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Moderne Bearbeitungszentren, Schweißroboter
und dergleichen werden vollautomatisch über eine elektronische programmierbare
Steuerung gesteuert. Diese Steuerungen sind häufig so genannte speicherprogrammierbare
Steuerungen, abgekürzt – SPS. Diese
Steuerungen haben nicht nur die Aufgabe, die Relativbewegungen der
einzelnen Achsen zueinander zu kontrollieren, sondern sie sollen
auch helfen, für
den Menschen gefährliche
Situationen zu vermeiden.
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Maschinen der beschriebenen Art sind
von einem Schutzgehäuse
umgeben, wobei der eigentliche Arbeitsraum über eine Schutztüre oder
eine Schutzhaube zugänglich
gemacht werden kann. Die Schutzhaube soll nicht nur ein Herausschleudern
von Spänen,
Kühlflüssigkeit
und dergleichen aus dem Arbeitsbereich in die Umgebung verhindern.
Sie hat auch die Aufgabe, einen gefährlichen Zugang zu dem Arbeitsraum
zu verhindern. Solche gefährlichen
Zustände
entstehen bei spielsweise, wenn die Bedienperson im Arbeitsraum hantiert
und die Maschine unbeabsichtigt anläuft.
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Beim Programmieren der SPS bemüht man sich
selbstverständlich,
derartige gefährliche
Betriebszustände
zu vermeiden und die Verriegelung der Schutzhaube erst freizugeben,
wenn die Achsen stillstehen und nicht eingeschaltet werden können. Wie
immer beim Programmieren können
jedoch auch hier Fehler auftreten, die unter bestimmten Konstellationen
zu gefährlichen
Betriebssituationen führen können. Derartige
Programmierfehler sind nicht von vornherein erkennbar, denn sonst
würden
sie beim Programmieren nicht auftreten.
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Es werden deswegen von der Steuerung
unabhängige
Sicherheitsüberwachungsgeräte verwendet,
die durch den Anwender nicht programmierbar und als sicher getestet
sind, um gefährliche
Betriebssituationen, die durch eine fehlerhaft gestaltete SPS ausgelöst werden
können,
mit Sicherheit auszuschließen.
Beispielsweise ist es aus der
DE 41 06 009 C1 bekannt, mit Hilfe von Sicherheitsgeräten Achsen
oder Spindeldrehzahlen zu überwachen
und Schutzhauben oder Schutztüren
erst freizugeben, wenn die Spindel oder Achse zur Ruhe gekommen ist.
Hierzu werden Signale von Drehzahlsensoren abgegriffen, auf die
auch die SPS zurückgreift.
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Mit einer sogenannten Zustimmtaste
ist bei geöffneter
Schutzhaube ein Schleichbetrieb möglich, bzw. es ist möglich im
Schleichbetrieb die Schutzhaube zu öffnen, beispielsweise um Einrichtarbeiten vornehmen
oder den Bearbeitungsvorgang genauer beobachten zu können.
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Die Vielfalt der auf dem Markt befindlichen Bearbei tungsmaschinen,
die mit automatischen Steuerungen ausgerüstet sind, ist enorm groß. Es sind
Maschinen bekannt, die lediglich eine Schutzhaube und einen Bearbeitungsplatz
aufweisen, Maschinen mit einem Bearbeitungsplatz und zwei Schutzhauben,
zwei Bearbeitungsplätzen
und zwei Schutzhauben, Pendeltischmaschinen und dergleichen mehr.
Bei Pendeltischmaschinen soll die Möglichkeit eröffnet werden,
einen Arbeitsplatz zu bestücken,
während
am anderen Arbeitsplatz der Bearbeitungsvorgang läuft. Es
ist klar, dass bei einer solchen Maschine eine Schutzhaube geöffnet sein
kann, während
die andere geschlossen ist.
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Die
DE-41 28 861 A1 beschreibt eine Sicherheitsschaltung
für wahlweise
separat oder gekuppelt arbeitende elektrisch gesteuerte Aggregate.
Die Sicherheitsschaltung ist durch Aneinanderreihen von Sicherheitsschaltmodulen
entsprechend der Anzahl der Aggregate beliebig erweiterbar. Dabei
wird durch das mechanische Ankuppeln der Sicherheitsschaltmodule
auf dem angekuppelten Sicherheitsschaltmodul ein Kuppelschalter
geschlossen, der entsprechende Stromkreise der gesamten Sicherheitsschaltung
schließt.
Bei einem erforderlichen Not-Stopp in einem der Aggregate, ausgelöst durch
die Betätigung eines
Notausrasters, werden sämtliche
Aggregate still gesetzt.
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Die
DE 198 13 389 A1 erläutert in der Beschreibungseinleitung
sicherheitsgerichtete Ansteuerschaltungen bzw. Sicherheitsschaltungen
mit zweikanaligem Aufbau. Die beiden Kanäle weisen einen strukturell
unterschiedlichen Aufbau auf und enthalten elektronische Bauteile
unterschiedlicher Herstellung. Die Kanäle sind funktionell eigenständige Systeme
und weisen eigene Ein- und Ausgangsebenen auf, an die die Signalgeber
angeschlossen sind, bzw. die zu steuernden Einrichtungen. Die beiden
Kanäle tauschen
ständig
Informationen aus und überwachen sich
gegenseitig hinsichtlich des vollzogenen Informationsaustausches
mittels einer Verbindungsleitung zwischen den beiden Kanälen.
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Insbesondere ist es möglich einen
Kanal elektronisch und den anderen Kanal elektromechanisch aufzubauen.
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In dem Aufsatz "Drei AEG Grenztastertypen für unterschiedliche
Anforderungen" in
technischer Mitteilung AEG Telefunken 58 (1968) 2, Seiten 108–111, Walter
Worsny, sind Grentaster beschrieben, die dazu dienen Endlagen von
gesteuerten mechanischen Elementen zu erfassen. Diese Grenztaster
enthalten neben einem Schließer
und einem Öffner
galvanisch getrennte Meldeschalter zur Fernmeldung der Schaltstellungen.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe
der Erfindung, ein Sicherheitsüberwachungsgerät zu schaffen,
das in der Lage ist, an Maschinen mit einer unterschiedlichen Zahl
von Schutzhauben oder Schutztüren
bzw. Arbeitsweisen anpassbar zu sein.
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Das neue anpassbare Sicherheitsüberwachungsgerät weist
in jedem Falle zwei Eingänge
auf, in die Eingangssignale gelangen, die den Zustand der jeweils
zu überwachenden
Schutzhaube oder Schutztüre
widerspiegeln. Damit das neue Sicherheitsüberwachungsgerät bei den
vorkommenden Arten von Bearbeitungszentren eingesetzt werden kann,
ist zusätzlich
wenigstens ein Programmiereingang vorhanden, mit dem dem Gerät mitgeteilt
wird, ob es beide Signaleingänge überwachen
soll oder lediglich einen. Entsprechend dem Signal an einem oder
beiden dieser Eingänge
werden am Ausgang Signale erzeugt, die die betreffende Achse oder
Achsen freigeben oder sperren.
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Im Normalbetrieb, wenn die zentrale
Maschinensteuerung fehlerfrei arbeitet, ist die betreffende Achse
ohnehin stillgesetzt, so dass das Öffnen der Schutzhaube und das
Erzeugen eines entsprechenden Sperrsignals durch das Sicherheitsüberwachungsgerät für die betreffenden
Achsen zu keinem anderen als dem von außen erkennbaren Maschinenzustand
führt.
Sollte die SPS aufgrund einer fehlerhaften Programmierung oder wegen
einer Fehlbedienung dennoch eine der Achsen in dem betreffenden
Arbeitsraum in Gang setzen wollen, wird dies durch das Überwachungsgerät blockiert,
solange die Schutzhauben geöffnet
sind.
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Wie sich aus diesem einfachen Beispiel
ergibt, ist das Sicherheitsüberwachungsgerät von außen gleichsam „unsichtbar" solange keine Bedienungs-
oder Programmierfehler an der SPS bzw. Maschine auftreten. Es wird
erst wirksam dann, wenn derartige Fehlerzustände auftreten, indem das Gerät zwangsläufig dafür sorgt,
dass die Maschine in einen für
den Menschen sicheren Betriebszustand gelangt.
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Um die hohe Betriebssicherheit zu
gewährleisten,
ist das Sicherheitsüberwachungsgerät zweikanalig
aufgebaut, wobei in jedem Kanal ein eigener Mikroprozessor enthalten
ist. Die Gestaltung der beiden Kanäle ist diversitär. Diversitär heißt, dass
für beide
Kanäle
unterschiedliche Mikroprozessoren mit unterschiedlichen Befehlssätzen verwendet
werden, um die Wahrscheinlichkeit von unerkannten Fehlern, die in
beiden Kanälen
gleichzeitig auftreten können, praktisch
auszuschließen.
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Um die Sicherheit auch hinsichtlich
der Eingänge
auf einem hohen Niveau zu halten, werden auch unterschiedliche Porterweiterungen
für die
einzelnen Kanäle
verwendet. So kann beispielsweise einer der Kanäle mit einem Schieberegister
ausgerüstet
sein, um die Eingangsignale an den Eingang des Mikroprozessors zu
schaffen, während
der andere Kanal als Porterweiterung mit einem Bussystem ausgerüstet ist.
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Um die Signaleingänge und die Signalübermittlung
möglichst
sicher zu machen, sind die Eingänge
zur Überwachung
des Zustandes der Zugangsöffnung
aus drei einzelnen Signalen zusammengesetzt. Zwei dieser Signale
haben dieselbe Phasenlage, während
das andere Signal invertiert ist. Ein solches Signal läßt sich
beispielsweise mit Hilfe eines Schalters erzeugen, der zwei Arbeitskontakte
und einen Ruhekontakt aufweist. Beim Schließen der Schutzhaube wird der
Ruhekontakt geöffnet, und
es werden die Arbeitskontakte geschlossen. Fehlt eines der hiermit
erzeugten Signale, geht das Gerät
auf die Seite der sicheren Betriebseinstellung und läßt einen
Betrieb der überwachten
Maschine nicht zu. Die Schalterkontakte sind mechanisch miteinander
verbunden und damit zwangsgeführt.
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Für
den Programmiereingang ist eine derart hohe Sicherheit nicht erforderlich,
da die Programmierung unmittelbar an dem Gerät erfolgt. Es wird davon ausgegangen,
dass, wenn der Programmiereingang einmal richtig bestückt ist,
nachträglich
keine Manipulation vorgenommen wird und im Betrieb auch keine Änderung
des Zustands am Programmiereingang auftreten kann. Diese Bedingung
wird unter anderem dann erreicht, wenn der Programmiereingang ein
Signal erhält,
das aus der Versorgungsspannung des Sicherheits schaltgerätes abgeleitet
wird. Eine fehlende Spannung schaltet das Sicherheitsgerät ab, und
damit ist es gleichgültig,
ob am Programmiereingang die Spannung anliegt oder nicht.
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Wenn ein weiterer Programmiereingang
vorgesehen wird, kann das neue Sicherheitsüberwachungsgerät auch dazu
verwendet werden, Pendeltischmaschinen zu überwachen, die zwei Schutzhauben
aufweisen oder eine Schutzhaube, die in zwei Schutzstellung gebracht
werden kann. Das Gerät überwacht
dann daraufhin, ob wenigstens einer der Arbeitsräume geschlossen ist.
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Das neue Sicherheitsüberwachungsgerät kann auch
zur Steuerung des Notaus-Betriebs herangezogen werden. Hierzu wird
ein eigener Notaus-Signaleingang verwendet, dessen empfangenes Signal
in entsprechender Weise mit den übrigen
empfangenen Signalen verknüpft
wird und das ein mehrpoliges, mit zwangsgeführten Kontakten ausgerüstetes Notaus-Relais betätigt. Dadurch
kann, unabhängig
von der SPS, der Notaus-Betrieb gewährleistet werden.
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Weitere Steuereingänge, die
an dem Sicherheitsüberwachungsgerät vorgesehen
werden können,
sind Eingänge
für ein
Signal, das dem Einschaltzustand der überwachten Maschine entspricht,
für ein
Signal für
einen gewünschten
Schnellstop einer Achse, für
ein Signal für
einen gewünschten
Schnellstop einer Spindel und/oder für ein Quittierungssignal, das
eine Antriebsperre bestätigt.
Diese Signale brauchen ebenfalls keine sicheren Signale zu sein. Ihr
Signalzustand wird mit einer entsprechenden, an die Maschine angepassten
Verzögerung
zu den Ausgangsrelais weitergeleitet. Damit kommt die SPS in die
Lage, bei ordnungsgemäßem Betrieb
die gewünschte
Funktion ausführen
zu können.
Die Verzögerung
stellt die hierfür
erforderliche Zeitspanne zur Verfügung. Nach Ablauf dieser Zeitspanne
schaltet das Überwachungsgerät die Spindel
bzw. Achse aus, die dann entsprechend eigengebremst ausläuft. Dadurch
wird ein Stillsetzen der Achsen oder Spindel erzwungen, selbst dann,
wenn die SPS zwar die Schnellbremsung auslösen soll, dies tatsächlich aber wegen
eines Programmierfehlers nicht tut.
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Schließlich kann noch eine Zustimmtaste vorhanden
sein. Hierdurch wird die Auswertung der Eingangssignale für die Schutzhauben
unterdrückt. Diese
Unterdrückungssignale
sind drehzahlunabhängig.
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Im übrigen sind Weiterbildungen
der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des
Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Bearbeitungsmaschine mit der zugehörigen Steuerung,
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2 ein
Prinzipschaltbild für
die Verknüpfung
des Sicherheitsüberwachungsgerätes mit
den Steuersignalen der Maschinensteuerung,
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3 ein
Blockschaltbild für
die hardwaremäßige Gestaltung
des Sicherheitsüberwachungsgerätes,
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4 ein
Flussdiagramm zum Auswerten des Schutzhauben- und des Zustimm-Signals,
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5 ein
Flussdiagramm zum Auswerten des Notaus-Signals und
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6 ein
Diagramm zur Veranschaulichung der softwaremäßigen Funktionsblöcke.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung eine Bearbeitungsmaschine
in Gestalt einer Drehmaschine 1, die ein Gehäuse 2 aufweist,
das die zu der Bearbeitungsmaschine 1 gehörenden Antriebs-systeme
und sonstigen Zusatzaggregate umschließt. Das Gehäuse 2 bildet einen
Arbeitsraum 3, der über
eine Zugangsöffnung 4 von
außen
zugänglich
ist. In dem Arbeitsraum 3 ist als Beispiel für eine Arbeitsspindel
bzw. Achse ein Drehbankfutter 5 zu erkennen.
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Der Support, beziehungsweise die übrigen Werkzeuge,
sind von dem Gehäuse 2 abgedeckt
und deswegen nicht zu erkennen. Die Zugangsöffnung 4 kann durch
eine Schutzhaube 6 verschlossen werden, die an dem Gehäuse 2 hin
und her verschieblich gelagert ist. Im geschlossenen Zustand verhindert die
Schutzhaube 6 sowohl ein Herausschleudern von Spänen als
auch ein versehentliches Hineingreifen in den Arbeitsraum 3.
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Die Steuerung der Bearbeitungsmaschine 1 geschieht
mittels einer abgesetzt angeordneten Steuereinrichtung 7,
die als speicherprogrammierbare Steuerung, abgekürzt SPS, ausgeführt ist.
Von der Steuereinrichtung 7 ist deren Bedienschirm 8 zu
erkennen sowie eine Reihe Bedienungstasten 9.
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Zwischen der Steuereinrichtung 7 und
den einzelnen Steuer- und Schaltgruppen für die Achsen und Spindeln der Bearbeitungsmaschine 1 sitzt
ein Sicherheitsüberwachungsgerät 11,
wie dies in 2 stark
schematisiert angedeutet ist. Das Prinzipschaltbild nach 2 ist stark vereinfacht
und zeigt exemplarisch für
weitere Achsen und Spindeln nur das Zusammenwirken der Steuerung
und des Sicherheitsüberwachungsgerätes 11 in
Verbindung mit der Hauptspindel, die das Drehbankfutter 5 trägt.
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Dem Drehbankfutter 5 bzw.
der Hauptspindel ist ein Antriebsmotor 12 zugeordnet, der
seine Stromversorgung aus einem Frequenzumrichter 13 erhält. Netzseitig
ist der Frequenzumrichter 13 über ein Schaltschütz 14 mit
dem Netz verbunden. Die Betätigung
des Schaltschütz 14 geschieht über einen Hauptschalter 15.
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An einem Ausgang 18 gibt
die SPS 7 über eine
Leitung 19 ein Drehzahlsteuersignal ab, das dazu bestimmt
ist, in einen Eingang 21 des Frequenzumrichters 13 zu
gelangen, um die Drehzahl des Motors 12 ausgehend von der
Drehzahl null, d.h. dem Stillstand, bis zu einer gewünschten
maximalen Drehzahl zu steuern. Das Signal über die Leitung 19 wird über einen
Relaisschalter 22, der einen Ausgang des Sicherheitsüberwachungsgerätes 11 bildet,
geschleift. Wenn der Relaisschalter im Ruhezustand steht, sind seine
Kontakte geöffnet.
Das Signal aus der SPS 7 kann nicht an den Eingang 21 des
Frequenzumrichters 13 gelängen.
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Zur Überwachung der Stellung der
Schutzhaube 6 ist ein Überwachungsschalter 23 vorgesehen.
Der Überwachungsschalter 23 weist
einen Stößel 24 zum
Betätigen
von insgesamt drei Schaltersätzen
a, b und c auf, die miteinander zwangsgeführt sind. Die beiden Schaltersätze a und
b sind Arbeitskontakte und der Schaltersatz c stellt einen Ruhekon takt
dar. Wenn die Schutzhaube 6 in einer Stellung steht, in
der sie die Zugangsöffnung 4 nicht
vollständig
verschließt,
befinden sich die Schaltersätze
a, b, c des Überwachungsschalters 23 in
der gezeigten Ruhestellung. Nur dann, wenn die Schutzhaube 6 die Zugangsöffnung 4 vollständig verschließt, wird
durch die Schutzhaube 6 der Schalterstößel 24 betätigt und überführt die
Schalterkontakte a, b, c in die Arbeitsstellung.
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Eingangsseitig liegt der Überwachungsschalter 23 an
der Versorgungsspannung, die auch das Sicherheitsüberwachungsgerät 11 mit
Strom versorgt. Ausgangsseitig ist der Überwachungsschalter 23 über eine
entsprechende mehrpolige Leitung 25 mit einem mehrpoligen
Eingang 26 des Sicherheitsüberwachungsgeräts 11 verbunden.
Von hier führt
außerdem
eine weitere Leitung 27 zu einem entsprechenden Eingang 28 der
SPS 7, damit auch diese erfährt, ob die Schutzhaube 6 sich
im geöffneten
oder geschlossenen Zustand befindet.
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Eine Zustimmtaste 29, die
ebenfalls drei Schaltersätze
a, b und c enthält,
ist über
eine Leitung 31 mit einem Eingang 32 der SPS 7 und über eine Leitung 33 mit
einem Eingang 34 des Sicherheitsüberwachungsgerätes 11 verbunden.
Die Zustimmtaste 29 befindet sich in der Nähe der Bearbeitungsmaschine 1 und
hat den Zweck, den Überwachungsschalter 23 zu übersteuern.
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Wie bereits ausgeführt, ist
in 2 lediglich ein Überwachungspfad
veranschaulicht. Wie sich aus der weiter unten gegebenen Erläuterung
des Sicherheitsüberwachungsgerätes 11 ergibt,
sind noch weitere Pfade vorhanden, die jedoch aus Übersichtlichkeitsgründen in 2 nicht ge zeigt sind. 2 enthält lediglich jene Teile, die
für das
Verständnis der
Erfindung wesentlich sind, erläutert
am Beispiel der Hauptspindel einer Drehmaschine, beziehungsweise
des Drehbankfutters 5.
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Wenn der Benutzer die Bearbeitungsmaschine 1 in
Gang setzen will, wird dies in der SPS 7 über die
Datenleitungen 17 durch den Benutzer mitgeteilt. Wie weiter
unten erläutert
wird, kann noch in Serie mit dem Hauptschütz 14 ein Netzfreigaberelais
liegen. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist
jedoch dieser Signalpfad in 2 nicht
eingezeichnet.
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Nachdem der Hauptschütz 14 der
Maschine 1 eingeschaltet ist, könnte das Futter 5 grundsätzlich durch
ein Steuersignal am Eingang 21 des Frequenzumrichters 13 in
Gang gesetzt werden.
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Wenn die Schutzhaube 6 ordnungsgemäß geschlossen
ist, befinden sich die Schaltersätze
des Überwachungsschalters 23 in
der Arbeitsstellung. Hierdurch wird sowohl dem Sicherheitsüberwachungsgerät 11 als
auch der SPS 7 signalisiert, dass ein Betrieb in der Hauptspindel
zulässig
ist.
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Falls vom Benutzer oder vom Steuerprogramm
befohlen wird, die SPS 7 soll über den Ausgang 18 ein
Steuersignal abgeben, kann das Steuersignal über den geschlossenen Relaisschalter 22 des Sicherheitsüberwachungsgerätes 11 in
den Steuereingang 21 des Frequenzumrichters 13 gelangt.
erreicht kein Spannungssignal den Steuereingang 21, liefert
der Frequenzumrichter 13 keine Energie an den Wechselstrommotor 12,
der daraufhin entweder ausläuft
oder im Stillstand verbleibt.
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Um Manipulationen im Arbeitsraum 3 der
Bearbeitungsmaschine 1 möglich zu machen, schaltet die
SPS 7 das Signal an dem Eingang 21 des Frequenzumrichters 13 ab,
der daraufhin aufhört,
Energie an den Motor 12 zu liefern. Der Benutzer kann nun
gefahrlos die Schutzhaube 6 öffnen. Beim Öffnen werden
die Schaltersätze
a, b, c des Überwachungsschalters 23 in
die Ruhestellung überführt. Dieser
Zustand wird sowohl dem Eingang 26 des Sicherheitsüberwachungsgerätes 11 als
auch dem Eingang 28 der SPS 7 mitgeteilt. Das
Sicherheitsüberwachungsgerät 11 öffnet daraufhin
die Relaiskontakte 22. Auf den Betrieb der Bearbeitungsmaschine 1 hat
dies keinen Einfluß,
da ohnehin das Signal für den
Eingang 21 abgeschaltet war.
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Sollte durch einen Bedienfehler an
der SPS 7, einen Programmierfehler in der SPS 7 oder
einen sonstigen Hardwarefehler die SPS 7 über die
Leitung 19 versuchen, ein entsprechendes Signal an den
Eingang 21 des Frequenzumrichters 13 abzugeben, während die
Schutzhaube 6 geöffnet
ist, wird ein solches Signal von dem Sicherheitsüberwachungsgerät 11 nicht
weitergeleitet. Das Sicherheitsüberwachungsgerät 11 bekommt
an seinem Eingang 26 nach wie vor signalisiert, dass die
Schutzhaube 6 nicht vollständig geschlossen ist. Das entsprechende Signal
aus der SPS 7 für
den Frequenzumrichter wird deswegen über die geöffneten Relaiskontakte 22 nicht
weitergeleitet. Der Antriebsmotor 12 mit dem Drehbankfutter 5 verharrt
im Stillstand.
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Erst wenn die Schutzhaube 6 vollständig geschlossen
wird und die Schalterkontakte a, b, c des Überwachungsschalters 23 in
die Arbeitsstellung umschalten, schließt das Sicherheitsüberwachungsgerät 11 die
Relaiskontakte 22. Nun erst wird das Signal aus dem Ausgang
der SPS 7 in den Eingang 21 des Frequenzumrichters 13 gelangen
und ihn veranlassen einen Wechselstrom zur Energieversorgung des Motors 12 abzugeben.
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Wie sich aus der obigen Beschreibung
ergibt, ist das Sicherheitsüberwachungsgerät 11 bei ordnungsgemäßem Betrieb
aus der Sicht der SPS 7 und aus der Sicht des Benutzers
scheinbar „unsichtbar", insofern als es
nicht erkennbar den Betrieb und die Funktion der Bearbeitungsmaschine 1 beeinflusst.
Erst beim Auftreten eines Fehlers greift das Sicherheitsüberwachungsgerät 11 in
die Funktion ein und sorgt dafür,
dass die Bearbeitungsmaschine 1 in einen für den Menschen
und auch für
die Maschinen ungefährlichen
Betrieb gelangt.
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Beispielsweise beim Einrichten der
Maschine, wenn der Motor 12 mit geringer Geschwindigkeit arbeitet,
muss es gelegentlich möglich
sein, Zugang zu dem Arbeitsraum 3 zu erhalten. Um dies
zu ermöglichen
ist die Zustimmtaste 29 vorgesehen. Wenn sie betätigt wird,
wird das in dem Sicherheitsüberwachungsgerät 11 dahingehend
verstanden, dass die Stellung des Überwachungsschalters 23 ignoriert wird.
Bei betätigter
Zustimmtaste 29 bleiben die Relaiskontakte 22 geschlossen,
auch wenn die Schutzhaube 6 geöffnet wird bzw ist.
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Wie sich aus der Funktionsbeschreibung
ergibt, ist diese Funktion von der Drehzahl des Motors 12 unabhängig, das
heißt,
das Sicherheitsüberwachungsgerät 11 überprüft nicht,
ob der Motor 12 mit einer ungefährlichen Schleichdrehzahl läuft oder
mit Nenndrehzahl.
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Wie bereits mehrfach erwähnt, zeigt
das Prinzipschalt bild nach 2 lediglich
einen Ausschnitt aus der Funktion. Selbstverständlich müssen bei einer Bearbeitungsmaschine 1 neben
der Spindel für
das Futter bzw. die Werkstückaufnahme
auch weitere Achsen, beispielsweise der Längsvorschub und/oder der Quervorschub,
mit stillgesetzt werden, um gefährliche
Zustände
zu vermeiden. Wie sich aus der weiter unten angegebenen Funktionsbeschreibung
ergibt, weist das Sicherheitsüberwachungsgerät 11 auch
einen Relaisschaltersatz auf, um eine weitere Achse stillzusetzen.
Diese wird in ähnlicher Weise über einen
Frequenzumrichter, einen sonstigen Steller oder einen zugehörigen Wechselstrommotor
betrieben. Die Funktionsweise bei der Überwachung der weiteren Achse
unterscheidet sich in nichts von der Funktionsweise des Sicherheitsüberwachungsgerätes 11 in
Verbindung mit dem Spindelmotor 12.
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An die Funktionssicherheit des Sicherheitsüberwachungsgerätes 11 werden
sehr hohe Anforderungen gestellt. Auftretende Fehler müssen erkannt werden
und sollen unmittelbar zu einer Reaktion in Richtung auf einen sicheren
Betrieb führen.
Das Sicherheitsüberwachungsgerät 11 ist
deswegen, wie 3 zeigt,
zweikanalig aufgebaut und weist einen ersten Kanal 35 sowie
einen zweiten Kanal 36 auf. Der Kanal 35 enthält als Kernstück einen
Mikroprozessor 37 mit einem zugehörigen Speicher. Um eine entsprechende
Anzahl von Eingangsignalen in den Mikroprozessor 37 zu
bekommen, ist dessen Eingang 38 an eine Porterweiterung 39 angeschlossen, die
die Eingänge
für den Überwachungsschalter 23, die
Zustimmtaste 29 sowie weitere Eingänge 41 bereitstellt.
Die Porterweiterung 39 ist beispielsweise als Bussystem
ausgeführt,
das über
eine Signalleitung 42 aus dem Mikroprozessor 37 gesteuert
wird.
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Zum Ansteuern der Relais weist der
Mikroprozessor 37 eine entsprechende Anzahl von Ausgängen 43 auf,
deren Signale über
Relaistreiber 44 an die Relais gelangt. Die Relaistreiber 44 steuern exemplarisch
angegebene Relais 46 und 47, zu denen jeweils
ein Arbeitskontakt 48 bzw. 49 gehört. Eine
Rückmeldung
des Schaltzustands an den Prozessor 37 ist über Ruhekontakte
der Relais möglich.
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Der Kanal 36 ist gegenüber dem
Kanal 35 diversitär,
jedoch von der Grundarchitektur her ähnlich. Er enthält eine
Porterweiterung 51, einen Mikroprozessor 52, ausgangsseitige
Relaistreiber 53 sowie die daran angeschlossenen Relais 54 und 55 mit
Arbeitskontakten 56 und 57. Der Arbeitskontakt 56 liegt wie
gezeigt mit dem Arbeitskontakt 48 des anderen Kanals 35 elektrisch
in Serie, ähnlich
wie der Arbeitskontakt 57 mit dem Arbeitskontakt 49 in
Serie geschaltet ist. Eine Rückmeldung
des Schaltzustandes der Relais 54 und 55 geschieht über nicht
gezeigte Ruhekontakte, die im Gegensatz zu dem Kanal 35 seriell
zurückgelesen
werden.
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Die Porterweiterung 51 ist,
um die Forderung nach Diversität
zu erfüllen,
als Schieberegister ausgebildet. Die Porterweiterung 51 verbindet
die Eingänge
für die
Taster und Schalter 23, 49 und 41 mit einem
Eingang 58 des Mikroprozessors 52 und wird über eine
Datenleitung 59 gesteuert.
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Die beiden Mikroprozessoren 37 und 52 arbeiten
asynchron mit jeweils einem eigenen Taktoszillator. Einer der Taktoszillatoren
ist mit einem Keramikschwinger ausgerüstet, wohingegen der andere mit
einem Quarz versehen ist, um Chargenfehler eleminieren zu können.
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Die beiden Mikroprozessoren 37 und 52 sind über eine
bidirektionale Kommunikationsverbindung 63 verbunden, über die
sie ständig
mit Hilfe von Datentelegrammen ihre Zustände abgleichen. Werden hierbei
unterschiedliche Zustände
erkannt und werden diese Zustände
nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit beseitigt, geht das Sicherheitsschaltgerät 11 auf
Störung.
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Für
die weitere Funktionsbeschreibung sei angenommen, dass die Relais 46 und 54 mit
den Arbeitskontakten 56 und 48 dem Relaiskontaktsatz 22 aus 2 entsprechen. Wenn wie
im Zusammenhang mit 2 angenommen,
die Schutzhaube 6 nicht vollständig geschlossen ist, liefert
der Überwachungsschalter 23 ein
entsprechendes Signal, das sowohl in den Mikroprozessor 37 des
Kanals 35 als auch in dem Mikroprozessor 52 des
Kanals 36 gelangt. Jeder wertet für sich die von dem Überwachungsschalter 23 gelieferten
Signale aus und steuert dementsprechend das ihm zugeordnete Relais 46 beziehungsweise 54 an.
Außerdem
vergleichen die beiden Mikroprozessoren 37 und 52 den
von ihnen ermittelten Schaltzustand des Überwachungsschalters 23.
Kommen sie dabei zu unterschiedlichen Ergebnissen, weil der Schalter
gerade umgeschaltet wird, wird der Vergleich eine bestimmte Zeit
lang wiederholt. Sollte nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne
keine Identität
hergestellt werden können,
erkennen die Mikroprozessoren 37 und 52 auf Störung und
schalten die gesamte Anlage ab. Hierzu wirken sie auf ein noch zu
beschreibendes Notaus-Relais ein, das in 6 gezeigt ist.
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Sobald die Schutzhaube 6 vollständig geschlossen
ist, wird dieser Zustand von dem Überwachungsschalter 23 an
die beiden Mikroprozessoren 37 und 52 weitergeleitet.
Diese schalten daraufhin, jeder für sich, sein zugehöriges Relais 56 und 54 ein, womit
die Arbeitskontakte 48 und 56 geschlossen werden.
Das Signal aus der SPS 7 kann daraufhin an den Eingang 21 des
Frequenzumrichters 13 weitergeleitet werden.
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4 zeigt
die Art und Weise, wie softwaremäßig die
Schaltersätze
der Zustimmtaste 29 oder des Überwachungsschalters 23 in
jedem der Mikroprozessoren 37, 52 ausgewertet
werden.
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Jeder der Schaltersätze a, b,
c ist über
eine eigene Leitung an den betreffenden Eingang des Sicherheitsüberwachungsgerätes 11 angeschlossen. Über die
Porterweiterung 39 und 51 werden die ankommenden
Signale an die beiden Mikroprozessoren 37 und 52 weitergeleitet.
Jeder untersucht für sich
gemäß dem Programmlaufplan
nach 4 die Schalterstellung
der einzelnen Schalter a, b und c. In Abfrageblöcken 65, 66 und 67 wird
geprüft,
ob der Schaltersatz c ein Eins-Signal und die Schaltersätze a und
b eine Null- oder Low-Signal liefern. Wenn dies der Fall ist, wird
in einem Anweisungsblock 68 eine Variable Z auf 1 gesetzt.
Die Variable Z wird für
jeden der Schalter 23 bzw. 29 geführt. Wenn
nur für
einen der Schaltersätze
die Bedingung in den Abfrageblöcken 65–67 nicht
erfüllt
ist, unterbleibt das Setzen der Variablen Z.
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Bei ordnungsgemäßem Betrieb wird die Variable
Z wenigstens einmal gesetzt, wenn der zugehörige Schalter 23 bzw. 29 in
den Ruhezustand gelangt. Somit wird in der Variablen Z der Ruhezustand
der Schalter 23 oder 29 festgehalten. Nach dem
Setzen der Variablen Z wird mit den Abfrageblöcken 69 und 71 erneut
abgefragt, in welchem Zustand sich die Schalterkontakte a und b
befinden. Wenn sie nach wie vor im Ruhezustand sind, läuft das
Programm über
einen Anweisungsblock 72 weiter, indem eine Variable "Freigabe" auf Null gesetzt
wird. Auch die Variable "Freigabe" ist für jeden
Schalter 23 bzw 29 einmal vorhanden. Sodann kehrt
das Programm zu dem Anfang des Abfrageblocks 65 zurück.
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Wenn die Variable "Freigabe" auf Null gesetzt
ist, gelangt ein entsprechendes Signal über den Ausgang 43 beziehungsweise 61 an
die Relaistreiber 44 bzw. 53 und von hier an die
Magnetspulen der Relais 46 und 54. Wenn die Variable "Freigabe" auf Null gesetzt
ist, werden die Magnetspulen 46 und 54 nicht erregt,
d.h. die Relaiskontakte 48 und 56 bleiben offen.
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Es sei nun angenommen, dass beim
nächsten
Durchlauf der Schalter 23 bzw. 29 betätigt wurde. Damit
sind die Bedingungen in den Abfrageblöcken 65–67 nicht
erfüllt,
und das Programm geht unmittelbar an den Eingang des Abfrageblocks 69 und
von dort an den Eingang eines nachfolgenden Abfrageblocks 71.
Da beide Bedingungen erfüllt
sind, gelangt das Programm an den Eingang eines Abfrageblocks 73,
in dem der Zustand der Variablen Z geprüft wird. Wenn sie nicht gesetzt
ist springt das Programm an den Ausgang des Blocks 72 bzw. 75.
Ist die Variable Z gesetzt läuft
das Programm zu einen nachfolgenden Anweisungsblock 74,
in dem die Variable "Freigabe" auf 1 gesetzt und
anschließend.
in einem Anweisungsblock 75 die Variable Z zurück auf Null.
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Wenn die Variable "Freigabe" auf 1 gesetzt ist,
werden die Magnetwicklungen 46 bzw. 54 entsprechend
mit Strom versorgt und die Relaiskontakte 48 bzw. 56 schließen. Der
Programmausschnitt gemäß 4 kehrt anschließend an
den Eingang des Rbfrageblocks 65 zurück. Beim nächsten Durchlauf, wenn immer
noch der Schalter 23 beziehungsweise 29 betätigt ist,
läuft das
Programm über
die Anweisungsblöcke 74 und 75,
so dass wiederholt das Setzen der Variablen "Freigabe" bestätigt wird. Da diese gesetzt
ist und bleibt, ändert
sich am Zustand der Magnetwicklung 46 und 54 nichts.
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Ersichtlich wird beim erstmaligen
Betätigen des
Schalters 23 bzw. 29 durch das Öffnen des
Ruhekontaktes c die Variable Z gesetzt, so dass es im nachfolgenden
Prüfschritt
nur noch auf die Variablen, entsprechend der Arbeitskontakte a und
b ankommt. Durch das Betätigen
des Schalters 23 bzw. 29, wird die jeweils zugeordnete
Speichervariable Z gelöscht und
bleibt gelöscht,
bis der Schalter 23, bzw. 29 in seinen Ruhezustand
zurückkehrt.
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Die Blöcke 65, 66, 67 68 verhindern
ein automatisches Starten den betreffenden Achse nach einer Spannungswiederkehr
bei geschlossener Schutzhaube 6. Der Benutzer muss zunächst eine geschlossene
Schutzhaube 6 öffnen,
ehe der Betrieb beginnen kann. Auf diese Weise wird zu Beginn die Funktionsfähigkeit
des Schalters 23 geprüft.
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Wie bereits erwähnt, verfügt das Sicherheitsüberwachungsgerät 11 über einen
Notaus-Eingang. Das Signal für
diesen Eingang setzt sich ebenfalls aus drei Einzelsignalen zusammen,
von denen zwei über
miteinander mechanisch gekoppelte Arbeitskontakte a und b eines
Notaus-Tasters kommen. Ein weiteres Signal gelangt über einen
in der Maschine 1 befindlichen Arbeitskontakt c in das
Sicherheitsschaltgerät 11.
Die Verarbeitung dieser Signale ist anhand des Blockschaltbildes
nach 5 erläutert.
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Der Ruhekontakt c ist nicht Bestandteil
des Notaus-Schalters.
Hierdurch soll es möglich
werden, ohne Betätigung
des Notaus-Schalters nach dem Stillsetzen der Maschine die Anlage
wieder in Gang zu bringen. Andernfalls wäre hierzu ein Betätigen des Notaus-Schalters
notwendig, was aus der Sicht des Bedienkomforts unerwünscht ist.
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Die Programmroutine zum Auswerten
des Notaus-Signals, beginnt an einem Abfrageblock 78, durch
den der Schalter a geprüft
wird, und führt
von dort, über
einen Abfrageblock 79, zu einem Abfrageblock 81 und
weiter zu einem Abfrageblock 82. Wenn alle Prüfungen positiv
abgelaufen sind, d.h. die Arbeitskontakte a und b geschlossen sind
und auch der Ruhekontakt c geschlossen ist, wird in einem Abfrageblock 82 eine
interne Variable K überprüft. Das
reguläre
Setzen der Variablen K geschieht an einer anderen Stelle und wird
weiter unten erläutert.
Sie wird im übrigen
beim Einschalten der Stromversorgung für das Sicherheitsüberwachungsgerät 11 einmal
gesetzt.
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Wenn K gesetzt ist, werden in einem
Anweisungsblock 83 die Variable "Freigabe" für
das Notaus-Relais und außerdem
die Variable K in einem Anweisungsblock 84 zurückgesetzt.
Mit der Variablen "Freigabe" wird das zugehörige Notaus-Relais gemäß 6 betätigt. Wenn im normalen Betrieb
die Notaus-Taste betätigt
wird, werden die Arbeitskontakte a und b geöffnet, so dass an einem der
Abfrageblöcke 78 oder 79 die
Prüfung
negativ ausgeht. Das Programm verzweigt dann zu einem Anweisungsblock 85,
in dem die Variable "Freigabe" zurückgesetzt
wird, d.h. die Magnetwicklung des Notaus-Relais wird abgeschaltet.
Im Anschluss daran werden in den Abfrageblöcken 86 und 87 die Schaltersätze a und
b erneut überprüft, und
falls sie nach wie vor sich im Ruhezustand befinden, wird einem
Anweisungsblock 88 die Variable K auf 1 gesetzt, ehe das
Unterprogramm an den Eingang des Abfrageblocks 78 zurückkehrt.
Wenn beim nächsten Durchlauf
die Arbeitskontakte a und b nach wie vor offen sind, geht das Programm
von den Abfrageblöcken 78 und 79 direkt
wieder zu dem Eingang des Anweisungsblockes 85. Wurde jedoch
zwischenzeitlich der Notaus-Schalter zurückgesetzt, läuft das
Programm zu dem Abfrageblock 81 weiter. Mit diesem Abfrageblock
wird der Schalter c überprüft. Hierbei handelt
es sich um einen Schalter oder eine Serie von Schaltern, die sich
in der Bearbeitungsmaschine befinden. Sollte dort nach wie vor eine
Störung
vorliegen und kein Signal vorhanden sein, wechselt das Programm
aus dem Abfrageblock 81 unmittelbar zu dem Ausgang des
Anweisungsblocks 88. Dasselbe gilt, wenn in dem Abfrageblock 82 die
Variable K auf null steht.
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Die Folge der Blöcke 86, 87, 88 dient
der Überprüfung, ob
einer der Schalterkontakte a oder b des Notaus-Schalters verschweißt ist und
nicht öffnen
konnte.
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Wenn zwischenzeitlich der Fehlerzustand
in der Maschine verschwindet, geht das Signal des Schalters c auf
1, das Programm fährt über den
Anweisungsblock 82 fort. Im Falle einer zuvor erfolgten Betätigung des
Notaus-Tasters sitzt die Variable K auf Eins und, da die Betätigung aufgehoben
ist, läuft das
Programm über
den Anweisungsblock 83 mit der Freigabe bzw. dem Einschalten
des Notaus-Relais und dem Rücksetzen
der Variablen K fort. Im Normalbetrieb, d.h. ohne Betätigung des
Notaus-Schalters, läuft
das Programm über
die Kette der Abfrageblöcke 78 bis 84.
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6 zeigt
einen Überblick über die
softwaremäßigen Funktionsblöcke, wie
sie zum Abfragen der einzelnen Eingänge in jedem der Mikroprozessoren 37, 52 implementiert
sind und mit den Relais zusammenwirken. Ausgangsseitig sind Blöcke gezeigt,
die jeweils zwei Relais enthalten. Dabei gehört eines der Relais zu dem
gezeigten Kanal und das andere nicht beschaltete Relais zu dem anderen parallelen
Kanal. Die nachstehende Programmbeschreibung gilt für den jeweils
anderen Kanal in sinngemäß derselben
Weise, da beide Kanäle
dasselbe Grundprogramm enthalten.
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Zur Erläuterung des Programms wird
auf Hardware-Schaltsymbole
zurückgegriffen,
um das Verständnis
zu erleichtern. Es versteht sich jedoch, dass die gezeigten Verknüpfungen
softwaremäßig in den
Mikroprozessoren 37, 52 realisiert sind.
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Der Kanal 35 weist einen
Funktionsblock 91 auf, der dem Flussdiagramm gemäß 5 entspricht und in dem
die Leitungen a, b und c eines nicht gezeigten Notaus-Schalters
an einem Notaus-Eingang 90 abgefragt werden. Das Ausgangssignal
dieses Funktionsblockes 91 gelangt über eine logische Verbindung
92 unmittelbar auf ein Notaus-Relais 93 mit drei miteinander
mechanisch gekoppelten zwangsgeführten
Arbeitskontakten 94. Ein weiteres Relais 95 mit
zwangsgeführten
Arbeitskontakten 96 wird von dem anderen Kanal 36 über einen
dort vorhandenen Funktionsblock angesteuert, der dem Funktionsblock 91 entspricht.
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Wenn beide Kanäle der Ansicht sind, dass keine
Notaus-Situation
vorliegt, werden die Relais 93 und 94 in die Arbeitsstellung überführt, so
dass die in Serie geschalteten Arbeitskontakte 94 und 96 eine Signalweiterleitung
gestatten.
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Die Zustimmtaste 29 wird
in einem Programmblock 97 abgefragt, der wie anhand von 4 dargelegt, arbeitet. Das
Ausgangsignal gelangt über eine
logische Verbindung 98, in einen Eingang einer ODER-Verknüpfung 99,
die ausgangsseitig mit einer ODER-Verknüpfung 101 verbunden
ist. Von hier gelangt das Signal in eine UND-Verknüpfung 102,
deren Ausgangssignal ein Netzfreigaberelais 103 steuert.
Der andere Kanal 36 ist in der gleichen Weise aufgebaut
und steuert ein in Serie liegendes Netzfreigaberelais 104.
Die Netzfreigaberelais 103 und 104 verfügen über Arbeitskontakte 105 und 106,
die elektrisch in Serie liegen.
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Das Sicherheitsschaltgerät 11 weist
zwei Eingänge
für Überwachungsschalter 23 auf,
die in 6 mit 23' und 23'' unterschieden sind. Auf diese Weise
können
mit dem Sicherheitsüberwachungsgerät 11 zwei Überwachungsschalter 23 ausgewertet werden.
Für jeden
der möglicherweise
anschließbaren Überwachungsschalter 23' und 23'' sind zwei Abfrageblöcke 107 und 108 vorhanden,
von denen jeder wie in 4 gezeigt
gestaltet ist. Das Ausgangssignal des Programmblocks 107 gelangt
in eine UND-Verknüpfung 109,
deren Ausgangssignal zu einem Umschalter 110 weiter geleitet
ist. Das Ausgangssignal des Umschalters 110 gelangt in
eine ODER-Verknüpfung 111 sowie
in einen Eingang der ODER-Verknüpfung 99 und
in einen Eingang einer weiteren ODER-Verknüpfung 112. Das Signal
der ODER-Verknüpfung 111 wird
in eine UND-Verknüpfung 113 eingespeist,
die ausgangsseitig ein zugeordnetes Relais 114 mit Arbeitskontakt 115 steuert. Der
andere Kanal betätigt
ein Relais 116 mit einem Arbeitskontakt 117.
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Die Serienschaltung der Relais 115 und 116 liegt
in der Signalzuleitung zu dem Antrieb der betreffenden Achse.
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Die ODER-Verknüpfung 112 liefert
ein Ausgangssignal an eine UND-Verknüpfung 118, die ihrerseits
ein Relais 119 steuert, das einen Arbeitskontakt 120 aufweist.
Der andere Kanal steuert über
seine ODER-Verknüpfung 118 ein
Relais 121 mit einem Arbeitskontakt 122. Die beiden
Relaiskontakte 120 und 122 entsprechen dem Relaiskontaktsatz 22 aus 2.
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Das Ausgangsignal aus dem Programmblock 108 wird
einer ODER-Verknüpfung 123 zugeführt, deren
Ausgangssignal sowohl in die UND-Verknüpfung 109, als auch
in eine ODER-Verknüpfung 124 gelangt,
deren anderer Eingang das Signal aus dem Programmblock 107 erhält. Auf
diese Weise werden die Ausgangssignale der beiden Programmblöcke 107 und 108 in
dem Programmabschnitt 109 miteinander UND-verknüpft und
in dem Programmabschnitt 124 miteinander ODER-verknüpft. Die Ausgangssignale
dieser beiden Programmblöcke 109 und 124 gelangen
in einen Programmblock 110, der wie ein Umschalter wirkt
und über
ein Eingangsignal 125 betätigt wird.
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Das eine ODER-Verknüpfung realisierende Programmstück 123 verknüpft das
Ausgangssignal der Programmroutine 108 mit einem Eingangsignal auf
einer Leitung 126 und erzeugt hieraus das Eingangssignal
für die
ODER-Verknüpfung 124 bzw.
die UND-Verknüpfung 109.
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Das Ausgangssignal aus dem Programmstück 97,
das auf der logischen Datenverbindung 98 ansteht, gelangt
außerdem
an ein Relais 126 mit einem Arbeitskontakt 127.
Im anderen Kanal wird über das
betreffende Signal ein Arbeitsrelais 128 mit Arbeitskontakt 129 betätigt. Das
Signal aus der Programmroutine 107 wird einem Relais 131 mit
Arbeitskontakt 132, in dem anderen Kanal einem Relais 133 mit
Arbeitskontakt 134 zugeführt.
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Das Signal aus der Programmroutine 108 steuert
ein Relais 135 mit Arbeitskontakt 136, bzw. im anderen
oder für
den anderen Kanal ein Relais 137 mit einem Arbeitskontakt 138.
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Schließlich sind weitere einfache
Signaleingänge 141, 142, 143, 144 und 145 vorgesehen.
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Das Signal 141 kommt aus
der Maschinensteuerung beziehungsweise der Maschine 1 und
besagt, dass eine Maschinensperre wirksam eingelegt ist. Dieses
Signal wird in dem Sicherheitsüberwachungsgerät 11 in
der ODER-Verknüpfung 101 mit dem
Ausgangssignal der ODER-Verknüpfung 99 verknüpft. Wenn
eines der beiden Signale logisch 1 führt, kann die Serienschaltung
aus den beiden Relais 105 und 106, die die Netzfreigabe
steuern, eingeschaltet bleiben. Wenn weder die Zustimmtaste 29 gedrückt ist,
noch die Schutzhauben 6 geschlossen sind, können bei
fehlendem Signal auf der Leitung 141 die beiden Relais 103, 104 nicht
angezogen bleiben, d.h. die Netzfreigabe wird weggeschaltet.
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Bei der Netzfreigabe handelt es sich
um ein Signal, das hierarchisch unterhalb des Hauptschützes für die Maschine
wirksam ist und beispielsweise die Netzfreigabe für den Frequenzumrichter 13 steuert.
Die Signale auf den Leitungen 142, 143 und 144 bedeuten
ein Einschalten der Maschine, den Befehl die Achse schnell anzuhalten,
beziehungsweise die Spindel schnell zu stoppen. Diese Signale werden über Verzögerungsglieder
T2 beziehungsweise T3, wie in dem Blockschaltbild gezeigt, den beiden UND-Verknüpfungen 113 und 118 zugeführt. Wenn auf
den Leitungen 143 und 144 ein Signal logisch eins
vorliegt, sollen die Achsen beziehungsweise die Spindel abgeschaltet
werden, und zwar möglichst schnell.
Deswegen darf die Abschaltung der zugehörigen Relais 114, 117 beziehungsweise 119, 121 nicht
unmittelbar erfolgen, weil sonst die Schnellbremsung durch die SPS 7 unwirksam
würde.
Das Betätigen
dieser Schnellstoppsignale führt
deswegen erst mit einer entsprechenden Verzögerung gemäß T2, T3 dazu, dass das Signal
an dem Ausgang der UND-Verknüpfung 113 beziehungsweise 118 verschwindet
und die Relais 114, 116, 119 und 121 in
die Ruhestellung gelangen.
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Die Leitung 126, beziehungsweise
dieser Eingang, ist ein Programmiereingang, mit dem dem Sicherheitsüberwachungsgerät 11 mitgeteilt
wird, ob die beiden Eingänge
für die
Schalter 23' und 23'' bestückt sind oder nur der Eingang 23'. Dadurch kann das
Sicherheitsüberwachungsgerät 11 wahlweise
an Maschinen mit einer oder mit zwei Schutztüren 6 angeschlossen
werden.
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Wenn das Signal auf der Leitung 126 logisch Null
ist, liefert die UND-Verknüpfung 109 nur
dann ein Eins-Signal, wenn beide Programmroutinen 107 und 108 ein
logisches High-Signal
abgegeben, was einer Situation an der Maschine 1 entspricht,
in der sowohl die erste als auch die zweite Schutzhaube 6 geschlossen
sind. Wenn auch nur eine der beiden Schutzhauben 6 geöffnet ist,
gelangt in das UND-Glied 109 nur ein einziges logisches
Eins-Signal, so das der Ausgang der UND-Verknüpfung 109 auf logisch
Null bleibt. Ist hingegen der Eingang 126 beschaltet, ist
das Ausgangssignal der UND-Verknüpfung 109 nur
davon abhängig,
ob die mit dem Schalter 23' überwachte
Schutzhaube 6 geöffnet oder
geschlossen ist.
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Mit dem Programmiereingang 125 und
der dazugehörigen Leitung
wird dem Sicherheitsüberwachungsgerät 11 mitgeteilt,
ob es zur Überwachung
einer Bearbeitungsmaschine vorgesehen ist, die mit Pendeltisch arbeitet,
bzw. Pendelhaube, d.h. es handelt sich um eine Maschine, die zwei
Bearbeitungsräume
enthält,
wobei jeweils einer zum Bestücken mit
einem neuen Werkstück
geöffnet
sein kann. In einem solchen Falle sind die beiden Schalter 23' und 23'' vorhanden, jedoch liefert immer
nur einer ein Signal entsprechend einer geschlossenen Schutzhaube,
während
der andere ein Signal entsprechend einer geöffneten Schutzhaube liefert.
Demzufolge ist entweder das Ausgangssignal der Programmroutine 107 oder
das Ausgangssignal der Programmroutine 108 logisch high,
während
das andere auf Null liegt. Die UND-Verknüpfung über das UND-Glied 109 würde dann
immer auf Störung
erkennen. Deswegen wird über
den logischen Umschalter 110 nicht der Ausgang des UND-Gliedes 109 sondern
der Ausgang des ODER-Gliedes 124 abgefragt, wenn der Programmiereingang 125 beispielsweise
auf High programmiert ist. Das gezeigte Sicherheitsüberwachungsgerät 11 ist
also universell einsetzbar und kann sowohl in Verbindung mit Maschinen
mit lediglich einer Schutzhaube, als auch mit Maschinen mit zwei
Schutzhauben verwendet werden, beziehungsweise an Maschinen die
zwei Arbeitsplätze
aufweisen und eine Schutzhaube, die wahlweise den einen Arbeitsraum
oder den anderen Arbeitsraum schützt.
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Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, das
s. das Signal der Zustimmtaste 29 unmittelbar zu den beiden
Relais 126 und 128 der beiden Kanäle 35, 36 geführt wird,
um hieraus ein sicheres Signal zu gewinnen. Ferner besteht die Möglichkeit,
mit Hilfe der Ausgangssignale aus den beiden Programmroutinen 107 und 108 ein
Signal zu gewinnen, das wie gezeigt in dem einen Kanal den Relais 131 und 135 und in
dem anderen Kanal den Relais 133 und 137 zugeführt wird,
um weitere Aggregate in Abhängigkeit
von der Stellung der Schutzhaube(n) 6 zu steuern. Es ist
auch denkbar bei nur einer Schutzhaube sämtliche Relais 131, 133, 135 und 137 abhängig von
deren Stellung zu schalten. Die logische Verknüpfung muss entsprechen geändert werden.
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Wenn im normalen Betrieb der Notaus-Schalter
betätigt
wird und dies über
die Programmroutine 91 erkannt wird, müssen sowohl die Achsenfreigabe
als auch die Spindelfreigabe verschwinden, d.h. bezogen auf 2 es öffnet der Schaltersatz 22.
Würde jedoch
dieser Schaltersatz umgehend öffnen,
hätte die
Maschinensteuerung keine Möglichkeit
eine Schnellbremsung durchzuführen.
Deswegen wird das Ausgangssignal des Programmblocks 91 zeitverzögert den
UND-Verknüpfungen 102, 113 und 118 zugeführt. Wenn
das Ausgangssignal der Programmroutine 91 verschwindet indem
die zugehörige
Variable "Freigabe" auf Null geht, bleibt
für die
UND-Glieder 102, 113, 118 entsprechend
den Zeitblöcken
T1, T2, T3 das zugehörige
Eingangssignal noch eine vorbestimmte Zeit bestehen. Erst nach Ablauf
dieser Zeit verschwindet das Eingangssignal und der Ausgang dieser UND-Glieder 102, 113, 118 geht
auf Null, wodurch die zugehörigen
Relais in den beiden Kanälen
abgeschaltet werden.
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Ein anpassbares Sicherheitsüberwächungsgerät weist
relaisbestückte
Ausgänge
auf. Diese Ausgänge
liegen in den Signalwegen zwischen einer allgemeinen Maschinensteuerung
und ausgewählten von
der Maschinensteuerung zu steuernden Antrieben von Achsen. Das Sicherheitsüberwachungsgerät 11 erfasst
elektrische Signale, die die räumliche
Lage von Schutzhauben oder Schutztüren widerspiegeln. Wenn diese
Signale nicht vollständig
geschlossene Schutzhauben oder Schutztüren wiedergeben, wird der Signalweg
von der zentralen Steuerung zu dem betreffenden Antrieb unterbrochen,
um den Antrieb möglichst
schnell stillzusetzen. Mit Hilfe von zwei Programmiereingängen kann
das Sicherheitsüberwachungsgerät wahlweise
an Maschinen angepasst werden, die eine oder zwei Schutzhauben aufweisen, beziehungsweise
an Maschinen, zu denen zwei Arbeitsplätze und nur eine Schutzhaube
oder ein Pendeltisch gehören.