CN203941520U - 用于对安全控制系统进行配置和/或编程的设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供用于对安全控制系统进行配置和/或编程的设备，以预防可能对安全控制系统错误配置和/或编程，该设备具有：显示器，用于以方块图形式显示安全控制系统的程序部分，其中各块显示程序项；存储单元，具有至少一个处理元件，特别是逻辑连接和/或功能，及具有与安全性相关的和与安全性无关的通信元件，该通信元件特别构成输入和输出信号；以及计算机单元，用于选择在存储单元中的处理元件和通信元件并生成在显示器所示方块图中所选的处理元件和通信元件的连接，其中计算机单元被设计成，使得将位于处理元件的输入端的与安全性相关的通信元件与安全性无关的通信元件连接时，总是会在处理元件输出端生成标示为与安全性无关的通信元件。

Description

用于对安全控制系统进行配置和/或编程的设备
技术领域
本实用新型涉及一种用于对安全控制系统进行设置和/或编程的设备。
背景技术
在加工中心(特别是工业设施)今天的自动化中，在危险情况下对安全监控和安全响应的要求也不断提高，以保护加工中心的人员安全并确保操作安全性高。
安全控制系统的作用就在于此，其对加工中心进行监控，一旦发出危险信号则准确无误地用预定的方式做出响应。一种已知的应用是危险的工作机的安全防护装置，例如自动化单元，特别是机器人工作单元，压力机等都是危险的工作机，一旦操作人员以未经允许的方式接近所述工作机或进入其活动范围，则要立即将其关闭或将其置于安全状态。安全控制系统接收相应传感器，例如挡光板、光栅、相机等发出的信号来识别危险情况，这些信号经由安全控制系统来分析并由安全控制系统触发相应的安全响应。
由于可通过用额外的自动化单元来扩展或用其它各种类型的自动化单元来替代原有自动化单元这种方式来改变加工中心，因此希望安全控制系统在可扩展性方面的灵活性也高，所述灵活性须按照改变后的加工中心来重新配置和编程。
实用新型内容
根据本实用新型，配置被理解成选择安全控制系统所属的元件(例如控制模块、输入模块和/或输出模块)，传感器，致动器等以及其物理排列和连接或布线。编程被理解成在考虑到逻辑分析规则的情况下以用户信息为基础自动生成和组合与配置相对应的程序部分，这些程序部分将配置时所选择的元件相互连接，目的在于借助定义好的安全响应来生成传感器的输入信号以触发致动器。在下文中通常简单地使用配置这一术语，该术语视情况而定应该包括编程在内。
在对安全控制系统进行配置和/或编程时特别重要的是，所述系统没有任何缺陷，原因在于一旦不这样加工中心则不会被认定是安全的，从而不能使用或只可有限制地使用。
因此本实用新型的任务在于，提供一种用于对安全控制系统进行配置和/或编程的设备，从而可更简单地构造没有任何缺陷的安全控制系统。
此任务通过根据本实用新型第一方面的用于对安全控制系统进行配置和/或编程的设备得以实现。
根据本实用新型，用于对安全控制系统进行配置和/或编程的设备设置具有
-显示器，其用于以方块图形式显示安全控制系统的程序部分，其中各块显示程序项，
-存储单元，其具有至少一个处理元件，特别是逻辑连接(Logikverknüpfung)和/或功能，以及具有与安全性相关和与安全性无关的通信元件，所述通信元件特别构成输入和输出信号，以及
-计算机单元，其用于选择在存储单元中的处理元件和通信元件，并生成在显示器所示方块图中所选的处理元件和通信元件的连接，
其中计算机单元被设计成，使得将与安全性相关的通信元件和与安全性无关的通信元件连接时，其位于处理元件的输入端，总是会在处理元件的输出端生成标示为与安全性无关的通信元件。
有利的是所述处理元件由与安全性相关的和与安全性无关的功能和/或UND(与)或ODER(或)逻辑连接组成。有利地，所述通信元件具有与安全性相关的和与安全性无关的输入和输出信号或者与安全性相关的和与安全性无关的数据，特别是数据协议。这样一来有可能的是，非常灵活地配置和编程安全控制系统。
有利地，计算机单元被设计成用来由方块图生成控制安全控制系统的程序。
优选地将计算机单元设计成，使得可对标示为与安全性无关的通信元件进行编辑，并允许将标示为与安全性无关的通信元件改变成标示为与安全性相关的通信元件。有利地将计算机单元设计成，使得只有通过给出原因来确认所述改变时才允许将标示为与安全性无关的通信元件改变成标示为与安全性相关的通信元件。由此可更安全地监视并记录手动操作标示成与安全性无关的通信元件，从而确保对安全控制系统的创建进行跟踪。
计算机单元有利地具有诊断装置，所述诊断装置给出处理元件的位置，与安全性相关的通信元件和与安全性无关的通信元件在输入端紧靠所述处理元件，从而使得在连接多个处理元件和通信元件时标示成与安全性无关的通信元件作为结果出现。对于大的加工中心中大型的、复杂的安全控制系统(其具有许多不同的互相连接的模块)，可通过诊断装置用简单的方式将安全控制系统的元件识别出来，与安全性相关的通信元件和与安全性无关的通信元件首次在此连接，从而生成标示成与安全性无关的通信元件，并且如有必要检查将通信元件与安全性无关的状态手动改成与安全性相关的状态。在这里诊断装置可以是安全控制系统的程序单元或用于安全控制系统的软件工具。
附图说明
下面借助附图来详细阐述本实用新型的有利实施形式。图中显示，部分以示意图示出：
图1示出了具有相连的传感器和致动器的加工中心的模块化安全控制系统，所述安全控制系统可根据本实用新型进行配置和/或编程；
图2示出了用于对模块化安全控制系统进行配置和/或编程的根据本实用新型的设备；
图3为用于创建安全控制系统的程序的传感器和致动器的纯示例性的逻辑连接；
图4a示出了借助处理元件和通信元件来对传感器和致动器的连接链进行根据本实用新型的诊断；
图4b示出了对图4a中连接链的状态进行根据本实用新型的诊断和改变。
具体实施方式
图1示意性地描述了加工中心(1)，该加工中心具有安全控制系统(10)、传感器和致动器。示例性地，将三个传感器(所述传感器特别可以是相机(16a)，光栅(16b)，紧急停止开关(16c)等)通过输入端口(13)连接到相应的连接模块(12、12a、12b、12c)上。两个致动器(其形式为机器人臂(17a)和冲头(17b))在输出侧通过相应指定的输出端口(14)被连接到连接模块(12，12a，12b，12c)上，也被连接到安全控制系统(10)上。因此连接模块(12、12a、12b、12c)是安全控制系统(10)的组成部分，且其数量和类型(特别是与安全性相关的或与安全性无关的类型)都可改变。
连接模块(12、12a、12b、12c)优选具有自身的计算机单元(CPU)，可编程序逻辑(特别是UND或ODER逻辑连接(106、107))，或类似的数字模块，以便对传感器的信号进行输入分析。传感器将其检测的状态传输给连接模块(12、12a、12b、12c)，传感器的信号在其中进行预处理(合理性检测等)。预处理的输出信号被提供用于对安全控制系统(10)进行实际编程。连接模块的计算机单元有利地通过串行通信连接(15)彼此通信且与控制模块(11)连接，所述控制模块有主站(Master)的功能。其中，所述通信连接(15)特别由数据总线组成，所述数据总线是以串行标准，现场总线标准(如IO-Link、Profinet、EtherCat、或CAN)或者也以专有标准为基础。
控制系统(10)监控加工中心(1)，特别监控机器人臂(17a)的机器人单元和冲头(17b)，并借助检测到的加工中心(1)的状态(特别是危险情况)来实施相应的安全响应。在这里控制模块(11)具有可能为冗余设计的微处理器等形式的计算机单元(CPU)，用于控制的实际程序在其上运行。
为此在控制模块(11)的计算机单元(CPU)上设置处理元件(BE)，所述处理元件特别是由与安全性相关的和与安全性无关的功能(S-F)和/或逻辑连接，特别是UND或ODER逻辑连接组成。
此外还设置了所谓的通信元件(KE)，所述通信元件在本实用新型中被理解成与安全性相关的或与安全性无关的输入信号和输出信号(S-IO，NS-IO)或与安全性相关的和与安全性无关的数据，特别是数据协议。
处理元件(BE)对通信元件(KE)进行处理并将相应的通信元件(KE)传递给致动器。这里特别涉及在安全状态下安全地关闭或引导致动器。
为了对安全控制系统(10)进行配置和编程在图2至图4b中示出了根据本实用新型的用于对安全控制系统(10)进行配置和/或编程的设备(100)。
所述设备(100)具有显示器(101)，其上以方块图(B)形式示出了安全控制系统(10)的程序部分，其中各块显示程序项。控制模块(11)和两个具有相应的输入和输出端口(13、14)的连接模块(12、12a)被示例性示出，其中具有相应传感器或致动器的输入和输出端口(13、14)被设置在预定位置。
设置被有利地构造成非易失性EEPROM存储器的存储单元(102)，该存储单元具有至少一个处理元件(BE)和既是与安全性相关的又是与安全性无关的通信元件(KE)。
此外还设置了微处理器(CPU)等形式的计算机单元(103)，可用它来选择存储单元(102)中的处理元件和通信元件(BE、KE)。计算机单元(103)从在显示器(101)所示方块图(B)中选择的处理元件和通信元件(BE、KE)中生成连接。其中，在将与安全性相关的通信元件(KE)和与安全性无关的通信元件(KE)(其位于处理元件(BE)的输入端处)连接时，计算机单元(103)总会在处理元件(BE)的输出端上创建一个被标示为与安全性无关的通信元件(KE)。
计算机单元(103)从经过配置的方块图(B)中生成具有逻辑连接或互连元件以及相应的安全响应的程序，该程序被安全控制系统(10)用来控制加工中心(1)。
这样一来可确保的是，当一起使用与安全性相关的和与安全性无关的处理元件或通信元件(BE、KE)时不会损害安全控制系统(10)的安全功能。
根据本实用新型，用不同颜色来描述与安全性相关的和与安全性无关的处理元件和通信元件(BE、KE)是有利的。其中特别是与安全性相关的处理元件和通信元件(BE、KE)用黄色(图中用实线示出)标示，而与安全性无关的处理元件和通信元件(BE、KE)用灰色(图中用虚线示出)标示。
根据本实用新型，将黄色的与安全性相关的通信元件(KE)与灰色的与安全性无关的通信元件(KE)连接的结果总是灰色的标示为与安全性无关的通信元件(KE)，从而更容易将对安全控制系统(10)的安全功能造成的损害识别出来。
图3中示出了根据本实用新型配置的方块图(B)与逻辑模块的示例性连接。其中紧急停止开关(16c)的两个与安全性相关的信号(S-IO)与ODER逻辑连接(107)相连。从与安全性相关的输入信号(S-IO)中生成用于后续第一处理元件(BE)的与安全性相关的输出信号(S-IO)。光栅(16b)发出的与安全性相关的输入信号和两个与安全性相关的通信元件(KE)在输入端进入第一处理元件(BE)，从而使得第一处理元件(BE)在输出端将两个与安全性相关的输出信号(S-IO)发送给紧随其后的第二处理元件(BE)。另一个光栅(16b)的另一个与安全性相关的输入信号和相机(16a)的与安全性相关输入信号与UND逻辑连接(106)相连，从其中将安全性相关的输出信号(S-IO)发送给第二个处理元件(BE)。第二个处理元件(BE)生成与安全性相关的输出信号(S-IO)，特别是控制信号，并将其传递给冲头(17b)形式的致动器。
由于所述连接只具有与安全性相关的元件，因此根据本实用新型在显示器(101)中显示了安全控制系统(10)全部为黄色的与安全性相关的方块图(B)。
若在配置安全控制系统(10)时使用与安全性无关的通信元件(KE)，则根据本实用新型，如图4a所示，将对安全控制系统(10)的安全功能造成的损害识别出来。
在这里分别由两个紧急停止开关(16c)发出的两个与安全性相关的输入信号(S-IO)示例性地以ODER逻辑连接(107)相连，其由两个紧急停止开关(16c)的两个黄色的与安全性相关的输入信号(S-IO)生成黄色的与安全性相关的输出信号(S-IO)并将其发送给后续黄色的与安全性相关的功能(S-F)。黄色的与安全性相关的功能(S-F)在输入端接收到与安全性相关的光栅(16b)发出的另一个黄色的与安全性相关的输入信号(S-IO)。黄色的与安全性相关的功能(S-F)从这些信号生成黄色的与安全性相关的输出信号(S-IO)，该输出信号被用作后续黄色的与安全性相关的ODER逻辑连接(107)的、黄色的与安全性相关的输入信号(S-IO)。此外，所述黄色的与安全性相关的ODER逻辑连接(107)还接收到与安全性无关的相机(16a)发出的灰色的与安全性无关输入信号(NS-IO)，从而使得根据本实用新型，黄色的与安全性相关的ODER逻辑连接(107)的输出信号被视作标示成灰色的与安全性无关的信号(NS-IO)并因此作为这种信号被传递给后续黄色的与安全性相关的处理元件(BE)。
从此刻起，与安全性相关的ODER逻辑连接被标示成与安全性无关并将后面的连接链显示为不再与安全性相关。
下一个黄色的与安全性相关的处理元件(BE)接收到另一个与安全性相关的光栅(16b)发出的额外黄色的与安全性相关的输入信号(S-IO)，和ODER逻辑连接(107)发出的灰色的标示成与安全性无关的信号(NS-IO)。作为处理元件(BE)的输出信号也会生成标示成灰色的与安全性无关的信号(NS-IO)，从而使整个安全控制系统(10)被视为与安全性无关。
这种方式生成的安全控制系统(10)(其在显示器(101)中从ODER逻辑连接(107)起就被标示成与安全性无关的)可有利地根据本实用新型来进行检验且如有必要可将其转换成与安全性相关的。
根据本实用新型的检验和转换在图4b中示出。
所示方块图与从图4a中的截取视图一致，其中在诊断完后ODER逻辑连接(107)被识别和标示成连接链的元件，灰色的与安全性无关的输入信号(NS-IO)首次与黄色的安全性相关输入信号(S-IO)在所述元件处连接，从而使得整个安全控制系统(10)的安全功能受到损害且不再被标示成与安全性相关的。
根据本实用新型的设备(100)使操作者能够编辑ODER逻辑连接(107)的被标示成灰色的与安全性无关的输出信号(NS-IO)并借助编辑窗口(EDIT)将输出信号转换成与安全性相关的输出信号(S-IO)，条件是所述输出信号需要被视为与安全性相关的，例如若使用与安全性相关的相机(16a)来替代先前假定的那样，则可被视为与安全性无关的相机(16a)，从而使得OR逻辑连接(107)的两个输入信号实际上是与安全性相关的信号(S-IO)。这里必须输入对输出信号所做的与安全性相关改变(NS-IO->S-IO)的原因并对此进行确认。
通过转换，后续的处理元件(BE)接收到两个与安全性相关的输入信号(S-IO)而不是一个与安全性相关的和一个与安全性无关的输入信号(S-IO,NS-IO)，从而使整个连接链和经过配置的安全控制系统(10)的输出信号又重新显示与安全性相关的输出信号(S-IO)。
在检验完连接链后可生成与安全性相关的程序并且此程序可在安全控制系统(10)中实施，从而使得可将安全控制系统(10)提供给加工中心(1)使用。
根据本实用新型，可用简单的方式识别并消除对安全控制系统(10)进行的可能的与安全性相关的错误配置和编程。

Claims (7)

1.一种用于对安全控制系统(10)进行配置和/或编程的设备(100)，所述设备(100)具有：
显示器(101)，其用于以方块图形式(B)来显示所述安全控制系统(10)的程序部分，其中各块显示程序项；
存储单元(102)，所述存储单元具有至少一个处理元件(BE)，特别是逻辑连接和/或功能，以及具有与安全性相关的和与安全性无关的通信元件(KE)，所述通信元件特别构成输入和输出信号；以及
计算机单元(103)，其用于选择在存储单元(3)中的处理元件和通信元件(BE、KE)，并生成在显示器(101)所示方块图(B)中所选的处理元件和通信元件(BE、KE)的连接，
其中所述计算机单元(103)被设计成，使得将位于处理元件(BE)的输入端的与安全性相关的通信元件(KE)和与安全性无关的通信元件(KE)连接时，总是会在处理元件(BE)的输出端生成标示为与安全性无关的通信元件(KE)。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述处理元件(BE)由与安全性相关的和与安全性无关的功能(S-F)和/或逻辑连接，特别是UND或ODER逻辑连接(106、107)组成。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中所述通信元件(KE)具有与安全性相关的和与安全性无关的输入信号和输出信号(S-IO，NS-IO)或者具有与安全性相关的和与安全性无关的数据，特别是数据协议。
4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其中所述计算机单元(103)被设计成用来由方块图(B)生成控制所述安全控制系统(10)的程序。
5.如权利要求1至4中任一项所述的设备，其中所述计算机单元(103)被设计成，使得可对标示为与安全性无关的通信元件(KE)进行编辑，并允许将标示为与安全性无关的通信元件(KE)改变成与安全性相关标示的通信元件(KE)。
6.如权利要求5所述的设备，其中将所述计算机单元(103)设计成，使得只有通过给出原因来确认所述改变时才允许将标示为与安全性无关的通信元件(KE)改变成与安全性相关标示的通信元件(KE)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的设备，其中所述计算机单元(103)具有诊断装置，所述诊断装置给出满足如下条件的所述处理元件(BE)的位置：与安全性相关的通信元件(KE)和与安全性无关的通信元件(KE)在该处理元件(BE)的输入端紧靠该处理元件，从而使得在连接多个处理元件和通信元件(BE、KE)时，标示成与安全性无关的通信元件作为结果出现。
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