DE102022103841A1

DE102022103841A1 - Arrangement of two security sensors

Info

Publication number: DE102022103841A1
Application number: DE102022103841.6A
Authority: DE
Inventors: Manfred Strobel; Peter Schäfer
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2022-08-18

Abstract

Die Erfindung zeigt eine Anordnung von zwei Sicherheitssensoren, vorzugsweise von zwei induktiven Sicherheitssensoren, zur sicherheitsgerichteten Positionsüberwachung eines Targets in einem Überwachungsbereich mit jeweils unterschiedlichen sicherheitsgerichteten Schaltschwellen A und B, welche durch den Einfluss eines Targets 3, dessen Abstand s zu den aktiven Flächen der Sicherheitssensoren 1 bzw. 2 variiert, über- oder unterschritten werden, wobei mindestens die Unterschreitung des Schwellwertes A und die Überschreitung des Schwellwertes B sicherheitsgerichtet überwacht wird, um einen nicht sicheren Schaltzustand des jeweils anderen Sicherheitssensor in einem gewissen Bereich zu bestätigen.The invention shows an arrangement of two safety sensors, preferably two inductive safety sensors, for safety-related position monitoring of a target in a monitoring area, each with different safety-related switching thresholds A and B, which, due to the influence of a target 3, whose distance s from the active surfaces of the safety sensors 1 or 2 varies, are exceeded or fallen below, with at least falling below threshold A and exceeding threshold B being monitored in a safety-related manner in order to confirm an unsafe switching state of the respective other safety sensor in a certain area.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von zwei Sicherheitssensoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arrangement of two safety sensors according to the preamble of claim 1.

Sicherheitssensoren sind in der Produktnorm DIN EN 60947-5-3 für Nährungsschalter spezifiziert. Sie werden auch als Sicherheitsnäherungsschalter bzw. im englischen als proximity devices with defined behaviour under fault conditions, abgekürzt als PDF, bezeichnet.Safety sensors are specified in the product standard DIN EN 60947-5-3 for proximity switches. They are also referred to as safety proximity switches or in English as proximity devices with defined behavior under fault conditions, abbreviated as PDF.

Im Einsatz müssen solche Sicherheitssensor beim Einbau unter Umständen noch weitere Anforderungen wie z. B. „Schutz gegen Umgehen auf einfache Weise“ und die „Einhaltung der gesicherten Schaltabstände“ erfüllen, wie in der DIN EN 14119 oder in der DIN EN 60947-5-3 angegeben.In use, such safety sensors may have to meet other requirements during installation, such as e.g. B. "Protection against bypassing in a simple way" and "Compliance with the secured switching distances" as specified in DIN EN 14119 or in DIN EN 60947-5-3.

Sicherheitsnäherungsschalter basieren in der Regel auf den folgenden physikalischen Grundprinzipien induktiv, kapazitiv, magnetisch, optisch oder elektromagnetisch (z.B. Transponder). Andere Sensorprinzipien sind nach der DIN EN 60947-5-3 jedoch nicht ausgeschlossen.Safety proximity switches are usually based on the following basic physical principles: inductive, capacitive, magnetic, optical or electromagnetic (e.g. transponders). However, other sensor principles are not excluded according to DIN EN 60947-5-3.

Durch Veränderung optischer, magnetischer, elektrostatischer, akustischer oder anderer Felder wird ein Schaltvorgang ausgelöst wird. Das dabei erzeugte Schaltsignal darf für sicherheitsrelevante Steuerungen von Maschinen verwendet werden. Deshalb dürfen Sicherheitsnäherungsschalter bei Verriegelungseinrichtungen eingesetzt werden, deren Zweck es ist, den Betrieb eines Maschinenelements unter bestimmten Bedingungen zu verhindern. Vielfach wird der Zugang zu einer gefahrbringenden Maschine durch eine Sicherheitstür eingeschränkt. Die Maschine darf nur in Betrieb gehen, wenn die Sicherheitstür geschlossen ist bzw. die Maschine muss automatisch stoppen, wenn die Sicherheitstür geöffnet wird.A switching process is triggered by changes in optical, magnetic, electrostatic, acoustic or other fields. The switching signal generated in this way may be used for safety-related machine controls. For this reason, safety proximity switches may be used with interlocking devices whose purpose is to prevent the operation of a machine element under certain conditions. Access to a dangerous machine is often restricted by a safety door. The machine may only start when the safety door is closed or the machine must stop automatically when the safety door is opened.

Berührungslos arbeitende Sicherheitssensoren werden in elektronischen Schaltgeräten vor allem in der Automatisierungstechnik eingesetzt. Die Anmelderin vertreibt eine Vielzahl von induktiven Sicherheitssensoren, die z. B. zur sicheren Detektion der Anwesenheit („Öffner“) bzw. Abwesenheit („Schließer“) eines Bedämpfungselementes in einem Überwachungsbereich dienen und die in unterschiedlichen Bauformen angeboten werden.Non-contact safety sensors are used in electronic switching devices, especially in automation technology. The applicant sells a variety of inductive safety sensors z. B. for the reliable detection of the presence ("opener") or absence ("closer") of a damping element in a monitored area and are available in different designs.

Zur sicheren Detektion der Abwesenheit eines Bedämfungselements (4a) dient z. B. der induktive Sicherheitssensor GF711S der Fa. ifm electronic gmbh, der als sicherheitsgerichtete Funktion, den sicheren Zustand bei Bedämpfung einnimmt.For reliable detection of the absence of a damping element ( 4a) serves e.g. B. the inductive safety sensor GF711S from ifm electronic gmbh, which, as a safety-related function, assumes the safe state when damped.

Zur sicheren Detektion der Anwesenheit eines Bedämfungselements (4b) dient z. B. der Sicherheitssensor GG854S der Fa. ifm electronic gmbh, der als sicherheitsgerichtete Funktion, den sicheren Zustand bei Entdämpfung einnimmt.For reliable detection of the presence of a damping element ( 4b) serves e.g. B. the safety sensor GG854S from ifm electronic gmbh, which, as a safety-related function, assumes the safe state when undamped.

Üblicherweise bestehen Sicherheitsnäherungsschalter aus zwei Funktionseinheiten, der Sensoreinheit, als aktivem Teil und einer Auswerteeinheit inklusive der Sicherheitsausgänge (OSSD's). Zur Veränderung des jeweiligen Feldes dient ein festgelegtes Objekt, das auch als Target oder auch als Betätiger bezeichnet wird.Safety proximity switches usually consist of two functional units, the sensor unit as the active part and an evaluation unit including the safety outputs (OSSDs). A fixed object, which is also referred to as a target or as an actuator, is used to change the respective field.

Die Sensoreinheit detektiert entweder die Anwesenheit oder die Abwesenheit des Targets in einem bestimmten Abschnitt des Überwachungsbereichs vor der aktiven Fläche des Sicherheitsnäherungsschalters.The sensor unit detects either the presence or absence of the target in a specific section of the surveillance area in front of the active area of the safety proximity switch.

Die Auswerteeinheit empfängt und verarbeitet die Signale der Sensoreinheit und generiert das Ausgangssignal des Sicherheitssensors und überwacht den korrekten Betrieb des Sicherheitssensors.The evaluation unit receives and processes the signals from the sensor unit and generates the output signal of the safety sensor and monitors the correct operation of the safety sensor.

Für Sicherheitssensoren sind verschiedene Abstände definiert. Mit s_ao wird der gesicherte Schaltabstand bezeichnet, d. h. der Abstand von der aktiven Fläche des Sensors, innerhalb dessen das sichere Erfassen der Anwesenheit des Betätigers unter allen festgelegten Umgebungsbedingungen und Herstellungstoleranzen erreicht wird und das Schalten der Sicherheitsausgänge in den AUS-Zustand erfolgt.Various distances are defined for safety sensors. s _ao designates the safe switching distance, ie the distance from the active surface of the sensor within which the presence of the actuator is reliably detected under all defined environmental conditions and manufacturing tolerances and the safety outputs are switched to the OFF state.

Mit s_ar wird der gesicherte Ausschaltabstand bezeichnet, d. h. der Abstand von der aktiven Fläche des Sensors, ab dem eine sichere Erfassen der Abwesenheit des Targets unter allen festgelegten Umgebungsbedingungen und Herstellungstoleranzen erreicht wird. Die Ausschaltabstände s_ar und s_ao sind bei sicheren Sicherheitssensoren relevant, da ab diesen Abständen unter allen festgelegten Umgebungsbedingungen und Herstellungstoleranzen das Schalten der Sicherheitsausgänge in den AUS-Zustand gewährleistet sein muss.s _ar denotes the safe switch-off distance, ie the distance from the active surface of the sensor from which reliable detection of the absence of the target is achieved under all specified environmental conditions and manufacturing tolerances. The switch-off distances s _ar and s _ao are relevant for safe safety sensors, since switching the safety outputs to the OFF state must be guaranteed from these distances under all specified environmental conditions and manufacturing tolerances.

Im AUS- Zustand ist die Endstufe abgeschaltet; d. h. das Ausgangssignal repräsentiert eine logische „0“. Dieser Zustand wird deshalb auch als sichere Zustand bezeichnet. Diese Sicherheitsfunktion, das Schalten in den sicheren Zustand, muss ab dem gesicherten Ausschaltabstand s_ar zuverlässig gewährleistet werden.In the OFF state, the output stage is switched off; ie the output signal represents a logical "0". This state is therefore also referred to as a safe state. This safety function, switching to the safe state, must be reliably guaranteed from the safe switch-off distance s _ar .

Üblicherweise arbeiten Sicherheitssensoren als Schließer (NC normally open), d. h. nur, wenn sich das Target im Freigabebereich unmittelbar vor der aktiven Fläche befindet, schalten die Sicherheitsausgänge in den EIN-Zustand (5a). Als konkretes Beispiel hierfür kann eine Sicherheitstür dienen, die den Zugang zu einer Presse ermöglicht: Nur wenn eine Schutztür geschlossen ist, darf die Maschine also die Presse arbeiten.Safety sensors usually work as closers (NC normally open), ie the safety outputs only switch to the ON state ( 5a) . As concrete A good example of this is a safety door that allows access to a press: the machine is only allowed to operate the press if a safety door is closed.

Es gibt auch Sicherheitssensor, die als Öffner arbeiten 5b (NC normally closed).There are also safety sensors that work as openers 5b (NC normally closed).

Ein Schließer ist vergleichbar mit einem Lichtschalter. Er schließt den Kontakt, wenn das Traget vom Sensor im Überwachungsbereich detektiert wird. Der Ausgang ist deshalb durchgeschaltet (EIN-Zustand) und der Sicherheitsausgang gibt ein „High Signal“ aus. Schließer werden auch mit den Buchstaben NO (Normally Open) oder Öffner mit NC (Normally Close) gekennzeichnet.A closer is comparable to a light switch. It closes the contact when the baby carrier is detected by the sensor in the surveillance area. The output is therefore switched through (ON state) and the safety output emits a "high signal". Normally open contacts are also marked with the letters NO (Normally Open) or normally closed contacts with NC (Normally Close).

In 1a ist ein Schließer mit einer Anzeige LED 1, einer Nahbereichszone 2, einer Freigabezone 3, dem gesicherten Ausschaltabstand 4 s_ar und einem Bedämpfungselement 5 (Messobjekt, Target) dargestellt.In 1a a closer with a display LED 1, a close-range zone 2, a release zone 3, the secured switch-off distance 4 s _ar and a damping element 5 (measurement object, target) is shown.

Im Gegensatz dazu unterbricht der Öffner, den Kontakt, wenn das Target im Erfassungsbereich (1b) erkannt wird. In 1 b ist ein Öffner mit Anzeige LED 1, dem gesicherten Ausschaltabstand s_ao 2, einem unzulässigen Bereich 3, einer Freigabezone 4 und einem Bedämpfungselement 5 (Messobjekt, Target) dargestellt. Der Öffner ist im sicheren Zustand dargestellt. Wenn sich das Target 5 links vom gesicherten Ausschaltabstand s_ao, also in dem Teil des Überwachungsbereichs, der sich unmittelbar vor der aktiven Fläche des Öffners befindet, wird am Schaltausgang eine logische „0“ ausgegeben. Erst wenn sich das Target in der Freigabezone 4 d.h. sicherheitsrelevanten Bereich befindet, ist ein Maschinenlauf erlaubt. Wenn die Maschine startet bzw. wenn die Maschine läuft, muss sichergestellt werden, dass sich das Target nicht links vom gesicherten Ausschaltabstand 2 s_ao befindet.In contrast, the normally closed contact breaks the contact when the target is in the detection area ( 1b) is recognized. In 1 b a normally closed contact is shown with LED 1, the secured switch-off distance s _ao 2, an impermissible area 3, a release zone 4 and a damping element 5 (measuring object, target). The NC contact is shown in the safe state. If the target 5 is to the left of the safe switch-off distance s _ao , i.e. in the part of the monitoring area that is directly in front of the active area of the opener, a logical "0" is output at the switching output. Machine operation is only permitted when the target is in release zone 4, ie the safety-relevant area. When the machine starts or when the machine is running, it must be ensured that the target is not to the left of the safe switch-off distance 2 s _ao .

Mit den heute bekannten induktiven Sicherheitssensoren (Sicherheitsnäherungsschaltern) kann immer nur über einen vorgegebenen Bereich jenseits der gesicherten Ausschaltabstände eine sichere Aussage gemacht werden. Je nach dem um was für einen Schaltertyp (Öffner bzw. Schließer) es sich handelt.With the inductive safety sensors (safety proximity switches) known today, a reliable statement can only be made over a specified range beyond the secured switch-off distances. Depending on the type of switch (opener or closer) it is.

Durch unerwünschte Drifts (Güte des Schwingkreises), die z. B. altersbedingt sein können, kann nicht ausgeschlossen werden, dass der Ausschaltabstand von einem Sicherheitssensor (Schließer) aus gesehen wegdriftet. Auch Manipulationen durch unzulässige angebrachte Targets können nicht ausgeschlossen werden.Undesirable drifts (quality of the oscillating circuit), which e.g. B. can be age-related, it cannot be ruled out that the switch-off distance from a safety sensor (closer) drifts away. Manipulations through impermissibly attached targets cannot be ruled out either.

Aus der EP1862770A1 ist ein Set mit mehreren Reedkontakten bekannt, die unterschlich z. B. als Öffner bzw. als Schließer ausgebildet sind. Eine sichere Aussage über den Schaltzustand kann hier nicht getroffen werden.From the EP1862770A1 is a set with several reed contacts known, the different z. B. are designed as openers or closers. A reliable statement about the switching status cannot be made here.

Alle auf dem Markt befindlichen induktiven Sicherheitssensoren weisen immer nur eine Sicherheitsfunktion auf.All inductive safety sensors on the market only ever have one safety function.

Aus der DE102016115145 ist ein duplizierter Berührungsschalter mit zwei Induktionsnäherungssensoren bekannt, die jedoch keine Sicherheitsanforderungen erfüllen.From the DE102016115145 a duplicated touch switch with two inductive proximity sensors is known, but they do not meet any safety requirements.

Es sind auch entsprechende Anordnungen von zwei gleichen Sicherheitssensoren parallel nebeneinander bekannt, die zur sicherheitsgerichteten Positionsüberwachung eines Targets in einem Überwachungsbereich dienen. Solche Anordnungen führen nur zur Erhöhung des Sicherheitsniveaus aufgrund der Redundanz. Mit diesen Anordnungen bleibt der Bereich, in dem eine sichere Aussage über die Lokalisierung des Targets möglich ist, unverändert. Sie erfüllen immer nur eine sicherheitsgerichtete Funktion.Corresponding arrangements of two identical safety sensors parallel to one another are also known, which are used for safety-related monitoring of the position of a target in a monitoring area. Such arrangements only increase the level of security due to the redundancy. With these arrangements, the area in which a reliable statement about the localization of the target is possible remains unchanged. They only ever fulfill one safety-related function.

Sicherheitskritische Funktionen müssen durch eine Testfunktion (Test-Verfahren) getestet werden (Sicherheitsrelevante Steuerungen EN ISO 13849-1), diese kann auch im laufenden Betrieb durchgeführt werden. Der sichere Zustand z. B. Abschalten der Maschine, d.h. AUS-Zustand, muss eingeleitet werden, wenn ein fehlerhafter Zustand erkannt wird. Dabei muss geprüft werden, ob durch eine Testfunktion eine Abschaltung an einer vorgegeben Schaltschwelle gewährleistet werden kann.Safety-critical functions must be tested using a test function (test procedure) (safety-related controls EN ISO 13849-1), this can also be carried out during operation. The safe state z. B. Shutdown of the machine, i.e. OFF state, must be initiated when a faulty condition is detected. It must be checked whether a test function can ensure shutdown at a specified switching threshold.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb eine Sensoranordnung zu schaffen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist, die ein höheres Maß an Sicherheit bietet, die insbesondere eine sichere Aussage für einen größeren Bereich erlaubt und die einfach und kostengünstig realisierbar ist.It is therefore the object of the invention to create a sensor arrangement which does not have the disadvantages mentioned above, which offers a higher degree of security, which in particular allows a reliable statement to be made for a larger area and which can be implemented simply and inexpensively.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Anordnung von zwei Sicherheitssensoren gemäß dem Anspruch 1.This problem is solved with an arrangement of two safety sensors according to claim 1.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, die Anwesenheit eines Targets unmittelbar vor einem ersten Sicherheitssensor sicher zu detektieren und die Abwesenheit des Targets vor einem zweiten Sicherheitssensor also, die Anwesenheit des Targets hinter einer Schaltschwelle ebenfalls sicher zu detektieren.The essential idea of the invention is to reliably detect the presence of a target directly in front of a first safety sensor and to also reliably detect the absence of the target in front of a second safety sensor, i.e. the presence of the target behind a switching threshold.

Damit kann über einen größeren Teil des Überwachungsbereichs, in dem sich das Target befinden kann, eine sichere Aussage getroffen werden. Insbesondere kann der nicht sichere Schaltzustand des zweiten Sicherheitssensors, wenn sich das Target unmittelbar vor diesem befindet, als sicher klassifiziert werden.A reliable statement can thus be made about a larger part of the surveillance area in which the target can be located. In particular, the non-safe switching state of the second safety sensor when the target is immediately in front of it can be classified as safe.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Es zeigen:
- 1a schematische Darstellung eines Schließers im gesicherten AUS-Zustand
- 1b schematische Darstellung eines Öffners im gesicherten AUS-Zustand
- 2 schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Sicherheitssensors mit definiertem Verhalten unter Fehlerbedingungen als Funktionsprinzip anhand zweier getrennt dargestellten Sicherheitssensor, wobei einer als Schließer (1a) und der andere als Öffner (1b) arbeitet.
- 3a Funktionsschaubild Schwingungsamplitude als Funktion des Targetabstands
- 3b Funktionsschaubild Schaltsignale als Funktion des Targetabstands
- 4a, 4b zwei unterschiedliche Sicherheitssensor
- 5a, 5b Schaltsymbole Öffner bzw. Schließer

The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the drawing:

Show it:
- 1a schematic representation of a normally open contact in the secured OFF state
- 1b schematic representation of a normally closed contact in the secured OFF state
- 2 schematic representation of the safety sensor according to the invention with defined behavior under error conditions as a functional principle based on two safety sensors shown separately, one as a closer ( 1a) and the other as an opener ( 1b) is working.
- 3a Functional diagram of vibration amplitude as a function of target distance
- 3b Functional diagram of switching signals as a function of the target distance
- 4a , 4b two different safety sensors
- 5a , 5b Circuit symbols normally closed or normally open

Wie bereits erwähnt dienen Sicherheitssensoren (sicherheitsgerichtete Näherungsschalter) in der Sicherheitstechnik zur Absicherung von gefahrbringenden Positionen in Maschinen, wie Pressen, Stanzmaschinen, Schneidwerkzeugen, Roboter und dergleichen.As already mentioned, safety sensors (safety-related proximity switches) are used in safety technology to protect dangerous positions in machines such as presses, punching machines, cutting tools, robots and the like.

Sicherheitssensoren überwachen dabei eine unzulässige Bewegung (Verlassen oder Eindringen) eines definierten Objektes (beispielsweise metallische, elektrisch leitfähige Objekte) in eine als gefahrbringend definierte Position. Eine Schutztür für eine Maschine stellt im geöffneten Zustand eine Gefährdung dar.Safety sensors monitor an impermissible movement (leaving or entering) of a defined object (e.g. metallic, electrically conductive objects) in a position defined as dangerous. A protective door for a machine represents a hazard when open.

Wird die gefahrbringende Position verletzt, gibt der Sicherheitssensor ein entsprechendes Sicherheitsschaltsignal aus, das z. B. ein Abschaltsignal (logisch „0“) für eine gefahrbringende Maschine sein kann. Derartige Sicherheitssensoren müssen besonders zuverlässig arbeiten und deshalb Sicherheitsanforderungen erfüllen, beispielsweise die Produktnorm IEC 60947-5-3.If the dangerous position is violated, the safety sensor emits a corresponding safety switching signal, which e.g. B. can be a switch-off signal (logical "0") for a dangerous machine. Such safety sensors must work particularly reliably and therefore meet safety requirements, for example the product standard IEC 60947-5-3.

Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Sensor zur Erfassung von vorzugsweise elektrischen, aber auch optischen oder sonstigen physikalischen Eigenschaften von beweglichen Objekten, wobei die Änderung der betreffenden physikalischen Größe als Maß für die Annäherung eines Objekts dient, und einer Steuereinheit, die bei Erreichen eines Schwellwertes ein vorzugsweise binäres Schaltsignal erzeugt.They essentially consist of a sensor for detecting preferably electrical, but also optical or other physical properties of moving objects, with the change in the relevant physical variable serving as a measure of the approach of an object, and a control unit, which activates when a threshold value is reached preferably binary switching signal generated.

Nach dem induktiven Sensorprinzip arbeitende Sicherheitsnäherungsschalter weisen mindestens eine Sensorspule auf und können mit Stromimpulsen, aber auch mit kontinuierlichem, meist sinusförmigem Wechselstrom betrieben werden. Dabei kann die Sensorspule Bestandteil eines Oszillators sein und so dessen Frequenz mitbestimmen.Safety proximity switches that work according to the inductive sensor principle have at least one sensor coil and can be operated with current pulses, but also with continuous, mostly sinusoidal alternating current. The sensor coil can be part of an oscillator and thus determine its frequency.

Die Sensorspule kann aber auch von einem Generator mit pulsförmigem oder sinusförmigem Strom versorgt werden.However, the sensor coil can also be supplied with pulsed or sinusoidal current by a generator.

Der Sensor kann auch als Transformator, insbesondere als Differentialtransformator aufgebaut sein, und somit weitere Sende- oder Empfangsspulen aufweisen. Ausgewertet wird die Änderung der Induktivität und/oder die Impedanz einer Spule, bzw. der Koppelfaktor zwischen zwei oder mehreren Spulen.The sensor can also be designed as a transformer, in particular as a differential transformer, and thus have additional transmission or reception coils. The change in the inductance and/or the impedance of a coil or the coupling factor between two or more coils is evaluated.

Wenn sichere berührungslos arbeitende Sensoren, wie beispielsweise induktive Sicherheitssensoren eingesetzt werden, muss insbesondere die als sicher definierte Funktion, die sog. sicherheitsgerichtete Funktion (oft auch als Sicherheitsfunktion, bezeichnet) beachtet werden. Die sicherheitsgerichtete Funktion beispielsweise bei einem induktiven Sicherheitssensor ist nach dem aktuellen Stand der Technik entweder der sichere Zustand bei Entdämpfung oder der sichere Zustand bei Bedämpfung. Die Überwachung erfolgt immer entweder im Hinblick auf das Verlassen oder auf das Eindringen des leitfähigen Targets in eine als gefahrbringende definierte Position.If safe non-contact sensors, such as inductive safety sensors, are used, the function defined as safe, the so-called safety-related function (often also referred to as safety function), must be observed in particular. According to the current state of the art, the safety-related function of an inductive safety sensor, for example, is either the safe state with damping or the safe state with damping. Monitoring is always carried out either with regard to leaving or entering the conductive target in a position defined as dangerous.

Die 2 zeigt zwei Sicherheitssensoren 1 und 2, die vorzugsweise als induktive Sicherheitssensoren ausgebildet sind, in einer erfindungsgemäßen Anordnung. Sie sind so parallel angeordnet, dass ihre aktiven Flächen 4, 5 in einer Ebene E liegen. Die Ebene E bildet die Bezugseben für alle relativen Aussagen, z. B. da Target befindet sich vor oder hinter einer Schaltschwelle. Der Sicherheitssensor 1 überwacht die Unterschreitung der sicherheitsgerichteten Schaltschwelle A. Der Sicherheitssensor 2 überwacht die Überschreitung der sicherheitsgerichteten Schaltschwelle B, jeweils bei Annäherung oder bei einer Entfernung des Targets 3. Die sicherheitsrelevante Information der Über- oder Unterschreitung der jeweiligen Schaltschwellen, wird durch einen Signalwechsel an den binären Ausgängen der beiden Sicherheitssensoren ausgegeben. Die möglichen logischen Schaltzustände „0“ bzw. „1“ der binären Ausgänge der Sicherheitssensoren in Abhängigkeit vom Abstand s des Targets und der jeweils zugeordneten Schaltschwelle A oder B sind in 2 ebenfalls dargestellt. Eine Unterschreitung des Abstandes A durch das Objekt 3 verursacht eine Abschaltung des binären Ausganges (logisch „0“) vom Sicherheitssensor 1. Der binäre Ausgang von Sensor 2 ist dabei nicht abgeschaltet (logisch „1“).the 2 shows two safety sensors 1 and 2, which are preferably designed as inductive safety sensors, in an arrangement according to the invention. They are arranged in parallel in such a way that their active surfaces 4, 5 lie in a plane E. Level E forms the reference level for all relative statements, e.g. B. because the target is in front of or behind a switching threshold. The safety sensor 1 monitors when the safety-related switching threshold A is undershot. The safety sensor 2 monitors when the safety-related switching threshold B is exceeded, in each case when the target 3 is approaching or moving away output at the binary outputs of the two safety sensors. The possible logical switching states "0" or "1" of the binary outputs of the safety sensors depending on the distance s of the target and the respectively assigned switching threshold A or B are in 2 also shown. If object 3 falls below distance A, the binary output (logical "0") of safety sensor 1 is switched off. The binary output of sensor 2 is not switched off (logical "1").

Eine Überschreitung des Abstandes B durch das Objekt 3 verursacht eine Abschaltung des binären Ausganges (logisch „0“) vom Sicherheitssensor 2. Der binäre Ausgang von Sensor 1 ist dabei eingeschaltet (logisch „1“). Zwischen den Schaltschwellen A und B kann keine sichere Aussage über den Schaltzustand eines der beiden Sicherheitssensoren gemacht werden. Die Ausgangssignal der beiden Sicherheitssensoren werden in einer nachgeschalteten nicht dargestellten Auswerteeinheit ausgewertet und logisch zu einem sichereren Schaltsignal verknüpft. If object 3 exceeds distance B, the binary output (logical "0") of safety sensor 2 is switched off. The binary output of sensor 1 is switched on (logical "1"). Between switching thresholds A and B, no reliable statement can be made about the switching state of one of the two safety sensors. The output signals of the two safety sensors are evaluated in a downstream evaluation unit (not shown) and logically combined to form a safer switching signal.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, den Schaltzustand des Sicherheitssensors 2, wenn sich das Target bei einem Abstand s < A als sicher zu klassifizieren, obwohl das Schaltsignal des Sicherheitssensors in diesem Bereich gar nicht sicher ist.With the aid of the invention it is possible to classify the switching state of the safety sensor 2 as safe when the target is at a distance s<A, although the switching signal of the safety sensor is not at all safe in this range.

Nachfolgend ist das Test-Verfahren zur sicherheitsgerichteten Überwachung von zwei verschiedenen sicherheitsgerichteten Schaltschwellen C für einen Schließer bzw. D für einen Öffner anhand der 3a und der 3b näher erläutert. Beschrieben ist das Test-Verfahren für einen induktiven Sicherheitssensor.Below is the test procedure for the safety-related monitoring of two different safety-related switching thresholds C for a closer and D for a breaker based on the 3a and the 3b explained in more detail. The test procedure for an inductive safety sensor is described.

Eine Auswerteschaltung in dem induktiven Sicherheitssensor dient zur Erfassung des abstandsabhängigen Wirbelstromeinflusses aufgrund des Targets, wobei der Auswerteschaltkreis einen LC-Schwingkreis, zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes, eine Oszillatorschaltung zur Speisung des LC-Schwingkreises und eine analogen Logik-Baustein, zur Ermittlung von Schaltzuständen, aufweist. Der Auswerteschaltkreis weist einen einstellbaren Elektronikparameter P auf, mit dem eine andere Lage des Targets simuliert werden kann.An evaluation circuit in the inductive safety sensor is used to detect the distance-dependent eddy current influence due to the target, with the evaluation circuit having an LC resonant circuit for generating an alternating magnetic field, an oscillator circuit for feeding the LC resonant circuit and an analog logic module for determining switching states, having. The evaluation circuit has an adjustable electronic parameter P, with which a different position of the target can be simulated.

Über den Elektronikparameter P kann die funktionale Abhängigkeit FA_P(s) der Schwingungsamplitude A vom Targetabstand s eingestellt werden. Dabei ist FA_P(s) immer kleiner als die maximale Schwingungsamplitude FA_P(s) < Amax Für den Normalbetrieb ist ein erster Parameterwert NB vorgesehen, hierbei gilt die funktionale Abhängigkeit FA_NB(s). Zur Generierung eines ersten binären Schaltsignals SS1 ist bei dieser Funktion FA_NB(s) eine erste Schaltschwelle C vorgesehen.The functional dependency FA _P (s) of the oscillation amplitude A on the target distance s can be set via the electronics parameter P. In this case, FA _P (s) is always smaller than the maximum vibration amplitude FA _P (s)<Amax. A first parameter value NB is provided for normal operation, and the functional dependency FA _NB (s) applies here. A first switching threshold C is provided for this function FA _NB (s) in order to generate a first binary switching signal SS1.

Dieser ersten Schaltschwelle C ist ein erster Schaltpunkt SC zugeordnet, an dem ein Schaltzustandswechsel des ersten binären Schaltsignals SS1 (Schließer-Schaltsignal) erfolgt, wenn das Target den Schaltpunkt SC erreicht.A first switching point SC is assigned to this first switching threshold C, at which the switching state of the first binary switching signal SS1 (normally open switching signal) changes when the target reaches the switching point SC.

Zum Testen der sicherheitsgerichteten Schaltschwelle C bzw. des Schaltzustandswechsels an der Schaltschwelle C ist ein Parameterwert TC vorgesehen ist, wobei der Parameterwert TC so gewählt ist, dass für Abstände s < SC die Schwingungsamplitude FA_TC(S) über dem Schwellwert C liegt. Zum Testen der Schaltfunktion für die Schaltschwelle C werden für den Fall, dass sich das Target beim Targetabstand sT mit sT < SC befindet und damit die Schwingungsamplitude A= FA_NB(ST) kleiner als die Schaltschwelle C ist, folgende Schritte durchgeführt.

a) kurzzeitiges Einstellen des Parameterwerts TC und
b) Prüfung ob ein Schaltzustandswechsel erfolgt

A parameter value TC is provided for testing the safety-related switching threshold C or the switching state change at the switching threshold C, the parameter value TC being selected such that the oscillation amplitude FA _TC (S) is above the threshold value C for distances s<SC. To test the switching function for the switching threshold C, the following steps are carried out in the event that the target is at a target distance sT with sT < SC and the oscillation amplitude A= FA _NB (ST) is therefore smaller than the switching threshold C.

a) momentary setting of the parameter value TC and
b) Checking whether a switching state change occurs

Der Funktionswert ändert sich gemäß des Pfeils nach oben. Der Funktionswert FA_TC(sT) liegt entsprechend über der Schaltschwelle C, deshalb ändert sich der Schaltzustand. Bei dieser Testprozedur, die für einen Schießer vorgesehen ist, wird getestet, ob der Sicherheitssensor, wenn sich das Target im Abstand s<SC befindet noch vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand wechseln kann.The function value changes according to the up arrow. The function value FA _TC (sT) is correspondingly above the switching threshold C, which is why the switching state changes. This test procedure, which is intended for a shooter, tests whether the safety sensor can still switch from the ON state to the OFF state when the target is at a distance s<SC.

Entsprechend ist nachfolgend die Testprozedur für einen Öffner im selben Diagramm dargestellt, dabei sind die beiden Schaltschwellen C, D zur besseren Erkennbarkeit unterschiedlich hoch gewählt.Accordingly, the test procedure for an opener is shown below in the same diagram, with the two switching thresholds C, D being selected at different levels for better visibility.

Bei diesem Sicherheitssensors ist zur Generierung eines binären Schaltsignals SS2 (Öffner-Schaltsignal) eine Schaltschwelle D vorgesehen.In this safety sensor, a switching threshold D is provided to generate a binary switching signal SS2 (break contact switching signal).

Der Schaltschwelle D ist ein Schaltpunkt SD zugeordnet, an dem ein Schaltzustandswechsel des binären Schaltsignals SS2 erfolgt, wenn das Target den Schaltpunkt SD erreicht.The switching threshold D is assigned a switching point SD, at which the switching state of the binary switching signal SS2 changes when the target reaches the switching point SD.

Zum Testen der sicherheitsgerichteten Schaltschwelle D bzw. des Schaltzustandswechsels an der Schaltschwelle D ist ein Parameter TD vorgesehen.A parameter TD is provided for testing the safety-related switching threshold D or the switching state change at the switching threshold D.

Der Parameter TD ist dabei so gewählt, dass für Abstände s > SD die Schwingungsamplitude FA_TD(s) unter dem Schwellwert D liegt.The parameter TD is selected in such a way that the oscillation amplitude FA _TD (s) is below the threshold value D for distances s > SD.

Zum Testen der Schaltfunktion an der Schaltschwelle D werden für den Fall, dass sich das Target beim Targetabstand s mit s > SD befindet und damit die Schwingungsamplitude A=FA_NB(s1) größer als die Schaltschwelle D ist, folgende Schritte durchgeführt.

a) kurzzeitiges Einstellen des Parameterwerts TD und
b) Prüfung ob ein Schaltzustandswechsel erfolgt

To test the switching function at the switching threshold D, the following steps are carried out in the event that the target is at a target distance s with s > SD and the oscillation amplitude A=FA _NB (s1) is greater than the switching threshold D.

a) short-term setting of the parameter value TD and
b) Checking whether a switching state change occurs

Der Funktionswert ändert sich gemäß des Pfeils nach unten. Der Funktionswert FA_TD(sT) liegt entsprechend unter der Schaltschwelle D, deshalb ändert sich der Schaltzustand.The function value changes according to the down arrow. The function value FA _TD (sT) is correspondingly below the switching threshold D, which is why the switching state changes.

Der Funktionswert ändert sich gemäß des Pfeils nach unten und es erfolgt kurzfristig eine Schaltzustandswechsel. Wenn beim Schritt b) kein Schaltzustandswechsel erfolgt, wird ein Fehlerfall angenommen und der Sicherheitssensor nimmt den als sicher definierten Zustand ein.The function value changes according to the downward arrow and there is a short-term change in the switching state. If there is no switching state change in step b), an error is assumed and the safety sensor assumes the state defined as safe.

BezugszeichenlisteReference List

11: Sicherheitssensorsecurity sensor
22: Sicherheitssensorsecurity sensor
33: Target (Objekt)Target (object)
44: Aktive Fläche des ersten SicherheitssensorsActive surface of the first safety sensor
55: Aktive Fläche des zweiten SicherheitssensorsActive area of the second safety sensor
66: Gefahrbringende (sicherheitsrelevante) Positionsbereiche, bei welchen eine sicherheitsbezogene Reaktion eingeleitet werden muss, wenn das Target in diesen Bereichen detektiert wirdDangerous (safety-relevant) position areas in which a safety-related reaction must be initiated if the target is detected in these areas

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 1862770 A1 [0022]
DE 102016115145 [0024]

Claims

Arrangement of two safety sensors, preferably two inductive safety sensors, for safety-related position monitoring of a target (3) in a surveillance area, with a first safety sensor (1) being assigned an active area (4) and a second safety sensor (2) being assigned an active area (5) is assigned, and both safety sensors (1, 2) are aligned parallel to one another in such a way that the active surfaces lie in a common plane E, which serves as a reference plane, characterized in that the first safety sensor (1) is designed to detect the presence of the target (3) in front of a first safety-related switching threshold (A) and the second safety sensor (2) is designed to reliably detect the presence of the target (3) behind a second safety-related switching threshold (B) in order to detect a non-safe Detection of the target (3) by the second safety sensor (2) in the area in front of the Sch old sleeper (A) to be classified as safe.

Arrangement of two safety sensors claim 1 , characterized in that the respective switching thresholds (A), (B) of the two sensors (1, 2) are at the same distance from the E plane.

Arrangement of two safety sensors according to one of the preceding claims, characterized in that the first safety sensor (1) is a safe opener and the second safety sensor (2) is a safe closer.

Arrangement of two safety sensors according to one of the preceding claims, characterized in that for monitoring the position of the target (3), the first safety sensor (1) is an inductive safety sensor and the second safety sensor (2) is based on a different physical principle (e.g. capacitive, optical or ultrasonic). based.

Method for operating an arrangement of two safety sensors according to one of the preceding claims, characterized in that test methods are provided for the two safety-related switching thresholds (A, B) which enable a check to be made as to whether switching off occurs at the corresponding switching threshold.

Use of two safety sensors according to one of the preceding Claims 1 - 4 to implement two safety functions.