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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Überwachungsbereichs.
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Eine
derartige Vorrichtung kann von einem Lichtvorhang gebildet sein.
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Derartige
Lichtvorhänge
umfassen eine Sendereinheit mit einer Anordnung von Sendelichtstrahlen
emittierenden Sendern, eine Empfängereinheit mit
einer Anordnung von Sendelichtstrahlen empfangenden Empfängern, eine
Auswerteeinheit, in welcher in Abhängigkeit von Empfangssignalen
an den Ausgängen
der Empfänger
ein Objektfeststellungssignal generiert wird, sowie ein Ausgangsteil
zur Ausgabe des Objektfeststellungssignals.
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Jeweils
ein Sender und ein zugeordneter Empfänger bilden eine Strahlachse
des Lichtvorhangs. Durch eine optische Synchronisation werden die
Sender und Empfänger
der einzelnen Strahlachsen zyklisch einzeln nacheinander aktiviert.
Durch die Strahlachsen des Lichtvorhangs wird ein flächiger Überwachungsbereich überwacht.
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Typischerweise
werden derartige Lichtvorhänge
im Bereich der Sicherheitstechnik, insbesondere im Personenschutz
eingesetzt. Der vom Lichtvorhang überwachte Überwachungsbereich bildet einen
Gefahrenbereich an einer Maschine oder dergleichen. Um Gefährdungen
von Personen zu vermeiden, wird die Maschine dann, wenn mit dem Lichtvorhang
ein Eindringen eines Objekts, insbesondere eines sicherheitskritischen
Objekts wie einer Person, detektiert wird, die Maschine aus Sicherheitsgründen abgeschaltet.
Dabei wird die Maschine direkt in Abhängigkeit der im Lichtvorhang
durchgeführten
Objekter kennung aktiviert, das heißt eingeschaltet, oder deaktiviert,
das heißt
ausgeschaltet. Hierzu wird in Abhängigkeit eines in der Auswerteeinheit
generierten Objektfeststellungssignals ein Sicherheitsschaltsignal
generiert, das zur Ansteuerung der Maschine verwendet wird.
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Für den Einsatz
des Lichtvorhangs im Bereich der Sicherheitstechnik ist es erforderlich,
dass der Lichtvorhang den hierfür
relevanten normativen Sicherheitsanforderungen genügt.
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Zur
Erfüllung
dieser Anforderungen können im
Lichtvorhang selbst interne Tests durchgeführt werden, mittels derer die
Komponenten des Lichtvorhangs vollständig überprüft werden. In bekannter Weise
kann zur Durchführung
derartiger interner Tests die Auswerteeinheit vorgesehen sein, wobei diese
hierzu einen redundanten Aufbau aufweist, insbesondere in Form von
sich gegenseitig überwachenden
Rechnereinheiten. Durch die mit der Auswerteeinheit durchgeführten internen
Tests können einerseits
Fehler in der Auswerteeinheit selbst aufgedeckt werden. Weiterhin
kann durch die internen Tests das von den Sendern und Empfängern gebildete
optische Sensorteil geprüft
werden. Dabei können, falls
notwendig, zusätzlich
auch in der Steuereinheit der Sendereinheit interne Tests durchgeführt werden. Schließlich kann
durch interne Tests, die in der Auswerteeinheit durchgeführt werden,
das Ausgangsteil des Lichtvorhangs auf Fehlerfreiheit geprüft werden.
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Bei
derartigen, intern getesteten Lichtvorhängen weist das Ausgangsteil
zur Erfüllung
der Sicherheitsanforderungen einen getesteten Sicherheits-Schaltausgang mit
einem zweikanaligen Aufbau in Form von zwei Schaltausgängen auf, über welchen
das Sicherheitsschaltsignal ausgegeben wird. Zur internen Testung
dieses Sicherheits-Schaltausgangs werden in der Auswerteeinheit
Hilfspulse generiert, die dem Sicherheitsschaltsignal überlagert werden.
In der Auswerteeinheit wird dann die Reaktion des Sicherheits-Schaltausgangs
auf diese Hilfspulse abgeprüft.
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Weiterhin
sind Vorrichtungen bekannt, welche einen oder mehrere Lichtvorhänge sowie
ein dem oder den Lichtvorhängen
zugeordnetes Test- und Auswertegerät umfassen. Bei derartigen
Vorrichtungen erfolgt die Objektüberwachung
in Gefahrenbereichen nach wie vor mit dem oder den Lichtvorhängen, das
heißt
in dem Lichtvorhang oder in den Lichtvorhängen wird jeweils ein Objektfeststellungssignal
generiert, welches angibt, ob ein Objekt erfasst wurde oder nicht.
Die weitere Auswertung zur Generierung eines Sicherheitsschaltsignals
in Abhängigkeit
der Objektfeststellungssignale erfolgt in dem Test- und Auswertegerät. Das Test-
und Auswertegerät
weist den Sicherheits-Schaltausgang auf, über welchen das Sicherheitsschaltsignal
zur Aktivierung oder Deaktivierung ausgegeben wird. Weiterhin erfolgt
eine externe Testung des oder jedes Lichtvorhangs über das
Test- und Auswertegerät.
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Zur
Durchführung
der externen Testung weist die Sendereinheit des oder jedes Lichtvorhangs
einen Testeingang auf. Bei einer Vorrichtung mit einem Lichtvorhang
und einem Test- und Auswertegerät
ist der Testeingang der Sendereinheit des Lichtvorhangs an das Test-
und Auswertegerät
angeschlossen, weiterhin ist das Ausgangsteil der Empfängereinheit
des Lichtvorhangs an das Test- und Auswertegerät angeschlossen.
Zur externen Testung wird in vorgegebenen Zeitabständen ein
Testsignal vom Test- und Auswertegerät in die Sendereinheit des
Lichtvorhangs vorgegeben. Dadurch werden die Sender des Lichtvorhangs
deaktiviert. Alternativ werden den Sendelichtstrahlen der Sender
spezifische Kennungen aufgeprägt.
In jedem Fall wird die durch das Testsignal generierte empfangsseitige
Reaktion des Lichtvorhangs, das heißt, das durch die Testung generierte
spezifische Ausgangssignal, das über
den Ausgangsteil in das Test- und
Auswertegerät
eingelesen wird, mit einer bestimmten, im Test- und Auswertegerät vorgegebenen
Erwartungshaltung verglichen, um so prüfen zu können, ob der Lichtvorhang, insbesondere
dessen von den Sendern und Empfängern
gebildetes optische Sensorteil, die Auswerteeinheit und das Ausgangsteil
fehlerfrei arbeiten.
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Bei
einer Vorrichtung mit mehreren Lichtvorhängen erfolgt die externe Testung
in entsprechender Weise. Dabei bilden die Lichtvorhänge eine
kaskadierte Anordnung. Der Testeingang des ersten Lichtvorhangs
ist an das Test- und Auswertegerät
angeschlossen. Das Ausgangsteil dieses Lichtvorhangs ist an den
Testeingang des zweiten Lichtvorhangs angeschlossen. Das Ausgangsteil
des zweiten Lichtvorhangs ist wieder an den Testeingang des dritten
Lichtvorhangs angeschlossen, usw. Schließlich ist das Ausgangsteil
des letzten Lichtvorhangs an das Test- und Auswertegerät angeschlossen.
Auf diese Weise wird das externe Testsignal vom ersten Lichtvorhang
nacheinander an die weiteren Lichtvorhänge weitergegeben. Durch das
Einlesen des Ausgangssignals des letzten Lichtvorhangs in das Test- und
Auswertegerät
wird dazu im Test- und Auswertegerät die Reaktion aller Lichtvorhänge auf
das Testsignal mit der im Test- und Auswertegerät vorgegebenen Erwartungshaltung
verglichen.
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Für den Fall,
dass zur externen Testung des oder der Lichtvorhänge deren Sender abgeschaltet werden,
ist jedoch nachteilig, dass nach dem Abschalten der Sender die einzelnen
Strahlachsen wieder aufsynchronisiert werden müssen. Während der für diese Synchronisierung benötigten Zeit
sind jedoch die Lichtvorhänge
nicht in der Lage, Objekte im jeweiligen Überwachungsbereich zu erkennen.
Dadurch entstehen Totzeiten, in welchen gefahrenbringende Objekte
nicht erkannt werden können.
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Nachteilig
bei der zweiten Variante der externen Testung, bei welcher den Sendern
spezifische Testkennungen aufgeprägt sind, ist, dass diese Aufprägung der
Testkennungen selbst Sicherheitsanforderungen genügen muss,
wodurch ein zusätzlicher Überwachungsbedarf
entsteht, der den konstruktiven Aufwand der Lichtvorhänge erhöht. Dieser
Aufwand wird dadurch erhöht,
dass die Aufprägung
der Testkennungen relativ komplex ist, so dass ein erheblicher Rechenaufwand
hierfür
erforderlich ist. Dies wiederum erhöht die Anforderungen an die
Hardware, insbesondere müssen
die hierfür
erforderlichen Rechnerein heiten erhebliche Rechenleistungen aufweisen,
wodurch der Software- und Hardwareaufwand in unerwünschter
Weise erhöht
wird.
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Die
DE 299 00 149 U1 betrifft
eine Lichtschrankenanordnung mit optoelektronischen Sensoren zur Überwachung
eines Gefahrenbereiches, wobei eine mit den Sensoren verbundene Überwachungseinrichtung
vorgesehen ist, die bei Vorliegen eines Gefahrenzustandes ein Warnsignal
erzeugt. Die Überwachungseinrichtung
weist einen Mikrorechner zum Verarbeiten von Signalen auf, die von den
Sensoren geliefert werden. Zudem ist ein mit dem Mikrorechner verbundener
Datenspeicher zur Speicherung von aus den Signalen erhaltenen Daten vorgesehen.
Schließlich
ist eine Datenschnittstelle für
den Anschluss eines externen Diagnosegerätes vorgesehen, mittels dem
Daten über
aktuell gelieferte Signale und die im Datenspeicher gespeicherten Daten
abrufbar sind.
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Die
DE 10 2005 050 979
A1 betrifft einen optischen Sensor zur Erfassung von Objekten
in einem Überwachungsbereich
mit wenigstens einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, wenigstens
einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger, wenigstens einer Rechnereinheit,
in welcher in Abhängigkeit
der Empfangssignale am Ausgang des Empfängers ein binäres Objektfeststellungssignal generiert
wird, und mit wenigstens einer Sicherheitsausgangsschaltung, welche
in Abhängigkeit
des Objektfeststellungssignals zur Generierung eines über einen
Schaltausgang ausgebbaren Schaltsignals ein- und ausschaltbar ist. In der Rechnereinheit
werden fortlaufend Testsignale generiert und in die Sicherheitsausgangsschaltung
in ein- und ausgeschalteten Zustand eingelesen. In der Sicherheitsausgangsschaltung
werden als Antwort auf die Testsignale ohne Änderung des Schaltsignals Messsignale generiert
und in die Rechnereinheit rückgelesen.
In der Rechnereinheit wird durch Auswertung der Signalformen der
Messsignale unabhängig
von einer am Schaltausgang anliegenden Last die Funktionsfähigkeit
der Sicherheitsausgangsschaltung überprüft.
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Die
DE 195 08 841 A1 betrifft
eine Sicherheitsschalteranordndung zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung
eines Arbeitsmittels mittels eines Sensorsignals, welches dem Arbeitsmittel über zwei
Auswertekanäle
mit jeweils einem Aktor zugeführt
wird. Die Aktoren weisen aus Halbleiterelementen bestehende schalterartige
Mittel auf. Jedem Aktor ist eine Rechnereinheit vorgeschaltet, die
mit dem Aktor über
zwei bidirektionale Zuleitungen verbunden ist, wobei über die
erste Zuleitung rücklesbar
Schaltimpulse von der Rechnereinheit zum Aktor übertragen werden, und wobei über die
zweite Zuleitung rücklesbar
Testimpulse von der Rechnereinheit zum Aktor zu dessen Funktionsüberprüfung übertragen werden.
Die Rechnereinheiten sind über
eine bidirektionale Zuleitung zu deren Funktionsüberprüfung verbunden. Von den Rechnereinheiten
werden zur Funktionsüberprüfung der
Aktoren die Schaltzustände
der schalterartigen Mittel so kurzzeitig geändert, dass sich der Betriebszustand
des Arbeitsmittels aufgrund seiner Trägheit nicht ändert. Mittels
einer Spannungsüberwachungseinheit
werden die Betriebsspannungen der Rechnereinheiten überwacht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art bereitzustellen, bei welcher möglichst rationell und mit möglichst
geringem konstruktivem Aufwand die Sicherheits-Anforderungen für den Einsatz
der Vorrichtung im Bereich der Sicherheitstechnik erfüllt werden können.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte
Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
dient zur Überwachung
eines Überwachungsbereichs
und umfasst einen Lichtvorhang, welcher eine Sendereinheit mit einer
Anordnung von Sendelichtstrahlen emittierenden Sendern, eine Empfängereinheit
mit einer Anordnung von Sendelichtstrahlen empfangenden Empfängern und
eine Auswerteeinheit, in welcher in Abhängigkeit von Empfangs signalen
an den Ausgängen
der Empfänger
ein Objektfeststellungssignal generiert wird, aufweist. Weiterhin
umfasst der Lichtvorhang ein Ausgangsteil zur Ausgabe des Objektfeststellungssignals.
In der Auswerteeinheit des Lichtvorhangs sind interne Tests durchführbar. Mittels
der internen Tests erfolgt eine Funktionsüberprüfung des von den Sendern und
den Empfängern
gebildeten optischen Sensorteils sowie der Auswerteeinheit. An den
Lichtvorhang ist ein Test- und Auswertegerät anschließbar, wobei hierzu an der Empfängereinheit
ein Testeingang vorgesehen ist. Zur Durchführung externer Tests werden
im Test- und Auswertegerät
generierte Testsignale über
den Testeingang eingelesen. Vom Lichtvorhang werden auf die Testsignale
generierte Antwortsignale an das Test- und Auswertegerät ausgegeben.
Mit den externen Tests erfolgt eine Funktionsüberprüfung des Ausgangsteils.
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In
der einfachsten Ausgestaltung besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung
aus einem Lichtvorhang und einem Test- und Auswertegerät, wobei
sowohl der Testeingang als auch das Ausgangsteil des Lichtvorhangs
an das Test- und Auswertegerät
angeschlossen sind.
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In
einer komplexeren Ausführungsform
kann eine kaskadierte Anordnung von Lichtvorhängen vorgesehen sein, wobei
jeweils das Ausgangsteil eines Lichtvorhangs an den Testeingang
des nachfolgenden Lichtvorhangs angeschlossen ist. Dabei ist das Test-
und Auswertegerät
an den Testeingang des ersten Lichtvorhangs und an das Ausgangsteil
des zweiten Test- und Auswertegeräts angeschlossen.
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In
jedem Fall bildet das Test- und Auswertegerät einerseits eine Einheit zur
Durchführung
externer Tests der Lichtvorhänge
und andererseits ein Auswertegerät
derart, dass dieses aus dem Objektfeststellungssignal der Lichtvorhänge ein
sicherheitsrelevantes Sicherheitsschaltsignal generiert, mit welchem
vorzugsweise eine Maschine oder Anlage, deren Gefahrenbereich mit
dem oder den Lichtvorhängen überwacht
wird, ein- oder ausgeschaltet wird. Zum sicheren Ein- und Ausschalten
der Maschine oder Anlage wird das Sicherheitsschaltsignal zweckmäßig über einen
fehlersicheren zweikanaligen Sicherheits-Schaltausgang an die Maschine oder Anlage
ausgegeben.
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Der
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass eine Kombination
von internen und externen Tests vorgesehen ist, durch welche sämtliche Komponenten
des oder jedes Lichtvorhangs auf Fehlerfreiheit geprüft werden,
wodurch die Sicherheits-Anforderungen für den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Bereich der Sicherheitstechnik erfüllt werden. Die externen Tests
werden dabei generell von dem Test- und Auswertegerät so durchgeführt, dass
dieses Testsignale an den Lichtvorhang sendet und das Test- und
Auswertegerät
die darauf generierte Antwort mit einer vorgegebenen Erwartungshaltung
vergleicht.
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Wesentlich
dabei ist, dass die Testsignale zur Durchführung externer Tests von dem
Test- und Auswertegerät
in die Empfängereinheit
des jeweiligen Lichtvorhangs eingelesen werden. Da an der Sendereinheit
des Lichtvorhangs kein Testeingang mehr vorgesehen sein muss, wird
dort ein unerwünschter
zusätzlicher
Hardwareaufwand vermieden. Die Anbringung des Testeingangs an der Empfängereinheit,
an welcher bereits Ausgänge
als Bestandteile des Ausgangsteils vorgesehen sind, lässt sich
erheblich rationeller gestalten.
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Ein
weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass mit
den externen Tests jeweils nur das Ausgangsteil eines Lichtvorhangs
getestet wird. Der optische Sensorteil des Lichtvorhangs, bestehend
aus Sendern und Empfängern,
sowie die Auswerteeinheit werden durch interne Tests getestet. Zur
Durchführung
der internen Tests ist die Auswerteeinheit vorgesehen, die hierzu
einen redundanten Aufbau, vorzugsweise in Form zweier sich gegenseitiger
Rechnereinheiten, aufweist.
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Im
Vergleich zu einer Komplett-Testung eines Lichtvorhangs durch externe
Tests müssen
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur externen Testung weder die Sender der Sendereinheit abgeschaltet
werden, noch den Sender Testkennungen aufgeprägt werden. Damit entfallen
die Totzeiten des Lichtvorhangs, die durch die Aufsynchronisierung
der Strahlachsen nach dem Abschalten der Sender entstehen. Weiterhin
kann der Aufwand, der zur Realisierung der Testkennungen vorgesehen
sein muss, entfallen.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Sicherheitskonzepts besteht
darin, dass anders als bei einem Lichtvorhang mit komplett interner
Testung kein zweikanaliger fehlersicherer Sicherheits-Schaltausgang
als Ausgangsteil vorgesehen sein muss. Vielmehr reicht ein einkanaliger
Schaltausgang zur Ausbildung des Ausgangsteils aus. Besonders bei Vorrichtungen
mit mehreren, kaskadierten Lichtvorhängen wird dadurch ein erheblicher
Einspareffekt erzielt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
dass eventuell auftretende Kurzschlussfehler, bedingt durch einen
Kurzschluss zwischen Testeingang und einem Schaltausgang als Bestandteil
des Ausgangsteils aufgedeckt werden können. Typischerweise werden,
da sowohl der Schaltausgang als auch der Testeingang an der Empfängereinheit
vorhanden sind, beide in einem gemeinsamen Kabel oder einer gemeinsamen
Leitung geführt,
so dass dort generell die Gefahr von Kurzschlüssen besteht. Diese Kurzschlussfehler werden
durch interne Tests in der Auswerteeinheit des Lichtvorhangs aufgedeckt.
Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass in der Auswerteeinheit generell
auf ein über
den Testeingang eingelesenes Testsignal eine über den Schaltausgang auszugebende Antwort
zeitversetzt hierzu, das heißt
mit einer Verzögerung,
generiert wird.
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Durch
das Abprüfen
des Vorhandenseins dieses Zeitversatzes der Ausgabe der Antwort über den
Schaltausgang können
Kurzschlussfehler aufgedeckt werden, da im Fall eines Kurzschlusses
dieser Zeitversatz des Signals am Schaltausgang nicht vorhanden
ist.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Lichtvorhang
mit einer Betriebsartumschaltung derart versehen, dass der Lichtvorhang entweder
ein System bildet, das komplett durch interne Tests getestet wird
oder durch die erfindungsgemäße Kombination
externer und interner Tests geprüft
wird. Dabei weist der Lichtvorhang als Ausgangsteil einen zweikanaligen,
das heißt
aus zwei Schaltausgängen
bestehenden Sicherheits-Schaltausgang auf, welcher in der Betriebsart,
in welcher der Lichtvorhang vollständig durch interne Tests geprüft wird,
durch in der Auswerteeinheit generierte Hilfspulse getestet wird.
In der zweiten Betriebsart, in welcher eine Kombination interner
und externer Tests erfolgt, wird einer der Schaltsausgänge als
Testeingang genutzt, während
der andere Schaltausgang allein die Funktion der Ausgabe des Ausgangssignals, das
heißt
des Objektfeststellungssignals, übernimmt. Die
Hilfspulse werden in der Auswerteeinheit in dieser Betriebsart nicht
generiert, wodurch Beeinflussungen des Test- und Auswertegeräts durch
die Hilfspulse ausgeschlossen sind. Die Betriebsartumschaltung erfolgt
bevorzugt automatisch. Beispielsweise kann bei Anstehen eines Testsignals
an einem der Schaltausgänge
dieser automatisch umgeschaltet und als Testeingang genutzt werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1:
Schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Überwachung eines Überwachungsbereichs
mit einem Lichtvorhang und einem Test- und Auswertegerät.
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2:
Vorrichtung zur Überwachung
eines Überwachungsbereichs
mit einer kaskadierten Anordnung von Lichtvorhängen.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung 1 zur Überwachung eines Überwachungsbereichs,
die im Bereich der Sicherheitstechnik, insbesondere im Bereich des
Personenschutzes eingesetzt wird, und die aus einem Lichtvorhang 2 und
einem Test- und Auswertegerät 3 besteht.
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Der
Lichtvorhang 2 umfasst eine Sendereinheit 4 und
eine Empfängereinheit 5,
die in separaten Gehäusen
untergebracht sind. Die Sendereinheit 4 umfasst eine Anordnung
von Sendelichtstrahlen 6 emittierenden Sendern 7,
die Empfängereinheit 5 eine
entsprechende Anzahl von Empfängern 8.
Bei freiem Überwachungsbereich
gelangen die Sendelichtstrahlen 6 jeweils eines Senders 7 ungehindert auf
einen zugeordneten Empfänger 8.
Ein Sender 7 und ein zugeordneter Empfänger 8 bilden eine
Strahlachse des Lichtvorhangs 2. Die Sendelichtstrahlen 6 des
Lichtvorhangs 2 definieren einen flächigen Überwachungsbereich, der vom
Lichtvorhang 2 überwacht
wird.
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Die
Sendereinheit 4 weist eine Steuereinheit 9 zur
Ansteuerung der Sender 7 auf. Die Empfängereinheit 5 weist
eine Auswerteeinheit 10 auf, in welcher in Abhängigkeit
der Empfangssignale an den Ausgängen
des Empfängers 8 ein
binäres
Objektfeststellungssignal generiert wird, dessen Schaltzustände angeben,
ob ein Objekt im Überwachungsbereich
erkannt wurde oder nicht. Dabei liegt eine Objekterkennung vor,
wenn wenigstens eine der Strahlachsen des Lichtvorhangs 2 durch
einen Objekteingriff unterbrochen wurde. Die Auswerteeinheit 10 weist
im vorliegenden Fall einen redundanten Aufbau auf und besteht aus
zwei sich gegenseitig zyklisch überwachenden
Rechnereinheiten.
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Die
Steuerung des Lichtvorhangs 2 erfolgt derart, dass die
Sender 7 und Empfänger 8 der
einzelnen Strahlachsen zyklisch einzeln nacheinander aktiviert werden,
wobei die Sender 7 Sendelichtstrahlen 6 in Form
von Sendelichtpulsen mit vorgegebenen Puls-Pausen-Verhältnissen
emittieren. Die Synchronisierung des Lichtvorhangs 2 erfolgt
auf optischem Weg vorzugsweise dadurch, dass die Sendelichtimpulse
eines Senders 7 eine individuelle Kodierung aufweisen,
welche vom zugeordneten Empfänger 8 erkannt
werden muss.
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Die
Ausgabe der vom Objektfeststellungssignal gebildeten Ausgangssignale
erfolgt über
ein Ausgangsteil 11, das im vorliegenden Fall einen einkanaligen
Schaltausgang 12 aufweist. Weiterhin weist das Ausgangsteil 11 einen
Testeingang 13 auf. Der Testeingang 13 kann auch
außerhalb
des Ausgangsteils 11 sein.
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Sowohl
der Schaltaugang 12 als auch der Testeingang 13 sind
an das Test- und Auswertegerät 3 angeschlossen.
Das Test- und Auswertegerät 3 bildet
einerseits ein Auswertegerät,
in welchem aus dem Ausgangssignal ein sicherheitsrelevantes Sicherheitsschaltsignal
generiert wird, welches über
einen fehlersicheren zweikanaligen Sicherheits-Schaltausgang 14 ausgegeben
wird. Zudem erfolgt mittels des Test- und Auswertegeräts 3 eine
externe Testung des Lichtvorhangs 2.
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Mit
der so ausgebildeten Vorrichtung 1 erfolgt die Absicherung
einer Maschine, von welcher innerhalb eines Gefahrenbereichs Gefahren
für Personen
ausgehen können.
Mit dem Lichtvorhang 2 wird überwacht, ob sicherheitskritische
Objekte, insbesondere Personen, in den Gefahrenbereich eindringen.
Mit dem Sicherheitsschaltsignal wird die Maschine angesteuert. Dabei
wird die Maschine nur dann eingeschaltet, wenn kein sicherheitskritisches Objekt
in den Gefahrenbereich eindringt. Liegt dagegen ein solcher Objekteingriff
vor, wird die Maschine über
das Sicherheitsschaltsignal abgeschaltet. Weiter wird die Maschine
bei Vorliegen einer Fehlfunktion des Lichtvorhangs 2 abgeschaltet.
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Zur
Aufdeckung von Fehlfunktionen des Lichtvorhangs 2 und damit
zur Erfüllung
der normativen Sicherheitsanforderungen wird der Lichtvorhang 2 durch
eine Kombination interner und externer Tests getestet.
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Die
internen Tests des Lichtvorhangs 2 werden in der Auswerteeinheit 10 der
Empfängereinheit 5 und
gegebenenfalls auch in der Steuereinheit 9 der Sendereinheit 4 durchgeführt. Mit
den internen Tests wird einerseits das optische Sensorteil des Lichtvorhangs 2 bestehend
aus den Sendern 7 und Empfängern 8 sowie die
Auswerteeinheit 10 selbst getestet.
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Mit
den von dem Test- und Auswertegerät 3 durchgeführten externen
Tests wird das Ausgangsteil 11 des Lichtvorhangs 2 getestet.
Hierzu werden in dem Test- und Auswertegerät 3 in vorgegebenen
Zeitintervallen Testsignale generiert und in die Auswerteeinheit 10 eingelesen.
Dort werden auf die Testsignale Antwortsignale generiert und über das
Ausgangsteil 11 an das Test- und Auswertegerät 3 ausgegeben.
Diese Antwortsignale werden im Test- und Auswertegerät 3 mit
vorgegebenen Erwartungshaltungen, das heißt Sollwerten oder dergleichen
verglichen, wodurch Fehlfunktionen im Ausgangsteil 11 aufgedeckt
werden können.
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Zur
Komplettierung der Funktionsprüfung
erfolgen in der Auswerteeinheit 10 interne Tests um festzustellen,
ob zwischen der Leitung 15 vom Testeingang 13 zum
Test- und Auswertegerät 3 und
der Leitung 16 vom Schaltausgang 12 zum Test-
und Auswertegerät 3,
die über
dieselbe Zuleitung geführt sind,
ein Kurzschluss vorliegt. Hierbei wird in der Auswerteeinheit 10 abgeprüft, ob zwischen
dem Anliegen des Testsignals am Testeingang 13 und dem Anliegen
des hierauf generierten Antwortsignals am Schaltausgang 12 ein
Zeitversatz vorliegt, der durch die interne Generierung des Antwortsignals
in Abhängigkeit
des Testsignals bedingt ist. Liegt ein solcher Zeitversatz nicht
vor, ist ein Kurzschluss zwischen diesen Leitungen 15, 16 vorhanden.
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Der
Lichtvorhang 2 der Vorrichtung 1 gemäß 1 kann
derart weitergebildet sein, dass dieser eine Betriebsartumschaltung
zwischen zwei Betriebsmodi aufweist. In dem ersten Betriebsmodus wird
der Lichtvorhang 2 komplett durch interne Tests getestet,
während
im zweiten Betriebsmodus die beschriebene kombinierte interne und
externe Testung erfolgt. Dabei wird nur im zweiten Betriebsmodus, nicht
jedoch im ersten Betriebsmodus, das Test- und Auswertegerät 3 benötigt. Das
Ausgangsteil 11 des Lichtvorhangs 2 ist dabei
derart modifiziert, dass der Testeingang 13 wahlweise auch
als Schaltausgang 12 betrieben werden kann. Während der
Testeingang 13 im zweiten Betriebsmodus als solcher zur
Durchführung
externer Tests genutzt wird, bildet der Testeingang 13 im
ersten Betriebsmodus einen zweiten Schaltaugang 12. Die
beiden Schaltausgänge 12 bilden
dann einen fehlersicheren Sicherheits-Schaltausgang 14,
der durch in der Auswerteeinheit 10 generierte Hilfspulse
zyklisch getestet wird. In dem zweiten Betriebsmodus werden die
Hilfspulse dagegen nicht generiert.
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2 zeigt
eine Erweiterung der Vorrichtung 1 gemäß 1 derart,
dass eine kaskadierte Anordnung von drei Lichtvorhängen 2 dem
Test- und Auswertegerät 3 zugeordnet
sind. Die Lichtvorhänge 2 sind
identisch ausgebildet und entsprechen in ihrem Aufbau der Ausführungsform
des Lichtvorhangs 2 gemäß 1.
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Wie
aus 2 ersichtlich, wird die kaskadierte Anordnung
der Lichtvorhänge 2 dadurch
erhalten, dass eine Leitung 17 vom Test- und Auswertegerät 3 zum
Testeingang 13 des ersten Lichtvorhangs 2 geführt ist.
Eine weitere Leitung 18 ist vom Schaltausgang 12 des
ersten Lichtvorhangs 2 zum Testeingang 13 des
zweiten Lichtvorhangs 2 geführt. Eine Leitung 19 ist
vom Schaltausgang 12 des zweiten Lichtvorhangs 2 zum
Testeingang 13 des dritten Lichtvorhangs 2 geführt. Schließlich ist
der Schaltausgang 12 des dritten Lichtvorhangs 2 über die
Leitung 20 zum Test- und Auswertegerät 3 geführt.
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In
dem Test- und Auswertegerät 3 wird
aus den Ausgangssignalen der Lichtvorhänge 2 ein Sicherheitsschaltsignal
zum Ein- oder Ausschalten der Maschine generiert. Dabei wird über das
Sicherheitsschaltsignal die Maschine nur dann eingeschaltet, wenn
mit keinem der Lichtvorhänge 2 ein
Objekt detektiert wird und wenn bei keinem der Lichtvorhänge 2 eine
Fehlfunktion vorliegt. Die Funktionsprüfung der Lichtvorhänge 2 erfolgt
analog zur Ausführungsform
gemäß 1 durch
die Kombination von internen und externen Tests. Die externen Tests
dienen wieder zur Testung der Ausgangsteile 1 des Lichtvorhangs 2,
wobei hierzu die im Test- und Auswertegerät 3 generierten Testsignale
vom ersten über
das zweite bis zum dritten Lichtvorhang 2 weitergegeben
werden und die darauf generierte Antwort in dem Test- und Auswertegerät 3 wieder
mit einer vorgegebenen Erwartungshaltung verglichen wird.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Lichtvorhang
- 3
- Test-
und Auswertegerät
- 4
- Sendereinheit
- 5
- Empfängereinheit
- 6
- Sendelichtstrahlen
- 7
- Sender
- 8
- Empfänger
- 9
- Steuereinheit
- 10
- Auswerteeinheit
- 11
- Ausgangsteil
- 12
- Schaltausgang
- 13
- Ausgangsteil
- 14
- Sicherheits-Schaltausgang
- 15
- Leitung
- 16
- Leitung
- 17
- Leitung
- 18
- Leitung
- 19
- Leitung