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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine sichere Schalteinrichtung für
ein modulares fehlersicheres Steuerungssystem zum Ein- und sicheren
Ausschalten einer Last, mit zumindest einem verschleißbehafteten
Schaltelement, das ausgelegt ist, durch ein vom Steuerungssystem
generiertes Steuersignal einen Schaltvorgang auszuführen,
um die Last zu schalten. Die Erfindung betrifft ferner ein modulares
fehlersicheres Steuerungssystem zum Ein- und sicheren Ausschalten
eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere einer elektrisch angetriebenen
Maschine, über zumindest eine Schalteinrichtung, mit einer Steuerungsvorrichtung
zum Auswerten von Eingangssignalen und zur Erzeugung eines für
die Schalteinrichtung bestimmten Steuersignals abhängig
von der Auswertung.
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Derartige
Schalteinrichtungen sind allgemein bekannt und bilden einen Bestandteil
von fehlersicheren Steuerungssystemen, die allgemein auch als Sicherheitsschaltgeräte
bezeichnet werden. Fehlersichere Steuerungssysteme dienen dazu,
das Signal eines Sicherheitsgebers, beispielsweise eines Not-Aus-Schalters,
eines Schutztürpositionsschalters etc. sicher auszuwerten
und einen oder mehrere sichere Ausgangskontakte einer Schalteinrichtung anzusteuern. Über
diese geschalteten Ausgangskontakte werden dann Aktoren, beispielsweise
Schütze, Ventile, Motoren, gefährliche Maschinenteile,
beispielsweise Sägeblätter, Roboterarme, Hochspannungseinrichtungen,
etc., in einen sicheren Zustand gebracht. Die Anmelderin bietet
unter dem Namen ”PNOZ” eine Vielzahl von unterschiedlichen
Sicherheitsschaltgeräte-Typen an. Ein Beispiel eines modular
aufgebauten Sicherheitsschaltgeräts mit einem modularen
fehlersicheren Steuerungssystem und einer sicheren Schalteinrichtung
ist beispielsweise in
DE
100 20 075 C2 offenbart. Auch in der Druckschrift
DE 100 11 211 ist ein Sicherheitsschaltgerät
der Anmelderin gezeigt.
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Da
derartige Sicherheitsschaltgeräte in sicherheitskritischen
Umgebungen eingesetzt werden, müssen die Gefahren, die
durch defekte Bauteile verursacht werden können, beherrscht
werden. Neben den fehlerbeherrschenden Maßnahmen, z. B.
mittels redundantem Aufbau und der Anwendung automatischer diagnostischer
Prüfungen zur Erkennung von gefahrbringenden Hardware-Ausfällen,
ist das Berücksichtigen der Ausfallraten der Bauteile,
die in Sicherheitsschaltgeräten zum Einsatz kommen, zunehmend
von Bedeutung.
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Es
ist bekannt, dass Sicherheitsschaltgeräte nicht absolut
sicher sein können. Deshalb muss das Risiko, dass das Sicherheitsschaltgerät
durch den Ausfall eines Bauteils ausfällt, bewertet werden,
und dieses Risiko muss unter einem akzeptierten Grenzwert liegen.
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Bei
elektrischen und elektronischen Bauteilen wird üblicherweise
angenommen, dass deren Ausfallrate konstant ist. Das Risiko eines
Ausfalls ist deshalb bei einem neuen und bei einem alten, baugleichen
Sicherheitsschaltgerät gleich hoch.
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Bei
mechanischen und elektromechanischen Bauteilen, wie beispielsweise
Relais, Schütze, Bremsen, etc., muss üblicherweise
mit Verschleiß gerechnet werden. Die Ausfallrate steigt
deshalb ab einer Verschleißgrenze stark an, so dass das
akzeptierte Risiko am Lebensdauerende des Bauteils überschritten
wird. Es wird deshalb vorgeschrieben, diese Bauteile vor deren Verschleißgrenze
auszutauschen oder die Bauteile so zu betreiben, dass die Verschleißgrenze
im vorgesehenen Betrieb nicht erreicht wird.
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Die
Quantifizierung der Bauteilzuverlässigkeit ist erforderlich,
um nachzuweisen, dass die aktuellen Normen IEC 61508 bzw. ISO
13849-1 eingehalten werden.
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Die
Vorgaben durch die Normen über Funktionssicherheit und
das fortwährende Bestreben, die Sicherheit und die Verfügbarkeit
von Sicherheitsschaltgeräten zu erhöhen, lassen
den Wunsch entstehen, die Diagnose vor allem von verschleißbehafteten
Bauteilen zu verbessern.
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”Diagnose” wird
im Rahmen der vorliegenden Anmeldung im Sinne der Normenreihe IEC 61508 verwendet.
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Dort
wird unter ”Diagnose” die Anwendung automatischer
diagnostischer Prüfungen zur Erkennung gefahrbringender
Hardware-Ausfälle in sicherheitsbezogenen Systemen verstanden.
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Vor
diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
darin, die eingangs genannte Schalteinrichtung so weiterzubilden,
dass eine bessere, insbesondere sicherere Diagnose möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird bei der eingangs genannten Schalteinrichtung dadurch
gelöst, dass eine Vorrichtung zum Erfassen der Anzahl der
getätigten Schaltvorgänge (Erfassungsvorrichtung)
vorgesehen ist, die eine Speichervorrichtung zum dauerhaften fehlersicheren
Speichern der erfassten Anzahl aufweist.
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Das
heißt mit anderen Worten, dass dezentral in der Schalteinrichtung
selbst ein Zähler geführt wird, der die Anzahl
der getätigten Schaltvorgänge (auch ”Schaltspielzahl” genannt)
angibt, und der zentral auf Steuerungssystem-Ebene ausgewertet werden
kann. Um den hohen Sicherheitsbedürfnissen Rechnung zu
tragen, ist die Speichervorrichtung mit fehlersicheren Speichern
ausgestattet, die zudem die Information ”dauerhaft”,
das heißt auch bei Wegfall der Betriebsspannung (nullspannungssicher)
speichern. Unter dem Begriff ”fehlersicher” ist
im Rahmen der vorliegenden Anmeldung zu verstehen, dass der Speicher
zwar defekt sein darf, dies aber erkannt werden muss, um eine Fehlinterpretation
des Speicherinhalts zu vermeiden.
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Dem
Benutzer eines modularen Sicherheitsschaltgeräts wird mit
der erfindungsgemäßen Lösung ein Mittel
in die Hand gegeben, eine Diagnose von verschleißbehafteten
Schaltelementen auf der Basis der abgespeicherten fehlersicheren
Anzahl der getätigten Schaltvorgänge vorzunehmen.
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Gerade
bei einem Einsatz von Relais als Schaltelemente kann mit Hilfe der
fehlersicher gespeicherten Anzahl der Schaltvorgänge vermieden werden,
dass sie über die von den Herstellern vorgegebenen Verschleißgrenzen
hinaus betrieben werden. Darüber hinaus lässt
sich auch beispielsweise ein Warnsystem auf der Grundlage der gespeicherten
Anzahl der Schaltvorgänge realisieren, um den Benutzer
rechtzeitig vor Erreichen der Verschleißgrenze zu informieren
und/oder in einen anderen Betriebsmodus zu wechseln, um ein sicherheitskritisches
Verhalten bei Ausfall des Schaltelements zu verhindern.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung weist die Erfassungsvorrichtung
eine Zählerschaltung auf, die durch ein Zählsignal
einen Zählerstand, vorzugsweise um eins, inkrementiert
und diesen Zählerstand in der Speichervorrichtung abspeichert.
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Das
bedeutet mit anderen Worten, dass die dezentrale sichere Schalteinrichtung
alle Elemente aufweist, die zur Erfassung der Anzahl der Schaltvorgänge
erforderlich sind, nämlich einerseits einen Zähler,
der sich inkrementieren lässt mit Hilfe eines Zähl signals,
und andererseits die bereits erwähnte Speichervorrichtung
zum Speichern des Zählerstands. Es ist folglich damit nicht
notwendig, dass das zentrale Steuerungssystem den Zählerstand
liefert und dieser dezentral gespeichert wird.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung wird das Zählsignal vom
zentralen Steuerungssystem generiert und der dezentralen sicheren
Schalteinrichtung zugeführt, so dass dort der Zähler
entsprechend inkrementiert werden kann.
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Noch
bevorzugter ist es jedoch, die dezentrale Schalteinrichtung mit
einer Vorrichtung zum Detektieren des Steuersignals und Erzeugen
eines Zählsignals auszustatten. Das heißt mit
anderen Worten, dass die dezentrale sichere Schalteinrichtung anhand
des ihr sowieso zugeführten Steuersignals zum Schalten
des Schaltelements ein Zählsignal erzeugt.
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Diese
Ausgestaltung ist besonders einfach und führt den Gedanken
der dezentralen Struktur weiter, so dass die Erfassung der Anzahl
der getätigten Schaltvorgänge ohne Mithilfe des
Steuerungssystems dezentral von der sicheren Schalteinrichtung vorgenommen
werden kann.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung ist der Speichervorrichtung ein
Mittel zur Fehlererkennung zugeordnet, um Fehler der Speichervorrichtung
zu erkennen.
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Ein
solches Mittel hat also die Aufgabe, beispielsweise zu prüfen,
ob die Speichervorrichtung fehlersicher funktioniert, das heißt
beispielsweise, dass die einzelnen zum Abspeichern erforderlichen Speicherzellen
funktionsfähig sind. Ein solcher Test kann beispielsweise
zyklisch ausgeführt werden.
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Alternativ
oder in Ergänzung hierzu ist bevorzugt vorgesehen, die
Speichervorrichtung mit zwei redundanten Speicherelementen auszustatten.
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Diese
Lösung hat den Vorteil, dass bei einer fehlerhaften Datenspeicherung
mit den redundanten Daten aus dem anderen Speicherelement ein Betrieb weitergeführt
werden kann. Es ist hiermit eine fehlersichere hochverfügbare
dezentrale Diagnose möglich.
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Alternativ
zu zwei redundanten Speicherelementen ist es selbstverständlich
auch möglich, dass das abgespeicherte Datum (das heißt
die Anzahl der Schaltvorgänge) mit Paritätsbits
versehen wird, so dass daran erkannt werden kann, ob das Datum fehlerhaft
ist. Alternativ könnte beispielsweise auch eine zyklische
Redundanzprüfung (CRC) ausgeführt werden, wobei
ein entsprechender CRC-Wert zusammen mit dem entsprechenden Datum
abgespeichert wird. Mit Hilfe einer solchen Prüfung ist
es nicht nur möglich, einen Fehler grundsätzlich
zu erkennen, sondern es ist auch möglich, den Fehler zu
korrigieren. Damit lässt sich eine fehlersichere dezentrale
Diagnose vorsehen.
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Es
versteht sich, dass andere Mittel und Verfahren ebenfalls denkbar
sind, um fehlerhaft abgespeicherte Daten zu erkennen und gegebenenfalls korrigieren.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung weist die erfindungsgemäße
Schalteinrichtung ein Mittel zum Auslesen der gespeicherten Anzahl
der Schaltvorgänge und zum Übermitteln der ausgelesenen Anzahl
an das Steuerungssystem auf.
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Das
heißt mit anderen Worten, dass das zentrale Steuerungssystem
die Anzahl der Schaltvorgänge von einer angeschlossenen
Schalteinrichtung abfragen kann, um auf dieser Basis eine Diagnose bzw.
Prüfung vorzunehmen.
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Selbstverständlich
wäre es alternativ auch denkbar, die Auswertung bzw. Diagnose
auf der Basis der abgespeicherten Anzahl von Schaltvorgängen
dezentral von der Schalteinrichtung vornehmen zu lassen. Es wäre
denkbar, dass die sichere Schalteinrichtung dann lediglich Diagnosestatusmeldungen an
das zentrale Steuerungssystem ausgibt. In diesem Fall sind die erforderlichen
Parameter für die Diagnose, wie beispielsweise die Schaltspielzahl
bis zum Erreichen der Verschleißgrenze, etc., in der Schalteinrichtung
abgelegt.
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Der
Vorteil einer solchen dezentralen Diagnose liegt insbesondere in
der Flexibilität, da durch den Austausch einer Schalteinrichtung
oder einer Ergänzung keine Daten neu auf das zentrale Steuerungssystem
aufgespielt werden müssen, sondern dass die Schalteinrichtung
selbst die Diagnoseparameter ”mitbringt”.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch von einem modularen
fehlersicheren Steuerungssystem der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, dass eine Diagnoseparameter-Speichervorrichtung
zum Speichern vorgebbarer Schaltvorgangs-Schwellenwerte für
die zumindest eine Schalteinrichtung, und eine Diagnosedaten-Analysevorrichtung
vorgesehen sind, die ausgelegt sind, die aus einer Schalteinrichtung
ausgelesene Anzahl von Schaltvorgängen mit den abgespeicherten
Schwellenwerten zu vergleichen und abhängig davon eine Aktion
zu veranlassen.
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Das
heißt mit anderen Worten, dass die Diagnose zentral im
Steuerungssystem vorgenommen wird, wobei die erforderlichen Diagnoseparameter, wie
Schaltvorgangs-Schwellenwerte, dort abgelegt sind. Sollte die Diagnose
zu dem Ergebnis führen, dass beispielsweise ein Schaltelement
einer Schalteinrichtung in Kürze die Verschleißgrenze
erreicht, kann das Steuerungssystem eine bestimmte Aktion auslösen.
Unter einer solchen Aktion kann im einfachsten Fall die Ausgabe
einer Warnung verstanden werden, dass die Verschleißgrenze
bald erreicht wird und beispielsweise ein Austausch des Schaltelements
erforderlich ist. Eine andere Aktion könnte darin bestehen,
in einen eingeschränkten Betrieb zu wechseln, wobei in
einem solchen eingeschränkten Betrieb beispielsweise nur
eine reduzierte Geschwindigkeit der Maschine zugelassen wird oder
der Normalbetrieb nur für eine eingeschränkte
Zeit zugelassen wird. Eine weitere Aktion könnte darin
bestehen, das Sicherheitssystem in den sicheren Zustand zu führen
und den Betrieb zu unterbrechen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Die einzige Figur zeigt in
Form eines schematischen Blockschaltdiagramms den Aufbau eines Sicherheitsschaltgeräts,
wobei nur die für die Erfindung notwendigen Baugruppen
dargestellt sind.
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In
der einzigen Figur ist ein Sicherheitsschaltgerät als Blockschaltdiagramm
dargestellt und mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.
Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in diesem Blockschaltdiagramm
nur die für die Erläuterung der Erfindung erforderlichen
Baugruppen dargestellt. Im Hinblick auf einen konkreten mechanischen
und elektrotechnischen Aufbau eines solchen Sicherheitsschaltgeräts 10 wird
auf die in der Beschreibungseinleitung genannten Druckschriften
verwiesen oder auf die von der Anmelderin erhältlichen
schriftlichen Unterlagen zu dem Sicherheitsschaltgerät ”PNOZmulti” oder ”PSSu”.
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Das
Sicherheitsschaltgerät 10 dient ganz allgemein
dazu, einen Verbraucher 12, beispielsweise einen Elektromotor,
mit einer Spannungsversorgung 14 zu verbinden bzw. davon
zu trennen. Die Trennung des Verbrauchers 12 von der Spannungsversorgung 14 erfolgt
mit Hilfe des Sicherheitsschaltgerät 10 auf sichere
Weise dann, wenn beispielsweise ein Not-Aus-Schalter 16 betätigt
wird. An dieser Stelle sei angemerkt, dass diese Beschaltung eines
Sicherheitsschaltgeräts 10 rein beispielhaft ist
und für eine von vielen unterschiedlichen Beschaltungen steht.
Insbesondere sind andere Schalter anstelle des Not-Aus-Schalters 16 denkbar,
wie beispielsweise Lichtgitter, Lichtschranken, etc.
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Das
in der Figur gezeigte Sicherheitsschaltgerät 10 ist
modular aufgebaut und umfasst ein Zentralmodul 20, das
nachfolgend auch als Steuerungssystem bezeichnet wird, und zumindest
ein Relaismodul 40, das nachfolgend auch als Schalteinrichtung
bezeichnet wird. Das Steuerungssystem 20 ist mit der Schalteinrichtung 40 über
einen Datenbus 60 verbunden. Als Bus 60 kommen
unterschiedliche Systeme in Frage, wobei die Anmelderin beispielsweise
auch ein sicheres Bussystem anbietet, das hier zum Einsatz kommen
könnte.
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Um
eine Kommunikation zwischen Steuerungssystem 20 und Schalteinrichtung 40 über
den Bus 60 abwickeln zu können, ist jeweils ein
Interface 22 bzw. 42 vorgesehen, wobei diese Interfaces
bzw. Schnittstellen 22, 42 an das jeweils benutzte
Bussystem angepasst sind.
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Sowohl
das Steuerungssystem 20 als auch die Schalteinrichtung 40 verfügen
jeweils über eine Steuerungseinheit 24 bzw. 44,
die mit den jeweiligen Schnittstellen 22 bzw. 44 verbunden
sind. Die Steuerungseinheiten 24, 44 sind für
die Steuerung der kompletten Abläufe innerhalb des jeweiligen
Moduls 20, 40 zuständig, wobei an dieser
Stelle auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann.
Vielmehr wird auf die bereits erwähnten Druckschriften verwiesen,
in denen der Aufbau erläutert ist.
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Die
zentrale Steuerungseinheit 24 umfasst eine Auswerteeinheit 26,
die bestimmte Daten für Diagnosezwecke auswertet. Es handelt
sich hierbei insbesondere um die Auswertung der Anzahl von Schaltvorgängen
(Schaltspielzahl), die die Schaltelemente 46 der angeschlossenen
Schalteinrichtungen 40 ausgeführt haben. Diese
Anzahl ist dann von Bedeutung, wenn es sich bei den Schaltelementen 46 um
verschleißbehaftete Schaltelemente handelt, wie beispielsweise
Relais.
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Der
zentralen Steuerungseinheit 24 ist eine Speichereinheit 28 zugeordnet,
die zumindest zwei Speicherelemente 30, 32 umfasst.
Die Speichereinheit 28 dient dazu, Diagnoseparameter abzuspeichern,
wobei aus Sicherheitsgründen eine redundante Speicherung
erforderlich ist. Das heißt mit anderen Worten, dass die
beiden vorgese henen Speicherelemente 30, 32 jeweils
identische Diagnoseparameter speichern, so dass auch bei einem fehlerhaften
Datum das im redundanten Speicherelement abgespeicherte Datum für
den Weiterbetrieb verwendet werden kann.
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Selbstverständlich
sind andere Möglichkeiten der fehlersicheren Datenspeicherung
denkbar. So wäre es beispielsweise auch möglich,
zu jedem abgespeicherten Datum einen CRC-Wert zu speichern, so dass
beim Auslesen dieses Datums einerseits festgestellt werden kann,
ob ein Fehler vorliegt, und andererseits dieser Fehler korrigiert
werden kann.
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Bei
den abzuspeichernden Diagnoseparametern handelt es sich beispielsweise
um Werte für Schaltvorgänge von verschleißbehafteten
Schaltelementen 46. Ein solcher Diagnoseparameter kann folglich
beispielsweise die Anzahl der Schaltvorgänge eines Schaltelements
sein, die der Hersteller dieses Schaltelements zulässt.
Das heißt mit anderen Worten, dass das Schaltelement bei
Erreichen dieser Anzahl von Schaltvorgängen ausgewechselt
werden sollte.
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Es
versteht sich, dass andere Diagnoseparameter ebenfalls in der Speichereinheit 28 abgespeichert
werden können. Darüber hinaus sei an dieser Stelle
angemerkt, dass sich die abgespeicherten Diagnoseparameter auf eine
einzelne modulare Schalteinrichtung 40 beziehen. Für
den Fall, dass mehrere unterschiedliche Schalteinrichtungen 40 am
Bus 60 angeschlossen sind, enthält die Speichereinheit 28 für
jede Schalteinrichtung die entsprechenden Diagnoseparameter.
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Die
modulare Schalteinrichtung 40 umfasst ebenfalls eine Speichereinheit 48,
die der Steuerungseinheit 44 zugeordnet ist, also mit dieser über entsprechende
Daten und Steuerleitungen verbunden ist. Die Speichereinheit 48 ist
als redundante Speichereinheit aufgebaut, so dass Speicherelemente 50, 52 vorgesehen
sind, die identische Daten speichern.
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Die
Speichereinheit 48 ist dazu ausgelegt, Diagnosedaten abzuspeichern,
wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Diagnosedatum
die Anzahl der Schaltvorgänge des Schaltelements 46 ist.
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Um
die Anzahl der Schaltvorgänge einerseits zu erfassen und
andererseits dauerhaft und fehlersicher zu speichern, sind ein erstes
Zähler-Register 54 und ein zweites Zähler-Register 56 vorgesehen,
die Teil der Speichereinheit 48 sein können. Die beiden
Zähler-Register 54, 56 speichern einen
Zählwert, der bei Eintreten eines bestimmten Ereignisses, hier
das Einschalten des Schaltelements 46, um eins inkrementiert
wird.
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Wichtig
bei den beiden Zähler-Registern 54, 56 ist,
dass sie auch bei Wegfall der Versorgungsspannung ihren Registerwert
behalten, also nullspannungssicher sind.
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Darüber
hinaus muss gewährleistet sein, dass der gespeicherte Zähler,
der die Anzahl der Schaltvorgänge angibt, fehlersicher
ist. Das heißt nicht notwendigerweise, dass das Abspeichern
redundanter Daten erforderlich ist, um bei einem fehlerhaften Datum
mit dem redundanten zweiten Datum weiterarbeiten zu können,
sondern zunächst nur, dass eine fehlerhafte Speicherung
eines Datums erkannt wird.
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Hierfür
existieren unterschiedliche Verfahren, wobei – wie bereits
zuvor erwähnt – das Abspeichern von zusätzlichen
Paritätsbits eine Möglichkeit bietet, fehlerhafte
Abspeicherungen zu erkennen. Eine andere Möglichkeit besteht
darin, zusätzlich zu dem Datum einen so genannten CRC-Wert
(zyklische Redundanzprüfung) mit abzuspeichern, so dass
anhand dieses CRC-Werts nicht nur ein Fehler erkannt sondern auch
der Fehler unter Umständen korrigiert werden kann.
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Um
einen Betrieb der Schalteinrichtung auch bei fehlerhaftem Zähler-Wert
zu gewährleisten, ist bevorzugt jedoch das in der Figur
dargestellte zweite Zähler-Register 56 als Redundanz
vorgesehen. Das heißt mit anderen Worten, dass die Anzahl
der Schaltvorgänge identisch in zwei unterschiedlichen Zähler-Registern 54, 56 abgelegt
ist.
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Um
die Werte in den Zähler-Registern 54, 56 um
eins zu inkrementieren, generiert die Steuerungseinheit 44 ein
Zählsignal und überträgt dies zu den beiden
Zähler-Registern 54, 56, immer dann,
wenn sie ein Einschaltsignal an das Schaltelement 46 überträgt.
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Alternativ
wäre selbstverständlich auch denkbar, dass ein
Zählsignal von dem Steuerungssystem 20 generiert
und über den Bus 60 an die jeweilige Schalteinrichtung 40 übertragen
wird.
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Zur
Auswertung des im Zähler-Register 54 bzw. 56 abgespeicherten
Werts ruft das Steuerungssystem 20 ein Diagnoseprogramm
auf, das das im Zähler-Register 54, 56 der
Schalteinrichtung 40 abgespeicherte Datum anfordert. Dies
hat zur Folge, dass die Schalteinrichtung 40 dieses Datum
zur Schnittstelle 42 und über diese und den Bus 60 zum Steuerungssystem 20 überträgt.
Nach Empfang dieses Datums, das beispielsweise die Anzahl der aufgetretenen
Schaltvorgänge angibt, wird ein Vergleich mit einem oder
mehreren Diagnoseparametern vorgenommen, die in der Speichereinheit 28 abgelegt sind.
Bei diesen Diagnoseparametern handelt es sich beispielsweise um
verschiedene Schwellenwerte, die üblicherweise vom Hersteller
des Schaltelements 46 vorgegeben werden und bei Überschreiten
eine bestimmte Aktion auslösen. Beschreibt beispielsweise ein
Diagnoseparameter die Anzahl der Schaltvorgänge bis zur
Verschleißgrenze, wird bei Erreichen dieses Werts die Schalteinrichtung 40 über
das Steuerungssystem 20 sicher abgeschaltet.
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Neben
diesen Diagnoseparametern sind weitere, wie bereits angegeben, denkbar.
So könnte ein weiterer Diagnoseparameter die Anzahl der Schaltvorgänge
angeben, ab der eine Warnung ausgegeben werden muss, die den Anwender
darauf aufmerksam macht, dass das entsprechende Schaltelement 46 der
Schalteinrichtung 40 ausgewechselt werden muss.
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Schließlich
kann eine Aktion, die von dem Steuerungssystem veranlasst wird,
auch darin bestehen, einen Betrieb des Verbrauchers 12 nur
mit reduzierter Geschwindigkeit oder nur für eine bestimmte Zeit
zuzulassen.
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Es
versteht sich also, dass für unterschiedliche Aktionen
unterschiedliche Diagnoseparameter (beispielsweise als Schwellenwerte)
in der Speichereinheit 28 abgespeichert sind. Diese Diagnoseparameter
können vom Hersteller der Schalteinrichtung stammen, oder
aber auch vom Anwender des Sicherheitsschaltgeräts 10.
Das heißt mit anderen Worten, dass die in der Speichereinheit 28 abgelegten
Diagnosedaten vorgebbar bzw. einstellbar sind.
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Da
die als Diagnoseparameter abgespeicherten Schwellenwerte häufig
erst nach einigen Jahren des Betriebs des Sicherheitsschaltgeräts
erreicht werden, ist es zum einen zwingend erforderlich, dass die
in den beiden Speichereinheiten 28, 48 abgespeicherten
Diagnoseparameter bzw. Diagnosedaten auch bei Wegfall der Betriebsspannung
dauerhaft erhalten bleiben. Andererseits müssen die Zähler-Register
mit ausreichend Bitbreite ausgestattet sein, so dass auch sehr große
Werte gespeichert werden können, ohne dass ein Überlauf
stattfindet.
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Mit
Hilfe der nullspannungssicheren und fehlersicheren Speicherung der
Anzahl der Schaltvorgänge innerhalb einer modularen Schalteinrichtung 40 ist
es möglich, eine Diagnose vorzunehmen, um das Ausfallrisiko
anhand von abgespeicherten Diagnoseparametern erfassen und anhand
einer Auswertung dann bestimmte Aktionen veranlassen zu können.
Das Ergebnis besteht darin, dass die Verfügbarkeit des
Sicherheitsschaltgeräts erhöht wird, da sich die
durch Verschleiß von Schaltelementen hervorgerufenen Ausfälle
durch frühzeitiges Reagieren im Wesentlichen vermeiden
lassen.
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Alternativ
zu dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel wäre
es auch denkbar, dass die zu einer Schalteinrichtung 40 gehörenden
Diagnoseparameter nicht zentral sondern dezentral in der jeweiligen
Schalteinrichtung abgespeichert sind. Das zentra le Steuerungssystem 20 kann
dann diese Diagnoseparameter über den Bus anfordern, um
sie in der eigenen Speichereinheit 28 abzulegen. Denkbar wäre
natürlich auch, dass die Diagnose dezentral in der jeweiligen
Schalteinrichtung 40 stattfindet und nur das Ergebnis an
das zentrale Steuerungssystem übermittelt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10020075
C2 [0002]
- - DE 10011211 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Normen IEC
61508 [0007]
- - ISO 13849-1 [0007]
- - IEC 61508 [0009]