DE19601660A1 - Sicherheitsschaltungsanordnung - Google Patents
SicherheitsschaltungsanordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltungsanordnung gemäß dem Ober
begriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Sicherheitsschaltungsanordnung ist in der DE-OS 42 42 792 be
schrieben. Die Inbetriebsetzung des Arbeitsgerätes erfolgt in Abhängigkeit eines
Sensorschaltsignals, welches von einem Sensor, beispielsweise einer Licht
schranke, generiert wird. Bei fehlerfreiem Betrieb werden bei einem bestimmten
Schaltzustand des Sensors mittels der Sicherheitsschaltungsanordnung zwei
Aktoren aktiviert, so daß das Arbeitsgerät in Betrieb gesetzt wird. Die Sicher
heitsschaltungsanordnung weist zwei den Aktoren vorgeordnete Hauptschalter
auf, deren Funktionsprüfung mittels zweier Hilfsschalter, die von einem Testge
nerator kurzzeitig geöffnet werden, erfolgt. Bei Betätigen der Hilfsschalter
müssen im fehlerfreien Betrieb die zugeordneten Hauptschalter kurzzeitig ihren
Betriebszustand ändern.
Die Änderung der Schaltzustände der Hauptschalter erfolgt so kurzzeitig, daß
sich der Zustand der Aktoren aufgrund ihrer Trägheit nicht ändert.
Somit ist der Schaltzustand der Aktoren durch die Signalzustände des Sensors
jederzeit fest vorgegeben.
Nachteilig bei derartigen Anordnungen ist, daß diese bei komplexen Über
wachungseinrichtungen nur mit einer begrenzten Verfügbarkeit einsetzbar sind.
Bei komplexen Überwachungseinrichtungen, die beispielsweise zur Überwa
chung des Zugangs zu Fließbandanlagen oder Maschinenanlagen eingesetzt
werden, sind zur Überwachung üblicherweise eine Vielzahl von Sensoren not
wendig.
Müßte für jeden Sensor eine Sicherheitsschaltung der eingangs genannten Art
vorgesehen werden, so wäre der Schaltungsaufwand erheblich.
Ferner ist bei derartigen komplexen Anlagen zu berücksichtigen, daß bei einer
großflächigen Anlage, die mit einer Vielzahl von Sensoren abgesichert wird,
oftmals nur lokal und zu bestimmten Zeitpunkten eine gefahrbringende Situation
entstehen kann.
Ist jedoch die gesamte Anlage über die gesamte Zeitdauer von Sensoren über
wacht, so würde beispielsweise ein Ansprechen eines Sensors auf einen Objekt
eingriff sofort den Stillstand der Anlage bedeuten, auch wenn der Objekteingriff
zu diesem Zeitpunkt keine Gefahrensituation auslösen kann. Durch derartige un
nötige Betriebsunterbrechungen wird die Verfügbarkeit derartiger Anlagen be
trächtlich eingeschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Sicherheitsschaltungsanordnung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ohne Beeinträchtigung des
Sicherheitsniveaus eine möglichst hohe Systemverfügbarkeit gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.
Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin
dung sind in den Ansprüchen 2-17 beschrieben.
Erfindungsgemäß ist an die Sicherheitsschaltungsanordnung eine Überbrüc
kungsschaltung angeschlossen, an welche ein oder mehrere Signalgeber ange
schlossen sind. Die Signale der Signalgeber werden in der Überbrückungs
schaltung ausgewertet. In Abhängigkeit der Signalzustände dieser Signalgeber
wird ein Überbrückungssignal erzeugt, welches in die Sicherheitsschaltungsan
ordnung eingelesen wird. Dieses Überbrückungssignal bewirkt, daß über die
Sicherheitsschalteranordnung ein Sensor oder mehrere Sensoren überbrückt
werden. Dadurch wird erreicht, daß zu vorgegebenen Zeiten welche durch die
Dauer der Überbrückungssignale vorgegeben ist, bestimmte Sensoren die
Schaltzustände der Aktoren nicht mehr beeinflussen. Die Dauer der Überbrüc
kungssignale ist wiederum durch die Signalzustände der an die Überbrüc
kungsschaltung angeschlossenen Signalgeber bestimmt.
Durch ein derartiges Überbrücken von Sensoren beeinflussen gezielt nur diejeni
gen Sensoren den Aktor, welche zur Abwendung von Gefahrensituationen not
wendig sind.
Ein Beispiel hierfür ist die Überwachung des Vorfelds einer längs einer defi
nierten Bahn bewegbaren Maschine, beispielsweise einer holzverarbeitenden
Maschine. Das Vorfeld der Bahn wird mit mehreren an die Sicherheitsschal
tungsanordnung angeschlossenen Sensoren überwacht, wobei jeder Sensor einen
bestimmten Abschnitt des Vorfelds überwacht.
Eine Gefahr von Personen geht allein von der Maschine aus, so daß zum Schutz
von Personen lediglich der Abschnitt des Vorfelds überwacht werden muß, in
welchem die Maschine angeordnet ist. In den übrigen Abschnitten können keine
gefahrbringenden Situationen entstehen. In diesen Abschnitten ist ein Anspre
chen eines Sensors beispielsweise durch Eintritt einer Person nicht sicherheits
kritisch. Ein Abschalten der Maschine infolge des Ansprechens des Sensores
wäre demzufolge unnötig.
Um die Verfügbarkeit der Maschine nicht unnötig einzuschränken sind längs der
Bahn mehrere Signalgeber angeordnet, welche die Position der Maschine erfas
sen. Die Signalzustände der Signalgeber generieren in der Überbrüc
kungsschaltung Überbrückungssignale, die in der Sicherheitsschaltungsanord
nung zur Deaktivierung der Sensoren führen, welche außerhalb des Bereichs der
Maschine sind.
Durch diese Überbrückung der nicht sicherheitsrelevanten Sensoren wird zu je
dem Zeitpunkt nur der tatsächlich gefährdete Abschnitt des Vorfelds überwacht.
Sensorsignale von Sensoren außerhalb dieses Abschnitts führen nicht zu einem
Abschalten der Maschine, wodurch die Verfügbarkeit der Maschine beträchtlich
erhöht wird ohne das Sicherheitsniveau der Überwachungsanordnung zu redu
zieren.
Zur Gewährleistung der Funktionssicherheit und des Sicherheitsniveaus werden
die Überbrückungssignale in der Sicherheitsschaltungsanordnung zyklisch über
prüft. Die Überbrückungsschaltung weist vorteilhafterweise dasselbe Sicherheits
niveau wie die Sicherheitsschaltungsanordnung auf.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Sicherheitsschaltungsanordnung
mit der daran angeschlossenen Überbrückungsschaltung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Sicherheitsschaltungsanordnung,
Fig. 3 Impulsdiagramm der vom Sensor gesendeten und empfangenen
Signale,
Fig. 4 Impulsdiagramm der Überbrückungssignale und der zugehörigen
Testimpulse.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Sicherheitsschaltungsanordnung 1
zum Aktivieren und Deaktivieren zweier ein Arbeitsgerät 2 in Betrieb setzender
Aktoren 3. Die Aktoren 3 sind vorzugsweise als zwangsgeführte Relais ausge
bildet. Das Arbeitsgerät 2 ist beispielsweise von einer Werkzeugmaschine ge
bildet. Das Aktivieren oder Deaktivieren der Aktoren 3 erfolgt in Abhängigkeit
von Sensorschaltsignalen eines Sensors 4 mit einem Sender 5 und einem Emp
fänger 6, welche an die Sicherheitsschaltungsanordnung 1 angeschlossen sind.
Vorzugsweise ist der Sensor 4 als Lichtschranke ausgebildet.
Der Sensor 4 ist im Vorfeld der Werkzeugmaschine installiert und dient zur Zu
trittskontrolle von Personen und Objekten. Um eine Gefährdung von Personen
zu vermeiden wird das Arbeitsgerät 2 nur dann in Betrieb gesetzt, wenn sich
keine Person im Vorfeld befindet und der Sensor 4 demzufolge das Sensor
schaltsignal "frei" an die Sicherheitsschaltungsanordnung 1 liefert. Dieser
Signalzustand bedeutet, daß die von Sender 4 emittierten Sendelichtstrahlen 7
ungehindert zum Empfänger 6 gelangen.
In diesem Fall und bei fehlerfreiem Betrieb des Sensors 4 und der Sicherheits
schaltungsanordnung 1 werden durch das Sensorschaltsignal beide Aktoren 3
aktiviert. Nur wenn beide Aktoren 3 aktiviert sind, wird das Arbeitsgerät 2 in
Betrieb gesetzt. Zur Funktionsüberprüfung werden der Sensor 4 und die Sicher
heitsschaltungsanordnung zyklisch überprüft. Liegt ein Fehler in diesem System
vor oder liefert der Sensor 4 das Sensorschaltsignal "nicht frei" so wird wenig
stens einer der Aktoren 3 deaktiviert und das Arbeitsgerät 2 ist außer Betrieb
gesetzt.
Das Arbeitsgerät 2 kann zwischen zwei verschiedenen Endpositionen verfahrbar
angeordnet sein. In einer Endposition ist das Arbeitsgerät 2 außerhalb des vom
Sensor 4 erfaßten Bereichs und für Personen nicht zugänglich. In diesem Fall
ist ein Eintreten von Personen in den vom Sensor 4 überwachten Bereich nicht
gefahrbringend. In der zweiten Endposition ist das Arbeitsgerät 2 in der ein
gangs beschriebenen Postition, so daß ein Zutritt einer Person in den vom Sen
sor 4 überwachten Bereich gefahrbringend ist, da diese von dem Arbeitsgerät 2
erfaßt und gegebenenfalls verletzt werden kann.
Zur Erfassung der Position des Arbeitsgeräts 2 sind zwei vorzugsweise neben
einander angeordnete und als Lichtschranken ausgebildete Signalgeber 8 vorge
sehen. Die Sender 9 und Empfänger 10 der Signalgeber 8 sind jeweils an ge
genüberliegenden Seiten des Arbeitsgeräts 2 angeordnet, so daß durch die
Unterbrechung der von den Sendern 9 zu den Empfängern 10 geführten Sende
lichtstrahlen 11 die Bewegungsrichtung des Arbeitsgeräts 2 erfaßbar ist.
Die Signalgeber 8 sind an eine Überbrückungsschaltung 12 angeschlossen,
welche an die Sicherheitsschaltungsanordnung 1 angeschlossen ist. Die Über
brückungsschaltung 12 ist zweckmäßigerweise von einem Microcontroller ge
bildet. Zur Erhöhung des Funktionssicherheit kann die Überbrückungsschaltung
12 redundant mit zwei identischen Microcontrollern aufgebaut sein.
Prinzipiell können die Sicherheitsschaltungsanordnung 1 und die Überbrüc
kungsschaltung 12 in einer gemeinsamen Schaltung integriert sein. Im vor
liegenden Ausführungsbeispiel sind jedoch beide Schaltungen als separate Ein
heiten vorgesehen.
In Abhängigkeit der Signale der Signalgeber 8 wird in der Überbrückungs
schaltung 12 ein Überbrückungssignal erzeugt und in die Sicherheitsschaltungs
anordnung 1 eingelesen.
Ist das Arbeitsgerät 2 in der ersten Endposition, in der eine Personengefährdung
ausgeschlossen ist, so wird ein Überbrückungssignal an die Sicherheitsschal
tungsanordnung 1 übertragen. Eine Übertragung des Überbrückungssignals er
folgt nur solange wie das Arbeitsgerät 2 in der ersten Endposition angeordnet
ist, nicht jedoch wenn das Arbeitsgerät 2 in der gefahrbringenden zweiten End
position ist.
In der Sicherheitsschaltungsanordnung 1 wird das Überbrückungssignal ausge
wertet. Dabei wird der Sensor 4 dann überbrückt, wenn ein Überbrückungs
signal vorliegt. Durch das Überbrücken des Sensores 4 beeinflussen die Signal
zustände die Aktoren 3 nicht mehr.
Zur Erfüllung der Sicherheitsanforderungen werden nicht nur die Funktionen der
Überbrückungsschaltung 12 zyklisch geprüft sondern auch die Funktionen der
angeschlossenen Signalgeber 8. Hierzu können die Signalgeber 8 entweder je
weils redundant ausgelegt sein. Alternativ kann eine Steuereinheit 13, beispiels
weise eine SPS Steuerung, an die Überbrückungsschaltung 12 angeschlossen
sein, wobei der Anschluß zweckmäßigerweise zweikanalig aus gelegt ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Überbrückungsschaltung 12 mit der
Sicherheitsschaltungsanordnung 1 über zwei Zuleitungen 14, 14′ verbunden.
Über eine erste Zuleitung 14 werden von einem Ausgang des Microcontrollers
der Überbrückungsschaltung 12 die Überbrückungssignale in die Sicherheits
schaltungsanordnung 1 übertragen. Über die zweite Zuleitung 14′ werden zur
Funktionsüberprüfung von der Sicherheitsschaltungsanordnung 1 Testimpulse in
die Überbrückungsschaltung 12 eingelesen, wodurch im fehlerfreien Fall die
Übertragungssignale kurzzeitig geändert werden. Zweckmäßigerweise werden
die Testimpulse nur dann eingelesen, wenn ein Überbrückungssignal in die Si
cherheitsschaltungsanordnung 1 eingelesen wird.
Eine derartige einfache Kopplung zwischen Sicherheitsschaltungsanordnung 1
und Überbrückungsschaltung 12 ist inbesondere dann möglich, wenn nur ein
Sensor 4 an die Sicherheitsschaltungsanordnung 1 angeschlossen ist, da in
diesem Fall eine eindeutige Zuordnung zwischen den Signalen der Signalgeber
8 und dem Sensor 4 existiert.
Für den Fall, daß mehrere Sensoren 4 an verschiedenen Eingängen der Sicher
heitsschaltungsanordnung 1 angeschlossen sind, sind folgende Erweiterungen
der vorbeschriebenen Anordnung möglich:
In der Auswerteeinheit der Sicherheitsschaltungsanordnung 1 kann abgespeichert sein, welche Sensoren 4 bei Vorliegen des Überbrückungssignals zu überbrüc ken sind.
In der Auswerteeinheit der Sicherheitsschaltungsanordnung 1 kann abgespeichert sein, welche Sensoren 4 bei Vorliegen des Überbrückungssignals zu überbrüc ken sind.
Alternativ kann dem Überbrückungssignal eine Kennung aufgeprägt sein,
welche von den Signalzuständen der Signalgeber 8 abhängig ist. Diese Kennung
wird in der Sicherheitsschaltungsanordnung 1 dekodiert. Entsprechend der einge
lesenen Kennung werden dann bei Vorliegen des Überbrückungssignals be
stimmte Sensoren 4 überbrückt.
Schließlich können die Sicherheitsschaltungsanordnung 1 und die Überbrüc
kungsschaltung 12 über mehrere Paare von Zuleitungen 14, 14′ verbunden sein.
In Abhängigkeit der jeweils anstehenden Signalwerte der Signalgeber (8) wird
jeweils über eine bestimmte Zuleitung 14 ein Übertragungssignal an die Sicher
heitsschaltungsanordnung 1 übertragen. Dort wird der betreffende aktivierte Ein
gang, über welchen das Überbrückungssignal eingelesen wird, registriert und in
Abhängigkeit davon eine bestimmte Anzahl von Sensoren 4 überbrückt.
In jedem Fall existiert eine eindeutige Zuordnung zwischen den aktuellen
Signalwerten der Signalgeber 8 und den überbrückten Sensoren 4.
Für den Fall, daß mehrere als Lichtschranken ausgebildete Sensoren 4 an die
Sicherheitsschaltungsanordnung 1 angeschlossen sind, werden die Aktoren 3 nur
dann aktiviert, wenn sämtliche nicht überbrückte Sensoren den Signalzustand
"frei" annehmen. Ansonsten werden die Aktoren 3 deaktiviert, so daß das Ar
beitsgerät 2 nicht aktiviert wird.
In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der Sicherheitsschaltungsanordnung 1 darge
stellt. Diese weist eine redundant aufgebaute Auswerteeinheit bestehend aus
einem Microcontroller 15, welche von einem ersten Watchdog 16 angesteuert
wird, und einer Testschaltung 17 auf. Die Testschaltung 17 kann von einem
zweiten Watchdog oder einem Monoflop gebildet sein.
Für den Anschluß des Senders 5 und des Empfängers 6 sind ein Senderausgang
18 sowie ein Empfängereingang 19 vorgesehen. Für den Anschluß der Über
brückungsschaltung 12 sind der Überbrückungseingang 20 und der Überbrüc
kungsausgang 21 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sendet der
Sender 5 des Sensors 4 einen Dauerlichtstrahl aus. In einer vorteilhaften Aus
führungsform kann der Sender 5 Sendelicht in Form von Sendepulsen mit einem
definierten Puls-Pausenverhältnis aussenden. Dies ist insbesondere dann vorteil
haft, wenn an einen Senderausgang 18 bzw. Empfängereingang 19 jeweils
mehrere Sender 5 und Empfänger 6 in Reihenschaltung angeschlossen sind. Die
Puls-Pausenverhältnisse der einzelnen Sendepulsfolgen sind so dimensioniert,
daß es zu keinen Überlagerungen verschiedener Sendepulse kommen kann.
Der Sender 5 des Sensors 4 wird über den Microcontroller 15 aktiviert. Hierzu
ist von einem Ausgang des Microcontrollers 15 eine Zuleitung SEAKT zum
Senderausgang 18 geführt. Diese Zuleitung SEAKT verzweigt an einem Knoten
punkt und ist auf einen Eingang des Watchdogs 16 und auf einen Eingang der
Testschaltung 17 geführt. Über die auf der Zuleitung SEAKT übertragenen Sig
nalpulse werden die Testschaltung 17 und der Watchdog 16, welcher den
Microcontroller 15 über die Zuleitung ansteuert, getriggert. Schließlich
ist die Zuleitung SEAKT zur Triggerung der Überbrückungsschaltung 12 auf
den Überbrückungsausgang 21 geführt.
Die Ansteuerung der Aktoren 3 erfolgt über den Microcontroller 15 und die
Testschaltung 17. Hierzu führt von einem Ausgang des Microcontrollers 15 die
Zuleitung RELON und von einem Ausgang der Testschaltung 17 die Zuleitung
STAT zu den beiden Aktoren 3, wobei zur Funktionsüberprüfung die Zuleitung
STAT auf einen Eingang des Microcontrollers 15 geführt ist.
Die Zuleitungen RELON und STAT sind über eine Relaisanschaltung 22 auf die
von zwangsgeführten Relais gebildeten Aktoren 3 geführt. Über die Relaisan
schaltung 22 werden die Zuleitungen RELON und STAT jeweils auf beide
Aktoren 3 geführt. Zur Stromversorgung der Sicherheitsschaltungsanordnung 1
ist ein Netzteil 23 vorgesehen, welches über eine Zuleitung 24 mit der Relaisan
schaltung 22 verbunden ist.
Zum Einlesen der am Empfänger 6 des Sensors 4 anstehenden Empfangssignale
führt vom Empfängereingang 19 eine Zuleitung LSON jeweils auf einen Ein
gang des Microcontrollers 15 und zu einem Eingang der Testschaltung 17.
Zum Einlesen der Überbrückungssignale führt eine Zuleitung MUTON vom
Überbrückungseingang 20 auf einen Eingang des Microcontrollers 15 und einen
Eingang der Testschaltung 17.
Die Sicherheitsschaltungsanordnung 1 weist eine Starttaste 25 auf, deren Schalt
signale über die Zuleitung START auf einen Eingang des Microcontrollers 15
und einem Eingang der Testschaltung 17 geführt sind.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Sicherheitsschalter
anordnung 1 ist die Testschaltung 17 von einem Microcontroller oder von einem
Mikroprozessor gebildet, welcher von einem zusätzlichen Watchdog angesteuert
wird.
Dieser Watchdog wird vom Microcontroller 15 angesteuert. Entsprechend wird
der erste Watchdog von der Testschaltung 17 angesteuert.
Der zusätzliche Watchdog steuert analog zum ersten Watchdog 16 die Test
schaltung über eine Zuleitung an.
Auf diese Weise wird erreicht, daß der Microcontroller 15 und die Testschal
tung 17 sowie deren Ansteuerungen einen vollständigen symmetrischen Aufbau
aufweisen.
Entsprechend werden die Ausgangssignale RELON und STAT des Microcon
trollers 15 und der Testschaltung 17 symmetrisch weiter verarbeitet. Hierzu
werden die Ausgangssignale einem nicht dargestellten UND-Glied zugeführt.
Der Ausgang des UND-Gliedes ist auf die Relaisanschaltung 22 geführt.
Bei Inbetriebnahme der Sicherheitsschaltungsanordnung 1 durch Einschalten der
Stromversorgung befinden sich die Sicherheitsschaltungsanordnung 1 und die
Überbrückungsschaltung 12 in einem Wartebetrieb.
Während des Wartebetriebs werden vom Microcontroller 15 der Sicherheits
schaltungsanordnung 1 lediglich die aktuellen Empfangssignale von Empfänger
eingang 19 abgefragt.
Durch Betätigen der Starttaste 25 erfolgt auf der Zuleitung START ein Signal
wechsel vom Wert "1" auf den Wert "0".
Mit diesem Signalwechsel erfolgt der Wechsel von Wartebetrieb in den Testbe
trieb.
Während des Testbetriebs erfolgt eine einmalige Funktionsüberprüfung des
Sensors 4, falls das Empfangssignal am Empfängereingang 19 den Schaltzu
stand "frei" annimmt und somit keine Gefährdung von Personen zu befürchten
ist.
Die Funktionsüberprüfung des Sensors 4 ist in Fig. 3 veranschaulicht. Zum
Zeitpunkt t=t wird der Sender 5 für eine vorgegebene Zeit deaktiviert, was
empfangsseitig zu einer Zeit t₂ registriert wird. Wird die Änderung des Emp
fangssignals in einem vom Microcontroller 15 vorgegebenen Zeitfenster emp
fangen, so wird im Microcontroller 15 ein Freigabemerker gesetzt. Wird die
Starttaste 25 nochmals betätigt und wechselt der Schaltzustand der Starttaste 25
vom Wert "0" auf den Wert "1" so erfolgt ein Übergang vom Testbetrieb in den
Schutzbetrieb.
Wird jedoch die Deaktivierung des Senders 4 empfangsseitig nicht innerhalb des
vorgegebenen Zeitfensters registriert, wird eine Fehlermeldung im Microcontrol
ler 15 erzeugt, worauf ein Übergang in den Betriebszustand "Systemfehler" er
folgt, in welchem die Aktoren 3 deaktiviert werden.
Nimmt während des Testbetriebs der Signalzustand des Sensors 4 den Wert
"nicht frei" an, ist also der Strahlengang zwischen Sender 5 und Empfänger 6
durch Objekteingriff unterbrochen, so wird geprüft, ob der Sensor 4 überbrückt
ist und der Objekteingriff demzufolge nicht sicherheitskritisch ist.
Hierzu wird vom Microcontroller 15 einmalig abgefragt, ob am Überbrückungs
eingang 20 ein Überbrückungssignal ansteht. Ist dies nicht der Fall erfolgt ein
Übergang in den Betriebszustand "Systemfehler". Steht jedoch ein Überbrüc
kungssignal an, so werden in Antwort auf das Überbrückungssignal Testimpulse
von der Sicherheitsschaltungsanordnung 1 an die Überbrückungsschaltung 12
gesendet.
Dies ist in Fig. 4 veranschaulicht. Wenn ab den Zeitpunkt t₃ ein Überbrüc
kungssignal am Überbrückungseingang 20 ansteht, so wird zur Zeit t₄ ein Test
impuls der Länge t₅-t₄ an die Überbrückungsschaltung 12 gesendet. Im fehler
freien Fall wird daraufhin das Überbrückungssignal für die Zeit t₇-t₅ deaktiviert
und danach wieder aktiviert. Wird diese Signalfolge in der Sicherheitsschal
tungsanordnung 1 registriert, so wird der Freigabemerker gesetzt und bei nach
folgenden Betätigen der Starttaste 25 erfolgt der Übergang in den Schutzbetrieb.
Andernfalls erfolgt der Übergang in den Betriebszustand "Systemfehler".
Im Schutzbetrieb wird die Funktion des Sensors 4 gemäß Fig. 3 zyklisch ge
prüft. Ist der Sensor 4 im Signalzustand "frei" so erfolgt eine Aktivierung der
Aktoren 3 und die Inbetriebsetzung des Arbeitsgeräts 2.
Ist der Sensor 4 im Signalzustand "nicht frei" so wird der Überbrückungsein
gang 20 auf Anliegen des Überbrückungssignals abgefragt. Liegt kein Überbrüc
kungssignal an, so erfolgt ein Übergang in den Betriebszustand "Systemfehler".
Liegt ein Überbrückungssignal an, so werden zyklisch Testimpulse an die Über
brückungsschaltung 12 zu deren Funktionsüberprüfung übertragen (Fig. 4). Er
gibt diese Prüfung einen Fehler, so erfolgt der Übergang vom Schutzbetrieb in
den Betriebszustand "Systemfehler". Andernfalls erfolgt die Aktivierung der
Aktoren 3.
Claims (17)
1. Sicherheitsschaltungsanordnung (1) zum Aktivieren und Deaktivieren
zweier ein Arbeitsgerät (2) in Betrieb setzender Aktoren (3) in Abhängig
keit von Sensorschaltsignalen von Sensoren (4) mit jeweils einem Sender
(5) und einem Empfänger (6), wobei die Funktionsfähigkeit der Sicher
heitsschaltungsanordnung (1) und der daran angeschlossenen Sensoren (4)
durch die Sicherheitsschaltungsanordnung (1) zyklisch überprüfbar ist, da
durch gekennzeichnet, daß an die Sicherheitsschaltungsanordnung (1) eine
Überbrückungsschaltung (12) angeschlossen ist, an welche Signalgeber (8)
angeschlossen sind, wobei in Abhängigkeit der Signale der Signalgeber
(8) in der Überbrückungsschaltung (12) ein Überbrückungssignal erzeugt
wird, welches in die Sicherheitsschaltungsanordnung (1) eingelesen wird
und dort die Sensorsignale eines oder mehrerer Sensoren (4) überbrückt,
so daß diese das Aktivieren oder Deaktivieren der Aktoren (3) nicht mehr
beeinflussen, und daß die Überbrückungssignale in der Sicherheitsschal
tungsanordnung (1) zyklisch überprüfbar sind.
2. Sicherheitsschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Signalgeber (8) redundant aus gelegt sind.
3. Sicherheitsschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß zur Überprüfung der von den Signalgebern (8) erzeugten Über
brückungssignale eine Steuereinheit (13) an die Überbrückungsschaltung
(12) anschließbar ist.
4. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß diese mit der Überbrückungsschaltung (12) über zwei
Zuleitungen (14, 14′) verbunden ist, wobei über die erste Zuleitung (14)
die Überbrückungssignale in die Sicherheitsschaltungsanordnung (1) ein
gelesen werden und zur Funktionsprüfung über die zweite Zuleitung (14′)
Testimpulse in die Überbrückungsschaltung (12) eingelesen werden, wo
durch im fehlerfreien Fall die Überbrückungssignale kurzzeitig geändert
werden.
5. Sicherheitsschaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Testimpulse nur bei Vorhandensein eines Überbrückungs
signals in die Überbrückungsschaltung (12) eingelesen werden.
6. Sicherheitsschaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß nach erfolgter Überprüfung der Überbrückungsschaltung
(12) im Fehlerfall die Überbrückungssignale deaktiviert werden.
7. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß diese eine Auswerteeinheit aufweist, in der die in
Abhängigkeit der Überbrückungssignale zu überbrückenden Sensoren (4)
abgespeichert sind und diese von der Auswerteeinheit angesteuert werden.
8. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß diese mit der Überbrückungsschaltung (12) über
mehrere Paare von Zuleitungen (14, 14′) verbunden ist, und daß in Abhän
gigkeit von jeweils einer vorgegebenen Anzahl von an die Überbrüc
kungsschaltung (12) angeschlossen Signalgebern (8) über eine bestimmte
Zuleitung (14) Überbrückungssignale in die Sicherheitsschaltungsanord
nung (1) eingelesen werden und dadurch von dieser jeweils eine vorgege
bene Zahl von Sensoren (4) überbrückt wird.
9. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Überbrückungsschaltung (12) den Überbrüc
kungssignalen Kennungen aufgeprägt werden, welche abhängig von den
Signalzuständen der Signalgeber (8) sind, daß in der Auswerteeinheit der
Sicherheitsschaltungsanordnung (1) die Kennungen der eingelesenen Über
brückungssignale dekodiert werden, und daß in Abhängigkeit der Kennun
gen eine vorgegebene Anzahl von Sensoren (4) überbrückt wird.
10. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensoren (4) als binäre optoelektronische Senso
ren ausgebildet sind, wobei bei Vorliegen eines Signalzustandes "frei" bei
jedem nicht überbrückten Sensor (4) beide Aktoren (3) aktiviert sind, so
daß das Arbeitsgerät (2) in Betrieb gesetzt wird.
11. Sicherheitsschaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß die Aktoren (3) deaktiviert werden, falls bei der Funktionsüber
prüfung ein Sensor (4) den Signalzustand "nicht frei" einnimmt und falls
dieser Sensor (4) nicht überbrückt ist.
12. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-11, da
durch gekennzeichnet, daß die Überbrückungsschaltung (12) von einem
Microcontroller gebildet ist.
13. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-12, da
durch gekennzeichnet, daß diese und die Überbrückungsschaltung (12) in
einer gemeinsamen Schaltung integriert sind.
14. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-13, da
durch gekennzeichnet, daß die Signalgeber (8) als binäre optoelektronische
Sensoren ausgebildet sind.
15. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-14, da
durch gekennzeichnet, daß die Sensoren (4) und Signalgeber (8) als Licht
schranken ausgebildet sind.
16. Sicherheitsschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-15, da
durch gekennzeichnet, daß diese eine redundante Auswerteeinheit auf
weist, bestehend aus einem Microcontroller (15), welche von einem ersten
Watchdog (16) angesteuert wird, und einer Testschaltung (17), daß die
Empfangssignale des Empfängers (6) des Sensores (4) sowie die Über
brückungssignale der Überbrückungsschaltung (12) jeweils auf einen Ein
gang des Microcontrollers (15) und der Testschaltung (17) geführt sind,
daß von einem Ausgang des Microcontrollers (15) eine Zuleitung SEAKT
zum Sender (4), zur Überbrückungsschaltung (12) und zu dem Watchdog
(16) geführt ist, daß jeweils von einem Ausgang des Microcontrollers (15)
und der Testschaltung (17) eine Zuleitung RELON, STAT auf die Aktoren
(3) geführt ist und wobei von den Aktoren (3) eine Zuleitung (24) zu
einem Netzteil (23) führt.
17. Sicherheitsschaltungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich
net, daß diese zur Inbetriebnahme eine Starttaste (25) aufweist, welche an
den Microcontroller (15) und die Testschaltung (17) angeschlossen ist.
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