DE102021123555A1

DE102021123555A1 - Interlocking device for monitoring the protective position of a protective device

Info

Publication number: DE102021123555A1
Application number: DE102021123555.3A
Authority: DE
Inventors: Manfred Strobel; Alexander Kahlig
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2023-03-16

Abstract

Eine Verriegelungseinrichtung zur Überwachung der Schutzstellung einer Schutzeinrichtung, mit einem ersten berührungslos betätigbaren Positionsschalter, die mit einer Auswerteeinheit drahtgebunden verbindbar ist, weist einen zweiter berührungslos arbeitender Positionsschalter auf, der batteriebetrieben ist und eine Funkschnittstelle aufweist, die mit der Auswerteeinheit verbindbar ist, wobei die Funkschnittstelle eine LPWAN-Funkschnittstelle ist.

A locking device for monitoring the protective position of a protective device, with a first position switch that can be actuated without contact and which can be connected to an evaluation unit by wire, has a second position switch that works without contact, which is battery-operated and has a radio interface that can be connected to the evaluation unit, the radio interface is an LPWAN radio interface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung zur Überwachung der Schutzstellung einer Schutzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Verriegelungseinrichtungen zur Überwachung einer Schutzeinrichtung, wie z. B. Sicherheitstüren, die den Zugang zu einer Maschine oder einer Anlage ermöglichen, sind allgemein bekannt.The invention relates to a locking device for monitoring the protective position of a protective device according to the preamble of claim 1. Locking devices for monitoring a protective device, such as. B. Safety doors that allow access to a machine or plant are well known.

Das primäre Ziel der Sicherheitstechnik ist es Personen und Umwelt vor Gefahrenquellen zu schützen, welche beispielsweise in Anlagen und Maschinen entstehen können. Anlagen oder Maschinen können mit Hilfe von Sensoren hinsichtlich eines möglichen Risikos überwacht werden. Sollte eine Situation vorliegen, in der ein nicht akzeptables Risiko besteht, wird eine Absicherungsmaßnahme eingeleitet.The primary goal of safety technology is to protect people and the environment from sources of danger that can arise, for example, in systems and machines. Systems or machines can be monitored with the help of sensors with regard to a possible risk. If a situation arises in which there is an unacceptable risk, a safeguarding measure is initiated.

Besonders im Bereich der Maschinensicherheit werden Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen eingesetzt (1). Verriegelungen sind Einrichtungen, die eine Schutzstellung (Position) einer trennenden Schutzeinrichtung überwachen und den Betrieb einer Gefahr bringenden Anlagen- oder Maschinenfunktion verhindern, wenn die Schutzeinrichtung sich nicht in der Schutzstellung (z.B. geschlossen), befindet. Eine Verriegelungseinrichtung besteht beispielsweise aus einem Betätiger und einem Positionsschalter (2).In the area of machine safety in particular, interlocking devices are used in conjunction with separating safety devices ( 1 ). Interlocks are devices that monitor a protective position (position) of a separating protective device and prevent the operation of a dangerous system or machine function if the protective device is not in the protective position (e.g. closed). A locking device consists, for example, of an actuator and a position switch ( 2 ).

Zur Realisierung von elektrischen Verriegelungseinrichtungen werden oftmals sicherheitsbezogene Positionssensoren eingesetzt, welche gleichzeitig eine Reihenschaltung erlauben, um beispielsweise zeitgleich die Schutzstellung von mehreren Türen einer trennenden Schutzeinrichtung in einer Anlage überwachen zur können (3). Bei den sicherheitsbezogenen Positionsschalter kann es sich beispielsweise um induktive, magnetische, RFID- Sicherheitssensoren oder um Sicherheitssensoren mit anderen Technologien handeln. Der große Vorteil bei der Reihenschaltung von Sensoren besteht im reduzierten Verdrahtungsaufwand. Hier können beispielsweise magnetische Sensoren mit (redundanten) REED-Kontakten genannt werden (3). Der Einsatz dieser Sensoren in Reihenschaltung (Schleifenverkabelung) ist mit dem Nachteil verbunden, dass bei Veränderung der Schutzstellung einer Verriegelungseinrichtung keine (Diagnose-) Information dem Anlagen- oder Maschinenbetreiber bereitgestellt werden kann. Es existiert nur die sicherheitsbezogene Information das mindestens an einer Verriegelungseinrichtung (Türe) die Schutzstellung verlassen wurde. Der ausgelöste Schutzeinrichtung in einer Anlage bzw. Maschine ist dem Betreiber bei Reihenschaltung ohne zusätzliche Kommunikationseinrichtung nicht bekannt.To implement electrical locking devices, safety-related position sensors are often used, which also allow series connection, for example to be able to monitor the protective position of several doors of a guard in a system at the same time ( 3 ). The safety-related position switches can be, for example, inductive, magnetic, RFID safety sensors or safety sensors with other technologies. The big advantage of connecting sensors in series is the reduced wiring effort. Here, for example, magnetic sensors with (redundant) REED contacts can be mentioned ( 3 ). The use of these sensors in series connection (loop cabling) has the disadvantage that no (diagnostic) information can be made available to the system or machine operator when the protective position of an interlocking device changes. There is only the safety-related information that at least one locking device (door) left the protective position. In the case of series connection without additional communication equipment, the operator does not know which protective device has been triggered in a plant or machine.

Wie bereits erwähnt sind in einer Anlage oder an einer Maschine meist mehrere Verriegelungseinrichtungen verbaut.As already mentioned, several interlocking devices are usually installed in a system or on a machine.

Üblicherweise werden solche Verriegelungseinrichtungen jeweils einzeln mit den Sicherheitsschaltgeräten verbunden. Das bedeutet aber einen erheblichen Verdrahtungsaufwand.Such locking devices are usually connected individually to the safety switching devices. However, this means a considerable wiring effort.

Aus der US6778080 ist eine modulares Sicherheitsschaltgerät bekannt, das einzeln verdrahtet ist.From the US6778080 a modular safety switching device is known which is individually wired.

Eine Alternative ist es mehrere Verriegelungseinrichtungen in Reihe zu schalten ( EP1703530B1 ). Dadurch verringert sich der Verdrahtungsaufwand, aber für den Anwender ist es nicht möglich, bei einem Anlagenstillstand, die Verriegelungseinheit zu ermitteln, die zu dem Anlagestillstand geführt hat. Der Servicetechniker muss alle Sicherheitstüren einzeln überprüfen, ob sie korrekt geschlossen sind. Was sehr aufwendig ist.An alternative is to connect several interlocking devices in series ( EP1703530B1 ). This reduces the wiring effort, but it is not possible for the user to determine the locking unit that caused the system downtime in the event of a system downtime. The service technician must check all safety doors individually to ensure that they are properly closed. Which is very expensive.

Es existieren auch drahtgebundene_Systeme verschiedener Hersteller, welche bei einer Reihenschaltung eine Diagnoseinformation bereitstellen.There are also wired systems from different manufacturers which provide diagnostic information when connected in series.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Verriegelungseinrichtung zur der Schutzstellung einer Schutzeinrichtung anzugeben, die die oben angegebenen Nachteile nicht aufweist, die bei geringem Verdrahtungsaufwand, trotzdem eine einfache Lokalisierung derjenigen Verriegelungseinrichtung ermöglicht, die zu einem Anlagestillstand geführt hat.The object of the invention is to specify an interlocking device for the protective position of a protective device which does not have the above-mentioned disadvantages and which, with little wiring effort, nevertheless allows easy localization of the interlocking device that has led to a system standstill.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This problem is solved by the features specified in claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment illustrated in the drawing.

Es zeigen:

1: Anlage mit Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit beweglich trennenden Schutzeinrichtungen
2: Verriegelungseinrichtung der Bauart 4 (nach ISO 14119) mit Positionsschalter, betätigt durch einen codierten RFID-Transponder.
3: Verriegelungseinrichtung in Reihenschaltung (Schleifenverkabelung)
4: Verriegelungseinrichtung in Reihenschaltung und LPWAN-Sensor mit Gateway in einem Sensor-Teilsystem

Show it:

1 : System with interlocking devices in connection with movable safety guards
2 : Type 4 interlocking device (according to ISO 14119) with position switch, actuated by a coded RFID transponder.
3 : Locking device in series connection (loop wiring)
4 : Interlocking device in series connection and LPWAN sensor with gateway in one sensor subsystem

1 zeigt eine Anlage mit mehreren Verriegelungseinrichtungen VE, die an beweglichen trennenden Schutzeinrichtungen vorgesehen sind. 1 shows a system with several interlocking devices VE, which are provided on movable guards.

2 zeigt eine Verriegelungseinrichtung der Bauart 4 (nach ISO 14119) mit Positionsschalter 2 (Positionssensor), betätigt durch einen codierten RFID-Transponder 3. Als trennende bewegliche Schutzeinrichtung 4 dient eine Tür. 2 shows a locking device of type 4 (according to ISO 14119) with a position switch 2 (position sensor), actuated by a coded RFID transponder 3. A door is used as the separating movable protective device 4.

3 zeigt eine herkömmliche Verriegelungseinrichtung VE in Reihenschaltung. Die drei Verriegelungseinrichtungen sind mit einer Auswerteinheit AE verbunden. Jeweils gegenüber von den Reed-Kontakten RK sind entsprechende Betätiger BT Vorgesehen. 3 shows a conventional locking device VE in series. The three locking devices are connected to an evaluation unit AE. Corresponding actuators BT are provided opposite the reed contacts RK.

4 zeigt eine erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung in Reihenschaltung. Die LPWAN Sensoren dienen als berührungslos betätigbare Positionsschalter. Sie sind so angebracht, dass sie ebenfalls den Betätiger BT erfassen. 4 shows a locking device according to the invention in series connection. The LPWAN sensors serve as non-contact position switches. They are attached in such a way that they also capture the actuator BT.

Ein verbreiteter Ansatz bei der Gestaltung sicherheitsbezogener Verriegelungseinrichtungen besteht darin, Einrichtungen mit potenzialfreien Kontakten in Reihe (z.B. Magnetische Sensoren mit REED-Kontakten) zu schalten, z. B. werden mehrere Verriegelungseinrichtungen an eine einzige Sicherheitssteuerung (Auswerteinheit) angeschlossen (3), welche die Diagnose für die gesamte Sicherheitsfunktion durchführt. Es ist vorhersehbar, dass mehrere bewegliche trennende Schutzeinrichtungen zur gleichen Zeit oder in einer Abfolge offen sind, z. B. aufgrund eines Fehlersuchablaufs oder als Teil des regelmäßigen Betriebs der Maschine. Die Information bezüglich der Schutzstellung (Zustand) von in Reihe geschalteten Verriegelungseinrichtung ist für einen Anlagen- und Maschinenbetreiber von Bedeutung, um einen effizienten Betrieb einer Anlage oder Maschine durchführen zu können. Ist diese Information nicht vorhanden ist es mit erheblichem Aufwand verbunden festzustellen, welche Verriegelungseinrichtung (Türe) beispielsweise geöffnet oder nicht korrekt geschlossen ist. Bei Verriegelungseinrichtungen existieren unterschiedliche Bauarten, welche in ISO 14119 ausführlich beschrieben sind. Auch ist es mit einem erheblichen technischen Aufwand verbunden (Bereitstellung Energieversorgung, Verkabelung, Überbrückung großer Entfernungen), durch nachträgliche Installation von zusätzlichen drahtgebunden Sensoren, die Information bezüglich der Position der Schutzstellung der Verriegelungseinrichtungen zu erhalten.A common approach when designing safety-related interlocking devices is to connect devices with potential-free contacts in series (e.g. magnetic sensors with REED contacts), e.g. B. several locking devices are connected to a single safety controller (evaluation unit) ( 3 ), which carries out the diagnostics for the entire safety function. It is foreseeable that several movable guards will be open at the same time or in a sequence, e.g. B. as a result of a troubleshooting procedure or as part of the regular operation of the machine. The information regarding the protective position (status) of interlocking devices connected in series is important for a plant and machine operator in order to be able to operate a plant or machine efficiently. If this information is not available, it involves considerable effort to determine which locking device (door), for example, is open or not properly closed. There are different types of locking devices, which are described in detail in ISO 14119. It is also associated with considerable technical effort (provision of power supply, cabling, bridging of large distances) through the subsequent installation of additional wired sensors to obtain information regarding the position of the protective position of the locking devices.

Kabellose Sensorsysteme können hier besonders unterstützen. Sensoren für ein Low Power Wide Area Network (LPWAN) z.B nach Mioty-Standard oder LoRa, beides betrieben bei 868 MHz in Deutschland, können über große Distanzen Sensorinformationen verlässlich bereitstellen und ohne zusätzlichen Verkabelungsaufwand zu bestehenden Verriegelungseinrichtungen hinzugefügt werden. Diese LPWAN-Sensoren können somit einfach bei in Reihe geschalteten Verriegelungseinrichtungen hinzugefügt (oder integriert) werden, um den Zustand (Schutzstellung) der Verriegelungseinrichtung dem Anlagen- und Maschinenbetreiber zu melden. (4)Wireless sensor systems can provide particular support here. Sensors for a Low Power Wide Area Network (LPWAN), e.g. according to the Mioty standard or LoRa, both operated at 868 MHz in Germany, can reliably provide sensor information over large distances and can be added to existing locking devices without additional cabling. These LPWAN sensors can thus be easily added (or integrated) to interlocking devices connected in series in order to report the status (protected position) of the interlocking device to the system and machine operator. ( 4 )

Die nicht sicherheitsbezogene Informationen der LPWAN-Sensoren über den Zustand (Schutzstellung) der in Reihe geschalteten Verriegelungseinrichtung werden dabei von einem Gateway empfangen und an eine übergeordnete Informationseinrichtung gesandt.The non-safety-related information from the LPWAN sensors about the status (protective position) of the locking device connected in series is received by a gateway and sent to a higher-level information device.

Die DIN EN ISO 14119 unterscheidet 4 Bauarten von Verriegelungseinrichtungen Bauart 1 Verriegelungseinrichtung mit mechanisch betätigtem Positionsschalter mit unkodiertem Betätiger (z. B. Verriegelungseinrichtung mit Scharnier)DIN EN ISO 14119 differentiates between 4 types of locking devices Type 1 locking device with mechanically actuated position switch with uncoded actuator (e.g. locking device with hinge)

Bauart 2 Verriegelungseinrichtung mit mechanisch betätigtem Positionsschalter mit kodiertem Betätiger (z. B. zungenbetätigte Positionsschalter)Type 2 locking device with mechanically actuated position switch with coded actuator (e.g. tongue-actuated position switch)

Bauart 3 Verriegelungseinrichtung mit berührungslos betätigtem Positionsschalter mit unkodiertem Betätiger (z. B. Näherungsschalter)Type 3 locking device with non-contact position switch with uncoded actuator (e.g. proximity switch)

Bauart 4 Verriegelungseinrichtung mit berührungslos betätigtem Positionsschalter mit kodiertem Betätiger (z. B. durch RFID-transponder betätigte Positionsschalter)Type 4 locking device with non-contact actuated position switch with coded actuator (e.g. position switches actuated by RFID transponders)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US6778080 [0007]
EP 1703530 B1 [0008]

Claims

Locking device for monitoring the protective position of a protective device, with a first position switch which can be actuated without contact and which can be connected to an evaluation unit by wire, characterized in that a second position switch which works without contact is provided which is battery-operated and has a radio interface which can be connected to the evaluation unit, wherein the radio interface is an LPWAN radio interface.

locking device claim 1 , characterized in that the protective device is a movable separating protective device which is monitored by the two position switches.

locking device claim 1 or 2 , characterized in that the locking unit as a position switch has a sensor with an LPWAN radio interface, which can be connected in series to detect the protective position.

Locking device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor is integrated into the locking device.

Locking device according to one of the preceding Claims 1 - 3 , characterized in that the sensor is installed in addition to an existing locking device.

Locking device according to one of the preceding claims, characterized in that the radio standard of the LPWAN radio interface is mioty.