DE10155583A1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (1) zum Einlesen von Schaltsignalen in einen Sensor (2), wobei zur Generierung der Schaltsignale eine Steuereinheit (4) vorgesehen ist. Der Steuereinheit (4) sind zwei Rechnereinheiten (6, 7) nachgeordnet, welche zur gegenseitigen Funktionsüberprüfung und Synchronisierung gekoppelt sind. Die Schaltsignale sind jeweils beiden Rechnereinheiten (6, 7) zugeführt, wobei in jeder Rechnereinheit (6, 7) für jedes Schaltsignal ein Aktivierungssignal generiert wird. Den Rechnereinheiten (6, 7) ist eine der Anzahl von Schaltsignalen entsprechende Anzahl von Kopplungseinheiten (12a, b) nachgeordnet, wobei auf die Eingänge jeder Kopplungseinheit (12a, b) die einem Schaltsignal zugeordneten Aktivierungssignale beider Rechnereinheiten (6, 7) zugeführt sind, und wobei der Ausgang jeder Kopplungseinheit (12a, b) auf einen Eingang (3a, b) des Sensors (2) geführt ist. Durch Anliegen einer vorgegebenen Kombination von Schaltzuständen der Aktivierungssignale an einer Kopplungseinheit (12a, b) wird über diese der Schaltzustand des entsprechenden Schaltsignals der Steuereinheit (4) in den Sensor 2 eingespeist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
• Derartige Schaltungsanordnungen werden zur Ansteuerung von Sensoren eingesetzt, wobei typischerweise über die jeweilige Schaltungsanordnung Betriebsparameter des Sensors vorgegeben werden. Diese Betriebsparameter werden in den Sensor eingegeben, um dessen Betrieb an die jeweilige Applikation anzupassen.
• Derartige Sensoren, insbesondere optische Sensoren werden häufig auch zur Gefahrenbereichsabsicherung an Maschinen und Anlagen eingesetzt. Ein Beispiel für derartige optische Sensoren sind Flächendistanzsensoren mittels derer das Vorfeld einer Maschine, eines Fahrzeugs oder einer Anlage überwacht wird. Diese Flächendistanzsensoren weisen ein Distanzsensorelement auf, welches Sendelichtstrahlen zur Detektion von Objekten emittiert. Zudem weist der Flächendistanzsensor eine Ablenkeinheit auf, mittels derer die Sendelichtstrahlen innerhalb einer Fläche periodisch abgelenkt werden. Mit dem Flächendistanzsensor können dann innerhalb der erfassten Fläche Objekte geortet werden, d. h. es erfolgt eine Positionsbestimmung der Objekte.
• Je nach Applikation, in welcher ein derartiger Flächendistanzsensor eingesetzt wird, müssen vorgegebene Bereiche an Fahrzeugen, Maschinen oder Anlagen überwacht werden. Entsprechend den Abmessungen eines solchen Bereichs wird in dem Flächendistanzsensor ein Schutzfeld vorgegebener Größe definiert, welches einen Ausschnitt der von Sendelichtstrahlen überstrichenen Fläche bildet. Dann wird mit dem Flächendistanzsensor erfasst, ob ein Objekt in das Schutzfeld eindringt. Sobald dieses der Fall ist, wird im Flächendistanzsensor ein Alarmsignal generiert, welches vorzugsweise zur Außerbetriebsetzung der überwachten Einheit führt, so dass insbesondere eine Gefährdung von einer in das Schutzfeld eindringenden Person ausgeschlossen wird.
• Für den Einsatz in derartigen sicherheitskritischen Anwendungen, insbesondere im Bereich des Personenschutzes, weisen die Sensoren einen zweikanaligen Aufbau auf, um das jeweils geforderte Sicherheitsniveau zu erreichen.
• Problematisch hierbei ist jedoch das Einlesen von Betriebsparametern in derartige Sensoren, da auch bereits für den Einlesevorgang das geforderte Sicherheitsniveau erfüllt werden muss.
• Ein Beispiel für das Einlesen derartiger Betriebsparameter in Sensoren ist die Auswahl von verschiedenen Schutzfeldern in Flächendistanzsensoren gemäß der DE 199 17 509 C1. Bei den dort beschriebenen Flächendistanzsensoren können mehrere unterschiedliche Schutzfelder abgespeichert sein. Jedem abgespeicherten Schutzfeld ist ein Eingang der Auswerteeinheit des Flächendistanzsensors zugeordnet. Über Schalter werden Schaltsignale in die jeweiligen Eingänge eingespeist, wodurch die Auswahl des jeweiligen Schutzfeldes erfolgt.
• Soll der Flächendistanzsensor für sicherheitskritische Applikationen insbesondere im Bereich des Personenschutzes eingesetzt werden, so ist es erforderlich, das nicht nur der Sensor selbst sondern auch die Schaltungsanordnung zur Auswahl der Schutzfelder das geforderte Sicherheitsniveau erfüllt.
• Prinzipiell kann diese Anforderung dadurch erfüllt werden, dass zur Auswahl der Schutzfelder zweikanalige selbstüberwachende Steuerungen, insbesondere SPS-Steuerungen eingesetzt werden. Derartige Steuerungen sind jedoch sehr teuer, wodurch der Kostenaufwand für derartige Schaltungsanordnungen unerwünscht hoch ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass mit geringem Kostenaufwand Schaltsignale sicher und überprüfbar in einen Sensor eingebbar sind.
• Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
• Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Einlesen von Schaltsignalen in einem Sensor weist eine Steuereinheit zur Generierung von Schaltsignalen mit vorgegebenen Schaltzuständen auf. Der Steuereinheit sind jeweils zwei Rechnereinheiten nachgeordnet, welche zur gegenseitigen Funktionsüberprüfung und Synchronisierung gekoppelt sind. Die Schaltsignale werden jeweils beiden Rechnereinheiten zugeführt. In jeder Rechnereinheit wird für jedes Schaltsignal ein Aktivierungssignal generiert. Den Rechnereinheiten ist eine der Anzahl von Schaltsignalen entsprechende Anzahl von Kopplungseinheiten nachgeordnet, wobei auf die Eingänge jeder Kopplungseinheit die einem Schaltsignal zugeordneten Aktivierungssignale beider Rechnereinheiten zugeführt sind, und wobei der Ausgang jeder Kopplungseinheit auf einen Eingang des Sensors geführt ist. Durch Anliegen einer vorgegebenen Kombination von Schaltzuständen der Aktivierungssignale an einer Kopplungseinheit wird über diese der Schaltzustand des entsprechenden Schaltsignals der Steuereinheit in den Sensor eingespeist.
• Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die in einer Steuereinheit generierten Schaltsignale über eine Schaltungsanordnung in einen Sensor einzulesen, welche zwei einkanalig aufgebaute Rechnereinheiten aufweist. In jeder Rechnereinheit wird für ein Schaltsignal ein Aktivierungssignal generiert. Die einem Schaltsignal zugeordneten Aktivierungssignale der beiden Rechnereinheiten dienen zur Ansteuerung einer Kopplungseinheit. Dabei sind die Aktivierungssignale so gewählt, dass deren Schaltzustände in eindeutiger Weise vom Schaltzustand des zugeordneten Schaltsignals abhängen und dabei zugleich so auf die Kopplungseinheit geschaltet sind, dass deren Ausgangssignal wieder den Schaltzustand des Schaltsignals liefert, welcher dann über einen Eingang in den Sensor eingelesen wird. Durch diesen zweikanaligen Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen sowie durch die gegenseitige Funktionsüberprüfung der synchronisiert arbeitenden Rechnereinheiten wird ein sicheres und überprüfbares Einlesen der Schaltsignale in den Sensor erreicht.
• Die Steuereinheit ist vorzugsweise von einer Steuerung, insbesondere einer Fahrzeugsteuerung oder einer Maschinensteuerung, gebildet. Generell kann die Steuereinheit auch von einem Software-Modul oder von Aktoren gebildet sein.
• Durch den einkanaligen Aufbau der Rechnereinheiten, die insbesondere als SPS-Steuerungen ausgebildet sind, wird ein kostengünstiger Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erhalten.
• Zur Synchronisation der Rechnereinheiten sind diese vorzugsweise über zwei Synchronisationsleistungen gekoppelt, über welche Synchronisierungssignale gesendet werden.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Sensor überwachte, einfehlersichere Eingänge wie in der DE 199 17 509 C1 beschrieben auf. In dieser Konfiguration erfüllt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung die für den Einsatz im Personenschutz geforderten Sicherheitsanforderungen.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Kopplungseinheiten als Optokoppler ausgebildet und bilden so eine galvanisch getrennte Schnittstelle zum Sensor.
• Die gegenseitige Funktionsüberprüfung der synchronisiert arbeitenden Rechnereinheiten erfolgt vorzugsweise in Form dynamischer Testungen, die in vorgegebenen Zeitintervallen durchgeführt werden. Dabei wird in einer ersten Rechnereinheit der Schaltzustand eines Aktivierungssignals kurzzeitig geändert und die entsprechende Änderung in der jeweils anderen Rechnereinheit abgeprüft. Mit dieser Funktionsprüfung kann insbesondere festgestellt werden, ob eine Rechnereinheit abschalten kann oder nicht.
• Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
• Fig. 1 Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Einlesen von Schaltsignalen in einen Sensor.
• Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung 1 zum Einlesen von Schaltsignalen in einen Sensor 2.
• Der Sensor 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Flächendistanzsensor gebildet. Der Flächendistanzsensor weist ein nicht gesondert dargestelltes Distanzsensorelement sowie eine ebenfalls nicht dargestellte Ablenkeinheit auf. Mit dem Distanzsensorelement erfolgt die Bestimmung von Distanzen von Objekten nach dem Laufzeitverfahren. Hierzu weist das Distanzsensorelement einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger auf. Aus der Laufzeit der zu einem Objekt geführten Sendelichtstrahlen und von diesem zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen wird die jeweilige Objektdistanz berechnet. Mit der Ablenkeinheit werden die Sendelichtstrahlen in einer Abtastebene periodisch abgelenkt. Durch die Erfassung der aktuellen Winkellagen der Sendelichtstrahlen und der zugeordneten Distanzwerte wird eine Ortung von Objekten innerhalb der Abtastebene ermöglicht.
• Mit dem Flächendistanzsensor wird überwacht, ob ein Objekt in ein vorgegebenes Schutzfeld eindringt. Das Schutzfeld bildet einen definierten Ausschnitt der Abtastebene. Sobald ein Eindringen eines Objektes in das Schutzfeld registriert wird, wird in dem Sensor 2 ein Abtastsignal generiert. Der Sensor 2 wird insbesondere im Bereich des Personenschutzes zur Gefahrenbereichsüberwachung eingesetzt. Demzufolge weist die Auswerteeinheit des Sensors 2, in welcher die Signalauswertung des Distanzsensorelements erfolgt, einen redundanten, zweikanaligen Aufbau auf.
• Je nach Applikation kann es erforderlich sein, mit dem Sensor 2 Objekte innerhalb unterschiedlicher Schutzfelder zu erfassen. Daher sind in dem Sensor 2 mehrere Schutzfelder und deren Geometrien abgespeichert. Im vorliegenden Fall sind zwei verschiedene Schutzfelder im Sensor 2 abgespeichert.
• Entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall wird eines dieser Schutzfelder ausgewählt, so dass innerhalb dieses Schutzfeldes mit dem Sensor 2 Objekte erfassbar sind.
• Zur Auswahl des jeweiligen Schutzfeldes sind die abgespeicherten Schutzfelder jeweils einem Eingang 3a, b des Sensors 2 zugeordnet. Im vorliegenden Fall weist der Sensor 2 zwei einfehlersichere Eingänge 3a, b zur Auswahl der Schutzfelder auf.
• Die Auswahl des jeweiligen Schutzfeldes erfolgt über eine Steuereinheit 4. Im einfachsten Fall besteht die Steuereinheit 4 aus einer Anzahl von Aktoren, insbesondere Schaltern, mittels derer das gewünschte Schutzfeld ausgewählt werden kann. Alternativ ist die Steuereinheit von einer Maschinen- oder Fahrzeugsteuerung gebildet. Allgemein kann ein Software-Modul, welches in Steuerungen oder dergleichen integriert ist, die Funktion der Steuereinheit übernehmen. Entsprechend der Anzahl der auszuwählenden Schutzfelder weist die Steuereinheit 4 zwei Ausgänge 5a, b auf, über welche jeweils ein binäres Schaltsignal ausgegeben wird. Jedes Schaltsignal weist zwei Schaltzustände "ein" und "aus" auf.
• Über die der Steuereinheit 4 nachgeordnete Schaltungsanordnung 1 wird jeweils ein Schaltsignal auf einen Eingang 3a, b des Sensors 2 geführt. Mit der Steuereinheit 4 wird ein Schutzfeld dadurch ausgewählt, das durch Betätigen der Steuereinheit 4 das entsprechende Schaltsignal in den Schaltzustand "ein" gesetzt wird, während die anderen Schaltsignale den Schaltzustand "aus" einnehmen. Dadurch wird erreicht, dass in dem Sensor 2 immer nur ein Schutzfeld ausgewählt und aktiviert ist.
• Zur Erfüllung der sicherheitstechnischen Anforderungen insbesondere für den Einsatz im Personenschutz weist die der Steuereinheit 4 nachgeordnete Schalteranordnung einen im wesentlichen zweikanaligen Aufbau auf, so dass mittels dieser ein fehlersicheres Einlesen der Schaltsignale in den Sensor 2 gewährleistet ist.
• Die Schaltungsanordnung 1 weist zwei Rechnereinheiten 6, 7 auf, die insbesondere als SPS-Steuerungen ausgebildet sind. Die Rechnereinheiten 6, 7 weisen einen einkanaligen Aufbau auf und sind vorteilhaft identisch ausgebildet.
• Jedes Schaltsignal an einem Ausgang 5a, b der Steuereinheit 4 wird jeweils in einen Eingang 8a, b, 9a, b jeder Rechnereinheit 6, 7 eingelesen. In jeder Rechnereinheit 6, 7 wird zu jedem Schaltsignal ein binäres Aktivierungssignal generiert. Das binäre Aktivierungssignal weist die Schaltzustände "high" und "low" auf.
• Die Aktivierungssignale, die in jeder Rechnereinheit 6, 7 generiert werden, werden über jeweils einen separaten Ein-/Ausgang 10a, b, 11a, b der jeweiligen Rechnereinheit 6, 7 ausgelesen. Jeder Ein-/Ausgang weist eine Richtungsbeschaltung auf, mittels derer der Ein-/Ausgang sowohl als Eingang als auch Ausgang betrieben werden kann.
• Zur Ausgabe eines Aktivierungssignals wird ein derartiger Ein-/Ausgang 10a, b, 11a, b als Ausgang betrieben. Insbesondere zu Testzwecken wird ein Ein-/Ausgang 10a, b, 11a, b als Eingang betrieben.
• Alternativ können anstelle von Ein-/Ausgängen auch Beschaltungen mit separaten Eingängen und Ausgängen vorgesehen sein.
• Das Aktivierungssignal an einem Ein-/Ausgang 10a, b der ersten Rechnereinheit 6 und das Aktivierungssignal an einem Ein-/Ausgang 11a, b der zweiten Rechnereinheit 7, welche jeweils einem Schaltsignal zugeordnet sind, werden einer Kopplungseinheit 12a, b zugeführt. Im vorliegenden Fall sind zwei identische, als Optokoppler ausgebildete Kopplungseinheiten 12a, b vorgesehen.
• Die einem Schaltsignal zugeordneten Aktivierungssignale der Rechnereinheiten 6, 7 werden über ein Widerstandsnetzwerk dem zugeordneten Optokoppler zugeführt. Das Widerstandsnetzwerk umfasst mehrere Widerstände 13-17, wobei ein Widerstand 15 dieses Netzwerks dem Optokoppler parallel geschaltet ist. Dieser Widerstand 15 bildet einen Bypass-Widerstand, der dafür sorgt, dass an den zugeordneten Ein-/Ausgängen 10a, b, 11a, b der Rechnereinheiten 6, 7 ein definierter Spannungspegel anliegt, auch wenn durch den Optokoppler kein Strom fließt.
• Die Ausgänge der Kopplungseinheiten 12a, b sind auf jeweils einen Eingang 3a, b des Sensors 2 geführt. Weiterhin ist jede Kopplungseinheit 12a, b an ein Versorgungsspannungspotential und über einen Widerstand 18 an einen Massenanschluss des Sensors 2 geschaltet.
• Die Rechnereinheiten 6, 7 sind über zwei Synchronisationsleitungen 19, 20 gekoppelt. Dabei sind die Synchronisationsleitungen 19, 20 an Ein-/Ausgänge 10c, d, 11c, d der Rechnereinheiten angeschlossen. Über die Synchronisationsleitungen werden Synchronisierungssignale gesendet, wodurch die Rechnereinheiten 6, 7 synchron betrieben werden.
• Die Ein-/Ausgänge 10a, b, 11a, b der Rechnereinheiten 6, 7 sind jeweils derart auf den zugeordneten Optokoppler geführt, dass durch diesen nur dann Strom fließen kann, wenn das Aktivierungssignal der ersten Rechnereinheit 6 den Schaltzustand "high" einnimmt und zugleich das Aktivierungssignal der zweiten Rechnereinheit 7 den Schaltzustand "low" einnimmt. Diese Belegung der Schaltzustände der Aktivierungssignale entspricht dem Schaltzustand "ein" des zugeordneten Schaltsignals. Durch den Stromfluss im Optokoppler wird dieser Schaltzustand in den zugeordneten Eingang 3a, b des Sensors 2 eingelesen.
• Der Schaltzustand "aus" eines Schaltsignals wird in den Aktivierungssignalen der nachgeordneten Rechnereinheiten 6, 7 derart kodiert, dass das Aktivierungssignal der ersten Rechnereinheit 6 den Schaltzustand "low" und das Aktivierungssignal der zweiten Rechnereinheit 7 den Schaltzustand "high" einnimmt. Alternativ könnten auch beide Aktivierungssignale den Schaltzustand "low" oder beide Aktivierungssignale den Schaltzustand "high" annehmen. In jedem Fall fließt dann durch den zugeordneten Optokoppler kein Strom. Das damit am Ausgang des Optokopplers anstehende Ausgangssignal entspricht dem Schaltzustand "aus" des Schaltsignals, welches in den entsprechenden Eingang 3a, b des Sensors 2 eingelesen wird.
• Somit wird durch die Abbildung der Schaltzustände der Schaltsignale auf die Schaltzustände der Aktivierungssignale und die nachfolgende Generierung des Ausgangssignals des jeweils zugeordneten Optokopplers, welches in eindeutiger Weise von den Schaltzuständen der Aktivierungssignale an dessen Eingang abhängt, der Schaltzustand des Schaltsignals am Ausgang des Optokopplers wieder gewonnen und in die Rechnereinheit 6, 7 eingelesen.
• Zur Funktionsüberprüfung der Rechnereinheiten 6, 7 wird in vorgegebenen Zeitintervallen eine dynamische Testung durchgeführt. Dabei erfolgt die Funktionsprüfung zweckmäßigerweise innerhalb zweier getrennten Zyklen. In einem ersten Zyklus überprüft die erste Rechnereinheit 6, ob die zweite Rechnereinheit 7 die Abschaltfunktion der ersten Rechnereinheit 6 intakt ist. Die Funktionsüberprüfung erfolgt dabei derart, dass in einer Rechnereinheit 6 ein Aktivierungssignal geändert wird, wobei die Änderung in der jeweils anderen Rechnereinheit 7 registriert wird. In einem zweiten Zyklus überprüft die zweite Rechnereinheit 7 entsprechend die Abschaltfunktion der ersten Rechnereinheit 6.
• Die Durchführung einer derartigen Funktionsprüfung wird anhand des nachstehenden Beispiels unter Bezug auf Fig. 1 erläutert.
• Die Funktionsüberprüfung erfolgt für den Fall, das zur Auswahl des ersten Schutzfeldes nur das erste Schaltsignal am Ausgang 5a der Steuereinheit 4 den Schaltzustand "ein" einnimmt. Demzufolge weist das zugeordnete Aktivierungssignal am Ein-/Ausgang 10a der ersten Rechnereinheit 6 den Schaltzustand "high" und das zugeordnete Aktivierungssignal am Ein-/Ausgang 11a der zweiten Rechnereinheit 7 den Schaltzustand "low" auf.
• Der erste Zyklus der Funktionsprüfung wird über die erste Rechnereinheit 6 ausgelöst, in dem über die Synchronisationsleitungen ein Startsignal an die zweite Rechnereinheit 7 gesendet wird. Gleichzeitig schaltet die erste Rechnereinheit 6 den Ein-/Ausgang 10a auf Eingangsbetrieb. Durch das Start-Signal ändert die zweite Rechnereinheit 7 den Schaltzustand des Aktivierungssignals am Ein-/Ausgang 11a von "low" auf "high". Die dadurch resultierende Pegeländerung wird an dem auf Eingangsbetrieb geschalteten Ein-/Ausgang 10a der ersten Rechnereinheit 6 registriert und ausgewertet. Im fehlerfreien Betrieb muss dort eine der Signal-Änderung am Ein-/Ausgang 11a entsprechende Pegeländerung registriert werden.
• Der zweite Zyklus der Funktionsprüfung wird über die zweite Rechnereinheit 7 ausgelöst, in dem über die Synchronisationsleitungen ein Startsignal an die zweite Rechnereinheit 7 gesendet wird. Gleichzeitig schaltet die zweite Rechnereinheit 7 den Ein-/Ausgang 11a auf Eingangsbetrieb. Durch das Start-Signal ändert die erste Rechnereinheit 6 den Schaltzustand des Aktivierungssignals am Ein-/Ausgang 10a von "low" auf "high". Die dadurch resultierende Pegeländerung wird an dem auf Eingangsbetrieb geschalteten Ein-/Ausgang 11a der zweiten Rechnereinheit 7 registriert und ausgewertet. Im fehlerfreien Betrieb muss dort eine der Signal-Änderung am Ein-/Ausgang 10a entsprechende Pegeländerung registriert werden.
• Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft eine Anordnung zur Auswahl von zwei Schutzfeldern, wobei hierzu zwei Kopplungseinheiten 12a, b vorgesehen sind.
• Diese Anordnung ist dahin gehend erweiterbar, dass auch mehrere Schutzfelder ausgewählt werden können. Besonders bevorzugt ist eine Ausbildung einer Schaltungsanordnung zur Auswahl von vier Schutzfeldern. In diesem Fall sind vier Kopplungseinheiten vorgesehen, wobei die Zahl der Ein- bzw. Ausgänge der Steuereinheit 4, der Rechnereinheiten 6, 7 und des Sensors 2 entsprechend angepasst ist. Bezugszeichenliste 1 Schaltungsanordnung
  2 Sensor
  3a, b Eingang des Sensors
  4 Steuereinheit
  5a, b Ausgänge
  6 erste Rechnereinheit
  7 zweite Rechnereinheit
  8a, b Eingang (der ersten Rechnereinheit)
  9a, b Eingang (der zweiten Rechnereinheit)
  10a, b Ein-/Ausgang (der ersten Rechnereinheit)
  10c, d Ein-/Ausgang (der ersten Rechnereinheit)
  11a, b Ein-/Ausgang (der zweiten Rechnereinheit)
  11c, d Ein-/Ausgang (der zweiten Rechnereinheit)
  12a, b Kopplungseinheit
  13-17 Widerstände
  18 Widerstand
  19 Synchronisationsleitung
  20 Synchronisationsleitung
  

Claims (20)

1. Schaltungsanordnung zum Einlesen von Schaltsignalen in einen Sensor, wobei zur Generierung der Schaltsignale eine Steuereinheit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereinheit (4) zwei Rechnereinheiten (6, 7) nachgeordnet sind, welche zur gegenseitigen Funktionsüberprüfung und Synchronisierung gekoppelt sind, dass die vorgegebene Schaltzustände aufweisenden Schaltsignale jeweils beiden Rechnereinheiten (6, 7) zugeführt sind, wobei in jeder Rechnereinheit (6, 7) für jedes Schaltsignal ein Aktivierungssignal generiert wird, dass den Rechnereinheiten (6, 7) eine der Anzahl von Schaltsignalen entsprechende Anzahl von Kopplungseinheiten (12a, b) nachgeordnet ist, wobei auf die Eingänge jeder Kopplungseinheit (12a, b) die einem Schaltsignal zugeordneten Aktivierungssignale beider Rechnereinheiten (6, 7) zugeführt sind, und wobei der Ausgang jeder Kopplungseinheit (12a, b) auf einen Eingang (3a, b) des Sensors (2) geführt ist, so dass durch Anliegen einer vorgegebenen Kombination von Schaltzuständen der Aktivierungssignale an einer Kopplungseinheit (12a, b) über diese der Schaltzustand des entsprechenden Schaltsignals der Steuereinheit (4) in den Sensor (2) eingespeist wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltsignale der Steuereinheit (4) binäre Schaltzustände "ein" und "aus" aufweisen, welche in den Rechnereinheiten (6, 7) in binäre Aktivierungssignale mit Schaltzuständen "high" und "low" umgesetzt werden, wobei die Schaltzustände eines Schaltsignals in eindeutiger Weise auf vorgegebene Schaltzustände der zugeordneten Aktivierungssignale in beiden Rechnereinheiten (6, 7) abgebildet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Schaltzustand eines Schaltsignals eine Schaltzustandskombination der zugeordneten Aktivierungssignale entspricht.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vorgabe der Schaltzustände der Schaltsignale eine Auswahl von Betriebsparametern des Sensors (2) erfolgt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) von einem Flächendistanzsensor gebildet ist, mittels dessen innerhalb eines Schutzfeldes Objekte erfassbar sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter in dem Flächendistanzsensor mehrere Schutzfelder abgespeichert sind, und dass mittels der Steuereinheit (4) eines der abgespeicherten Schutzfelder auswählbar ist, wobei innerhalb des ausgewählten Schutzfeldes die Erfassung von Objekten erfolgt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltsignale über separate Ausgänge (5a, b) der Steuereinheit (4) ausgegeben werden, wobei jeweils einem Ausgang (5a, b) über jeweils einem Eingang (3a, b) des Sensors (2) ein Schutzfeld im Sensor (2) zugeordnet ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei fehlerfreiem Betrieb nur ein Schaltsignal an den Ausgängen (5a, b) der Steuereinheit (4) den Schaltzustand "ein" einnimmt, wodurch das dem Schaltsignal zugeordnete Schutzfeld im Sensor (2) ausgewählt ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheiten (6, 7) jeweils von einer SPS- Steuerung gebildet sind.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheiten (6, 7) zur Synchronisierung über zwei Synchronisationsleitungen (19, 20) verbunden sind, über welche Synchronisierungssignale gesendet werden.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationsleitungen (19, 20) an Ein-/Ausgänge (10c, d, 11c, d) der Rechnereinheiten (6, 7) angeschlossen sind.

12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinheiten (12a, b) jeweils von einem Optokoppler gebildet sind.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungssignale der Rechnereinheiten (6, 7) über ein Widerstandsnetz auf den jeweiligen Optokoppler geführt sind, wobei das Widerstandsnetzwerk einen dem Optokoppler parallelgeschalteten Bypass- Widerstand aufweist.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungssignale über Ein-/Ausgänge (10a, b, 11a, b) der Rechnereinheiten (6, 7) dem jeweils zugeordneten Optokoppler zugeführt werden.

15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitige Funktionsprüfung der Rechnereinheiten (6, 7) während vorgegebener Zeitintervalle erfolgt, wobei zur Funktionsüberprüfung in einer Rechnereinheit (6, 7) der Schaltzustand wenigstens eines Aktivierungssignals geändert wird, und wobei diese Änderung in der jeweils anderen Rechnereinheit (7, 6) überprüft wird.

16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 S. dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsprüfung in zwei Zyklen unterteilt ist, wobei während des ersten Zyklus die erste Rechnereinheit (6) die Abschaltfunktion der zweiten Rechnereinheit (7) prüft, und wobei während des zweiten Zyklus die zweite Rechnereinheit (7) die Abschaltfunktion der ersten Rechnereinheit (6) prüft.

17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zyklus einer Funktionsprüfung von einer ersten Rechnereinheit (6) durch Aussenden von Synchronisationssignalen an die jeweils andere Rechnereinheit (7) ausgelöst wird, wodurch in der anderen Rechnereinheit (7) der Schaltzustand wenigstens eines Aktivierungssignals geändert wird, wobei diese Änderung in der ersten Rechnereinheit (6) abgeprüft wird.

18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ein-/Ausgang (11a, b) der zweiten Rechnereinheit (7) anstehende, geänderte Aktivierungssignale über den Ein-/Ausgang (10a, b) der ersten Rechnereinheit (6), über welchen das zugeordnete Aktivierungssignal ausgebbar ist, in die erste Rechnereinheit (6) eingelesen wird.

19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein-/Ausgang (10a, b) der ersten Rechnereinheit (6) zum Einlesen des geänderten Aktivierungssignals der zweiten Rechnereinheit (7) bei Auslösen des Zyklus der Funktionsprüfung auf Eingangsbetrieb geschaltet ist.

20. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) von einer Steuerung, insbesondere einer Fahrzeugsteuerung oder einer Maschinensteuerung, einem Software-Modul oder von Aktoren gebildet ist.