-
Stand der Technik
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum sicherheitsgerichteten Schalten von mindestens einem elektrischen Verbraucher, die als Teilnehmer in einem BUS System, wie beispielsweise ASi, ausgeführt ist.
-
AS-Interface (oder AS-i) ist ein eingeführtes und genormtes Bussystem (IEC 62026-2: Part 2: Actuator Sensor Interface (AS-i), Part 2: Actuator Sensor Interface (AS-i); 2000; oder: Kriesel, W. R., Madelung, O. W. (Hrsg.): AS-Interface Das Aktuator-Sensor-Interface für die Automation; 213 S., 2. deutsche Auflage, Carl Hanser Verlag 1999, ISBN 3-446-21064-4;
oder aktualisiert: AS-International Association: Complete Specification Version 3.0 Rev. 3 (2010) und Annex A and B to the Complete AS- Interface Specification; Version 3.0, Revision 3 (2010) ) für einfache Sensoren und Aktuatoren, die in computergesteuerten Prozessen oder Anlagen (hier Applikationen genannt) verwendet werden.
-
Für Applikationen mit besonders hohen Sicherheitsanforderungen gemäß den internationalen Normen (DIN EN ISO 13849-1:2008: Sicherheit von Maschinen- Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen) für sicherheitsgerichtete Geräte existiert eine Sicherheitsvariante von AS-Interface unter dem Namen ‚Safety at Work‘ (AS-International Association (Hrsg.): AS-Interface Safety-at-Work, (2004) und Complete Specification), in der der Datenverkehr im AS-Interface Netz mit Slaves durch Codefolgen so abgesichert wird, dass die Daten der Sensoren oder Aktuatoren innerhalb des Netzes sicherheitsgerichtet im Sinne der Normen übertragen werden. Sie werden im folgenden ‚sichere Slaves‘ genannt. Dazu enthält das Netz einen ‚Sicherheitsmonitor‘, der den Datenverkehr mit den sicheren Slaves überwacht und die Applikation über seine lokalen Ausgänge oder innerhalb des Netzes über sicherheitsgerichtete Aktuatoren stets in einem sicheren Zustand halt. Dazu verfügt der Sicherheitsmonitor über Rechenkapazität, die die aus dem AS-Interface Netz empfangenen Daten applikationsspezifisch verknüpft. Das zugehörige Programm kann über eine Programmierschnittstelle und PC erstellt und in einer Chipkarte abgespeichert werden.
-
Nicht-sicherheitsgerichtete Standard-Slaves und sichere Slaves können bei AS-i in demselben Netz verwendet werden. Ein Netz, das einen Sicherheitsmonitor und wenigstens einen sicherheitsgerichteten Slave enthält, wird häufig als ‚Safety-at-Work Netz‘ bezeichnet. Für die nicht-sicherheitsgerichtete Steuerung einer Applikation mit Sensoren und Aktuatoren über ein AS-Interface Netz ist nach dem Stand der Technik gewöhnlich eine übergeordnete Steuerung verantwortlich, z. B. eine SPS, ein PC oder ein ‚Controller‘, ein Master mit integrierter Steuereinheit, während die sicherheitsgerichteten Funktionen vom Sicherheitsmonitor gesteuert werden.
-
Bei Safety-at-Work überprüfen der Sicherheitsmonitor (bei Sensoren) bzw. die Slaves (bei Aktuatoren) ständig die genannten Codefolgen. Sobald einer der Codes aus der Folge vom Sollwert abweicht oder die hexadezimale ‚Null‘ (das binäre Telegramm 0-0-0-0) übertragen wird, erkennen das der Monitor bzw. der sichere Aktuator, übernehmen die Steuerung der Applikation, steuern sie in einen sicheren Zustand und halten sie an.
-
Zum unabhängigen sicherheitsgerichteten Schalten von mehreren elektrischen Verbrauchern ist der Stand der Technik die Nutzung von oben genannten aufwändigen, bauraum- und kostenintensiven sicheren Ausgängen. Insbesondere bei AS-i Bus Systemen liegen die Kosten für einen solchen sicheren Ausgang signifikant über dem eines sicheren Eingang. Dies führt in vielen Applikationen zu hohen Kosten oder der Nutzung weniger sicherer Ausgänge und damit gekoppelten und nicht unabhängigen sicheren Abschaltung mehrere elektrischer Verbraucher, ein Zielkonflikt, der in vielen Applikationen einen wenig befriedigenden Zustand darstellt.
-
Das in
DE 10 2014 225 871 A1 offenbarte Verfahren widmet sich dieser Aufgabe speziell im Falle von AS-i Bus Systemen. Hier wird ein nicht sicherer Ausgang zum Schalten und ein sicherer Eingang zum Überwachen der Ausgangsspannung genutzt. Dazu wird die sicherheitsrelevante Ausgangsspannung direkt genutzt und invertiert, ein Umstand der aus sicherheitstechnischen Gesichtspunkten nur durch enormen Aufwand bezüglich Fehleraufdeckung beherrschbar ist, denn die Invertierung verstößt gegen das, unter anderem in der relevanten
Norm EN ISO 13849-1 geforderte, Ruhestromprinzip.
-
Erfindung
-
Basierend auf dem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung unter anderem zum Ziel, kosten- und platzintensive sichere Ausgänge durch eine Vorrichtung bestehend aus mindestens einem nicht-sicheren Ausgang mit Rücklesung der Schalterstellung über einen sicheren Eingang nach dem Ruhestromprinzip und mindestens einen sicheren Ausgang zur sicheren Abschaltung der Versorgung mindestens einer dieser Vorrichtungen zu ersetzen.
-
Dies wird dadurch erreicht, dass zum sicherheitsgerichteten Schalten eines elektrischen Verbrauchers als einfachstes Ausführungsbeispiel (siehe 1) ein nicht-sicherer Ausgang zur Ansteuerung eines Relais mit zwei zwangsgeführten Kontakten eingesetzt wird. Ein Kontakt wird dabei zum Schalten eines elektrischen Verbrauchers und der andere Kontakt zum Überwachen der Schalterstellung über einen sicheren Eingang genutzt.
-
Die nötige Sicherheit wird erfindungsgemäß als einfachstes Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass die Versorgung einer oder mehrerer der zuvor beschriebenen Vorrichtung durch einen sicheren Ausgang abgeschaltet werden kann, sollte die sicher zurückgelesene Schalterstellung des nicht-sicheren Ausgangs in einem Fehlerfall nicht der erwarteten Schalterstellung entsprechen (siehe 2).
-
Die wesentliche Neuerung dieser Erfindung ist, dass durch die zwangsgeführte und damit mit Fehlerausschluss versehene, einfache und kompakte Rücklesung der Schalterstellung über einen sicheren Eingang eine sichere Überprüfung des Schaltzustands des nicht-sicheren Ausgangs gemäß des Ruhestromprinzips und im Fehlerfall eine sichere Abschaltung der Spannungsversorgung eines oder mehrere Vorrichtung, gemäß des Anspruchs 1, nach dem Prinzip der passiven Sicherheit unter Berücksichtigung der internationalen Normen (z. B. das Ruhestromprinzip), kostengünstig und platzsparend realisiert werden kann.
-
Vorteile und wirtschaftlicher Wert der Erfindung
-
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht im wesentlichen darin, dass dadurch die Komplexität und damit der nötige Bauraum, sowie die Kosten gegenüber eines dem Stand der Technik entsprechenden sicheren Ausgangs reduziert wird und im Vergleich zu einer direkten Beobachtung und Invertierung der Ausgangsspannung, wie in
DE 10 2014 225 871 A1 vorgeschlagen, ein Fehlerausschluss zwischen der Schalterstellung des Relais am nicht-sicheren Ausgang und seiner Rücklesung und damit ein deutlich erhöhter Schutz von Personen vor Gefahren realisiert werden kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014225871 A1 [0007, 0012]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- DIN EN ISO 13849-1:2008 [0003]
- Norm EN ISO 13849-1 [0007]
