DE102004021635A1 - Einrichtung und Verfahren zum fehlersicheren Erfassen von Messwerten in einer Steuereinheit - Google Patents

Einrichtung und Verfahren zum fehlersicheren Erfassen von Messwerten in einer Steuereinheit Download PDF

Info

Publication number
DE102004021635A1
DE102004021635A1 DE102004021635A DE102004021635A DE102004021635A1 DE 102004021635 A1 DE102004021635 A1 DE 102004021635A1 DE 102004021635 A DE102004021635 A DE 102004021635A DE 102004021635 A DE102004021635 A DE 102004021635A DE 102004021635 A1 DE102004021635 A1 DE 102004021635A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
value
encoder
measured
measured values
fail
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102004021635A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102004021635B4 (de
Inventor
Ulrich Hahn
Andreas Kuhn
Christoph Dr. Nolting
Bernd Quaschner
Johannes Welker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102004021635A priority Critical patent/DE102004021635B4/de
Priority to PCT/EP2005/051860 priority patent/WO2005109132A1/de
Priority to US11/579,430 priority patent/US20080190166A1/en
Publication of DE102004021635A1 publication Critical patent/DE102004021635A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102004021635B4 publication Critical patent/DE102004021635B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/39Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using a combination of the means covered by at least two of the preceding groups G05B19/21, G05B19/27 and G05B19/33
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/34Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34484Use dual channels
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37181Encoder delivers sinusoidal signals
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37508Cross correlation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitere Vereinfachung und Kostenreduktion für das fehlersichere Erfassen der Messwerte (25) in der Steuereinheit (18) zu ermöglichen. Dabei soll die Fehlersicherheit des Systems nicht reduziert werden. Eine Einrichtung (10) zum fehlersicheren Erfassen von Messwerten (25) in einer Steuereinheit (18) weist einen Geber (11) zum Erfassen von Messsignalen auf. Es sind unabhängig voneinander arbeitende Auswerteeinrichtungen (14, 15) zum redundanten Ermitteln von Messwerten (25) aus den Messsignalen des Gebers (11) vorgesehen. Darüber hinaus erfolgt das Übermitteln der Daten an die Steuereinheit mittels fehlersicherer Übermittlungseinrichtungen. Gemäß der Erfindung ist eine erste Auswerteeinrichtung (14) zum Ermitteln eines Messwertes (25) und eine zweite Auswerteeinrichtung (15) zum Ermitteln eines groben Vergleichswertes (27) geringerer Genauigkeit vorgesehen. Darüber hinaus ist eine Einrichtung (10) zum Feststellen der Fehlerfreiheit des Messwertes (25) durch Überprüfen mit dem Vergleichswert (27) vorgesehen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum fehlersicheren Erfassen von Messwerten in einer Steuereinheit.
  • Zum Steuern von Antrieben in unterschiedlichsten Einsatzbereichen wird ein möglichst genaue Bestimmung der Lage bzw. Geschwindigkeit des angetriebenen Stellelements bzw. der Antriebseinrichtung des Stellelements benötigt. Insbesondere der Stillstand angetriebener Wellen ist genau von einer langsamen Rotation zu unterscheiden. Auch Endlagen und andere Sicherheitsrelevante Stellungen und Betriebszustände müssen zuverlässig und ausfallsicher erfasst werden. Hierzu müssen die Signale fehlersicher erfasst, übertragen und ausgewertet werden, damit die Betriebssicherheit der Einrichtung gewährleistet ist. In der Regel wird dabei die Geschwindigkeit durch numerische Ableitung von Lagewerten gebildet.
  • Diese Betriebssicherheit wird insbesondere durch redundante Bereitstellung von Gebern uns Auswerteeinrichtungen erreicht, wobei über entsprechende Vergleichs- und Votingeinrichtungen die Fehlerfreiheit der aus den Messsignalen der Geber erzeugten Messwerte und der übertragenen Daten geschlossen und ggf. aus dem aufgetretenen Fehlerverhalten auf die Fehlerquelle und die Art des Fehlers geschlossen wird. Im Falle eines Auftretens eines Fehlers wird das Übergehen in einen sicheren Zustand ermöglicht.
  • Derartige redundante Ausführungen sind schon aus Gründen der erforderlichen Vergleichselektronik und der doppelten Auslegung von Einrichtungen aufwendig und teuer.
  • Zur Reduktion des baulichen Aufwandes sind Lösungen bekannt, bei denen es durch entsprechende Auslegung des die Messwerte liefernden Gebers ermöglicht wird, nur aufgrund eines Gebers die Ermittlung der Messwerte fehlersicher und ohne Verlust von Genauigkeit durchzuführen. Aufgrund der niedereren Anzahl der verbauten Komponenten sinkt auch die Ausfallwahrscheinlichkeit. Damit erhöht sich auch die Verfügbarkeit der Anlage, in welcher der Antrieb verbaut ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber eine weitere Vereinfachung und Kostenreduktion für das fehlersichere Erfassen der Messwerte und den Übergang in einen sicheren Zustand zu ermöglichen. Dabei soll die Fehlersicherheit des Systems nicht reduziert werden.
  • Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Einrichtung und ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst.
  • Eine Einrichtung zum fehlersicheren Erfassen von Messwerten in einer Steuereinheit weist einen Geber zum Erfassen von Messsignalen auf. Es sind unabhängig voneinander arbeitende Auswerteeinrichtungen zum redundanten Ermitteln von Messwerten aus den Messsignalen des Gebers vorgesehen. Darüber hinaus erfolgt das Übermitteln der Daten an die Steuereinheit mittels fehlersicherer Übermittlungseinrichtungen. Gemäß der Erfindung ist eine erste Auswerteeinrichtung zum Ermitteln eines Messwertes und eine zweite Auswerteeinrichtung zum Ermitteln eines groben Vergleichswertes geringerer Genauigkeit vorgesehen. Darüber hinaus ist wenigstens eine Einrichtung zum Feststellen der Fehlerfreiheit des Messwertes durch Überprüfen mit dem Vergleichswert vorgesehen. Gemäß weiterführender Ausgestaltung sind zwei sich vorzugsweise gegenseitig überprüfende Einrichtungen vorgesehen.
  • Die zweite Auswerteeinrichtung nimmt also keine vollständige Ermittlung des exakten Messwertes vor. Es werden lediglich die Signale des Gebers ausgewertet und ein grober Vergleichs wert erzeugt. Durch den Vergleichswert kann die Plausibilität des Messwertes weiterhin überprüft werden, auch Fehlerursachen können weiterhin aufgrund von Abweichungen von Messwert und Vergleichswert ermittelt werden. Andererseits ist die erforderliche Auswertelogik viel einfacher und kostengünstiger zu realisieren als eine Auswertung mit hoher Genauigkeit. Auch ist eine vollständige Unabhängigkeit der Auswertungen gewährleistet.
  • Diese Vorgehensweise ist insbesondere dann sinnvoll, wenn aufgrund der auftretenden Datenvolumina die Auswertung der Messsignale und das Erfassen mit großer Genauigkeit erfolgen soll, während die zur Verfügung stehende Rechenzeit sehr gering wird. In diesen Fällen ist die Auswerteeinheit zum Ermitteln des Messwertes besonders aufwändig und kostenintensiv, andererseits besonders störungsanfällig. Hier kann durch die unabhängige zweite Auswerteeinheit, die lediglich einen groben Vergleichswert liefert, eine Verringerung der Kosten erreicht werden.
  • Auch ist bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung keine Einrichtung zum Durchführen eines Votings zwischen den ermittelten Messwerten zweier gleichwertiger Einrichtungen erforderlich, was eine weitere Kostenreduktion bedeutet.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste und zweite Auswerteeinrichtung im Bereich des Gebers ausgebildet sind. Zum fehlersicheren Übermitteln des Vergleichswertes und des Messwertes dient eine Übertragungseinrichtung. Die wenigstens eine Einrichtung zum Feststellen der Fehlerfreiheit ist in einer beabstandet zum Geber angeordneten Steuereinheit vorgesehen.
  • Hierdurch kann die Signalübermittlung der Messsignale des Gebers in einfacher Weise auf eine kurze Strecke reduziert werden und dann die ermittelten Messwerte und Vergleichswerte können in digitaler Form und entsprechendem Protokoll fehler sicher übertragen werden, so dass auf der Übertragungsstrecke keine Fehler induziert werden können oder sicher entdeckt werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zusätzlich zu Messwert und Vergleichswert ein Kontrollwert gemessen wird, der eine periodisch wiederkehrende Referenzposition erfasst. Das Erfassen einer Referenzposition, welche insbesondere periodisch wiederkehrt, wie beispielsweise die Nulllage einer sich drehenden Welle, ist mit einfachen Gebern und ohne große Messauswertung möglich, reicht aber zumeist nicht zu hinreichend genauer Bestimmung der Drehgeschwindigkeit bzw. der Lage einer Welle aus, da die Signalfrequenz nicht hinreichend ist. Sie stellt aber eine einfache Möglichkeit eines Nullabgleiches und einer weiteren Signalüberprüfung dar.
  • Dabei ist der Geber gemäß vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ein Drehgeber, insbesondere der eines Antriebes. Bei Drehgebern ist es üblich einen kleinen Drehwinkel einer Welle zu erfassen, welcher insbesondere durch eine feine Skalenteilung über eine Drehung der Welle hinweg durch optisches Abtasten erfasst wird, wobei entsprechend der Skalenteilung nach bestimmten Drehwinkeln ein Messimpuls erzeugt wird, welcher auswertbar ist. Es entspricht einer alternativen Ausgestaltung, wenn eine entsprechend angepasste Anordnung bei einem Linearsteller Verwendung findet.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Geber zwei oder mehr unabhängige Sensoren auf, welche Messsignale erzeugen, die miteinander korreliert sind. Die Redundanz des Gebers wird durch zwei korrelierte Signale in einem Geber ersetzt, welche insbesondere durch einen vorgegebenen Lageversatz der beiden Sensoren im Geber erzeugt wird. Dem gemäß ist die Signalfolge der beiden Sensoren in bestimmtem Versatz gegeben, wodurch die Signalpegel zueinander in Beziehung ge setzt werden können, um zum Einen Signalfehler zu erfassen und zum Anderen die Messgenauigkeit des Gebers zu erhöhen.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoren des Gebers Messsignale unterschiedlicher Genauigkeit erzeugen. Hierdurch wird das unabhängige Erfassen von Messsignalen durch zwei Sensoren im Geber dadurch erleichtert, dass einer der beiden Sensoren weniger genaue Signale liefert, beispielsweise indem die zugehörige Skalenteilung eines optischen Drehgebers geringer gehalten ist. Dadurch wird die Signalauswertung durch geringe Signalgeschwindigkeiten erleichtert, jedoch bei geringerer Genauigkeit. Durch die Korrelation zwischen den Signalen des genaueren mit dem weniger genaueren Signal kann dennoch eine hinreichend genaue und fehlersichere Auswertung der Gebersignale erfolgen. Insbesondere das Messsignal des zweiten weniger genauen Sensors kann als Grundlage zur Ermittlung des Vergleichswertes erfolgen.
  • Gemäß weiterführender Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Auswerten der Gebersignale wenigstens auch in einem externen, vorzugsweise mittels einem Netzwerk insbesondere mit fehlersicherer Datenübertragung, angebundenen Steuergerät. Die Signalaufbereitung kann dabei in einem zwischengeschalteten Umrichter erfolgen, der die Messsignale in digital verarbeitbare Signale umwandelt. Damit wird es ermöglicht, die Messauswertung und die zugehörige Elektronik in entfernten geschützteren Bereichen durchzuführen, welche geringeren Störungen und günstigeren Umweltbedingungen unterliegen als eine gebernahe Signalverarbeitung.
  • Ein Verfahren gemäß der Erfindung sieht ein fehlersicheres Erfassen von Messwerten in einer Steuereinheit vor. In einem Geber werden Messsignale erzeugt. In einer ersten und einer zweiten Auswerteeinheit werden Messwerte aus den Messsignalen ermittelt und danach durch Vergleich der Messwerte die Fehlerfreiheit festgestellt. Es ist dabei vorgesehen, dass ein Messwert in einer ersten Auswerteeinrichtung und ein grober Vergleichswert geringerer Genauigkeit in der zweiten Auswerteeinheit ermittelt wird. Der ermittelte Messwert wird durch Vergleich mit dem Vergleichswert validiert.
  • Es wird hierdurch die erforderliche Signalauswertung vereinfacht, ohne dass die Fehlerfreiheit des ermittelten Messwertes verloren geht. Auch ein Genauigkeitsverlust des Messwertes entsteht nicht. Jedoch wird der Auswerteaufwand reduziert und durch Einsparung elektronischer Bauelemente auch die Standzeit verbessert.
  • Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt zusätzlich zum Erfassen der Messwerte ein Messen eines Kontrollwertes, welcher eine periodisch wiederkehrende Referenzposition erfasst, wobei eine Korrelation zwischen Messwert und Vergleichswert mittels des Kontrollwerts erfolgt. Durch den Kontrollwert kann ein Signalabgleich an bekannter Position in einfacher Weise durchgeführt werden und darüber hinaus ein Teil von Fehlern erkannt werden. Die Referenzposition kann dabei wesentlich einfacher erfasst werden und bedarf geringeren Aufwandes als eine feinere Erfassung von Messwerten. Insbesondere kann sie aus einem einfachen Tastschalter bestehen, der in bestimmter Lage betätigt wird.
  • Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Geber zwei oder mehr Sensoren auf, welche zueinander korrelierte Messsignale erfassen. Das Ermitteln des Messwertes erfolgt dabei unter Berücksichtigung der Korrelation der beiden Messsignale zueinander, so dass insbesondere auch eine bessere Signalauflösung bzw. erhöhte Genauigkeit erzielbar ist. Das Ermitteln des Vergleichswertes erfolgt vorzugsweise ohne Berücksichtigung der Korrelation, wodurch die Auswertung vereinfacht wird.
  • Gemäß bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung repräsentieren die Messwerte die Winkellage einer Welle, insbesondere der Welle eines Antriebes. Hierzu erzeugen die Sensoren des Gebers vorzugsweise in Abhängigkeit der Rotation der Welle Impulse, welche jeweils einen bestimmten Drehwinkel repräsentieren. Diese Art der Messerfassung kann in einfacher Weise auch optisch durchgeführt werden und zur Messung sowohl des Drehwinkels als auch der Drehgeschwindigkeit herangezogen werden.
  • Gemäß weiterführender Ausgestaltung der Erfindung erzeugen die Sensoren des Gebers Messsignale unterschiedlicher Genauigkeit. Dies reduziert den erforderlichen Aufwand für den zweiten Sensor, während ein Verlust an Messgenauigkeit nicht auftritt. Das Validieren des Signals des ersten Gebers kann dennoch durchgeführt werden und auch der Vergleichswert kann aus dem zweiten Messsignal geringerer Auflösung in einfacher Weise abgeleitet werden.
  • Gemäß vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt beim Ermitteln des Messwertes in der ersten Auswerteeinrichtung ein erster Vergleich von Messwert und Grobwert. Somit ist eine qualitativ zuverlässige erste Auswertung gegeben, und der Vergleichswert geringerer Genauigkeit wird in zwei voneinander unabhängigen Einrichtungen durchgeführt. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit und die Fehleranalyse verbessert.
  • Im Übrigen ist die Erfindung nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, dabei zeigen:
  • 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäßen Einrichtung; und
  • 2 in Blockdarstellung die Ermittlung von Messwert und Vergleichswert.
  • Die 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäß ausgestaltete Einrichtung 10. Es ist ein Geber 11 mit zwei Sensoren 12 und 13 vorgesehen. Dabei liegen die Messsig nale der beiden Sensoren 12, 13 in einer durch Anordnung der Sensoren zueinander festgelegten Beziehung, welche in einer Plausibilitätsüberwachung überprüft werden. Die Signale der Sensoren 12 und 13 werden nahe dem Geber 11 ausgewertet.
  • Dazu werden die Signale der Sensoren 12 und 13 einer ersten Auswerteeinrichtung 14 und einer zweiten Auswerteeinrichtung 15 zugeführt. In der ersten Auswerteeinrichtung 14 wird ein Messwert ermittelt, während in der zweiten Auswerteeinheit 15 mit entsprechend geringerem Aufwand der Vergleichswert ermittelt wird.
  • Darüber hinaus findet parallel zur Signalauswertung in den Auswerteeinheiten eine Überprüfung des Signalpegels statt. Hierzu dient der Plausibilitätsprüfer, in dem überprüft wird, ob die Signalpegel der zwei Sensoren 12 und 13 in richtigem Verhältnis zueinander stehen. Insbesondere wird überprüft, ob sich der definierte Versatz der Signale ergibt, welcher aus der Lagebeziehung der beiden Sensoren resultiert. Bei Drehgebern ist es beispielsweise möglich, die Sensoren in bestimmtem Versatz zueinander anzuordnen, so dass beispielsweise die Signalpegel der beiden Sensoren 12, 13 in festem Verhältnis stehen, insbesondere können die Quadrate der Signalpegel einen konstanten Wert ergeben, wenn die Sensoren in einer Winkellage von 90° zueinander versetzt sind. Wird bei der Plausibilitätsprüfung auf einen Fehler geschlossen, so wird in einen sicheren Zustand übergegangen.
  • Messwert, Vergleichswert und Plausibilitätswert werden insbesondere mittels einer fehlersicheren Datenübertragungseinrichtung 17, insbesondere einem lokalen Datenübertragungsbus, an den Frequenzumrichter übertragen. Das Protokoll fehlersicherer Datenübertragungseinrichtungen ist insbesondere so gewählt, dass im Falle von Übertragungsstörungen die Werte wieder hergestellt werden können, also eine Redundanz im Datensatz gegeben ist oder Fehler mit Sicherheit festgestellt werden.
  • In einem Frequenzumrichter 17, der insbesondere für die lokale Durchführung von einer Regelung aufgrund von durch eine Steuereinheit 18 vorgegebenen Sollwerten dient, wird der übermittelte Messwert für die Regelung von mit den Sensoren 12 und 13 verbundenen, überwachten Einrichtungen, beispielsweise dem Drehantrieb einer rotierenden Welle, verwendet. Darüber hinaus wird mit einem Datenbus 19 Messwert, Vergleichswert und Plausibilitätswert an eine entfernt angeordnete Steuereinheit 19 übertragen, wozu wiederum eine fehlersichere Datenübertragung verwendet wird.
  • In der Steuereinheit 18 wird aus dem Messwert und der Groblage ein Vergleich durchgeführt und festgestellt, ob Fehler vorliegen. Ist dies der Fall, so kann mit der Warneinrichtung 20 ein Alarm geschlagen werden.
  • Sowohl in den Frequenzumrichter 17 als auch in der Steuereinheit 19 werden aus dem Messwert Istwerte für eine Bewegungsüberwachung, beispielsweise eine Stillstandskontrolle ermittelt. Hierzu dienen die Bewegungsüberwacher 21. Die unabhängig voneinander ermittelten Istwerte werden über den Datenbus 19 gegenseitig übermittelt und jeweils in einer Kreuzvergleichseinrichtung 22 miteinander verglichen, so dass eine doppelte Redundanz in der Bewegungsüberwachung gegeben ist.
  • Die 2 zeigt die Auswertung der Signale des Gebers 11. Der Geber weist 2 Sensoren 12, 13 auf, die in bestimmter Lage zueinander angeordnet sind. Deren Signale werden sowohl an die erste Auswerteeinrichtung 14 als auch an die zweite Auswerteeinrichtung 15 übermittelt.
  • In der ersten Auswerteeinrichtung wird zur Ermittlung des Messwertes eine Analog-Digital-Umwandlung 23 der Signale der beiden Sensoren 12 und 13 durchgeführt. Aus einer Verknüpfung der Signale unter Berücksichtigung der räumlichen Lage der Sensoren 12, 13 zueinander wird eine Signalverarbeitung 24 durchgeführt, deren Ergebnis der Messwert 25 ist. Diesem Messwert 25 wird noch ein erster Vergleichswert 27 zugeordnet, welcher dadurch ermittelt wird, dass das Überschreiten gewisser Signalpegel 28 überwacht wird, und in einer Signalzusammenführung 26 zu einem ersten Vergleichswert 27 zusammengeführt wird.
  • Unabhängig vom Ermitteln des ersten Vergleichswertes wird ein zweiter Vergleichswert 27 in der zweiten Auswerteeinheit 15 ermittelt, wobei hier wiederum eine Signalpegelüberwachung 28 und eine Signalzusammenführung 26 stattfindet. Als Ergebnis der Auswertung steht ein Messwert 25 und der Vergleichswert 27 zur Verfügung.

Claims (13)

  1. Einrichtung (10) zum fehlersicheren Erfassen von Messwerten in einer Steuereinheit (17, 18), mit einem Geber (11) zum Erfassen von Messsignalen, unabhängig voneinander arbeitenden Auswerteeinrichtungen (14, 15) zum redundanten Ermitteln von Messwerten (25) aus den Messsignalen des Gebers (11) und Übermittlungseinrichtungen zum fehlersicheren Übermitteln der Daten an die Steuereinheit (17, 18), dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Auswerteeinrichtung (14) zum Ermitteln eines Messwertes (25), eine zweite Auswerteeinrichtung (15) zum Ermitteln eines groben Vergleichswertes geringerer Genauigkeit vorgesehen sind, und eine Einrichtung(10) zum Feststellen der Fehlerfreiheit des Messwertes (25) durch Überprüfen mit dem Vergleichswert (27) vorgesehen ist.
  2. Einrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Auswerteeinrichtung (14, 15) im Bereich des Gebers (11) vorgesehen sind, zum fehlersicheren Übermitteln des Messwertes (25) und des Vergleichswertes (27) eine Übertragungseinrichtungen dient, wobei die Einrichtung (10) zum Feststellen der Fehlerfreiheit in einer beabstandet zum Geber (11) angeordneten Steuereinheit vorgesehen ist.
  3. Einrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu Messwert (25) und Vergleichswert (27) ein Kontrollwert gemessen wird, der eine periodisch wiederkehrende Referenzposition erfasst.
  4. Einrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber (11) ein Drehgeber insbesondere eines Antriebes ist.
  5. Einrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ge ber (11) wenigstens zwei unabhängige Sensoren (12, 13) zum Erzeugen von Messsignalen aufweist, wobei die Messsignale der Sensoren zueinander korreliert sind.
  6. Einrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (12, 13) des Gebers (11) Messsignale unterschiedlicher Genauigkeit erzeugen.
  7. Einrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Messwerte in einem externen, vorzugsweise mittels einem Netzwerk insbesondere mit fehlersicherer Datenübertragung angebundenen Steuergerät (17, 18) erfolgt.
  8. Verfahren zum fehlersicheren Erfassen von Messwerten (25) in einer Steuereinheit, mit einem Geber (11) zum Erzeugen von Messsignalen, einer ersten und einer zweiten Auswerteeinheit (14, 15) zum Ermitteln von Messwerten (25) aus den Messsignalen und dem Feststellen der Fehlerfreiheit der Messwerte (25) durch Vergleich miteinander, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messwert (25) in einer ersten Auswerteeinrichtung (14) und ein grober Vergleichswert (27) geringerer Genauigkeit ermittelt wird und der Messwert (25) durch Überprüfen mit dem Vergleichswert (27) erfolgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den Messwerten (25) ein Kontrollwert gemessen wird, welcher eine periodisch wiederkehrende Referenzposition erfasst, wobei eine Korrelation zwischen Messwert (25) und Vergleichswert (27) mittels des Kontrollwerts erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber (11) zwei Sensoren (12, 13) aufweist, welche zueinander korrelierte Messsignale erfasst, wobei das Erzeugen des Messwertes (25) unter Berücksichtigung der Korrelation der beiden Messsignale zueinander erfolgt, während der Vergleichswert (27) ohne Berücksichtigung der Korrelation erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte (25) die Winkellage einer Welle, insbesondere der Welle eines Antriebes erfassen, und die Sensoren (12, 13) des Gebers (11) vorzugsweise in Abhängigkeit der Rotation der Welle Impulse erzeugt, welche jeweils einen bestimmten Drehwinkel repräsentieren.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (12, 13) des Gebers (11) Messsignale unterschiedlicher Genauigkeit erzeugen.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln des Messwertes (25) in der ersten Auswerteeinrichtung (14) ein erster Vergleich von Messwert (25) und Grobwert erfolgt.
DE102004021635A 2004-05-03 2004-05-03 Einrichtung und Verfahren zum fehlersicheren Erfassen von Messwerten in einer Steuereinheit Expired - Fee Related DE102004021635B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004021635A DE102004021635B4 (de) 2004-05-03 2004-05-03 Einrichtung und Verfahren zum fehlersicheren Erfassen von Messwerten in einer Steuereinheit
PCT/EP2005/051860 WO2005109132A1 (de) 2004-05-03 2005-04-26 Einrichtung und verfahren zum fehlersicheren erfassen von messwerten in einer steuereinheit
US11/579,430 US20080190166A1 (en) 2004-05-03 2005-04-26 Device and Method for Error-Protected Detection of Measured Values in a Control Unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004021635A DE102004021635B4 (de) 2004-05-03 2004-05-03 Einrichtung und Verfahren zum fehlersicheren Erfassen von Messwerten in einer Steuereinheit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102004021635A1 true DE102004021635A1 (de) 2005-12-08
DE102004021635B4 DE102004021635B4 (de) 2012-02-23

Family

ID=34966121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004021635A Expired - Fee Related DE102004021635B4 (de) 2004-05-03 2004-05-03 Einrichtung und Verfahren zum fehlersicheren Erfassen von Messwerten in einer Steuereinheit

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20080190166A1 (de)
DE (1) DE102004021635B4 (de)
WO (1) WO2005109132A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006032938A1 (de) * 2006-03-17 2007-09-20 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zur Verarbeitung eines Signals zumindest eines Beschleunigungssensors sowie entsprechende Signalverarbeitungseinrichtung
US7911333B2 (en) 2005-12-16 2011-03-22 Siemens Aktiengesellschaft Motion monitoring
DE102018214175A1 (de) * 2018-08-22 2020-02-27 Siemens Schweiz Ag Verfahren zur Bewertung eines von einem Sensor erhältlichen Sensorsignals sowie nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung und Computerprogramm mit einer Implementation des Verfahrens

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011084784A1 (de) * 2011-10-19 2013-04-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Plausibilisierung von Sensorsignalen sowie Verfahren und Vorrichtung zur Ausgabe eines Auslösesignals
EP3067763B1 (de) * 2015-03-11 2022-06-29 Siemens Aktiengesellschaft Zuweisung von sensoren an maschinenteile
EP3493000B1 (de) * 2017-12-04 2023-06-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum fehlersicheren erfassen eines messwertes und automatisierungssystem
DE102018100878A1 (de) * 2018-01-16 2019-07-18 Ebm-Papst Landshut Gmbh Verfahren zum Überprüfen eines zeitdiskreten Signalwerts eines Sensors auf Fehlerfreiheit
EP3653428A1 (de) * 2018-11-19 2020-05-20 B&R Industrial Automation GmbH Verfahren zum sicheren überwachen der funktion eines langstatorlinearmotors
DE102019132356A1 (de) * 2019-11-28 2021-06-02 Tdk Electronics Ag Zweikanaliger Detektor

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4041550C3 (de) * 1990-12-22 2003-08-28 Schmersal K A Gmbh & Co Sicherheitseinrichtung mit mindestens einem berührungslosen Geber
AT400542B (de) * 1993-04-22 1996-01-25 Emco Maier Gmbh Anordnung zur lagegenauen festlegung eines werkzeugträgers
US5479161A (en) * 1994-03-25 1995-12-26 Honeywell Inc. Automatic calibration of redundant sensors
DE19725058A1 (de) * 1997-06-13 1998-12-17 Itt Mfg Enterprises Inc Vorrichtung mit redundanten Kanälen zwischen einer Sensoreinrichtung und einer Auswerteeinrichtung
DE19937737C2 (de) * 1999-08-10 2003-10-30 Pilz Gmbh & Co Vorrichtung zum sicheren Überwachen der Drehbewegung einer Welle
DE10037737B4 (de) * 2000-08-02 2007-03-22 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur sicheren einkanaligen Auswertung von Sensorsignalen
DE10123625A1 (de) * 2001-05-15 2002-11-21 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer messwerterfassung
DE10235502C1 (de) * 2002-08-02 2003-12-24 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur sicheren Schalterstellungserkennung eines Drehschalters
JP4392599B2 (ja) * 2004-03-25 2010-01-06 株式会社デンソー センサシステム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7911333B2 (en) 2005-12-16 2011-03-22 Siemens Aktiengesellschaft Motion monitoring
DE102006032938A1 (de) * 2006-03-17 2007-09-20 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zur Verarbeitung eines Signals zumindest eines Beschleunigungssensors sowie entsprechende Signalverarbeitungseinrichtung
DE102018214175A1 (de) * 2018-08-22 2020-02-27 Siemens Schweiz Ag Verfahren zur Bewertung eines von einem Sensor erhältlichen Sensorsignals sowie nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung und Computerprogramm mit einer Implementation des Verfahrens

Also Published As

Publication number Publication date
US20080190166A1 (en) 2008-08-14
WO2005109132A1 (de) 2005-11-17
DE102004021635B4 (de) 2012-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1923670B1 (de) Positionsmesseinrichtung
WO2005109132A1 (de) Einrichtung und verfahren zum fehlersicheren erfassen von messwerten in einer steuereinheit
EP0995974B1 (de) Drehgeber
DE112013006990B4 (de) Encoder und Servomotor
EP2526429B1 (de) Verfahren zum detektieren der rotation und drehrichtung eines rotors
EP2458342B1 (de) Überwachungseinheit und Verfahren zur Überwachung von Positionssignalen inkrementaler Positionsmesseinrichtungen
DE19506019C2 (de) Verfahren zum Betrieb eines optischen Lenkwinkelsensors
DE102010053596B4 (de) Drehwinkelmessvorrichtung
EP2017678B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Signalen von einer Positionsmesseinrichtung zu einer Auswerteeinheit
EP2600113B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Drehwinkels zweier relativ zueinander rotierender Objekte
EP0133199B1 (de) Anordnung zur Fehlerüberwachung bei einer Messeinrichtung
EP3035000A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur überprüfung eines arbeitstaktsignals einer positionsmesseinrichtung
DE10360042A1 (de) Verfahren und Meßsystem zur Bestimmung einer absoluten Winkellage
DE102011101235B4 (de) Elektronisches und/oder optisches Gerät mit wenigstens einer Eingabeeinrichtung
DE19955475A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Drehmomentmessung
DE19604968C2 (de) Verfahren zum Prüfen von inkrementalen Meßsystemen und Prüfgerät zur Durchführung des Verfahrens
DE102019111852B3 (de) Sicherheitslaserscanner und Verfahren
DE102007020760B4 (de) Messanordnung mit einem Datenkanal zur Datenübertragung eines Messsignals und eines Kontrollsignals
EP0204092B1 (de) Einrichtung zur Erzeugung wenigstens eines fehlergesicherten periodischen Rechtecksignals
DE4239157C2 (de) Vorrichtung zur Erzeugung einer drehzahlproportionalen Impulsfolge an einem rotierenden Zahnrad
DE102014102233A1 (de) Verschiebungsdaten-Übertragungsvorrichtung
EP2506437B1 (de) Wellenbrucherkennung
EP3760979A1 (de) Positionsmesseinrichtung und verfahren zum betreiben einer positionsmesseinrichtung
DE102022110084A1 (de) Bestimmung der Position eines ersten Objekts relativ zu einem zweiten Objekt
AT510820B1 (de) Korrekturverfahren für drehgeber

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20120524

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee