使用。

附图说明

在附图中描绘了本发明的示例性实施方式，并且在以下描述中更具体地说明书了本发明的示例性实施方式。在附图中，

图1示出了具有新颖开关装置的示例性实施方式的机器设备的示意图，

图2示出了具有模块化设计的图1中的开关装置的示例性实施方式，以及

图3示出了说明图2中的开关装置的逻辑图。

具体实施方式

在图1中，总体上用附图标记10来表示具有新颖开关装置的示例性实施方式的机器设备。在当前情况下，机器设备10包括例如具有危险操作区域的机器人12，在该情况下该危险操作区域由防护门14来防护。该防护门具有布置在其上的防护门开关16。防护门开关16具有在移动防护门14上的门部分16a以及在门框18上的框架部分16b，在闭合状态下防护门14抵靠着门框18。框架部分16b可以检测门部分16a的存在并且生成借助于开关装置22来监测和评估的输入信号20。

通常，借助于机器控制器(为了清楚起见，在这里未示出)来控制机器人12(更一般地说，机器设备10)的操作移动。在一些示例性实施方式中，开关装置22可以集成在机器控制器中。在其他示例性实施方式中，开关装置22可以与机器控制器分开地实现。在后一情况下，例如，开关装置22可以接通或断开两个接触器24a、24b。接触器24a、24b各自具有布置在至机器人12的电流路径中的操作接触件。当接触器24a、24b处于断开状况时，操作接触件打开，如图1所示，并且阻止机器人12的操作移动。

在图1中示出的示例性实施方式中，因此，接触器24a、24b是可以借助于开关装置22接通和/或断开的电负载。此外，可以使用新颖开关装置的其他示例性实施方式来接通或断开电磁阀、电驱动器、泵和任何其他电负载。

开关装置22具有输入部26、控制部28和输出部30。来自防护门开关16的输入信号20被提供给输入部26。另外，例如，在当前情况下，输入部26被提供有来自紧急断开开关32的输入信号31以及来自模式选择开关34的输入信号33。

在该示例性实施方式中，控制部28被设计成具有双通道冗余，这在当前情况下由两个处理器36a、36b描绘。处理器36a、36b对彼此进行监测和/或交换其处理结果。多通道冗余设计经常用于以下开关装置：这些开关装置用于以故障安全方式关断危险的机器设备。因此，该示例性实施方式中的开关装置22是满足性能等级PL d或PL e的要求和/或根据按照一开始所引用标准的SIL 2或SIL 3的要求的安全开关装置或安全控制器的一部分。与图1中的描绘不同，可以借助于将输入信号例如直接路由到处理器36a、36b的合适的输入连接来将输入部26集成在控制部28中。

在该示例性实施方式中，输出部30具有五个输出开关元件38、40、42、44、46。开关元件38、40彼此串联布置并且形成具有至接触器24a的电流路径的第一安全输出。开关元件42、44彼此串联布置并且形成具有至接触器24b的电流路径的第二安全输出。控制部28可以使用双通道冗余、基于串联布置的相应开关元件38、40和42、44来断开接触器24a、24b中的每个。这允许即使开关元件38、40和42、44中之一发生故障也能够断开接触器24a、24b。

在该示例性实施方式中，开关元件46形成非安全信令输出。控制部28可以使用信令输出来输出信息信号。在一些优选的示例性实施方式中，控制部28将开关元件38至46很大程度上彼此同步地致动。使用开关元件46的信令输出处的信息信号可以有利地用于向机器人12的机器控制器和/或另一上级控制器报告开关元件38至44的相应操作状态(打开或闭合)。

图1将开关元件38至46中的每个示出为双极型晶体管。替选地，一些或所有开关元件38至46可以借助于场效应晶体管、晶闸管、继电器等来实现。不言而喻，开关装置22可以具有另外的输出开关元件、另外的安全输出和/或另外的信令输出。

图1中的附图标记48指示回读电路，控制部28借助于该回读电路可以读入开关元件38、40、42、44的相应操作状态。在优选的示例性实施方式中，控制部28不仅基于输入部26上的输入信号20、31、33，而且还基于回读电路48的相应操作状态信号来致动开关元件38至46。特别地，如果——即使仅在一种情况下——开关元件38至44的当前操作状态不与由控制部28分别选择的操作状态对应，则控制部28关断安全输出处的电负载(在当前情况下，即，接触器24a、24b)。例如，这可能在晶体管发生故障或继电器接触件熔接并且可适用的开关元件因此永久地处于闭合操作状态的情况下发生。

在优选的示例性实施方式中，开关装置22具有可以指示输出开关元件的相应操作状态的多个显示元件。例如，图1示出了第一LED 50、第二LED 52和第三LED 54。第一LED 50指示第一安全输出50处的开关元件38、40的操作状态。第二LED 52指示第二安全输出处的开关元件42、44的操作状态。第三LED 54指示信令输出处的开关元件46的操作状态。在优选的示例性实施方式中，每个安全输出具有相关联的合适的显示元件，例如LED。优选地，每个信令输出也具有相关联的显示元件。显示元件50、52、54各自具有第一显示状态和至少一个第二显示状态，该第一显示状态和至少一个第二显示状态彼此不同。当相关联的开关元件(或一系列相关联的开关元件)处于第一操作状态时，第一显示状态发出信号。当相关联的开关元件或一系列相关联的开关元件处于第二操作状态时，第二显示状态发出信号。例如，当各个相关联的开关元件处于闭合操作状态时，LED 50、52、54处于接通状况并且发光，而当各个相关联的开关元件处于打开状态时，LED 50、52、54处于断开状况。在另外的示例性实施方式中，显示元件可以具有两个不同的活动显示状态例如不同的颜色，以用信号通知开关元件的操作状态。另外，在另外的示例性实施方式中，显示元件50、52、54可以借助于图形显示或使用其他类型的显示元件例如机械显示元件来实现。

图2示出了来自图1的具有模块化设计的开关装置的示例性实施方式。相同的附图标记表示与之前相同的元件。

在当前情况下，控制部28被布置在第一壳体模块58中。在其一侧布置有多个另外的壳体模块60。因此，壳体模块58、60形成模块系列。一些壳体模块60容纳用于接收输入信号的输入部，例如具有防护门开关16的模块26'以及具有紧急断开开关32的模块26”'。例如，图2还示出了用于壳体模块26”的挡光板62。壳体模块60中的每个具有可以连接相应传感器/信号发送器的多个连接端子64。模块系列中的另一壳体模块容纳输出部30，该输出部30具有连接接触器24a、24b的连接端子(这里仅部分示出)。附图标记66表示例如可以是机器人12的驱动器的电驱动器。与图1中的描绘不同，在当前情况下，接触器24a、24b被示出为具有相应常闭接触件，常闭接触件在至驱动器66的电流路径中绝对地(positively)连接到可适用的常开接触件，并因此与相应常开接触件同步地移动。电流路径68从输出部30的输出端子经由接触器24a、24b的串联布置的常闭接触件路由到输出部30的输入连接。输出部30可以使用电流路径68来监测接触器24a、24b的相应操作状态(打开或闭合)，并且将其作为输入信号报告给控制部28。

如图2所示，在该示例性实施方式中，壳体模块60各自具有由FPGA表示的电路。FPGA电路容纳通信接口并且形成通信总线70，控制部28可以借助于通信总线70与输入部26'、26”、26”'和输出部30进行通信。输入部和输出部还可以各自具有微控制器或者不同的逻辑电路，其实现输入或输出部的相应功能。原则上，FPGA电路也可以包括微控制器的功能。壳体模块60也可以包括输入部26和输出部30两者。

在根据图2的示例性实施方式中，控制部28循环地读入来自传感器/信号发送器16、32、62、68的输入信号，并且将其作为生成用于输出切换元件的控制信号的基础。因此，输入部26'、26”、26”'使用合适的总线消息72经由通信总线70向控制部28发送与传感器/信号发送器16、32、62、68的输入信号对应的数据。控制部28根据该数据生成输入的过程图像IPI(input process image，输入过程图像)，其表示所有传感器/信号发送器的状态。基于IPI，控制部28生成输出的过程图像OPI(output process image，输出过程图像)，其表示用于输出开关元件的控制命令。控制部28借助于合适的总线消息将OPI发送到输出部30。输出部30可以基于OPI接通或断开输出开关元件。

如上所述，新颖开关装置的示例性实施方式具有至少两个不同的操作模式。在第一操作模式下，输出开关元件38至46(见图1)在很大程度上与显示元件50、52、54同步地被切换。因此，用户可以基于显示元件识别输出开关元件的相应操作状态。另一方面，在替选的第二操作模式下，控制部28不管传感器/信号发送器的限定的输入信号如何，都断开安全相关的输出开关元件38至44，从而以此方式防止机器设备的危险操作模式。然而，在第二活动操作模式下，显示元件50、52、54基于输入信号继续被接通或断开。因此，在该第二操作模式下，显示元件50、52不再用信号通知开关元件38至44的实际操作状态，而是用信号通知如果开关装置处于第一操作模式则开关元件38至44将会采取的假定操作状态。因此，在第二操作模式下模拟开关元件38至44的操作状态。借助于显示元件50、52使模拟可见，并且使用户更容易配置开关装置22。

第一操作模式与第二操作模式之间的转换可以有利地借助于模式选择开关34来实现。显示元件在第一操作模式和第二操作模式下的激活可以以各种方式实现。

在一些示例性实施方式中，控制部28可以向输出部30发送相应的选择的操作模式，使得输出部30可以基于选择的操作模式与输出开关元件同步地或不同步地切换显示元件。例如，因此，实现方式可以包括以下方法步骤：

1)用户将模式选择开关转到位置SIMU。

2)控制部向所有模块发送模式消息“SIMU模式”。

3)所有模块记住模式。

4)模块向控制部发送具有对操作模式的确认(可选的)的响应。

5)控制部检查是否所有模块均作出响应(可选的)。

6)控制部开始循环操作。

7)控制部向每个模块发送具有OPI的过程数据消息。

8)每个模块使其输出断开。这无论OPI的内容如何都发生。

9)每个模块根据OPI切换其LED。

10)每个模块在其输出处读取切换过程的结果。

11)每个模块读入其输入。

12)每个模块将过程数据消息响应返回给控制部(IPI+OPI)。

13)控制部检查其是否已收到来自所有模块的所有响应。

14)控制部检查结果(OPI)是否符合其预期。该预期为所有输出均处于断开状况。

15)控制部检查IPI是否合理。

16)控制部计算新的OPI，并且再次从步骤7)开始。

这样的实现方式具有的优点是，可以在两个操作模式中的每个操作模式下使用各自具有相同消息结构的相同数目的总线消息。缺点是，需要将相应的选择的操作模式从控制部28发送到所有受影响的输出部。另外，每个输出部必须能够与输出开关元件同步地或不同步地切换显示元件，这要求输出部具有一定的智能。

在替选的示例性实施方式中，因此，控制部28可以例如借助于包括用于显示元件的切换命令的合适的总线消息来接通或断开显示元件。这样的示例性实施方式可以如下来实现：

1)用户将模式选择开关转到位置SIMU。

2)控制部开始循环操作。

3)控制部向每个模块发送包含断开输出的指令(OPI＝0)的过程数据消息。

4)控制部向每个模块发送LED消息，该LED消息以在RUN模式下这将发生的方式接通和断开LED。

5)每个模块根据接收到的过程数据消息切换其输出。

6)每个模块根据收到的LED消息切换其LED。

7)每个模块在其输出处读取切换过程的结果。

8)每个模块读入其输入。

9)每个模块将过程数据消息响应返回给控制部(IPI+OPI)。

10)控制部检查其是否已收到来自所有模块的所有响应。

11)控制部检查结果(OPI)是否符合其预期。该预期为所有输出均处于断开状况。

12)控制部检查IPI是否合理。

13)控制部计算新的OPI，并且再次从步骤3)开始。

该实现方式的优点是，无论开关装置处于哪种操作模式，总是在输出部中执行相同的方法序列。输出部不需要关于开关装置是处于第一操作模式还是处于第二操作模式的信息。缺点是，需要另外的总线消息以用于接通和断开显示元件。在控制部中，取决于选择的操作模式，可以导致不同的处理时间。

在另外的示例性实施方式中，控制部28将选择的操作模式作为用于向所有输出部30发送具有位掩码(bit mask)的总线消息的基础。位掩码包含在输出部30中与OPI组合的掩码值，以生成用于输出开关元件38至44的屏蔽的控制命令(masked control command)。图3以简化的方式描绘了总线消息72和位掩码74。总线消息72包括标识模块系列内的输出部30的目的地地址76。总线消息72还包含OPI 78以及可选的另外的消息分量，例如用于识别传输错误的CRC(循环冗余校验)。在输出部30中，可以将位掩码74与OPI进行“与”(AND)运算，以确定用于致动输出开关元件的新的OPI。在安全开关装置的优选的示例性实施方式中，使用双通道来实现“与”功能。例如，在第一操作模式下，位掩码74可以包含用于每个输出开关元件的“1”，而在第二操作模式下，位掩码74可以包含用于每个输出开关元件的“0”。因此，实现方式可以包括以下步骤：

1)用户将模式选择开关转到位置SIMU。

2)控制部向所有模块发送具有位掩码＝00的掩码消息。

3)控制部开始循环操作。

4)控制部向每个模块发送过程数据消息(OPI)。

5)每个模块根据过程数据消息中的OPI切换其LED。

6)每个模块将接收到的OPI与位掩码组合并且因此获得“新OPI”。

7)每个模块根据“新OPI”切换其输出。

8)每个模块在其输出处读取切换过程的结果。

9)每个模块读入其输入。

10)每个模块将过程数据消息响应返回给控制部(IPI+OPI)。

11)控制部检查其是否已收到来自所有模块的所有响应。

12)控制部将其预期与掩码结合并且因此获得“新预期”。

13)控制部检查结果(OPI)是否满足“新预期”。

14)控制部检查IPI是否合理。

15)控制部计算新OPI，并且再次从步骤4)开始。

该实现方式的缺点是，除了OPI之外，还需要将位掩码74发送到输出部30，这需要另外的或更长的总线消息72。另一方面，该实现方式的优点是，无论选择的操作模式如何，控制部和输出部中的方法序列均可以相同。特别地，可以执行相同的软件代码，而不管相应地选择的模式如何。

在所有优选的示例性实施方式中，非安全相关的输出开关元件46在第一操作模式和第二操作模式下均基于限定的输入信号被致动，然而安全相关的输出开关元件38至44仅在第一操作模式下基于限定的输入信号被致动并且在第二操作模式下打开。

Claims

1.一种开关装置，用于选择性地接通和/或断开电负载(24a，24b)，所述开关装置包括：输入部(26)，其用于接收限定的输入信号(20)；输出部(30)，其具有到所述电负载(24a，24b)的电流路径，所述电流路径具有输出开关元件(38，40，42，44)，其中，所述输出开关元件(38，40，42，44)能够采取闭合操作状态或打开操作状态；控制部(28)，其具有第一活动操作模式，在所述第一活动操作模式下所述控制部(28)基于所述限定的输入信号(20)来致动所述输出开关元件(38，40，42，44)，以基于所述限定的输入信号(20)来使所述电流路径完整或中断；以及显示元件(50，52)，其能够采取第一显示状态和替选的第二显示状态，其中，当所述控制部(28)处于所述第一活动操作模式并且所述输出开关元件(38，40，42，44)处于所述闭合操作状态时，所述显示元件(50，52)采取所述第一显示状态，并且其中，当所述控制部(28)处于所述第一活动操作模式并且所述输出开关元件(38，40，42，44)处于所述打开操作状态时，所述显示元件(50，52)采取所述替选的第二显示状态，其特征在于，所述控制部(28)具有第二活动操作模式，在所述第二活动操作模式下所述输出开关元件(38，40，42，44)不管所述限定的输入信号(20)如何均使所述电流路径中断，其中，当所述控制部(28)处于所述第二活动操作模式时，所述显示元件(50，52)基于所述限定的输入信号(20)采取所述第一显示状态或所述替选的第二显示状态。

2.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述输出部(30)具有另外的电流路径，所述另外的电流路径具有另外的输出开关元件(46)，所述控制部(28)在所述第一活动操作模式和所述第二活动操作模式下均基于所述限定的输入信号(20)来致动所述另外的输出开关元件。

3.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于操作模式选择输入，所述操作模式选择输入用于提供操作模式选择信号(34)，借助于所述操作模式选择信号能够选择性地使所述控制部(28)进入所述第一活动操作模式或进入所述第二活动操作模式。

4.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于，所述控制部(28)在所述第二活动操作模式下致动所述显示元件(50，52)。

5.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于，所述输出部(30)在所述第一活动操作模式下致动所述显示元件(50，52)。

6.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于多个壳体模块(58，60)，所述多个壳体模块能够彼此组合或分离，其中，第一壳体模块(58)容纳所述控制部(28)，并且其中，第二壳体模块(60)容纳所述输出部(30)。

7.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于通信总线(70)，所述通信总线通信地连接所述控制部(28)与所述输出部(30)。

8.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于，所述输出部(30)具有回读电路(48)，所述回读电路(48)生成表示所述输出开关元件(38，40，42，44)的所述打开操作状态和/或所述闭合操作状态的瞬时操作状态信号，其中，所述控制部(28)基于所述操作状态信号来致动所述输出开关元件(38，40，42，44)。

9.根据权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于掩码存储器，所述掩码存储器存储表示相应活动操作模式的位掩码(74)，其中，基于所述位掩码(74)来控制所述输出开关元件(38，40，42，44)。

10.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，所述开关装置用于以故障安全方式关断危险机器设备(10)。