CN115968500A - 用于控制安全设备的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制安全设备的装置包括至少一个OSSD型输出，优选地是一对输出，具有适于连接到安全设备的对应输入的输出端子，适于检测来自所述至少一个OSSD输出的信号，所述至少一个OSSD输出可通电至电源电压的最大阈值和最小阈值，适用于分别确定所述至少一个输出的开和关条件，控制电路适用于执行在检测到不同于所述最小阈值的值的情况下通过发送用于将所述输出端子切换到所述最小阈值的测试微脉冲以向安全设备发送错误信号的所述至少一个OSSD输出的测试操作，所述控制电路是适于根据位于所述至少一个OSSD输出的下游的电路的规定负载生成具有可变或可调持续时间的测试微脉冲。

Description

用于控制安全设备的装置和方法

技术领域

本发明在工业用电气装置领域得到应用，并且具体地以用于控制工业机器或工厂的安全设备的装置和方法，例如安全传感器、安全开关或，再次，安全模块。

背景技术

众所周知，首字母缩略词OSSD(输出信号切换装置)表示安全装置的安全开关输出，其目的是安全地发出与机器或系统的操作中的安全条件相关事件的信号。

通常，带有OSSD输出的安全装置，例如安全传感器，安全开关和安全模块，具有必须彼此单独分析的两个OSSD输出端。

因此，这些设备被用在安全应用中，诸如监视对机器或设施的潜在危险区域或机器或设施的移动部件的访问的操作。

例如，在具有OSSD输出的安全装置用于控制访问的情况下，该装置可以被放置在访问处，以便在检测到打开访问时，OSSD可以通过输出端子向系统的安全控制电路发送信号，从而可以停止机器或设施，并且避免对附近或安全范围内的人员的潜在风险。

为了满足高安全水平，OSSD通常包括至少一对冗余电气输出端子。

在没有与安全相关的事件(例如，在关闭访问的情况下)的情况下，第一输出端子和第二输出端子都用最高电压电平供电，例如24V。

如果需要将与安全性相关的事件报告给安全控制系统(例如，访问的打开)，则OSSD将第一和第二输出端子切换到低电平，例如0V。

这种电压变化由安全控制系统检测到，该系统可以干预以停止设施或受控机器。

使用两个冗余输出端子允许从OSSD安全控制系统信息的安全传输，即使在输出端子之一上发生错误的情况下，因为切换到低电平可以经由未损坏的输出端子传输至控制系统。

通常，为了检测安全输出上的这种故障，即在两个输出端子上，会使用所谓的测试脉冲，即，测试通过生成施加到输出端子的测试脉冲来执行。

通过这些测试脉冲，每个输出端子在非常有限的时间内，大约数百微秒，被切换到低电压电平，以便通过监视测试脉冲来验证任何不想要的连接的存在，例如第一和第二输出端子之间的短路或电气交叉连接。

EP3358592公开了一种具有OSSD输出的装置，其包括第一输出端子和第二输出端子以及提供幅度小于电源电压的第一电压的电压降低装置，第二电压降低装置提供幅度小于第一电压的第二电压，其中第二电压被施加到第一输出端子并且第一电压被施加到第二输出端子，并且其中提供开关装置，其适于如果第二输出端子处的电压的幅度等于或大于电源电压的幅度和/或如果第一输出端子的电压幅度等于或大于第一电压的幅度，将第二电压从第一输出端子和/或第一电压从第二输出端子分开。

WO2004059677公开了一种安全控制装置，包括两个可控开关电路，其输出端子相互连接形成安全切换装置的输出；第一测试开关脉冲可以周期性地发送到第一开关电路，并且第二测试开关脉冲与第一测试开关脉冲相偏移，可以周期性地馈送到另一个开关电路；开关电路的设计方式成使得安全开关装置的输出电压在接收到幅度摇摆的测试脉冲时波动，其与接收到的同时测试脉冲的输出电压的幅度偏离，触发在同时接收测试脉冲的情况下的安全系统的干预。

已知解决方案的限制包括需要根据适用于检测OSSD信号的装置的负载来调整OSSD输出上的微脉冲的长度，其也会根据具体的制造商所采用的技术规范而变化。

因此，如果负载与校准OSSD输出的负载不同，则与控制装置相关联的安全装置可能会有出错的风险。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种用于控制安全设备，特别是提供具有OSSD输出的装置和方法来克服上述缺点，其具有高效率和相对成本效益的特征。

一个特定的目的是提供一种用于控制安全设备的，特别是提供有OSSD输出的装置和方法，其可以自动适应由检测OSSD信号的装置构成的负载类型。

另一特定目的是提供一种用于控制安全设备，特别是具有OSSD输出的装置和方法，其中安全设备不会由于市场上可能存在的不同装置而导致不同的负载而出错。

另一特定目的是提供一种用于控制安全设备，特别是提供有OSSD输出的装置和方法，其允许以个性化的方式为用户设置微脉冲的持续时间而无需进行任何硬件变化。

这些目的以及在下文中将变得更明显的其他目的是通过用于安全设备的控制装置来实现的，根据权利要求1，该控制装置包括至少一个OSSD类型的输出，优选地是一对输出，具有输出端子适于连接到适于检测来自所述至少一个OSSD输出的信号的安全设备的对应输入，所述至少一个OSSD输出以电源电压的最大阈值和最小阈值供电以分别确定所述至少一个输出的开和关条件，控制电路适于通过发送测试微脉冲来执行所述至少一个OSSD输出的操作测试，用于在检测到不同于所述最小阈值的值的情况下将所述输出端子切换到所述最小阈值以发送错误信号至安全设备，所述控制电路适于根据位于所述至少一个OSSD输出下游的电路的规定负载生成具有可变或可修改持续时间的测试微脉冲。

得益于该特征，该装置将自动适应由检测OSSD信号的装置构成的负载的类型，从而防止安全装置由于市场上可能存在的不同装置因不同的负载而失效。

根据本发明的另一方面，提供了一种根据权利要求7的具有控制装置的安全设备。

根据本发明的另一方面，根据权利要求9提供了一种安全设备控制方法。

根据从属权利要求获得本发明的有利实施例。

附图说明

通过借助于附图以非限制性示例的方式示出的装置的一些优选但非排他的实施例的详细描述，本发明的进一步特征和优点将变得更加明显，其中：

图1是根据本发明的装置的示意图；

图2示出了与三个不同负载相关联的装置的三种不同操作模式相关的脉冲图；

图3示出了控制电路的第一采样操作模式；

图4示出了用于对控制电路进行采样的第二操作模式。

具体实施方式

根据本发明的控制装置将被设计成特别与用于控制工业机器或设施或其部件的安全设备相关联。

特别地，该控制装置可应用于安全传感器或安全开关，这些安全传感器或安全开关设计用于周边检修门或机器或工业设施的安全屏障或用于控制安全周界的其他系统，以便总是允许内部周界安全访问或与机器或设施的可移动部件相对应，以发出潜在危险情况的信号，例如打开检修门或机器或设施的可移动部件的未授权的位置。

该控制装置还将适用于可插入安全电路以控制机器或工业设施的安全模块。

这些安全设备的配置不限于本发明，因此将不在下面更详细地描述它们。

图1示意性地图示了控制装置的逻辑结构，通常用1表示，其基本上包括至少一个OSSD类型的输出2，优选地包括一对输出。

以已知的方式，每个OSSD输出2具有适于连接到安全设备的对应输入的输出端子，该安全设备适于检测来自OSSD输出2的信号。

通常对于这种类型的装置，OSSD输出2可以由两个不同的电压等级供电，即电源电压的最大阈值(通常为24v)和电源电压的最小阈值(通常为0v)。

根据这些最大和最小阈值，OSSD输出2的开和关切换条件将被分别确定，与由安全设备控制的机器或设施或相关部分的不安全条件和安全条件对应。

装置1还包括用于OSSD输出2的电源电压的控制电路3和适于通过发送用于在最小阈值处切换输出端子的测试微脉冲来执行OSSD输出2的操作测试的控制电路4。

测试的目的是验证在安全条件下，OSSD输出2在最小电压状态下实际脉冲，并且没有与危险情况相关的条件，即高于最小阈值的值，在这种情况下，错误信号将被发送到安全设备，以允许机器或系统或相关受控的可移动部分停止。

根据本发明的特定特征，控制电路4适于根据位于OSSD输出2下游的电路的规定负载生成具有可变或可修改持续时间的测试微脉冲。

特别地，根据第一操作模式，控制电路4可以动态方式改变测试微脉冲的持续时间，使其适应特定负载。

负载可以是电容性的、电感性的、电阻性的或类似的。

更准确地说，微脉冲的持续时间将不是预先确定的，而是可以从最小持续时间值开始延长到特定的适当编程间隔的预定最大值。

这种操作模式将允许通过最短持续时间的微脉冲来检测低负载，如图2左侧的第一张图像所示。

在较高负载的情况下，微脉冲的持续时间将延长至间隔的最大值，如图2右侧的图像所示。

如果在最大持续时间的微脉冲之后，控制电路没有找到最小阈值，即低于最小阈值的值，则将生成错误信号。

实际上，线路关闭后，通过发送最短持续时间的微脉冲，对其进行周期性采样以检查它是否确实关闭；如果在这个最短时段之后测试失败，微脉冲将被延长至最大值，只有在没有检测的情况下，将会生成错误信号。

微脉冲的振幅的动态调制允许消除错误信号的可能报告，可能与使用太短的微脉冲结合OSSD输出2的脉冲具有较不陡峭的下降曲线有关，这可能导致相信OSSD输出2未切换到最小值，因为微脉冲可以拦截下降曲线处的信号。

因此，如此编程的装置1可适用于任何类型的安全设备，其可以根据该领域中使用的各种标准或技术规范有利地根据若干类别进行分类。

例如，根据意见书CB24I“二进制24V接口的分类—动态测试涵盖的功能安全方面”中规定的ZVEI(德国电气和电子制造商协会)的规范，相同的安全设备可能被归类为a类、b或c类；版本2.0.1。

从理论上讲，时间间隔的极端值没有最大或最小限制。

例如，如果想要符合前述ZVEI规范，间隔的最小值可以是250μs，而最大值可以是1000μs。

根据另一种操作模式，控制电路4可被编程以设置测试微脉冲的固定持续时间，但总是由用户或直接由制造商以可编程的方式编程。

类似地，电源电压的最小阈值也可以由用户和/或制造商编程。

控制电路4还将被编程为在微脉冲的持续时间间隔内对瞬时电压值进行一次或多次采样，以检查瞬时值是否低于或高于设定阈值。

通常，在微脉冲间隔接近结束时执行一次采样可能就足够了。

根据图3中所示的进一步操作模式，可以以固定的时间间隔T执行采样，具有恒定的值周期。

根据未示出的又一变体，可以针对微脉冲的持续时间间隔被划分成的每个周期T执行多次采样。

另一方面，图4示出了另一种操作模式，其中控制电路4适于执行基本上连续的采样，即一次采样与下一次采样之间的间隔极小，这样不允许解决后续采样之间的连续性的问题。

然而，在这种情况下，控制电路4具有用于读取电压值的模拟类型输入将是合适的，这与输入将是数字的先前配置相反。

有利地，对控制电路4进行的所有修改可以通过固件来执行，而不进行任何硬件修改。

由上可见，根据本发明的装置实现了所指定的目的。

然而，应当理解的是，根据本发明的装置，设备和方法易受许多修改和变化的影响，所有这些修改和变化都落入在所附权利要求中表达的发明构思内。

Claims (13)

1.一种用于控制安全设备的装置，包括：

至少一个输出信号切换装置(OSSD)输出，优选地是一对输出，具有适于连接至安全设备的相应输入的输出端子，适于检测来自所述至少一个OSSD输出的信号，所述至少一个OSSD输出可被供电至电源电压的最大阈值和最小阈值适合于分别确定所述至少一个输出的开和关的条件；

控制电路，适于执行所述至少一个OSSD输出的操作测试，在检测到与所述最小阈值不同的值的情况下，通过发送用于将所述输出端子切换到所述最小阈值的测试微脉冲发送错误信号发送至所述安全装置；

其特征在于，所述控制电路适于根据位于所述至少一个OSSD输出下游的电路的所规定的负载来生成具有可变或可调持续时间的测试微脉冲。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路适于在具有预定最小值和最大值的值范围内动态地调整所述测试微脉冲的持续时间。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述控制电路适于在所述微脉冲的所述持续时间间隔内对瞬时电压值进行一次或多次采样，以检查所述瞬时值何时低于或高于所述阈值。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述采样以具有恒定值周期的规则时间间隔执行。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括模拟型输入，用于在所述微脉冲的所述持续时间间隔内执行基本上连续的采样。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路适于由用户或制造商以可编程方式为所述测试微脉冲设置固定持续时间。

7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，电源电压的所述最小阈值可由用户和/或制造商编程。

8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述负载是电容式的。

9.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述负载是电感式、电阻式或类似类型的。

10.一种安全设备，具有连接至根据一项或多项前述权利要求所述控制装置相关联的OSSD类型输出端子的输入端子。

11.如权利要求10所述的安全设备，其中所述设备选自包括安全传感器、安全开关、多功能安全模块的组。

12.一种用于控制具有一个或多个OSSD输出的安全设备的方法，每个OSSD输出具有适于连接到安全装置的相应输入端子的输出端子，该安全装置适于检测来自所述OSSD输出的信号，所述OSSD输出被馈送到电源电压的相应最大和最小阈值适于分别确定所述输出的开和关条件，所述方法包括所述OSSD输出的测试阶段，通过将测试微脉冲发送到所述输出端子的方式，适于将所述输出端子切换到相应的最小阈值，以在检测到与所述最小阈值不同的值的情况下向安全设备发送错误信号；其特征在于，所述测试微脉冲具有根据位于所述至少一个OSSD输出下游电路所规定的负载的可变的或可修改的持续时间。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述测试微脉冲的持续时间在具有预定最小值和最大值的范围内是动态可变的。

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