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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Sicherheitsnetzwerksystem zu organischen Verbindung
einer Hauptvorrichtung, wie einer Werkzeugmaschine oder dgl., bei
welcher eine Betriebssicherheitsmaßnahme erforderlich ist, mit
einer Anzahl von sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen, wie etwa Sicherheitslichtvorhängen oder
dgl., welche eine Betriebssicherheitsbedingung oder dgl. bestimmen,
und im Einzelnen bezieht sie sich auf ein Sicherheitsnetzwerksystem
mit hoher Zuverlässigkeit,
bei welchem eine Alterungsverschlechterung einer sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung selbst oder dgl. geeignet gehandhabt werden kann, ohne
die Verantwortung für
das Anhalten einer Hauptvorrichtung zu verringern, wenn ein Gefahrenzustand
auftritt.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In einem Fall, wo ein System mit
einer Hauptvorrichtung, wie etwa einer Werkzeugmaschine oder dgl.,
bei welcher eine Betriebssicherheitsmaßnahme erforderlich ist, und
einer Anzahl von sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen, wie etwa
Sicherheitslichtvorhänge
oder dgl., welche eine Betriebssicherheitsbedingung oder dgl. bestimmen,
entworfen wird, ist, wenn eine Netzwerk zwischen diesen Systemkomponenten
zwischengelegt ist und ein Signal durch Kommunikation gesendet oder
empfangen wird, der Konstruktionsfreiheitsgrad des Systems, verglichen
mit einem Fall, wo diese Komponenten ohne das Netzwerk direkt miteinander
verbunden sind, verbessert.
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Im Einzelnen sind ein Netzwerkleitgerät (Netzwerk-Master)
mit Verantwortung für
den Betrieb einer Hauptvorrichtung und ein oder mehr als ein untergeordnetes
Netzwerkgerät
(Netzwerk-Slave) mit Verantwortung für eine sicherheitsbestimmende
Vorrichtung zur Bestimmung von Sicherheit, die eine Betriebserlaubnisbedingung
der Hauptvorrichtung ist, auf dem Netzwerk verbunden. Der Netzwerk-Master umfasst
Mittel zur Überwachung
einer Bestimmungsausgabe einer jeden sicherheitsbestimmenden Vorrichtung über den
Empfang von Information von einem jeden Netzwerk-Slave und zum Anhalten
des Arbeitens der Hauptvorrichtung, wenn auf der Grundlage der Bestimmungsausgabe
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung eine Gefahr erkannt wird. Daher
bestimmt eine sicherheitsbestimmende Vorrichtung Gefahr (ein Mensch
dringt in einen Arbeitsbereich der Hauptvorrichtung ein oder dgl.),
die dahingehende Information (Gefahr/Sicherheit) wird augenblicklich
vom Netzwerk-Slave auf den Netzwerk-Master übertragen, und die Hauptvorrichtung wird
durch das Arbeiten des Netzwerk-Master aus einem Arbeitszustand
in einen angehaltenen Zustand umgeschaltet.
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Für
eine Verbesserung der Sicherheit des Systems muss die Zuverlässigkeit
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung selbst sichergestellt sein. Hinsichtlich
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung gibt es einen Sicherheitslichtvorhang,
einen Sicherheitstürschalter,
einen Sicherheitsgrenzschalter und dgl. Da bei verschiedenen Arten
von Gebern, wie etwa einem Ausgangsrelais, einem Lichtemissionselement,
einem Lichtempfangselement, einen magnetischen Element und dgl.,
die in der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthalten sind, eine
Alterungsverschlechterung auftritt, wird, wenn die Betriebsstunden
(oder Erregungsstunden) oder die Anzahl von Arbeitsvorgängen einen
bestimmten Wert erreicht, die Hauptvorrichtung angehalten und eine Wartung,
wie etwa ein Austausch, eine Reparatur und eine Prüfung, erforderlich.
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Zur geeigneten Verwaltung der Wartungszeit der
sicherheitsbestimmenden Vorrichtung ist es erforderlich, dass ein
Betriebszustand der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung, die unter
der Verantwortung der einzelnen Netzwerk-Slaves steht, dem Netzwerk-Master bekannt ist.
Daher ist es erforderlich, dass der Netz werk-Slave den Netzwerk-Master über Daten
für die
Wartung (Daten zur Bestimmung der Notwendigkeit der Wartung), wie
etwa die Anzahl der Ein-/Ausschaltungen einer Ausgabe, Erregungsstunden,
die Aufzeichnung von Fehlfunktionsfeststellungen und dgl., einer
jeder sicherheitsbestimmenden Vorrichtung informiert.
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Wenn sowohl Ein/Aus-Daten (nachfolgend als
Sicherheitsprüfdaten
bezeichnet), die zeigen, ob die Ausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung sicher oder gefährlich
ist, als auch Daten für
die Wartung konstant von jedem Netzwerk-Slave auf den Netzwerk-Master übertragen
werden, kann der Betriebszustand einer jeden sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
konstant und genau auf Seite des Netzwerk-Master verstanden werden.
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Da jedoch mit dem Gesamtsystem auch
die Kommunikationsdatenmenge wächst,
ist die Übertragung
der Sicherheitsprüfdaten
verzögert
und, wenn eine sicherheitsbestimmende Vorrichtung das Eindringen
eines Menschen oder dgl. feststellt und Bestimmung von Gefahr ausgibt,
die Ansprechzeit, während
der die Hauptvorrichtung aus dem Arbeitszustand in den angehaltenen
Zustand geschaltet wird, vermindert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde zur
Lösung obiger
Probleme gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die Ansprechzeit, während
der die Hauptvorrichtung aus dem Betriebszustand in den angehaltenen
Zustand geschaltet wird, wenn eine sicherheitsbestimmende Vorrichtung
das Eindringen eines Menschen oder dgl. feststellt und eine Gefahr
bestimmende Ausgabe erzeugt, nicht zu verschlechtern und die Tatsache,
dass eine Wartung bei der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung, die unter
der Verantwortung der einzelnen Netzwerk-Slaves steht, auf Seite
des Netzwerk-Master genau zu erkennen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ergibt sich für
den Fachmann ohne Weiteres bei Bezugnahme auf die folgende Beschreibung.
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Ein Sicherheitsnetzwerksystem gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst einen Netzwerk-Master mit Verantwortung für ein Arbeiten
einer Hauptvorrichtung, sowie einen oder mehr als einen mit dem
Netzwerk verbundenen Netzwerk-Slave, die jeweils Verantwortung für eine sicherheitsbestimmende
Vorrichtung zur Bestimmung von Sicherheit, die eine Betriebserlaubnisbedingung
der Hauptvorrichtung ist, haben.
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Der Netzwerk-Master umfasst Mittel
zur Überwachung
einer Bestimmungsausgabe einer jeden sicherheitsbestimmenden Vorrichtung über den Empfang
von Information von einem jeden Netzwerk-Slave, und zum Anhalten
des Arbeitens der Hauptvorrichtung, wenn beruhend auf der Bestimmungsausgabe
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung Gefahr erkannt wird, und
Mittel zur Überwachung
von Daten für
die Wartung einer sicherheitsbestimmenden Vorrichtung über den
Empfang von Information von einem jeden Netzwerk-Slave, und zur Erzeugung
einer Ausgabe dahingehend, dass die Notwendigkeit einer Wartung
in einer sicherheitsbestimmenden Vorrichtung erkannt wird, beruhend
auf den Wartungsdaten der sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen.
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Jeder Netzwerk-Slave umfasst Mittel
zur ausgewählten
Durchführung
einer ersten Operation zur Übertragung
von Information, welche die Wartungsdaten der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung oder sowohl die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung als auch Wartungsdaten enthalten, an den Netzwerk-Master sowie einer
zweiten Operation zur Übertragung
von Information, welche die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung, aber nicht oder kaum die Wartungsdaten der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung enthält,
an den Netzwerk-Master.
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Außerdem bedeutet der Ausdruck „kaum enthalten", dass eine intermittierende
oder zyklische Einmischung der Wartungsdaten zugelassen werden kann,
solange die Übertragung
der Bestimmungsausgabedaten, wenn Gefahr erzeugt ist, unter einem Wahrscheinlichkeitsgesichtspunkt
nicht gestört
ist.
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Ferner wird die erste Operation im
Netzwerk-Slave durchgeführt,
wenn sich die Hauptvorrichtung in einem angehaltenen Zustand befindet, und
die zweite Operation im Netzwerk-Slave durchgeführt, wenn sich die Hauptvorrichtung
in einem Arbeitszustand befindet.
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Da gemäß obigem Aufbau die erste Operation
zur Übertragung
der Information, die die Daten für die
Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung oder sowohl die
Bestimmungsausgabe (Sicherheitsprüfdaten) der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung als auch Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, an den
Netzwerk-Master durchgeführt
wird, wenn sich die Hauptvorrichtung in einem angehaltenen Zustand
befindet, macht, auch wenn Gefahrbestimmung infolge des Nachweises
des Eindringens eines Menschen oder dgl. bei einer sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung ausgegeben wird, die Übertragungsverzögerung nichts
aus, und ebenso macht es nichts aus, wenn eine Gefahrbestimmung
nicht an den Netzwerk-Master ausgegeben wird, weil die Hauptvorrichtung
zu dieser Zeit angehalten ist.
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Ein Sicherheitsnetzwerksystem gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Netzwerk-Master
mit Verantwortung für ein
Arbeiten einer Vorrichtung und einen oder mehr als einen Netzwerk-Slave
jeweils mit Verantwortung für
eine sicherheitsbestimmende Vorrichtung zur Bestimmung von Sicherheit,
die eine Betriebserlaubnisbedingung für die Hauptvorrichtung ist,
wobei diese auf dem Netzwerk verbunden sind.
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Der Netzwerk-Master umfasst Mittel
zur Überwachung
einer Bestimmungsausgabe einer jeden sicherheitsbestimmenden Vorrichtung über den Empfang
von Information von einem jeden Netzwerk-Slave und zum Anhalten
des Arbeitens der Hauptvorrichtung, wenn Gefahr erkannt wird, beruhend
auf den Bestimmungsausgaben der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung,
und Mittel zur Überwachung
von Daten für
die Wartung einer jeden sicherheitsbestimmenden Vorrichtung über den
Empfang von Information von den einzelnen Netzwerk-Slaves und zur
Erzeugung einer Ausgabe dahingehend, dass die Notwendigkeit einer
Wartung in einer sicherheitsbestimmenden Vorrichtung erkannt wird,
beruhend auf den Wartungsdaten der sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen.
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Jeder Netzwerk-Slave umfasst Mittel
zur ausgewählten
Durchführung
einer ersten Operation zur Übertragung
von Information, welche die Daten für die Wartung der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung oder sowohl die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung als auch Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, an den
Netzwerk-Master
sowie einer zweiten Operation zur Übertragung von Information,
welche die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung,
aber nicht oder kaum die Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, an den
Netzwerk-Master.
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Ferner wird eine Auswahl zwischen
der ersten Operation und der zweiten Operation in jedem Netzwerk-Slave
abhängig
vom Inhalt eines vom Netzwerk-Master gesendeten Übertragungsanforderungsbefehls
gesteuert. Gemäß dem obigen
Aufbau übernimmt
der Netzwerk-Master die Initiative und schaltet den Inhalt der Übertragungsdaten
auf Seite des Netzwerk-Slave.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kann der Netzwerk-Master den Übertragungsanforderungsbefehl,
der der zweiten Operation entspricht, auf jeden Netzwerk-Slave übertragen,
wenn sich die Hauptvorrichtung in einem Arbeitszustand befindet,
und den Übertragungsanforderungsbefehl,
der der ersten Operation entspricht, auf jeden Netzwerk-Slave übertragen, wenn
sich die Hauptvorrichtung in einem angehaltenen Zustand befindet.
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Da gemäß obigem Aufbau die Daten für die Wartung
nur übertragen
werden, wenn der Netzwerk-Master den angehaltenen Zustand der Hauptvorrichtung
erkennt, lässt
sich eine Schaltverzögerung
aus dem Arbeitszustand in den angehaltenen Zustand der Hauptvorrichtung,
die durch eine Übertragungsverzögerung der
Gefahrbestimmungsausgabedaten bewirkt ist, sicher vermeiden.
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Ein Netzwerk-Master gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einem Sicherheitsnetzwerksystem
verwendet, welches einen Netzwerk-Master mit Verantwortung für ein Arbeiten der
Hauptvorrichtung sowie einen oder mehr als einen Netzwerk-Slave
jeweils mit Verantwortung für eine
sicherheitsbestimmende Vorrichtung zur Bestimmung von Sicherheit,
die einen Arbeitszulassungsbedingung der Hauptvorrichtung ist, aufweist, wobei
diese auf dem Netzwerk verbunden sind.
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Der Netzwerk-Master umfasst Mittel
zur Überwachung
einer Bestimmungsausgabe einer jeden sicherheitsbestimmenden Vorrichtung über den Empfang
von Information von einem jeden Netzwerk-Slave und zum Anhalten
des Arbeitens der Hauptvorrichtung, wenn Gefahr erkannt wird, beruhend
auf der Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
sowie Mittel zur Überwachung
der Wartungsdaten für
jede sicherheitsbestimmende Vorrichtung über den Empfang von Information
von einem jeden Netzwerk-Slave und zur Erzeugung einer Ausgabe dahingehend,
dass die Notwendigkeit einer Wartung in einer sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung erkannt wird, beruhend auf den Wartungsdaten für die sicherheitsbestimmende
Vorrichtung, sowie Mittel zur Übertragung
eines Übertragungsanforderungsbefehls,
der einer ersten Operation zur Übertragung
von Information, welche die Daten für die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
oder sowohl die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
als auch Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, an jeden
Netzwerk-Slave, wenn sich die Hauptvorrichtung in einem angehaltenen
Zustand befindet, entspricht und zur Übertragung eines Übertragungsanforderungsbefehls,
der einer zweiten Operation zur Übertragung
von Information, welche die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung, aber nicht oder kaum die Daten für die Wartung der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung enthält,
an jeden Netzwerk-Slave, wenn sich die Hauptvorrichtung in einem
Arbeitszustand befindet, entspricht.
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Ein Netzwerk-Slave gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einem Sicherheitsnetzwerksystem
verwendet, welches einen Netzwerk-Master mit Verantwortung für ein Arbeiten einer
Hauptvorrichtung und einen oder mehr als einen Netzwerk-Slave mit
jeweils Verantwortung für eine
sicherheitsbestimmende Vorrichtung zur Bestimmung von Sicherheit,
die Betriebserlaubnisbedingung für
die Hauptvorrichtung ist, aufweist, wobei diese auf dem Netzwerk
verbunden sind.
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Der Netzwerk-Slave umfasst Mittel
zur Durchführung
einer ersten Operation zur Übertragung
von Information, welche die Daten für die Wartung der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung oder sowohl eine Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung als auch Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, an den
Netzwerk-Master, wenn ein erster Anforderungsbefehl vom Netzwerk-Master
gesendet wird, und Durchführung
einer zweiten Operation zur Übertragung
von Information, welche die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung, aber nicht oder kaum die Daten für die Wartung der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung enthält,
wenn ein zweiter Anforderungsbefehl vom Netzwerk-Master gesendet
wird.
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Ein Sicherheitsnetzwerksystem gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Netzwerk-Master
mit Verantwortung für ein
Arbeiten einer Hauptvorrichtung und einen oder mehr als eine Netzwerk-Slave
jeweils mit Verantwortung für
eine sicherheitsbestimmende Vorrichtung zur Bestimmung von Si cherheit,
welche eine Betriebserlaubnisbedingung für die Hauptvorrichtung ist,
wobei diese auf dem Netzwerk verbunden sind.
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Der Netzwerk-Master umfasst Mittel
zur Überwachung
einer Bestimmungsausgabe einer jeden sicherheitsbestimmenden Vorrichtung über den Empfang
von Information von den einzelnen Netzwerk-Slaves und zum Anhalten des Arbeitens
der Hauptvorrichtung, wenn Gefahr erkannt wird, beruhend auf der
Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung sowie
Mittel zur Überwachung
von Daten für
die Wartung einer jeder sicherheitsbestimmenden Vorrichtung über den
Empfang von Information von einem jeden Netzwerk-Slave und zur Erzeugung
einer Ausgabe dahingehend, dass die Notwendigkeit einer Wartung
in einer sicherheitsbestimmenden Vorrichtung erkannt wird, beruhend
auf den Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen.
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Jeder Netzwerk-Slave umfasst Mittel
zur ausgewählten
Durchführung
einer ersten Operation für
die Übertragung
von Information, welche Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung oder sowohl
eine Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
als auch Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, an den
Netzwerk-Master
sowie einer zweiten Operation zur Übertragung von Information,
welche die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung,
aber nicht oder kaum die Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, an den
Netzwerk-Master.
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Außerdem wird die erste Operation
im Netzwerk-Slave durchgeführt,
wenn ein Wert der Daten für
die Wartung der relevanten sicherheitsbestimmenden Vorrichtung nicht
mehr als ein bestimmter Schwellenwert ist, und die zweite Operation,
wenn der Wert der Daten für
die Wartung der relevanten sicherheitsbestimmenden Vorrichtung mehr
als der bestimmte Schwellenwert ist. Außerdem werden, wenn die Daten
für die
Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung mehrere Arten von
Daten enthalten, betreffende Schwellenwerte für die betreffenden Daten definiert,
und wird, wenn wenigstens eine der mehreren Arten von Daten mehr
als ein bestimmter Schwellenwert sind, die zweite Operation durchgeführt.
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Da gemäß obigem Aufbau die Wartungsdaten
auf dem Netzwerk nur übertragen
werden, wenn eine Wartung wirklich benötigt wird oder die Notwendigkeit
einer Wartung heranrückt,
wird die Wartungsdatenmenge in den Übertragungsdaten insgesamt reduziert
und lässt
sich eine Übertragungsverzögerung der
Sicherheitsprüfdaten
(Bestimmungsausgabedaten) beseitigen.
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In obiger Beschreibung kann die sicherheitsbestimmende
Vorrichtung einen Sicherheitslichtvorhang, einen Sicherheitstürschalter
oder einen Sicherheitsgrenzschalter aufweisen. Der Lichtsicherheitsvorhang
umfasst hierbei eine lichtemittierende Säule, welche eine Lichtemitterreihe
in einem Gehäuse
enthält,
sowie eine Lichtempfangssäule,
welche ein Lichtempfängerreihe
in einem Gehäuse
enthält,
und die Lichtemissions- und Lichtempfangssäulen sind in einem geeigneten
Abstand angeordnet, so dass die Lichtemissions- und Lichtempfangsflächen einen Lichtvorhang
erzeugend einander gegenüberliegen. Die
Lichtachse des Lichtemitters und die Lichtachse des Lichtempfängers sind
so angeordnet, dass sie ohne Überlappen
zusammenfallen, und die Lichtemitter werden sequenziell zum Aufleuchten
gebracht und nur der Lichtempfänger,
dessen Lichtachse mit dem Licht zusammenfällt, führt eine Lichtempfangssignaloperation
durch.
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Da ein Übersprechen zwischen einem
Lichtemitter und einen Lichtempfänger,
die unterschiedliche Lichtachsen haben, verhindert werden kann, lässt sich
also das Vorhandensein eines Objekt, das in den Lichtvorhang eingedrungen
ist, betreffend die gesamten Lichtachsen sicher nachweisen. Beispielsweise
ist der Sicherheitslichtvorhang um eine gefährliche Vorrichtung herum angeordnet
und hält
die Vorrichtung an, wenn er feststellt, dass sich eine Hand nähert.
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Zudem können die Daten für die Wartung
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung Daten über die Anzahl der Ein- und
Ausschaltungen einer Ausgabe, Daten für die Erregungsstunden, Daten
einer vergangenen Aufzeichnung eines Fehlfunktionsnachweises, Zeitdaten
für die
Lichtabschirmungszeit oder die Zeit einer Fehlfunktionsfeststellung
und dgl. aufweisen. Außerdem
kann das Datum bei der Zeit in den Daten enthalten sein.
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Ferner wurde eine Zeitanpassungsoperation auf
einer Uhrschaltung eines jeden Netzwerk-Slave durchgeführt. Ferner
kann die Zeitanpassungsoperation in jedem Netzwerk-Slave durch einen
Befehl von dem Netzwerk-Master durchgeführt werden.
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Wenn die Lichtabschirmungszeit, die
Fehlfunktionsfeststellungszeit oder dgl. vom Slave auf den Master übertragen
wird, könnte,
wenn die Zeit in den Slaves unterschiedlich ist, Verwirrung entstehen, wenn
die Daten später
analysiert werden. Es ist daher vorzuziehen, dass die Zeitanpassung
durch den Befehl von dem Master vorab zwischen Slaves durchgeführt worden
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Blockschaltbild eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild eines Hardwareaufbaus eines Master (oder Slave).
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3 zeigt
ein Flussdiagramm (1) von Operationen auf der Master-Seite.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm (2) von Operationen auf der Master-Seite.
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5 zeigt
ein Flussdiagramm von Operationen auf der Slave-Seite.
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6 zeigt
ein Zeitdiagramm von Kommunikationsvorgängen zwischen Master und Slave
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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7 zeigt
eine Erläuterungsdarstellung
eines Vergleichsbeispiels und von Vorgängen einer Kommunikation zwischen
Master und Slave.
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8 zeigt
ein Arbeitsbeispiel von Vorgängen
einer Kommunikation zwischen Master und Slave.
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9 zeigt
eine Erläuterungsdarstellung
von von einem Bus verschiedenen Aufbaubeispielen.
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10 zeigt
eine Abwandlung des Flussdiagramms (2) von Operation auf
der Master-Seite.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind nachfolgend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich
natürlich
nicht auf die dargestellten Ausführungsformen.
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Wie oben beschrieben, enthält ein Sicherheitsnetzwerksystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Netzwerk-Master mit Verantwortung für das Arbeiten
einer Hauptvorrichtung, einen oder mehr als einen Netzwerk-Slave,
jeweils mit Verantwortung für
eine sicherheitsbestimmende Vorrichtung zur Bestimmung von Sicherheit,
welche eine Betriebserlaubnisbedingung für die Hauptvorrichtung ist,
und dgl., wobei diese auf dem Netzwerk verbunden sind.
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1 ist
ein Blockschaltbild, welches ein System gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt. Wie in 1 gezeigt,
umfasst dieses Sicherheitsnetzwerksystem einen Netzwerk-Master M
und drei Netzwerk-Slaves S1 bis S3, die durch einen seriellen Bus
BU, der das Netzwerk aufbaut, verbunden sind.
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Der Netzwerk-Master M hat Verantwortung für ein Arbeiten
einer Hauptvorrichtung L. Die Hauptvorrichtung L entspricht einer
Pressmaschine oder einer Werkzeugmaschine oder dgl., bei welcher
eine hohe Betriebssicherheit erforderlich ist.
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Die drei Netzwerk-Slaves S1 bis S3
haben dabei Verantwortung für
sicherheitsbestimmende Vorrichtungen zur Bestimmung von Sicherheit,
die eine Betriebserlaubnisbedingung ist. Im Einzelnen haben der
Netzwerk-Slave S1, der Netzwerk-Slave S2 und der Netzwerk-Slave
S3 Verantwortung für eine
Lichtvorhang A als sicherheitsbestimmende Vorrichtung, einen Sicherheitstürschalter
B als sicherheitsbestimmende Vorrichtung bzw. einen Sicherheitsgrenzschalter
C als sicherheitsbestimmende Vorrichtung.
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Der Netzwerk-Master M hat eine Funktion der Überwachung
einer Bestimmungsausgabe einer jeden der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtungen (Sicherheitslichtvorhang A, Sicherheitstürschalter
B und Sicherheitsgrenzschalter C) über den Empfang von Information
von einem jeden der Netzwerk-Slaves S1 bis S3 und des Anhaltens
des Arbeitens der Hauptvorrichtung L, wenn Gefahr erkannt wird,
beruhend auf den Bestimmungsausgaben der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtungen.
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Außerdem hat der Netzwerk-Master
M eine Funktion der Überwachung
von Daten für
die Wartung einer jeden der sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen
(des Sicherheitslichtvorhangs A, des Sicherheitstürschalters
B und des Sicherheitsgrenzschalters C) über den Empfang von Information
von einem jeden der Netzwerk-Slaves
S1 bis S3, sowie der Erzeugung einer Ausgabe dahingehend, dass die Notwendigkeit
einer Wartung in einer sicherheitsbestimmenden Vorrichtung erkannt
wird, beruhend auf den Wartungsdaten der sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen.
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Die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung ist hierbei folgendermaßen. Im Falle des Sicherheitslichtvorhangs
A wird eingeschaltet, wenn eine Folge von Lichtempfangselementen
alle im Lichtempfangszustand sind, und abgeschaltet, wenn irgendein
Lichtempfangselement sich in einem nicht abgeschirmten Zustand befindet. Ferner
wird im Falle eines Sicherheitstürschalters
B eingeschaltet, wenn eine Tür
geschlossen ist, und abgeschaltet, wenn eine Tür geöffnet ist. Ferner wird im Falle
des Sicherheitsgrenzschalters C eingeschaltet, wenn ein sich bewegendes
Objekt innerhalb einer Toleranz angeordnet wird, und ausgeschaltet,
wenn es ohne (außerhalb)
Toleranz angeordnet wird.
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Die Daten für die Wartung der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung sind erforderlich, wenn die Notwendigkeit einer Wartung
in einer sicherheitsbestimmenden Vorrichtung bestimmt wird. Im Falle
des Sicherheitslichtvorhangs A gibt es Daten der Erregungsstunden
von Lichtemissions- und Lichtempfangselementen, Daten über die
Anzahl der Ein- und Ausschaltungen eines Ausgangsrelais, Daten einer vergangenen
Aufzeichnung einer Fehlfunktionsfeststellung, Zeitdaten für die Lichtabschirmungszeit oder
Fehlfunktionsfeststellungszeit und dgl. Ähnlich gibt es im Falle des
Sicherheitstürschalters
B und im Falle des Sicherheitsgrenzschalters C Daten für die Erregungsstunden
und Betriebsstunden, Daten für die
Anzahl der Ein- und Ausschaltungen der Ausgabe, Daten der Aufzeichnung
festgestellter Fehlfunktionen, Daten der festgestellten Fehlfunktionszeit
und dgl. in verschiedenen Arten von Gebern, die bei Nachweisvorgängen verwendet
werden.
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Diese Daten können auf Seite der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtungen (des Sicherheitslichtvorhangs A, des Sicherheitstürschalters
B und des Sicherheitsgrenzschalters C) generiert werden, oder es
kann eine Funktion der Generierung dieser Daten beruhend auf den
Ausgaben der sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen auf Seite der
Netzwerk-Slaves S1 bis S3 vorgesehen sein.
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In jedem Fall antwortet jeder der
Netzwerk-Slaves S1 bis S3 auf einen Übertragungsanforderungsbefehl,
der vom Netzwerk-Master
M über den
seriellen Bus BU gesendet wurde, und überträgt Wartungsdaten betreffend
eine jede der verantwortlichen sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen
(den Sicherheitslichtvorhang A, den Sicherheitstürschalter B und den Sicherheitsgrenzschalter
C) über
den seriellen Bus BU auf den Netzwerk-Master M. Außerdem ist
eine Uhrschaltung in jedem der Netzwerk-Slaves S1 bis S3 eingebaut.
Die Uhrschaltungen führen
untereinander Zeitanpassungsoperationen durch einen von dem Netzwerk-Master
M gesendeten Zeitanpassungsbefehl durch. Im Einzelnen ist eine solche
Zeitanpassungsoperation erforderlich, weil es, wenn die Lichtabschirmungszeit,
die Fehlfunktionsfestellungszeit oder dgl. vom Slave auf den Master übertragen
wird, beim späteren
Analysieren der Daten Verwirrung erzeugt, wenn sich die Zeiten in den
Slaves unterscheiden.
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Ferner hat jeder der Netzwerk-Slaves
S1 bis S3 eine Funktion einer ausgewählten Durchführung einer
ersten Operation zur Übertragung
von Information, welche sowohl eine Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung als auch Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, auf
den Netzwerk-Master M sowie einer zweiten Operation zur Übertragung
von Information, welche die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung, aber nicht oder kaum die Daten für die Wartung der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung enthält,
auf den Netzwerk-Master M.
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Der Ausdruck "nicht oder kaum enthalten" bedeutet, dass natürlich ein
Fall, wo die Wartungsdaten nicht enthalten sind, als auch ein Fall,
wo die Wartungsdaten etwas enthalten sind, eingeschlossen ist. Der
Ausdruck „etwas" ist innerhalb eines
Bereichs der Nicht-Störung
einer Übertragungsverzögerungszeit,
der später
noch zu beschreiben ist. Wenn angenommen wird, dass sowohl die Bestimmungsausgabe
als auch Wartungsdaten konstant auf den Netzwerk-Master M übertragen
werden, kann sich die Übertragungszeit
pro Zyklus erhöhen.
Wenn also in irgendeiner sicherheitsbestimmenden Vorrichtung Gefahr
bestimmt wird, kommt es zu einer Erzeugung einer Verzögerung,
bevor die Information auf den Netzwerk-Master übertragen wird, was bewirkt,
dass die Operationsschaltverantwortung, bis die Hauptvorrichtung
L angehalten wird, vermindert wird. Dieses Absenken der Verantwortung
bewirkt einen beträchtlichen
Schaden, wie etwa einen zu einer körperlichen Verletzung führenden
Unfall.
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Gemäß dem System der vorliegenden
Erfindung ist die Einrichtung auch so getroffen, dass die ersten
Operationen in den Netzwerk-Slaves S1 bis S3 durchgeführt werden,
wenn sich die Hauptvorrichtung L in einem angehaltenen Zustand befindet,
und die zweiten Operationen in den Netzwerk-Slaves S1 bis S3 durchgeführt werden,
wenn sich die Hauptvorrichtung L in einem Arbeitszustand befindet.
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Im Einzelnen wird die erste Operation
zur Übertragung
der Information, die sowohl eine Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
als auch Daten zur Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
enthält,
auf den Netzwerk-Master M durchgeführt, wenn sich die Hauptvorrichtung
in dem angehaltenen Zustand befindet, und die zweite Operation zur Übertragung
von Information, welche die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung, aber nicht oder kaum die Daten für Wartung der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung enthält,
auf den Netzwerk-Master M durchgeführt, wenn sich die Hauptvorrichtung
L in dem Arbeitszustand befindet.
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Da gemäß obigem Aufbau die erste Operation
zur Übertragung
der Information, die sowohl die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
als auch Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, auf
den Netzwerk-Master
M durchgeführt
wird, wenn sich die Hauptvorrichtung L im angehaltenen Zustand befindet,
macht auch dann, wenn wegen der Feststellung des Eindringens eines
Menschen oder dgl. eine Gefahrbestimmung in einer sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
ausgegeben wird, die Übertragungsverzögerung nichts
aus, weil sich die Hauptvorrichtung L zu diesem Zeitpunkt im angehaltenen
Zustand befindet. Gemäß dem Inhalt
der Daten für
die Wartung macht es, da es sein kann, dass ihre Änderung
für mehrere
Stunden, einen halben Tag oder im Höchstfall einen ganzen Tag in
vielen Fällen überwacht
wird, nichts aus, wenn die Daten für die Wartung nur gewonnen
werden, wenn sich die Hauptvorrichtung in dem angehaltenen Zustand
befindet.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild, welches eine Hardwareaufbau des Netzwerk-Master
(oder des Netzwerk-Slave) zeigt.
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Unter Bezug auf 2 bezeichnet Bezugszeichen 200 eine
CPU für
die Gesamtsteuerung der gesamten Vorrichtung, Bezugszeichen 201 eine
Batterie zum Betreiben einer elektronischen Uhr, Bezugszeichen 202 eine
Spannungsversorgung mit Sicherungsbatteriefunktion zum Betreiben
der elektronischen Uhr, Bezugszeichen 203 eine elektronische Uhr,
Bezugszeichen 204 eine CPU-Peripherieschaltung, Bezugszeichen 205 eine
Sensorschnittstelle, Bezugszeichen 206 eine Anzeige-LED,
Bezugszeichen 207 eine Spannungsversorgung für einen
Anschlussblock, Bezugszeichen 208 einen Verbinder, Bezugszeichen 209 einen
Anschlussblock, Bezugszeichen 210 einen Eingabe/Ausgabemodul,
Bezugszeichen 211 einen Schaltermodul, Bezugszeichen 212 einen
Kommunikationsmodul und Bezugszeichen 213 einen Speichermodul.
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Eine Eingangsschnittstelle 210a zur
Eingabe verschiedener Signale von außen über den Anschlussblock 209 und
eine Ausgangsschnittstelle 210b zur Ausgabe verschiedener
Signale an den Anschlussblock 209 sind in dem Eingabe/Ausgabemodul 210 vorgesehen.
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Ein Kommunikationsschnittstellen-Umschalter 211a,
ein Zahleneinstellschalter 211b und ein Betriebsartenumschalter 211c sind
in dem Schaltermodul 211, der bei der Entscheidung der
Zahl einer Schrittgeschwindigkeit oder eines Master Slave verwendet
wird.
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Ein RS-485 Treiber 212a zur
Kommunikation mit dem Netzwerk über
den Anschlussblock 214 und ein RS-485 Treiber 212b zur
Kommunikation mit der Hauptvorrichtung, dem Sensor oder dgl. über den Verbinder 208 sind
in dem Kommunikationsmodul 212 vorgesehen.
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Außerdem sind ein Flash-Speicher 213a und ein
SRAM 213b in dem Speichermodul 213 vorgesehen.
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Die Funktion als Netzwerk-Master
und die Funktion als Netzwerk-Slave können durch den Modenumschalter 211c umgeschaltet
werden. Außerdem
wird über
den Schaltzustand und verschiedene Arten von Ausgaben, die später noch
zu beschreiben sind, über
die Anzeige-LED 206 informiert.
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Wenn die Vorrichtung als Netzwerk-Master arbeitet,
ist der Verbinder 208 mit der Hauptvorrichtung L verbunden.
Wenn die Vorrichtung als Netzwerk-Slave arbeitet, ist der Verbinder 208 mit
irgendeinem von Schaltern A bis C verbunden, die die sicherheitsbestimmenden
Vorrichtungen bilden. Wenn die Vorrichtung als Netzwerk-Master arbeitet, kann
die Hauptvorrichtung L mit dem Anschlussblock 209 verbunden
werden.
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Der Anschlussblock 214 ist
mit dem seriellen Bus BU in beiden Fällen, wo die relevante Vorrichtung
mit dem Netzwerk-Master oder mit dem Netzwerk-Slave verbunden ist,
verbunden.
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Ein Betriebsprogramm eines die CPU 200 bildenden
Mikroprozessors ist im Speichermodul 213 gespeichert.
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Der Anschlussblock 209 wird
zur Eingabe eines Alarms von der relevanten Vorrichtung oder zum Geben
von verschiedenen Arten von Eingaben auf die relevante Vorrichtung
verwendet.
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Die 3 bis 5 zeigen Flussdiagramme,
die ein Arbeiten des Netzwerk-Master zeigen, und ein Flussdiagramm,
das ein Arbeiten des Netzwerk-Slaves in dem in 1 gezeigten Systemaufbau zeigt.
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Operationen des System gemäß der vorliegenden
Erfindung werden unter Bezugnahme auf diese Flussdiagramme und auf
in den
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6 bis 8 gezeigte Zeitdiagramme
nachfolgend systematisch beschrieben.
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Im Netzwerk-Master M werden zwei
Arten von Übertragungsanforderungsbefehlen
erstellt. Der erste Übertragungsanforderungsbefehl
ist ein Befehl, welcher anfordert, dass Information, die sowohl
eine Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
als auch Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, auf
den Netzwerk-Master übertragen
worden, was im Flussdiagramm der 3 als "Datenblock #1 Übertragung" beschrieben ist.
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Der zweite Befehl ist ein Befehl,
welcher die Übertragung
von Information, die die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung, aber nicht oder kaum Daten für die Wartung der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung enthält,
auf den Netzwerk-Master anfordert, was im Flussdiagramm der 3 als „Datenblock #2 Übertragung" beschrieben ist.
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Ferner ist den in den 3 bis 5 gezeigten Flussdiagrammen der Arbeitszustand
der Hauptvorrichtung L bereits in einem Arbeitszustand nach dem Einschalten
der Spannungsversorgung. Anders ausgedrückt, befindet sich die Hauptvorrichtung
L in dem Arbeitszustand, wenn die Ausgabe des Masters eingeschaltet
ist, und die Hauptvorrichtung L ist im angehaltenen Zustand, wenn
die Ausgabe des Masters ausgeschaltet ist.
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In diesem Zustand wird, wenn die
Operation begonnen wird, bestimmt, dass die Ausgabe des Masters
ein ist, d. h., "NEIN" im Schritt 301 des
in 3 gezeigten Flussdiagramms,
wonach Sende- und Empfangsoperationen unter Verwendung des zweiten Übertragungsanforderungsbefehls
sequenziell bei jedem der Netzwerk-Slaves S1 bis S3 durchgeführt werden.
Im Einzelnen wird im Schritt 302 eine zweite Schleifenoperation
begonnen, und der zweite Übertragungsanforderungsbefehl
wird auf den ersten Netzwerk-Slave S1 im Schritt 303 übertragen,
und es wird eine Antwortempfangsoperation vom ersten Netzwerk-Slave
S1 im Schritt 304 durchgeführt. Obige Operationen in den
Schritten 304 und 304 werden in der Anzahl der
mit dem Netzwerk verbundenen Netzwerk-Slaves im Schritt 305 wiederholt.
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Damit können die Bestimmungsausgaben (Ein/Aus-Daten)
des Sicherheitslichtvorhangs A, des Sicherheitstürschalters B und des Sicherheitsgrenzschalters
C von den ersten bis dritten Netzwerk-Slaves S1 bis S3 gewonnen werden.
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Die Operation wird dann zu dem in 4 gezeigten Flussdiagramm
bewegt, und es erfolgt auf der Grundlage der Ein/Aus-Daten von dem
Sicherheitslichtvorhang A, dem Sicherheitstürschalter B und dem Sicherheitsgrenzschalter
C eine Bestimmung im Schritt 401, ob ein kritischer Zustand
in einer sicherheitsbestimmenden Vorrichtung auftritt oder nicht.
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Wenn der kritische Zustand in einer
sicherheitsbestimmenden Vorrichtung aufgetreten ist, wird die Ausgabe
des Netzwerk-Slave,
der Verantwortung für
diese sicherheitsbestimmende Vorrichtung hat, abgeschaltet, und
wenn der kritische Zustand nicht aufgetreten ist, wird die Ausgabe
eingeschaltet. Daher bedeutet die Tatsache, dass alle Ausgaben der Slaves
eingeschaltet sind, dass eine Gefahrenbestimmung im Sicherheitslichtvorhang
A, im Sicherheitstürschalter
B und/oder im Sicherheitsgrenzschalter C nicht erfolgt ist.
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Wenn bestimmt wird, dass alle Ausgaben
der Slaves auf ein sind, das heißt, "JA" im
Schritt 401, kehrt die Operation zu dem in 3 gezeigten Flussdiagramm zurück, und
obige Operationen in den Schritten 302 bis 305 und
Schritt 401 werden wiederholt.
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In diesem Zustand wird, wenn die
Gefahrbestimmung in einer der sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen
(A bis C) gemacht wird, weil ein Mensch oder dgl. eindringt, die
Bestimmung dahingehend gemacht, dass irgendeine Slave-Ausgabe auf
aus ist, das heißt, "NEIN" im Schritt 401 des
in 4 gezeigten Flussdiagramms,
und es wird die Ausgabe des Masters augenblicklich abgeschaltet,
so dass die Operation der Hauptvorrichtung im Schritt 402 aus dem
Arbeitszustand in den angehaltenen Zustand geschaltet wird.
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Der wichtige Punkt hier ist, dass,
da die Kommunikationsdaten auf dem Netzwerk, bis die Hauptvorrichtung
im Schritt 402 angehalten wird, hauptsächlich aus den Bestimmungsausgaben (Ein/Aus-Daten)
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen (A bis C) auch dann bestehen,
wenn die Ausgaben der Netzwerk-Slaves zyklisch übertragen werden, eine Transmissionszykluszeit
kurz ist. Daher wird, wenn der kritische Zustand in irgendeiner
sicherheitsbestimmenden Vorrichtung aufgetreten ist, diese Tatsache
unmittelbar vom Netzwerk-Slave auf den Netzwerk-Master übertragen,
wobei die Operation der Hauptvorrichtung unmittelbar aus dem Arbeitszustand
in den angehaltenen Zustand umgeschaltet und ein zu einer körperlichen
Verletzung führender
Unfall verhindert werden kann.
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Gemäß dem in 3 gezeigten Flussdiagramm wird nach dem
Schalten der Hauptvorrichtung aus dem Arbeitszustand in den angehaltenen Zustand
wegen der Bestimmung einer Gefahr oder nach dem Schalten der Hauptvorrichtung
aus dem Arbeitszustand in den angehaltenen Zustand durch manuelle
Eingabe von außen
die erste Schleifenoperation in den Schritten 306 bis 309 nachfolgend
erneut durchgeführt,
da die Ausgabe des Masters als aus bestimmt wird.
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Gemäß den ersten Schleifenoperationen wird
die Operation des Übertragens
des ersten Übertragungsanforderungsbefehls
auf die einzelnen Netzwerk-Slaves und des Empfangens ihrer Antwort
für jeden
der Netzwerk-Slaves S1 bis S3 in den Schritten 307 und 308 wiederholt.
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Wie oben beschrieben, ist der erste Übertragungsanforderungsbefehl
die Anforderung, die Information, die sowohl Bestimmungsausgaben (Ein/Aus-Daten)
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung als auch Daten für die Wartung
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung (Daten der Anzahl von Ein-Aus-Zeiten,
Daten der Erregungsstunden, Daten der Aufzeichnung festgestellter
Fehlfunktionen, Zeitdaten, wie etwa Lichtabschirmungszeit oder Fehlfunktionsfestellungszeit,
und dgl.) enthält,
auf den Netzwerk-Master zu übertragen,
wenn die ersten Schleifenoperationen abgeschlossen sind, das Sammeln
von Daten für
die Wartung von einem jeden Netzwerk-Slave auf den Netzwerk-Master
abgeschlossen ist.
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Die Operation bewegt sich dann zu
dem in 4 gezeigten Flussdiagramm,
und die gewonnenen Daten für
die Wartung werden auf Seite des Netzwerk-Master im Schritt 403 gespeichert,
wonach verschiedene Arten von Analysen für die Wartungsdaten durchgeführt werden.
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Als erste Analysieroperation wird
bestimmt, ob die Zeit, zu der die Wartung erforderlich ist, heranrückt oder
nicht, indem die betreffenden Wartungsdaten mit einem bestimmten
Schwellenwert verglichen werden. Hierbei wird das Näherrücken der
Wartungszeit als ein "Alarmausgabeniveau" im Schritt 404 bestimmt.
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Wenn hierbei bestimmt wird, dass
das Alarmausgabeniveau erreicht ist, das heißt, "JA" in Schritt 404,
wird ein Alarmausgabevorgang im Schritt 405 ausgeführt und über die
Tatsache, dass die Wartungszeit in irgendeiner sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
näher rückt, oder
welche sicherheitsbestimmende Vorrichtung Wartung benötigt, nach
außen
durch Aufleuchtenlassen der in 2 gezeigten Anzeige-LED 206 informiert.
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Als nächster Analysiervorgang erfolgt
dann die Analyse, ob die Wartungszeit wirklich erreicht ist. Gemäß dem in 4 gezeigten Flussdiagramm
ist eine Bestimmungsoperation dahingehend, ob die Wartungszeit bereits
erreicht worden ist, als "Stopausgabeniveau" im Schritt 406 im
Flussdiagramm der 4 gezeigt.
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Wenn hierbei bestimmt wird, dass
das Stopausgabeniveau erreicht ist, das heißt, "JA" im Schritt 406,
wird die Ausgabe des Netzwerk-Master im Aus-Zustand gehalten, bis
die Spannungsversorgung im Schritt 407 abgeschaltet ist.
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Genauer wird, nachdem die Gefahrbestimmung
durch ein sicherheitsbestimmende Vorrichtung gemacht ist, die Hauptvorrichtung
im Netzwerk-Master gemäß der Bestimmung
aus dem Arbeitszustand in den angehaltenen Zustand geschaltet, und
wenn beruhend auf den Wartungsdaten bestimmt wird, dass irgendeine
sicherheitsbe stimmende Vorrichtung Wartung benötigt, das heißt, "JA" im Schritt 406,
wird eine Auszustandsbeibehaltungsoperation im Schritt 407 durchgeführt. Die
Operation der Hauptvorrichtung L bleibt dadurch danach weiterhin
im angehaltenen Zustand.
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Wenn indessen weder das Alarmausgabeniveau
noch das Stopausgabeniveau erreicht ist, das heißt, "NEIN" im
Schritt 404 und "NEIN" im Schritt 406,
wird im Schritt 408 bestimmt, ob alle Ausgaben der Slaves ein sind
oder nicht. Hierbei bedeutet die Tatsache, dass alle Ausgaben der
Slaves ein sind, dass die Gefahrenbestimmung in keiner sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung gemacht wird. Dies bedeutet beispielsweise, dass der
Mensch den Gefahrenbereich verlassen hat, die Sicherheitstür geschlossen
ist oder das Arbeiten des Sicherheitsgrenzschalters zurückgeführt wird.
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Wenn alle Slave-Ausgaben aus sind,
das heißt, "NEIN im Schritt 408,
werden hierbei obige Operationen an den Schritten 301 bis 309 und 403 bis 408 wiederholt.
Das heißt,
da beide Ein/Aus-Daten einer jeden sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
und Daten für
die Wartung einer jeden sicherheitsbestimmenden Vorrichtung auf
dem das Netzwerk aufbauenden seriellen Bus ausgetauscht werden,
während
sich die Hauptvorrichtung im angehaltenen Zustand befindet, die
Zykluszeit der Kommunikation wird gerade soviel erhöht, verglichen
mit dem Fall, wo allein die Ein/Aus-Daten ausgetauscht werden. In
diesem Zustand wird jedoch, da die Hauptvorrichtung L bereits im
angehalten Zustand gewesen ist, auch dann, wenn eine Gefahrenbestimmung
in einer anderen sicherheitsbestimmenden Vorrichtung gemacht wird,
die Hauptvorrichtung L nicht notwendiger Weise erneut angehalten,
und der kritische Zustand nicht auf das System kommen. Umgekehrt kann
auf Seite des Netzwerk-Master der Arbeitszustand der mit jedem Netzwerk-Slave
verbundenen sicherheitsbestimmenden Vorrichtung in diesem Zustand
genau erfasst werden, da die Daten für die Wartung konstant von
jedem Netzwerk-Slave zum Netzwerk-Master kommen.
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Außerdem braucht es, auch wenn
die Hauptvorrichtung L angehalten ist, unter Berücksichtigung der Notwendigkeit
für die
Wartungsdaten nicht notwendig zu sein, dauernd die Wartungsdaten
jeden Zyklus zu sammeln. In diesem Fall werden, wenn man sich in
einer Zeitdauer bis zur Rückkehr
des Arbeitszustands nach Schalten der Hauptvorrichtung aus dem Arbeitszustand
in den angehaltenen Zustand befindet, die Operationen auch dann
nicht gestört,
wenn die Wartungsdaten intermittierend oder zyklisch in der Folge
von Ein/Aus-Daten enthalten sind, anstatt die Wartungsdaten in Ein/Aus-Daten
für eine
bestimmte Zeitdauer in einem frühen
Stadium oder in alle Ein/Aus-Daten zu mischen.
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Da die Operation zum Sammeln der
Wartungsdaten von jeder sicherheitsbestimmenden Vorrichtung durchgeführt wird,
während
die Hauptvorrichtung angehalten ist, stört dies, auch wenn die Gefahrenbestimmung
plötzlich
von einer anderen sicherheitsbestimmenden Vorrichtung zwischenzeitlich
ausgegeben wird, den dringenden Unterbrechungsvorgang nicht, weil
sich die Hauptvorrichtung zu dieser Zeit im angehaltenen Zustand
befindet.
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Ferner wird das Schalten der Übertragungsdaten,
die dem oben beschriebenen Übertragungsanforderungsbefehl
entsprechen auf Seite des Slave durchgeführt, und Operationen auf Seite
des Slave werden im Einzelnen im Flussdiagramm der 5 beschrieben.
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Das heißt, es wird unter Bezug auf 5, wenn die Operation begonnen
wird, der Übertragungsanforderungsbefehl
vom Netzwerk-Master im Schritt 501 empfangen und die Art
des Übertragungsanforderungsbefehls
im Schritt 502 bestimmt.
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Wenn hierbei bestimmt wird, dass
der Übertragungsanforderungsbefehl
der erste Übertragungsanforderungsbefehl
ist, das heißt, "JA" im Schritt 502, wird
im Schritt 504 die erste Operation durchgeführt, in
welcher die Information, die sowohl eine Bestimmungsausgabe (Ein/Aus-Daten)
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung als auch Daten für die Wartung
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung (Daten der Anzahl von Ein-Aus-Schaltungen
der Ausgabe, Daten der Erregungsstunden oder Daten von Fehlfunktionsfeststellungsaufzeichnungen
oder dgl.) enthält,
auf den Netzwerk-Master übertragen.
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Wenn indessen bestimmt wird, dass
es sich um den zweiten Übertragungsanforderungsbefehl handelt,
das heißt, "NEIN" im Schritt 502,
wird im Schritt 503 die zweite Operation durchgeführt, in
welcher die Information, die die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung, aber nicht oder kaum die Daten für die Wartung der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung enthält,
auf den Netzwerk-Master übertragen
wird.
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Dann wird ein Messvorgang der Wartungsdaten
für die
sicherheitsbestimmenden Vorrichtungen (A bis C) unter der Verantwortung
der Netzwerk-Slaves im Schritt 505 durchgeführt. Wenn
Daten auf Seite der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung bereits
erzeugt worden sind, wird ein Vorgang zur Gewinnung dieser Daten
durchgeführt,
oder es wird, wenn nur Grunddaten in der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung erzeugt werden, ein Vorgang für die Erzeugung der eigentlichen
Wartungsdaten beruhend auf den Grunddaten durchgeführt.
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Als Ergebnis einer Wiederholung der
obigen Vorgänge
wird, während
der Messvorgang der Wartungsdaten unter Bezug auf die verantwortliche
sicherheitsbestimmende Vorrichtung auf Seite des Netzwerk-Slaves
im Schritt 505 durchgeführt
wird, wenn der Übertragungsanforderungsbefehl
vom Netzwerk-Master gesendet wird, die erste Operation im Schritt 504 oder
die zweite Operation im Schritt 503 gemäß ihrer Art durchgeführt, so
dass die angegebenen Daten zum Netzwerk-Master zurückgeführt werden.
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Das Schalten zwischen der ersten
Operation und der zweiten Operation im Netzwerk-Slave kann freiwillig
vom Netzwerk-Slave selbst durchgeführt werden. Es gibt zwar verschiedene
Methoden, als Beispiel werden aber die Operationen in den Schritten 404 bis 406 des
Flussdiagramms der 4 auf Seite
des Slave selbst durchgeführt,
und wenn bestimmt wird, dass die Wartungszeit näher rückt, kann die erste Operation
durchgeführt
werden, um die Information, die sowohl die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung als auch Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung selbst enthält, auf
den Netzwerk-Master zu übertragen.
Alternativ kann, wenn die Wartungszeit nicht näher rückt, die zweite Operation durchgeführt werden,
um die Information, die nicht oder kaum die Daten für die Wartung
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, auf den Netzwerk-Master
zu übertragen.
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Die obigen Operationen sind zwar
nicht speziell dargestellt, der Fachmann kann sie aber leicht verstehen.
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Die oben beschriebene Kommunikationsoperation
zwischen dem Netzwerk-Master und dem Netzwerk-Slave wird unter Bezugnahme
auf die in den 6 bis 8 gezeigten Zeitdiagramme
visuell weiter beschrieben.
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Das Zeitdiagramm für Kommunikationsvorgänge zwischen
dem Master und dem Slave gemäß der vorliegenden
Erfindung, ein Vergleichsbeispiel der Kommunikationsvorgänge zwischen
dem Master und dem Slave und ein Arbeitsbeispiel der Kommunikationsvorgänge zwischen
dem Master und dem Slave sind in 6, 7 bzw. 8 gezeigt.
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Wie sich aus dem in 6 gezeigten Zeitdiagramm ergibt, wird
nach Einschalten der Spannungsversorgung des Systems während der
Zeitdauer, bis die Hauptvorrichtung den Arbeitszustand (die Ausgabe
des Master ist ein) einnimmt, da sich die Hauptvorrichtung noch
im angehaltenen Zustand befindet (die Ausgabe des Master ist aus),
der erste Übertragungsanforderungsbefehl
auf jeden der Slaves S1 und S2 unmittelbar nach Einschalten der Spannungsversorgung übertragen,
wonach jeder der Slaves S1 und S2 sowohl Ein/Aus-Daten als auch Wartungsdaten
zurücksendet.
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Folgend auf diesen Zustand wird,
wenn die Hauptvorrichtung aus dem angehaltenen Zustand in den Arbeitszustand
(aus dem Aus-Zustand
in den Ein-Zustand) geschaltet wird, der Inhalt des Übertragungsbefehls,
der vom Netzwerk-Master zum Netzwerk-Slave gesendet wird, der zweite Übertragungsanforderungsbefehl.
Als Ergebnis nimmt jeder Netzwerk-Slave, der den Übertragungsanforderungsbefehl
erhielt, den Zustand der Übertragung
allein der Ein/Aus-Daten der Sicherheitsbestimmung an. Außerdem sind
in der Zeichnung der erste Übertragungsanforderungsbefehl
und seine Antwort durch schattierte Impulse gezeigt, während der
zweite Übertragungsanforderungsbefehl
und seine Antwort durch umrissene Impulse gezeigt sind.
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Wenn dann der Arbeitszustand der
Hauptvorrichtung aus dem Arbeitszustand (die Ausgabe des Masters
ist ein) auf den angehaltenen Zustand (die Ausgabe des Masters ist
aus) geschaltet wird, wird erneut der Zustand geschaffen, in welchem
der erste Übertragungsanforderungsbefehl
und seine Antwort übertragen
werden.
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Gemäß dem in 6 gezeigten Beispiel wird, wenn die Gefahrenbestimmung
in der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung unter der Verantwortung
des Slave S1 erfolgt, die Bestimmungsausgabe von dem Ein-Zustand
in den Aus-Zustand (Gefahrenfeststellungszustand) geschaltet. Dementsprechend wird
die Ausgabe des Slave S1 von ein nach aus geschaltet. Dann werden,
wie durch Pfeile in der Zeichnung gezeigt, die Daten, dies zu bewirken,
vom Slave S1 zum Master M etwas später zurückgesendet, und der Operationszustand
der Hauptvorrichtung wird augenblicklich aus dem Arbeitszustand
in den angehaltenen Zustand geschaltet.
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Wenngleich gemäß dem in 6 gezeigten Zeitdiagramm der Zustand,
in welchem der erste Übertragungsanforderungsbefehl
und die ihm entsprechende Antwort übertragen werden, und der Zustand,
in welchem der zweite Übertragungsanforderungsbefehl
und die ihm entsprechende Antwort übertragen werden, als nahezu gleichzeitig
gezeigt sind, ist dies so, weil hauptsächlich beabsichtigt ist, dass,
wenn der Übertragungsanforderungsbefehl von
der Master-Seite gesendet wird, dieser auf der Slave-Seite empfangen
wird und die Gefahrenbestimmungsoperation zu dieser Zeit passiert,
der Vorgang, in welchem die Gefahrenbestimmungsdaten zur Master-Seite
bei dieser Antwort zurückgesendet werden,
ist einfach klar zu machen.
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Tatsächlich ist ein großer Unterschied
in der Zykluszeit zwischen den Zustand, in welchem der erste Übertragungsanforderungsbefehl
und die ihm entsprechende Antwort übertragen werden, und dem Zustand,
in welchem der zweite Übertragungsanforderungsbefehl
und die ihm entsprechende Antwort übertragen werden. Dieser Unterschied
in der Zykluszeit spiegelt sich in der Antwortzeit wieder, und wenn
ein Mensch den Gefahrenbereich oder dgl. erreicht, kann die Hauptvorrichtung
unmittelbar abgeschaltet werden.
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Dies wird weiter deutlich durch das
in 7 gezeigte Vergleichsbeispiel
und das in 8 gezeigte
Arbeitsbeispiel. Wie in 7 gezeigt,
ist eine Zykluszeit der Kommunikation und die Antwortzeit natürlich zwangsläufig verlängert, wenn
die Bestimmungsausgabe (Ein/Aus-Daten) der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung und die Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung konstant auf
dem Netzwerk übertragen
werden. Wenn indessen, wie in dem in 8 gezeigten
Zeitdiagramm gezeigt, der Inhalt der Kommunikationsdaten differenziert
ist, abhängig
davon, ob sich die Hauptvorrichtung im Arbeitszustand oder im angehaltenen
Zustand befindet, und die Information, die die Daten für die Wartung
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung nicht oder kaum enthält, übertragen
wird, wenn sich die Hauptvorrichtung im angehaltenen Zustand insbesondere
befindet, ist eine Zykluszeit verkürzt, weil die Wartungsdaten
weggelassen sind. Dadurch wird, nachdem die sicherheitsbestimmende
Vorrichtung Gefahr bestimmt, eine Zeitdauer (Ansprechzeit), bis
die Ma ster-Ausgabe tatsächlich
aus dem Ein-Zustand in den Aus-Zustand geschaltet wird, erheblich verkürzt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist also, da die Wartungsdaten übertragen
werden, wenn sich die Hauptvorrichtung im angehaltenen Zustand befindet
und eine unmittelbare Abschaltoperation nicht erforderlich ist,
die Antwortzeit, während
die Hauptvorrichtung aus dem Arbeitszustand in den angehaltenen
Zustand geschaltet wird, nicht verschlechtert, wenn irgendeine sicherheitsbestimmende
Vorrichtung das Eindringen eines Menschen oder dgl. feststellt und
eine Gefahrenbestimmung ausgibt, und die Tatsache, dass Wartung
in der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung der einzelnen Netzwerk-Slaves notwendig
ist, kann auf Seite des Netzwerk-Master genau erkannt werden.
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Als erste Operation wurde bei obiger
Ausführungsform
die Information, die sowohl die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung als auch Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, auf
den Netzwerk-Master
M übertragen,
es können
aber auch nur die Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung übertragen
werden.
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Für
diesen Fall ist ein Flussdiagramm (2) der Operationen auf
der Master-Seite in der 4 entsprechenden 10 gezeigt. 10 unterscheidet sich von 4 dadurch, dass eine Anweisung,
die Operation zurückzuführen, im
Schritt 408a in einem Wartezustand ist, der angehaltene
Zustand (Ausgabe aus) aufrecht erhalten wird, bis die Anweisung
gegeben wird, und, wenn die Anweisung gegeben wird, die Operation
nach Schritt 409 fortschreitet und die Vorrichtung den Arbeitszustand
(Ausgabe ein) annimmt. Die Anweisung, die Operation zurückzuführen, kann
gegeben werden, wenn ein mit dem Netzwerk über den Slave verbundener Restart-Knopf
gedrückt
wird oder die Hauptvorrichtung L erneut gestartet wird oder die
sicherheitsbestimmende Vorrichtung, welche eine Gefahrenbestimmung
und Ausgabe aus gemacht hat, eine Neustartanweisung empfängt. Außerdem kann
dieser Operationsfluss in dem Fall verwendet werden, wo die Information,
die sowohl die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung
als auch Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, auf
den Netzwerk-Master M als erste Operation übertragen werden.
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Das in 5 gezeigte
Flussdiagramm der Operationen auf Seite des Netzwerk-Slave ist so,
wie es ist, in welchem, wenn der Übertragungsanforderungsbefehl
als der erste Übertragungsanforderungsbefehl
bestimmt wird, das heißt, "JA" im Schritt 502,
die erste Operation durchgeführt
wird und Daten für
die Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung (Daten der Anzahl
von Ein-Aus-Schaltungen der Ausgabe, Daten der Erregungsstunden
oder Daten von Aufzeichnungen festgestellter Fehlfunktionen oder
dgl.) von dem relevanten Netzwerk-Slave auf den Netzwerk-Master übertragen
werden.
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In obiger Ausführungsform wurde die Busverbindung
als ein Beispiel für
das Netzwerk gezeigt, die vorliegende Erfindung beschränkt sich
jedoch nicht darauf. Beispielsweise kann, wie in 9 gezeigt, die vorliegende Erfindung
auf die Prioritätsverkettungserbindung
der 9A, die Schleifenverbindung
der 9B und die Baumverbindung
der 9C angewandt werden.
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Ferner kann ein Zeitanpassungsvorgang vorab
auf der Uhrschaltung eines jeden Netzwerk-Slave durchgeführt werden.
Der Zeitanpassungsvorgang auf jedem Netzwerk-Slave kann durch einen
Befehl des Netzwerk-Master durchgeführt werden.
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Wenn Lichtabschirmungszeit, Fehlfunktionsfeststellungszeit
oder dgl. vom Netzwerk-Slave auf den Netzwerk-Master übertragen
wird, könnte,
wenn die Zeiten der einzelnen Slaves voneinander unterschiedlich
sind, eine Verwirrung erzeugt werden, wenn die Daten später analysiert
werden. Daher ist vorzuziehen, dass die Zeit vorab durch den Befehl von
dem Master in Übereinstimmung
gebracht worden ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist, wenn eine sicherheitsbestimmende Vorrichtung das Eindringen
eines Menschen oder dgl. feststellt und eine Gefahrenbestimmung
ausgibt, die Ansprechzeit, während
die Hauptvorrichtung aus dem Arbeitszustand in den angehaltenen
Zustand geschaltet wird, vermindert, und die Tatsache, dass Wartung
in der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung der einzelnen Netzwerk-Slaves
erforderlich ist, kann auf der Seite des Netzwerk-Master genau erkannt
werden.
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Zusammenfassung
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Ein Netzwerk-Master (M) mit Verantwortung für das Arbeiten
einer Hauptvorrichtung (L) und ein oder mehr als ein Netzwerk-Slave (S1 bis S3),
jeweils mit Verantwortung für
eine sicherheitsbestimmende Vorrichtung (A bis C) zur Bestimmung
von Sicherheit, welche eine Betriebserlaubnisbedingung für die Hauptvorrichtung
(L) ist, sind auf einem Netzwerk verbunden. Jeder Netzwerk-Slave
weist Mittel zur ausgewählten
Durchführung
einer ersten Operation zur Übertragung
von Information, welche Daten für die
Wartung der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung oder sowohl Bestimmungsdaten
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung als auch Daten für die Wartung
der sicherheitsbestimmenden Vorrichtung enthält, auf den Netzwerk-Master
und einer zweiten Operation zur Übertragung
von Information, welche die Bestimmungsausgabe der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung, aber nicht oder kaum die Daten für die Wartung der sicherheitsbestimmenden
Vorrichtung enthält,
auf den Netzwerk-Master auf. Die erste Operation im Netzwerk-Slave
wird durchgeführt,
wenn sich die Hauptvorrichtung in einem angehaltenen Zustand befindet,
und die zweite Operation in dem Netzwerk-Slave wird durchgeführt, wenn
sich die Hauptvorrichtung in einem Arbeitszustand befindet.
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