DE19522447A1

DE19522447A1 - Cascaded monitoring equipment e.g. for machinery condition

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Publication number: DE19522447A1
Application number: DE1995122447
Authority: DE
Inventors: Dirar Najib
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2015-06-22
Also published as: DE19522447C2

Abstract

The monitoring equipment (1) with hardware including two channels in the form of data processors (7,8), each having its own micro-processor and programme. The systems are different, although their function is the same. The microprocessor (7) has four inputs (9,11,12,13) and two outputs (14,15) and input (9) has an speed or revs. sensor (16) near the spur wheel (4), while input (13) a coding switch (17). Similarly, the microprocessor (8) has four inputs, revs. sensor and coding switch. Inside each microprocessor there are two virtual channels (27,28,29,31), forming a second unit of monitoring equipment (2).

Description

Bei computer-gesteuerten Bearbeitungs- und Handha bungsmaschinen, wie Bearbeitungszentren und Industrierobo tern, ist es aus Sicherheitsgründen zweckmäßig, die Bewe gungsgeschwindigkeit dieser Maschine unabhängig von der eigentlichen Computer-Steuerung zu überwachen. Aufgrund von Programmierfehlern oder durch Bauteileversagen kann es geschehen, daß die Computer-Steuerung unzulässige Bewe gungsgeschwindigkeiten der Maschine veranlaßt und dadurch in der Umgebung der Maschine befindliches Personal gefähr det oder die Maschine beschädigt.For computer-controlled machining and handling exercise machines such as machining centers and industrial robots tern, it is advisable for safety reasons to speed of this machine regardless of the monitor actual computer control. Because of programming errors or component failures happen that the computer control inadmissible Bewe speed of the machine and thereby personnel in the vicinity of the machine are at risk det or the machine is damaged.

Eine solche Überwachung der Bewegungsgeschwindigkeit ist insbesondere im sogenannten Schleichbetrieb erforder lich, der benutzt wird, wenn sich im Gefahrenbereich der Maschine berechtigterweise Personal befindet, beispiels weise um die Maschine einzurichten oder zu warten, wozu kontrollierte langsame Geschwindigkeiten erforderlich sind, die es dem Personal ermöglichen, gegebenenfalls der Maschine auszuweichen, um nicht mit den Maschinenteilen zu kollidieren.Such monitoring of the speed of movement is particularly necessary in so-called creeping operation Lich, which is used when the Machine legitimately located personnel, for example wise to set up or maintain the machine for what controlled slow speeds required are that enable the staff, if necessary the Dodge machine so as not to deal with the machine parts collide.

Die zu überwachenden Maschinen haben ganz unter schiedliche Anzahlen von zu überwachenden Bewegungsachsen, was unterschiedlich konfigurierte Überwachungseinrich tungen erforderlich macht. Aus Herstellungssicht und aus Sicht der Lagerhaltung ist es natürlich nicht zweckmäßig, für alle denkbaren Varianten jeweils eine Geräteausführung bereit zuhalten, besser ist dagegen ein modularer Aufbau, wobei die jeder Achse zugeordnete Überwachungseinrichtung mit den übrigen Überwachungseinrichtungen derart zusam menzuschalten ist, daß beim Überschreiten einer zulässigen Geschwindigkeit die gesamte Anlage so schnell wie möglich stillgesetzt wird.The machines to be monitored have completely below different numbers of motion axes to be monitored, what differently configured surveillance device necessary. From a manufacturing perspective and from From a storage perspective, it is of course not practical One device version for all conceivable variants ready, a modular structure is better, the monitoring device assigned to each axis together with the other monitoring facilities It must be activated that when a permissible value is exceeded Speed the entire plant as quickly as possible is stopped.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Überwachungseinrichtung zu schaffen, die mit hoher Eigen sicherheit arbeitet, insofern, als Einzelfehler in der Überwachungseinrichtung nicht zu einem Versagen des Ab schaltens der Maschine führen.Proceeding from this, it is an object of the invention to To create a monitoring device with high inherent security works, insofar as single errors in the Monitoring device does not lead to failure of the Ab switch the machine.

Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Überwachungseinrichtung zu schaffen, die modular kaska dierbar ist, in dem Sinne, daß alle zusammengeschalteten Überwachungseinrichtungen auf eine zentrale Schalteinrich tung einwirken, die die Maschine stillsetzt.Another object of the invention is to provide a Monitoring device to create the modular kaska dable is in the sense that all interconnected Monitoring devices on a central switchgear action that stops the machine.

Beide Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Über wachungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.According to the invention, both tasks are performed by the Monitoring device with the features of claim 1 solved.

Die Verwendung eines logischen oder virtuellen Ka nals, der durch die Datenverarbeitungseinrichtung hin durchführt, bietet ein Höchstmaß an Sicherheit. Das Signal von dem Eingang zu dem Ausgang des virtuellen Kanals wird nämlich nur dann weitergeleitet, wenn das den virtuellen Kanal bedienende Programm in ausreichend kurzer Zeit erneut für den virtuellen Kanal zur Verfügung steht. Gerät dagegen das den virtuellen Kanal bedienende Programm an einer anderen Stelle in eine endlose Schleife, wird der virtuelle Kanal nicht mehr bedient, was zur Folge hat, daß das Signal vom Eingang des virtuellen Kanals nicht mehr an den Ausgang weitergeleitet wird. Außerdem kann an dieser Stelle sehr leicht das Signal, das zur Zwangsabschaltung führt, eingeschleift werden, indem es einfach dafür sorgt, daß das den virtuellen Kanal bedienende Programm entweder nicht mehr ausgeführt wird oder keine Datenweiterleitung mehr vornimmt.The use of a logical or virtual Ka nals by the data processing device provides the highest level of security. The signal from the entrance to the exit of the virtual channel namely only forwarded if the virtual Channel operating program in a sufficiently short time is available again for the virtual channel. device on the other hand, the program operating the virtual channel elsewhere in an endless loop, the virtual channel is no longer operated, with the result that no longer receives the signal from the input of the virtual channel the exit is forwarded. In addition, at this Place the signal very easily that is used for the forced shutdown leads can be looped in by simply making that the program serving the virtual channel either is no longer running or no data forwarding doing more.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das durch den virtuellen Kanal normalerweise übertragene Signal ein Wechselspannungssignal ist, während die Schaltergruppe als Steuersignal ein Wechselsignal benötigt und andernfalls beim Ausbleiben des Wechselsignals bzw. Übergang in ein Gleichsignal die Maschine stillsetzt.It is particularly advantageous if that by signal normally transmitted on the virtual channel AC signal is while the switch group as Control signal requires an alternating signal and otherwise in the absence of the alternating signal or transition to a DC signal stops the machine.

In diesem Falle ist zweckmäßigerweise der Signalgene rator ein Wechselspannungssignalgenerator.In this case the signal genes are expedient rator an AC signal generator.

Wenn mit ein und demselben Überwachungsgerät zwei verschiedene Zustände überwacht werden müssen, beispiels weise die Schleichgeschwindigkeit und der Stillstand, können in der Datenverarbeitungseinrichtung des Überwa chungsgerätes auch mehrere ähnlich aufgebaute virtuelle Kanäle implementiert sein, von denen jeder einem speziel len Maschinenzustand zugeordnet ist.If two with the same monitoring device different states must be monitored, for example show the creep speed and the standstill, can in the data processing facility of the supervisor device also has several similarly constructed virtual devices Channels are implemented, each one specific len machine status is assigned.

Wenn das Überwachungsgerät mehr als einen hardwaremä ßigen Kanal enthält, sind zur wechselseitigen Überprüfung der durch die Datenverarbeitungseinrichtung realisierten hardwaremäßigen Kanäle die darin vorgesehenen virtuellen Kanäle in Serie geschaltet, wobei der Signalgenerator am Eingang eines virtuellen Kanals liegt, während die Schal tergruppe, die in der Stromversorgung der Maschine liegt, an dem Ausgang des letzten virtuellen Kanals der Serien schaltung angeschlossen ist.If the monitoring device has more than one hardware channel contains are for mutual checking that realized by the data processing device the virtual channels provided in hardware Channels connected in series, with the signal generator on Input of a virtual channel lies while the scarf group that lies in the power supply of the machine, at the exit of the last virtual channel in the series circuit is connected.

Bei der beschriebenen Systemarchitektur ist eine Kaskadierung oder Reihenschaltung mehrerer Überwachungs geräte besonders einfach, indem deren virtuelle Kanäle in Serie liegen, so daß von dem Signalgenerator bis zu der Schalterbaugruppe die betreffenden virtuellen Kanäle hintereinandergeschaltet sind. Wenn nur eines der Über wachungsgeräte in der Kaskade oder Serienschaltung feh lerhaft arbeitet, wird die Weiterleitung durch die hinter einandergeschalteten virtuellen Kanäle unterbrochen, was zum Abschalten der Maschine infolge eines Umsteuerns der Schalterbaugruppe führt. Dabei brauchen die zur Kaskadie rung vorgesehenen Überwachungsgeräte keinen Signalgenera tor zu enthalten und es genügt, wenn lediglich eines der Überwachungsgeräte mit einem solchen Signalgenerator ausgerüstet ist.In the system architecture described is one Cascading or series connection of several monitoring systems devices particularly simply by putting their virtual channels in Series are so that from the signal generator to the Switch assembly the relevant virtual channels are connected in series. If only one of the over monitoring devices in the cascade or series connection feh works well, forwarding is done by the back interconnected virtual channels interrupted what to switch off the machine as a result of reversing the Switch assembly leads. They need to cascade monitoring devices provided no signal generation gate and it is sufficient if only one of the Monitoring devices with such a signal generator is equipped.

Die Sicherheit kann noch weiter erhöht werden, wenn der Signalgenerator autonom arbeitet und im übrigen von der Datenverarbeitungseinrichtung des Überwachungsgerätes unabhängig ist.Security can be further increased if the signal generator works autonomously and from the data processing device of the monitoring device is independent.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt:
das Blockschaltbild von Überwachungsgeräten, die in Kaskade geschaltet sind, um zwei Achsen einer Maschine auf Schleichbetrieb und Stillstand hin zu überprüfen. In the drawing, an embodiment of the object of the invention is shown. The only figure in the drawing shows:
the block diagram of monitoring devices that are connected in cascade to check two axes of a machine for creeping operation and standstill.

In der Figur sind zwei Überwachungsgeräte 1 und 2 dargestellt, die dazu dienen, zwei Bewegungsachsen einer Maschine zu überwachen. Jede der zu überwachenden Bewe gungsachsen ist mit einem gezahnten Rad 3 bzw. 4 gekup pelt, die sich entsprechend der Bewegung der zu überwa chenden Achse drehen und dadurch der Bewegungsgeschwindig keit der betreffenden Achse proportionale Signale erzeu gen.In the figure, two monitoring devices 1 and 2 are shown, which serve to monitor two axes of movement of a machine. Each of the movement axes to be monitored is coupled with a toothed wheel 3 or 4 , which rotate in accordance with the movement of the axis to be monitored and thereby generate signals proportional to the movement speed of the axis in question.

Mit dem Überwachungsgerät 1 sind zwei Schalterein richtungen 5 und 6 gekoppelt, die im Versorgungsstromkreis für die überwachte Maschine liegen und mit denen die Ma schine im Notfall ausgeschaltet wird.With the monitoring device 1 two Schaltein devices 5 and 6 are coupled, which are in the supply circuit for the monitored machine and with which the machine is switched off in an emergency.

Die Überwachungsgeräte 1 und 2 sind stark schemati siert dargestellt, wobei nur jene Bauelemente bzw. Pro grammteile schematisch gezeigt sind, die zum Verständnis der Erfindung wesentlich sind.The monitoring devices 1 and 2 are shown highly schematically, only those components or parts of the program which are essential for understanding the invention are shown schematically.

Das Überwachungsgerät 1 enthält zwei hardwaremäßigen Kanäle in Gestalt zweier Datenverarbeitungseinrichtungen 7 und 8, die jeweils durch einen eigenen Mikroprozessor mit zugehörigem Programm realisiert sind. Die Systemarchitek tur der beiden Mikroprozessoren 7 und 8 ist unterschied lich, so daß auch der Programmcode für beide Mikroprozes soren unterschiedlich ist, obwohl beide nach außen hin dieselben Funktion bereitstellen erbringen. Außerdem ist jeder der Mikroprozessoren 7 und 8 mit einem Programm- und Datenspeicher versehen, der das zum Betrieb des Mikro prozessors erforderliche Programm und die zum Betrieb notwendigen Daten enthält.The monitoring device 1 contains two hardware channels in the form of two data processing devices 7 and 8 , each of which is implemented by its own microprocessor with an associated program. The system architecture of the two microprocessors 7 and 8 is different, so that the program code for the two microprocessors is different, although both provide the same function to the outside. In addition, each of the microprocessors 7 and 8 is provided with a program and data memory which contains the program required for operating the microprocessor and the data necessary for operation.

Der Mikroprozessor 7 weist insgesamt vier ein- oder mehrpolige Eingänge 9, 11, 12 und 13 sowie zwei Ausgänge 14 und 15 auf. An den Eingang 9 ist ein Drehzahlsensor 16 angeschlossen, der sich neben dem gezahnten Rad 4 befindet und dessen Drehbewegung erfaßt. In dem Mikroprozessor 7 wird das von dem Drehzahlsensor 16 übermittelte Signal in ein entsprechendes logisches Signal übersetzt und mit vorgegebenen Grenzen verglichen. Zur Grenzwerteinstellung sind an den Eingang 13 schematisch angedeutete Codier schalter 17 angeschlossen.The microprocessor 7 has a total of four single or multi-pole inputs 9 , 11 , 12 and 13 and two outputs 14 and 15 . A speed sensor 16 is connected to the input 9 , which is located next to the toothed wheel 4 and detects its rotational movement. In the microprocessor 7 , the signal transmitted by the speed sensor 16 is translated into a corresponding logical signal and compared with predetermined limits. To set the limit values, coding switches 17 , schematically indicated, are connected to the input 13 .

Der Mikroprozessor 8 zeigt nach außen hin denselben Aufbau, d. h. er weist insgesamt vier ein- oder mehrpolige Eingänge 18, 19, 21 und 22 auf, sowie zwei Ausgänge 23 und 24. Mit dem Eingang 18 ist ein weiterer Drehzahlsensor 25 elektrisch verbunden, der ebenfalls die Bewegung des gezahnten Rades 4 abfühlt und unabhängig von dem Dreh zahlsensor 16 ein drehzahlproportionales elektrisches Signal an seinen Mikroprozessor 8 abliefert. Auch für diesen Mikroprozessor 8 können über Codierschalter 26, die an dem Eingang 22 angeschlossen sind, Grenzwerte für die Drehzahl des gezahnten Rades 4 eingestellt werden.The microprocessor 8 shows the same structure on the outside, ie it has a total of four single or multi-pole inputs 18 , 19 , 21 and 22 , and two outputs 23 and 24 . With the input 18 a further speed sensor 25 is electrically connected, which also senses the movement of the toothed wheel 4 and delivers a speed-proportional electrical signal to its microprocessor 8 independently of the speed sensor 16 . For this microprocessor 8 too, limit values for the speed of the toothed wheel 4 can be set via coding switches 26 which are connected to the input 22 .

Wie sich aus der Darstellung ergibt, ist wie bereits erwähnt, das Überwachungsgerät 1 zweikanalig ausgebildet, wobei jeder hardwaremäßige Kanal durch den jeweiligen Mikroprozessor 7 bzw. 8 realisiert ist.As can be seen from the illustration, as already mentioned, the monitoring device 1 is designed with two channels, each hardware channel being implemented by the respective microprocessor 7 or 8 .

Innerhalb jedes der beiden Mikroprozessoren 7 und 8 sind zwei virtuelle Kanäle 27 und 28 bzw. 29 und 31 reali siert, die symbolisch durch Schalter veranschaulicht sind und den Eingang 12 mit dem Ausgang 14, den Eingang 11 mit dem Ausgang 15, den Eingang 21 mit dem Ausgang 23 und den Eingang 19 mit dem Ausgang 24 wahlweise verbinden.Within each of the two microprocessors 7 and 8 , two virtual channels 27 and 28 or 29 and 31 are realized, which are symbolically illustrated by switches and input 12 with output 14 , input 11 with output 15 , input 21 with optionally connect output 23 and input 19 to output 24 .

Ferner ist innerhalb der Überwachungseinrichtung 1 der Ausgang 14 hardwaremäßig mit dem Eingang 21 und der Ausgang 15 hardwaremäßig mit dem Eingang 19 verbunden. Die beiden Eingänge 11 und 12 der virtuellen Kanäle 27 und 28 sind gleichzeitig Eingänge der Überwachungseinrichtung 1, wobei sich ihr Zusammenwirken mit dem Überwachungsgerät 2 aus der weiter unten gegebenen Funktionsbeschreibung ergibt. Furthermore, within the monitoring device 1, the output 14 is hardware-connected to the input 21 and the output 15 is hardware-connected to the input 19 . The two inputs 11 and 12 of the virtual channels 27 and 28 are simultaneously inputs of the monitoring device 1 , their interaction with the monitoring device 2 resulting from the functional description given below.

Das Überwachungsgerät 2 ist sinngemäß in der gleichen Weise aufgebaut wie das Überwachungsgerät 1, wobei für die einander entsprechenden Teile der beiden Überwachungs geräte 1 und 2 dieselben Bezugszeichen verwendet sind, die beim Überwachungsgerät 2 zusätzlich mit einem Apostroph ergänzt sind.The monitoring device 2 is, mutatis mutandis constructed in the same manner as the monitoring device 1, wherein the device for the corresponding parts of the two surveillance 1 and 2, the same reference numerals are used, which are added in addition with an apostrophe in the monitor. 2

Die beiden Überwachungsgeräte 1 und 2 unterscheiden sich jedoch insofern, als zu dem Überwachungsgerät 1 ein Signalgenerator 32 gehört, der zwei Wechselspannungssi gnalausgänge 33 und 34 enthält. Dieser Signalgenerator 32 ist autonom und von den Taktgeneratoren für die beiden Mikroprozessoren 7 und 8 unabhängig.However, the two monitoring devices 1 and 2 differ in that the monitoring device 1 includes a signal generator 32 which contains two AC voltage outputs 33 and 34 . This signal generator 32 is autonomous and independent of the clock generators for the two microprocessors 7 and 8 .

Seine beiden Ausgänge 33 und 34 sind über Verbin dungsleitungen 35 und 36 an die beiden Eingänge 11′ und 12′ des Mikroprozessors 7′ des Überwachungsgerätes 2 angeschlossen. Ferner besteht eine hardwaremäßige elek trische Verbindung von dem Ausgang 23′ zu dem Eingang 12 und von dem Ausgang 24′ zu dem Eingang 11.Its two outputs 33 and 34 are connected via connec tion lines 35 and 36 to the two inputs 11 'and 12 ' of the microprocessor 7 'of the monitoring device 2 . There is also a hardware electrical connection from the output 23 'to the input 12 and from the output 24 ' to the input 11 .

An die beiden Ausgänge 23 und 24 sind die beiden Schaltereinrichtungen 5 und 6 über Koppelkondensatoren 37 und 38 wechselspannungsmäßig und gleichspannungsfrei angeschaltet. Die beiden Schaltereinrichtungen 5 und 6 sind untereinander gleich ausgebildet, weshalb lediglich die Schaltereinrichtung 6 im Detail gezeigt ist. Die Schaltereinrichtung 6 enthält eingangsseitig einen Trenn transformator 39, dessen primäre Wicklung über den Kon densator 38 an den Ausgang 24 angeschaltet ist. Die Sekun därwicklung 42 ist mit einem Brückengleichrichter, der durch Dioden 43 und 44 symbolisiert ist, verbunden, an dem ausgangsseitig eine Serienschaltung, bestehend aus einer Relaiswicklung 45 sowie zwei Ruhekontakten 46 und 47 liegt. Zu dieser Serienschaltung aus der Magnetwicklung 45 und den beiden Ruhekontakten 46 und 47 ist eine weitere Serienschaltung, bestehend aus einer Relaiswicklung 48 und zwei Arbeitskontakten 49 und 51 parallelgeschaltet und außerdem besteht eine unmittelbare galvanische Verbindung 52 zwischen den beiden Relaiswicklungen 45 und 48, so daß diese unmittelbar parallelgeschaltet sind.The two switch devices 5 and 6 are connected to the two outputs 23 and 24 via coupling capacitors 37 and 38 in terms of AC voltage and DC voltage-free. The two switch devices 5 and 6 are identical to one another, which is why only the switch device 6 is shown in detail. The switch device 6 contains on the input side an isolating transformer 39 , the primary winding of which is connected to the output 24 via the capacitor 38 . The secondary winding 42 is connected to a bridge rectifier, which is symbolized by diodes 43 and 44 , on the output side of which is a series circuit consisting of a relay winding 45 and two normally closed contacts 46 and 47 . To this series connection of the magnetic winding 45 and the two normally closed contacts 46 and 47 , a further series circuit consisting of a relay winding 48 and two normally open contacts 49 and 51 is connected in parallel and there is also a direct galvanic connection 52 between the two relay windings 45 and 48 , so that these are directly connected in parallel.

Die Zuordnung der verschiedenen Schalterkontakte zu den Relaiswicklungen ist folgendermaßen:The assignment of the different switch contacts to the relay windings is as follows:

Der Ruhekontakt 47 und der Arbeitskontakt 51 werden durch die Relaiswicklung 45 betätigt, während der Ruhekon takt 46 und der Arbeitskontakt 49 von der Relaiswicklung 48 geschaltet werden. Außerdem werden von den beiden Relaiswicklungen 45 und 48 noch im Steuerkreis der zu steuernden Maschine liegende Arbeits- und Ruhekontaktsätze 53 und 54 bewegt. Diese Art der Beschaltung der Relaiskon takte soll im Falle des Festbrennens von Kontakten dafür sorgen, daß der Stromversorgungskreis der Überwachten Maschine unterbrochen bleibt.The normally closed contact 47 and the normally open contact 51 are actuated by the relay winding 45 , while the normally closed contact 46 and the normally open contact 49 are switched by the relay winding 48 . In addition, the working and normally closed contact sets 53 and 54 , which are still in the control circuit of the machine to be controlled, are moved by the two relay windings 45 and 48 . This type of wiring of the relay contacts should ensure that the power supply circuit of the monitored machine remains interrupted in the event of contacts burning.

Die Funktionsweise der insoweit beschriebenen und dargestellten Schaltung ist wie folgt:The operation of the so far described and circuit shown is as follows:

Im normalen störungsfreien Betrieb liefert der Si gnalgenerator 32 zwei Wechselspannungssignale an seinen beiden Ausgängen 33 und 34, die in die Eingänge 11′ und 12′ eingespeist werden. Die Wechselspannungssignale sind beispielsweise Rechtecksignale, die gleichspannungsfrei oder gleichspannungsbehaftet sein können. Die Taktfrequenz der Wechselspannungssignale aus dem Signalgenerator 32 liegt beispielsweise bei 200 Hz oder höher, jedenfalls höher als die Netzfrequenz, ist jedoch klein gegen die Arbeitsfrequenz der Mikroprozessoren 7, 8 bzw. 7′, 8′ . Die Arbeitsfrequenz ist auch klein gegenüber der Zyklusfre quenz des Programms, so daß mehrerer Programmdurchläufe in jedem Mikroprozessor 7, 8 bzw. 7′, 8′ erfolgen können, ehe der Zustand des Signals an dem Eingang 12′ oder 11′ ent sprechend der Taktfrequenz des Signalgenerators 32 sich ändert. In normal, trouble-free operation, the signal generator 32 supplies two alternating voltage signals at its two outputs 33 and 34 , which are fed into the inputs 11 'and 12 '. The AC voltage signals are, for example, square-wave signals, which can be free of DC voltage or have DC voltage. The clock frequency of the AC voltage signals from the signal generator 32 is, for example, 200 Hz or higher, in any case higher than the mains frequency, but is small compared to the working frequency of the microprocessors 7 , 8 and 7 ', 8 '. The operating frequency is also small compared to the cycle frequency of the program, so that several program runs in each microprocessor 7 , 8 or 7 ', 8 ' can take place before the state of the signal at the input 12 'or 11 ' accordingly the clock frequency of Signal generator 32 changes.

Den ordnungsgemäßen Betrieb der Maschine vorausge setzt, fragt das in den Mikroprozessor 7′ laufende Pro gramm zyklisch den Signalzustand an dem Eingang 12′ und den Signalzustand an dem Eingang 11′ der beiden virtuellen Kanäle 27′ und 28′ ab und überträgt den abgefragten Si gnalzustand an den betreffenden Ausgang 14′ bzw. 15′ dieser beiden virtuellen Kanäle 27′ und 28′.The correct operation of the machine presupposes that the microprocessor 7 'running program cyclically queries the signal state at the input 12 ' and the signal state at the input 11 'of the two virtual channels 27 ' and 28 'and transmits the queried signal state to the relevant output 14 'and 15 ' of these two virtual channels 27 'and 28 '.

An dieser Stelle muß ausdrücklich betont werden, daß unter einem virtuellen Kanal ein Signalübertragungskanal verstanden werden soll, bei dem zwischen seinem Eingang, beispielsweise den Eingängen 11′ oder 12′, und seinem Ausgang, beispielsweise den Ausgängen 14′ oder 15′, keine dauernde unmittelbare galvanische Verbindung besteht, sondern nur eine logische Verbindung über das in dem Mikroprozessor laufende Programm. Insoweit sind die beiden Kanäle 27′ und 28′ nicht durch die Hardware unmittelbar realisiert, sondern sie werden nur durch die Hardware unterstützt und ihre Existenz setzt ein lauffähiges Pro gramm auf dem Mikroprozessor 7′ voraus.At this point it must be expressly emphasized that a virtual channel is to be understood as a signal transmission channel in which between its input, for example the inputs 11 'or 12 ', and its output, for example the outputs 14 'or 15 ', no permanent immediate There is a galvanic connection, but only a logical connection via the program running in the microprocessor. As far as the two channels 27 'and 28 ' are not directly realized by the hardware, but they are only supported by the hardware and their existence requires an executable program on the microprocessor 7 '.

Das von dem Signalgenerator 32 erhaltene Signal, das auf diese Weise über die beiden virtuellen Kanäle 27′ und 28′ zu den Ausgängen 14′ und 15′ geleitet wird, wird von dem hinsichtlich dieses Signals in Serie geschalteten Mikroprozessor 8′ an den Eingängen 21′ und 19′ entgegen genommen. Da der Mikroprozessor 8′ ebenfalls virtuelle Kanäle, nämlich die virtuellen Kanäle 19′ und 31′ enthält, wird das Signal des Signalprozessors 32 zu den beiden Ausgängen 23′ und 24′ weitergeleitet, und zwar indem das auf dem Mikroprozessor 8′ laufende Programm zyklisch die Eingänge 21′ und 19′ abfragt und den an den Eingängen vorherrschenden Zustand zu dem betreffenden Ausgang 23′, 24′ weiterleitet.The signal obtained from the signal generator 32 , which in this way is passed via the two virtual channels 27 'and 28 ' to the outputs 14 'and 15 ', is connected by the microprocessor 8 'connected in series with respect to this signal at the inputs 21 ' and 19 'received. Since the microprocessor 8 'also contains virtual channels, namely the virtual channels 19 ' and 31 ', the signal of the signal processor 32 is passed to the two outputs 23 ' and 24 ', namely by the program running on the microprocessor 8 ' cyclically the Inputs 21 'and 19 ' polls and forwards the state prevailing at the inputs to the relevant output 23 ', 24 '.

Damit gelangen die Signale aus dem Signalgenerator 32 zu dem Mikroprozessor 7 des Überwachungsgerätes 1 und von dort innerhalb des Überwachungsgerätes zu dem Mikroprozes sor 8 durch den ebenfalls das Signal hindurchgeschleift wird, womit es schlußendlich an den beiden Ausgängen 23 und 24 erscheint. Die Weiterleitung der Signale aus dem Signalgenerator 32 geschieht innerhalb des Überwachungs geräts 1 in der gleichen Weise wie dies oben für das Überwachungsgerät 2 beschrieben wurden. Abgesehen von einer Zeitverzögerung, die durch die Arbeit der zwischen geschalteten Mikroprozessoren 7, 8, 7′, 8′ zustandekommt, ist das Signal an dem Ausgang 23 bzw. an dem Ausgang 24 ein Abbild des Signals, das in die Eingänge 11′ und 12′ eingespeist wurde. Somit steht an dem Ausgang 24 ein Wechselspannungssignal ausreichender Amplitude zur Ver fügung, das als Versorgungsspannung für die nachfolgende Schaltereinrichtung 6 verwendet wird. Das Wechselspan nungssignal wird über den Koppelkondensator 38 in den Trenntransformator 39 eingespeist, der daraufhin nach Gleichrichtung über den Brückengleichrichter 43, 44 ein Stromversorgungssignal zum Anregen der Relaiswicklungen 45 und 48 liefert.Thus, the signals from the signal generator 32 to the microprocessor 7 of the monitoring device 1 and from there within the monitoring device to the microprocessor 8 through which the signal is also looped, with which it finally appears at the two outputs 23 and 24 . The transmission of the signals from the signal generator 32 takes place within the monitoring device 1 in the same manner as described above for the monitoring device 2 . Apart from a time delay that occurs due to the work of the microprocessors 7 , 8 , 7 ', 8 ' connected between them, the signal at the output 23 or at the output 24 is an image of the signal which enters the inputs 11 'and 12 'Was fed. An AC voltage signal of sufficient amplitude is thus available at the output 24 and is used as the supply voltage for the subsequent switch device 6 . The AC voltage signal is fed via the coupling capacitor 38 into the isolating transformer 39 , which then supplies a power supply signal for exciting the relay windings 45 and 48 after rectification via the bridge rectifier 43 , 44 .

Solange das Wechselspannungssignal an dem Ausgang 24 abgegeben wird, steht die Stromversorgung für die beiden Relais 45 und 48 zur Verfügung (es versteht sich, daß gegebenenfalls der Ausgang 24 durch eine Leistungsstufe gepuffert ist, um genügend Energie für die Schalterein richtung 6 zur Verfügung zu haben).As long as the AC voltage signal is output at the output 24 , the power supply for the two relays 45 and 48 is available (it goes without saying that the output 24 may be buffered by a power stage in order to have enough energy for the switch device 6 available ).

Beim Erscheinen des Wechselspannungssignals zieht die Relaiswicklung 45 an, wodurch die Schalter 46 und 47 geöffnet und die Schalter 49 und 51 geschlossen werden.When the alternating voltage signal appears, the relay winding 45 picks up, as a result of which the switches 46 and 47 are opened and the switches 49 and 51 are closed.

In der Folge werden auch die in dem Steuerstromkreis der überwachten Maschine enthaltenen Schaltergruppen 53 und 54 entsprechend geschaltet, so daß die Maschine in Betrieb bleibt.As a result, the switch groups 53 and 54 contained in the control circuit of the monitored machine are also switched accordingly, so that the machine remains in operation.

Als nächstes sei der Fall betrachtet, daß die Dreh zahl des gezahnten Rades 4 einen Wert übersteigt, der durch die Wahlschalter 17 bzw. 26 festgelegt ist. Wenn die Programme in den Mikroprozessoren 7 und 8, jeder für sich, diesen Zustand erkennt, unterbricht das Programm in dem betreffenden virtuellen Kanal 27, 28, 29, 31 die Weiter leitung des von der Überwachungseinrichtung 2 kommenden Signals zu den Schaltereinrichtungen 5 oder 6. Damit fällt für die Schaltereinrichtungen die Stromversorgung weg, denn sie bekommen anstelle eines Wechselsignals ein Gleichsignal entsprechend dem Potential an den Ausgängen 23 oder 24, das zwangsläufig wegen der Wechselspannungs kopplung in Folge des Kondensators 38 oder 37 und des Trenntransformators 39 die Relaiswicklungen 45 und 48 nicht mehr mit Strom versorgen kann. Die Schalter 46, 47, 49, 51 kehren dadurch in ihrer Ausgangsstellung zurück und auch die Schaltergruppen 53 und 54 werden zurückgesetzt, was zum unmittelbaren Abschalten der Maschine führt.Next, consider the case where the number of revolutions of the toothed wheel 4 exceeds a value set by the selector switches 17 and 26, respectively. When the programs in the microprocessors 7 and 8 recognize this state for themselves, the program in the relevant virtual channel 27 , 28 , 29 , 31 interrupts the forwarding of the signal coming from the monitoring device 2 to the switch devices 5 or 6 . This eliminates the power supply for the switch devices, because instead of an alternating signal they receive a direct signal corresponding to the potential at the outputs 23 or 24 , which inevitably because of the alternating voltage coupling as a result of the capacitor 38 or 37 and the isolating transformer 39, the relay windings 45 and 48 do not can supply more with electricity. The switches 46 , 47 , 49 , 51 thereby return to their starting position and also the switch groups 53 and 54 are reset, which leads to the immediate switching off of the machine.

Wie die Darstellung der Zeichnung erkennen läßt, sind innerhalb jedes Mikroprozessors 7 bzw. 8 zwei virtuelle Kanäle 27, 28 bzw. 29, 31 dargestellt. Diese virtuellen Kanäle können bestimmten zu überwachenden Grenzwerten zugeordnet sein. Damit wird jeder entsprechend dem auf tretenden Störfall für sich unterbrochen, während der andere in Betrieb bleibt. Beispielsweise ist es denkbar, daß der virtuelle Kanal 27 und der virtuelle Kanal 29 einer Stillstandsüberwachung zugeordnet ist, ebenso wie die über diese virtuellen Kanäle betriebene Schaltergruppe 5. Die virtuellen Kanäle werden dann unterbrochen, wenn durch nicht weiter gezeigte Steuerschalter dem Überwa chungsgerät 1 und damit den darin befindlichen Mikropro zessoren 7 und 8 signalisiert wird, daß die Maschine sich an sich hinsichtlich der Achse, die durch das gezahnte Rad 4 repräsentiert ist, im Stillstand befinden soll. Erkennen die Drehzahlsensoren 16 und 25 oder auch nur einer von ihnen eine Bewegung des gezahnten Rades 4, dann unter brechen die in den Mikroprozessoren 7 und 8 laufenden Programme den virtuellen Kanal 27 und 29, weil das Gebot des Achsenstillstands gebrochen wurde, woraufhin die diesem Betriebszustand zugeordnete Schaltereinrichtung 5 die Maschine stillsetzt. Der andere virtuelle Kanal 28 bzw. 31 kann dagegen beispielsweise der Schleichbewegung der betreffenden Achse zugeordnet sein. Solche Schleichbe wegungen werden benötigt, wenn sich Personal im Gefahren bereich der Maschine befinden kann, was dem Überwachungs gerät z.Bsp. mittels eines Türkontaktsschalters signali siert wird, der in der Fig. nicht dargestellt ist. Das Überwachungsgerät vergleicht unter diesen Umständen die Hilfe der Drehzahlsensoren 16 und 25 erfaßte Drehzahl des gezahnten Rades 4 mit einer maximal zulässigen Schleichge schwindigkeit für diese Achse und solange Schleichdrehzahl nicht überschritten wird, bleiben die virtuellen Kanäle 28 und 31 durchlässig, d. h. die Programme in den Mikroprozes soren 7 und 8 übertragen entsprechend der Wiederholrate des Programms den Signalzustand an dem Eingang 11 zu dem Ausgang 15 bzw. von dem Eingang 19 zu dem Ausgang 24. Wird hingegen die zulässige Schleichgeschwindigkeit überschrit ten, wird der betreffende virtuelle Kanal 28 oder 31 durch das Programm nicht mehr bedient, womit, wie oben erläu tert, die Stromversorgung für die Schaltergruppe 6 weg fällt, was ebenfalls zum unmittelbaren Abschalten der Maschine führt.As can be seen from the illustration of the drawing, two virtual channels 27 , 28 and 29 , 31 are shown within each microprocessor 7 and 8 , respectively. These virtual channels can be assigned to certain limit values to be monitored. So that everyone is interrupted according to the incident occurring while the other remains in operation. For example, it is conceivable that virtual channel 27 and virtual channel 29 are assigned to standstill monitoring, as is switch group 5 operated via these virtual channels. The virtual channels are then interrupted when the control device (not shown) shows the monitoring device 1 and thus the microprocessors 7 and 8 located therein, that the machine itself pertains to the axis represented by the toothed wheel 4 in Standstill. If the speed sensors 16 and 25 or even one of them detect a movement of the toothed wheel 4 , then the programs running in the microprocessors 7 and 8 interrupt the virtual channel 27 and 29 because the command to stop the axis has been broken, whereupon the operating state assigned switch device 5 stops the machine. The other virtual channel 28 or 31 , on the other hand, can be assigned, for example, to the creeping movement of the relevant axis. Such creeping movements are required when personnel can be in the danger area of the machine, which the monitoring device e.g. is signali Siert by means of a door contact switch, which is not shown in the Fig. The monitoring device compares the help of the speed sensors 16 and 25 detected speed of the toothed wheel 4 with a maximum permissible creep speed for this axis and as long as creep speed is not exceeded, the virtual channels 28 and 31 remain permeable, ie the programs in the microprocesses sensors 7 and 8 transmit the signal state at the input 11 to the output 15 or from the input 19 to the output 24 in accordance with the repetition rate of the program. If, on the other hand, the permissible creep speed is exceeded, the relevant virtual channel 28 or 31 is no longer operated by the program, which, as explained above, eliminates the power supply for switch group 6 , which likewise leads to the immediate shutdown of the machine.

Sinngemäß in der gleichen Weise verhält sich das Überwachungsgerät 2, das ebenfalls über zwei virtuelle Kanäle je Datenverarbeitungseinrichtung in Gestalt des Mikroprozessors 7′, 8′ und dem zugehörigen Programm ver fügt.Analogously, the monitoring device 2 behaves in the same way, which also has two virtual channels per data processing device in the form of the microprocessor 7 ', 8 ' and the associated program.

Außerdem wird die Maschine stillgesetzt, wenn in einem der Mikroprozessoren 7, 8, 7′, 8′ in Folge eines Hard- oder Softwarefehlers das Programm in eine solche endlose Schleife gerät, daß es nicht mehr in der Lage ist, die betreffenden virtuellen Kanäle zu bedienen. Auch dann wird die Maschine wegen des Wegfalls der Versorgungsspan nung an den Schaltereinrichtungen 5 und 6 stillgesetzt. Schließlich besteht die Möglichkeit die Anlage stillzuset zen, wenn die Programme in den Mikroprozessoren 7, 8, 7′, 8′ andere Fehler erkennen, beispielsweise unterschiedliche Einstellungen von Grenzwerten an den Schaltern 17 und 26 in Folge eines Bedienungsfehlers, oder sonstige Differen zen zwischen den Mikroprozessoren eines Überwachungsgerä tes auftreten.In addition, the machine is stopped when in one of the microprocessors 7 , 8 , 7 ', 8 ' as a result of a hardware or software error, the program gets into such an endless loop that it is no longer able to access the relevant virtual channels serve. Even then, the machine is stopped due to the elimination of the supply voltage at the switch devices 5 and 6 . Finally, there is the possibility of shutting down the system if the programs in the microprocessors 7 , 8 , 7 ', 8 ' recognize other errors, for example different settings of limit values on the switches 17 and 26 as a result of an operating error, or other differences between the Microprocessors of a monitoring device occur.

Die gezeigte Anordnung stellt lediglich ein Ausfüh rungsbeispiel dar, das, wie leicht zu erkennen ist, in vielfacher Form abgewandelt werden kann. So besteht nicht die Notwendigkeit, bei jedem Überwachungsgerät innerhalb jedes Mikroprozessores 7 und 8 zwei virtuelle Kanäle vorzusehen. Es kann durchaus je Mikroprozessor auch le diglich ein virtueller Kanal verwendet werden, wenn es nicht darauf ankommt, zwischen unterschiedlichen Fehlern, wie Überschreiten der Schleichdrehzahl oder der Bewegung der Maschine trotz Stillstands zu unterscheiden.The arrangement shown is only an example Ausfüh approximately, which, as can be easily seen, can be modified in many ways. There is therefore no need to provide two virtual channels for each monitoring device within each microprocessor 7 and 8 . Only one virtual channel can be used for each microprocessor if it is not important to distinguish between different errors, such as exceeding the creep speed or the movement of the machine despite standstill.

Darüberhinaus läßt die Figur leicht erkennen, daß die spezielle Systemarchitektur auch ohne weiteres die Reduk tion auf nur ein Überwachungsgerät zuläßt, ohne daß die Grundprinzipien der Funktion verlassen werden. Wenn le diglich eine Achse überwacht werden muß, genügt das Über wachungsgerät 1. Dann werden die Ausgänge 33 und 34 des Signalgenerators 32 unmittelbar mit den Eingängen 11 und 12 verbunden. Auch in diesem Falle erhalten die beiden Schaltereinrichtungen 5 und 6 ihre Betriebsspannung nur über die zugeordneten virtuellen Kanäle 27, 28 bzw. 29, 38.In addition, the figure makes it easy to see that the special system architecture allows the reduction to only one monitoring device without further ado, without abandoning the basic principles of the function. If only one axis needs to be monitored, the monitoring device 1 is sufficient. Then the outputs 33 and 34 of the signal generator 32 are connected directly to the inputs 11 and 12 . In this case too, the two switch devices 5 and 6 receive their operating voltage only via the assigned virtual channels 27 , 28 and 29 , 38 .

Andererseits ist auch jederzeit eine Erweiterung im Sinne einer Anpassung an eine Maschine mit mehr als zwei überwachten Achsen möglich, einfach indem zwischen die beiden Überwachungsgeräte 1 und 2 ein weiteres Überwa chungsgerät mit einem Aufbau entsprechend dem Überwa chungsgerät 2 eingefügt wird. Das von dem Signalgenerator 32 kommende Taktsignal wird dann durch die virtuellen Kanäle dieser zusätzlich eingefügten Überwachungsgeräte hindurchgeschleift bzw. es wird das Durchschleifen unter brochen sobald in diesen Überwachungsgeräten Fehler er kannt werden.On the other hand, an extension in the sense of an adaptation to a machine with more than two monitored axes is also possible at any time, simply by inserting a further monitoring device with a structure corresponding to the monitoring device 2 between the two monitoring devices 1 and 2 . The clock signal coming from the signal generator 32 is then looped through the virtual channels of these additionally inserted monitoring devices or the looping is interrupted as soon as errors are detected in these monitoring devices.

Ohne Änderung der Sicherheit ist somit bei der neuen Architektur des Überwachungsgerätes eine beliebige Kaska dierung möglich, um das System an Maschinen mit einer oder beliebig vielen zu überwachenden Achsen anzupassen ein fach, indem eine entsprechende Anzahl von Überwachungs geräten 2 zusätzlich verwendet wird, durch deren virtuelle Kanäle das Taktsignal aus dem Signalgenerator 32 hindurch geschleift wird.Without changing the security, any cascading is thus possible in the new architecture of the monitoring device in order to adapt the system to machines with one or any number of axes to be monitored simply by using a corresponding number of monitoring devices 2 , by virtue of their virtual Channels the clock signal from the signal generator 32 is looped through.

Claims

1. Monitoring device ( 1 , 2 ) for monitoring machine states, in particular movement states, such as rotational speed, movement speed, stroke and the like.
with at least one channel, each channel containing:
a data processing device ( 7 , 8 ) which is set up to compare an electrical signal, the value of which corresponds to the value of the machine state being monitored, with a limit value and to emit a control signal depending on the result of the comparison,
at least one input ( 11 , 12 ; 19 , 21 ) and we at least one output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) virtual channel ( 27 ... 31 ), which is implemented in data processing device ( 7, 8 ), each Input ( 11 , 12 ; 19 , 21 ) with an associated output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) is logically connected only via a program,
a program that the logical connection between the input ( 11 , 12 ; 19 , 21 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) and the associated output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) and that produces a signal at the relevant input ( 11 , 12 ; 19 , 21 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) with the same value to the associated output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) of the virtual channel ( 27 . . 31 ) forwards when the control signal for the program has a first value, ceasing to forward if the control signal has a different value, and
with at least one signal generator (32), the generator output (23,34) signals for the at least one input (11, 12; 19, 21) lie fert of the virtual channel (27 31..).

2. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the signal generator ( 32 ) is an AC voltage signal generator.

3. Monitoring device according to claim 1, characterized in that it has at least one switch device ( 5 , 6 ) which is connected to the at least one output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) of the virtual channel ( 27. 31 ).

4. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the switch device ( 5 , 6 ) with the output ( 27 ... 31 ) is AC-coupled.

5. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the signal at the at least one output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) of the virtual channel, the supply voltage for the connected to the respective output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) Switch device ( 5 , 6 ) forms.

6. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the input ( 11 , 12 ; 19 , 21 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) of a data processing device ( 7 , 8 ) has an input ( 11 , 12 ; 19 , 21 ) of the monitoring device ( 1 , 2 ) forms that the output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) of this data processing device ( 1 , 2 ) to the input ( 11 , 12 ; 19 , 21 ) a virtual channel ( 27 ... 31 ) a further data processing device ( 7, 8 ) of the monitoring device ( 1 , 2 ) is connected and that its output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) is the output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) of the monitoring device ( 1 , 2 ).

7. Monitoring device according to claim 1, characterized in that between the output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) of a data processing device ( 7 , 8 ) and the input ( 11 , 12 ; 19 , 21 ) of the virtual channel ( 27 .. 31 ) of the other data processing device ( 7 , 8 ), at least one further data processing device belonging to a further channel ( 27 .. 31 ) is interposed, such that its input ( 11 , 12 ; 19 , 21 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) with the output of the virtual channel ( 27 ... 31 ) of one and its output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) with the input ( 11 , 12 ; 19 , 21 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) of the other data processing device is connected.

8. Monitoring device according to claim 1, characterized in that each data processing device ( 7 , 8 ) has at least one further set consisting of an input of the virtual channel and an output of the virtual channel ( 27 ... 31 ), which via the The program is coupled to one another in such a way that the program sends the signal present at the input ( 11 , 12 ; 19 , 21 ) of the virtual channel ( 27 ... 31 ) to the output ( 14 , 15 ; 23 , 24 ) of the virtual channel Channel ( 27 .. 31 ) is forwarded.

9. Monitoring device ( 2 ), characterized in that it can be cascaded with a monitoring device ( 1 ) according to one or more of claims 1 to 8, that it has at least one channel ( 27 ' .. 31 '), each channel ( 27 ' .. 31 ') contains a data processing device ( 7 ', 8 ') which is set up to compare an electrical signal, the value of which corresponds to the value of the machine state being monitored, with a limit value and depending on the result of the comparison Submit control signal that the channel ( 7 ', 8 ') contains a program that the logical connection between the input ( 11 ', 12 '; 19 ', 21 ') of the virtual channel ( 27 ' .. 31 ') and the associated output ( 14 ', 15 '; 23 ', 24 ') and produces a signal at the relevant input ( 11 ', 12 '; 19 ', 21 ') of the virtual channel ( 27 ' .. 31 ') with the same Value to the associated output ( 14 ′, 1 5 '; 23 ', 24 ') forwards when the control signal at the logic control input has a first value, it stops forwarding when the control signal has a different value, and that the input ( 11 ', 12 '; 19 ', 21 ') of the virtual channel ( 27 '.. 31 ') is connected to the clock generator ( 32 ) of the monitoring device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8.