DE19805722A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von elektrischen Leitungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von elektrischen Leitungen

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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von elektrischen Leitungen auf Kurzschlüsse. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung, wie sie bei der Überwachung von sogenannten OSSD-Leitungen (Output- Safety-Switching-Device-Leitungen) von Schutzeinrichtungen zur Überwa­ chung von Schutzbereichen eingesetzt werden.
Zur Absicherung von Gefahrenstellen, wie sie beispielsweise durch voll­ automatische Maschinen, Preßwerke und dergleichen gebildet werden, werden üblicherweise Schutzeinrichtungen mit insbesondere berüh­ rungslosen Objekterfassungseinheiten, beispielsweise in Form von Licht­ gittern, verwendet.
Dabei muß gewährleistet sein, daß der Maschinensteuerung im Falle eines Eindringens eines Objekts in den Schutzbereich ein entsprechendes Schaltsignal zugeführt wird, so daß die im Schutzbereich wirkende Ma­ schine automatisch abgeschaltet wird.
Abhängig von dem Gefahrdungspotential der Maschine muß das gesamte System, d. h. Schutzeinrichtung mit Objekterfassungseinheit, Maschinen­ steuerung sowie die Verbindung zwischen diesen beiden Einheiten, einer bestimmten Sicherheitsklasse entsprechen, um auch beim Auftreten mög­ licher Fehler in Teilen dieses Systems noch sicher abschalten zu können. Bei Systemen der Sicherheitsklasse 4 besteht dabei unter anderem die Vorgabe, daß die elektrischen Leitungen, über die das Abschaltsignal von der Schutzeinrichtung zu der Maschinensteuerung geführt werden, zwei­ fach, in redundanter Weise vorhanden sein müssen, so daß ein Fehler auf einer dieser Leitungen durch einen Vergleich mit der fehlerfreien Leitung sicher erkannt wird.
Problematisch ist dabei, daß Querschlüsse, d. h. Kurzschlüsse zwischen den beiden Leitungen, durch einen Vergleich der an den Leitungen anlie­ genden Schaltsignale nicht erkannt werden können, da diese bei einem Querschluß in allen Fällen identisch sind. Um die erforderliche Sicherheit auch für diesen Teil der Überwachungsvorrichtung gewährleisten zu kön­ nen, mußten bisher aufwendige Maßnahmen, wie beispielsweise eine dop­ pelte Verlegung der Leitungen, der Einsatz von abgeschirmten Leitungen oder eine Verlegung von Leitungen in einem Rohr, durchgeführt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren so­ wie eine Vorrichtung zur Überwachung von elektrischen Leitungen auf Kurzschlüsse so auszubilden, daß auf aufwendige konstruktive Maßnah­ men verzichtet werden kann, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, daß Querschlüsse zwischen den Leitungen sicher erkannt werden.
Der das Verfahren betreffende Teil der Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem zwischen die insbesondere Schaltsignale führenden Lei­ tungen zumindest zeitweise eine von Null verschiedene Differenzspannung angelegt wird, die tatsächliche Differenzspannung zwischen zwei Leitun­ gen im wesentlichen fortlaufend bestimmt wird und ein für einen Kurz­ schluß zwischen diesen beiden Leitungen repräsentatives Fehlererken­ nungssignal erzeugt wird, wenn der gemessene Differenzspannungsverlauf von einem vorgegebenen Differenzspannungsverlauf abweicht.
Eine erfindungsgemaße Vorrichtung umfaßt zumindest zwei Überwa­ chungseingänge, an welche die zu überwachenden, Schaltsignale führen­ den Leitungen anschließbar sind, einen Signalgenerator zum Erzeugen einer zumindest zeitweise von Null verschiedenen Differenzspannung an zumindest zwei Signalausgängen des Signalgenerators, wobei jeweils einer der Signalausgänge mit jeweils einem der Überwachungseingänge verbun­ den ist, und eine Auswerteschaltung, mit der die Differenzspannung zwi­ schen jeweils zwei Überwachungseingängen ermittelbar und auf Einhalten einer vorgegebenen Referenzspannung überprüfbar ist.
Erfindungsgemäß wird somit gerade die Tatsache, daß bei einem Quer­ schluß die an den beiden zu überwachenden Leitungen anliegenden Spannungssignale im wesentlichen gleich sind, zur Erkennung eines sol­ chen Querschlusses ausgenutzt. Während im Fehlerfall aufgrund des Querschlusses die zwischen den beiden Leitungen gemessene Differenz­ spannung im wesentlichen gleich Null ist bzw. aufgrund verbleibender Widerstände zwischen den Leitungen nur eine relativ geringe Restspan­ nung vorhanden ist, ist im fehlerfreien Fall zumindest zeitweise eine deut­ lich höhere, der angelegten Differenzspannung entsprechende Spannung vorhanden. Solange somit von der Auswerteschaltung der Verlauf der ge­ messenen Differenzspannung einen für den fehlerfreien Fall repräsentati­ ven Referenzspannungsverlauf entspricht, kann von dem fehlerfreien Fall ausgegangen werden.
Weicht hingegen der gemessene Differenzspannungsverlauf von dem vor­ gegebenen Referenzspannungsverlauf ab, so liegt eine Störung vor. Diese kann aus einem Querschluß zwischen den überwachten Leitungen beste­ hen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren zuverlässig erfaßt wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Schaltsignale im wesentlichen Gleichspannungsschaltsignale verwendet. Grundsätzlich ist jedoch auch die Verwendung von Wechselspannungs­ schaltsignalen möglich, solange die Maschinensteuerung diese Signale zur Ansteuerung der zu überwachenden Maschinen auswerten kann.
Vorteilhaft werden zur Erzeugung der Differenzspannung die Leitungen mit gegeneinander phasenverschobenen, insbesondere mit gegenphasigen Wechselspannungssignalen beaufschlagt. Dabei können die Amplituden der Wechselspannungssignale sowohl unterschiedlich als auch gleich groß sein, da aufgrund der Phasenverschiebung gewährleistet ist, daß das Dif­ ferenzsignal zumindest zeitweise einen von Null verschiedenen Wert be­ sitzt.
Insbesondere wenn die Wechselspannungssignale als periodische Signale mit gleicher Periodendauer und gleicher Amplitude ausgebildet sind und beispielsweise sinus- oder rechteckpulsförmige Signale verwendet werden, besitzt die Differenzspannung im fehlerfreien Fall einen Verlauf, der be­ sonders einfach auszuwerten ist. Grundsätzlich ist es jedoch auch mög­ lich, andere Signalformen für das den Leitungen zu überlagernde Wech­ selspannungssignal zu verwenden, solange die verwendeten Wechselspan­ nungssignale eine von Null verschiedene Phasendifferenz zueinander oder verschiedene Amplituden besitzen.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich zur Erzeugung der Differenz­ spannung die Leitungen mit Gleichspannungssignalen zu beaufschlagen, die in diesem Fall jedoch unterschiedliche Pegel besitzen müssen. Bei der Verwendung von Gleichspannungssignalen wird die erforderliche Diffe­ renzspannung durch die unterschiedlichen Pegel der einzelnen Spannun­ gen definiert.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Fehlererkennungssignal erzeugt, wenn die gemessene Differenzspan­ nung einen vorgegebenen Schwellenwert für eine bestimmte Zeitdauer unterschreitet, insbesondere wenn die gemessene Differenzspannung zu­ mindest für die bestimmte Zeitdauer im wesentlichen gleich Null ist. Durch die Vorgabe einer bestimmten Minimalspannung sowie einer Mini­ malzeit werden Meßschwankungen ausgeglichen, so daß kurzzeitige Stö­ rungen nicht zu einer fehlerhaften Auswertung der Differenzspannung führen. Es ist jedoch auch möglich, daß die gemessene Differenzspannung mit der Referenzspannung verglichen wird und das Fehlererkennungs­ signal erzeugt wird, wenn die Differenzspannung von der Referenzspan­ nung um einen vorgegebenen Wert bzw. der Differenzspannungsverlauf von dem Referenzspannungsverlauf in vorgegebener Weise abweicht.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung es auf einfache Weise sowohl möglich, eine bereits vorhandene Schutzeinrichtung, bei der keine Über­ wachung der OSSD-Leitungen erfolgt, durch Ergänzung mit einer separa­ ten Leitungsüberwachungseinheit nachzurüsten als auch bereits beim Aufbau des gesamten Überwachungssystems eine entsprechende Lei­ tungsüberwachungseinheit vorzusehen. Dabei kann die erfindungsgemäße Leitungsüberwachungseinheit sowohl in der oder unmittelbar an der die Schutzfeldüberwachung vornehmenden Schutzeinrichtung, innerhalb oder an der Maschinensteuerung als auch an jeder beliebigen Stelle zwischen diesen beiden Positionen vorgesehen sein, wo ein Anschalten der Überwa­ chungseingänge an die OSSD-Leitungen möglich ist.
Gerade durch die einfache Nachrüstbarkeit kann die Erfindung sehr ko­ stengünstig eingesetzt werden, da bereits bestehende Anlagen durch ein­ faches Einschleifen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in eine bessere Sicherheitsklasse eingestuft werden können.
Weitere vorteilhaft Ausführungsformen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben; in diesen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vor­ richtung,
Fig. 2 den Verlauf der Gleichspannungsschaltsignale an den OSSD- Leitungen ohne erfindungsgemäß aufgeschaltetes Wechsel­ spannungssignal,
Fig. 3 den Verlauf des Schaltsignals auf den OSSD-Leitungen mit erfindungsgemäß aufgeschaltetem Wechselspannungssignal,
Fig. 4 das erfindungsgemäß ausgewertete Differenzsignal zwischen den OSSD-Leitungen und
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 zeigt stark vereinfacht eine eine Objekterfassungseinheit umfassen­ de Schutzeinrichtung 1, die symbolisch dargestellt zwei Kanalauswer­ tungsblöcke 2, 3 umfaßt.
Jeder der Kanalauswertungsblöcke 2, 3 enthält ein Relais 4, 5, über das jeweils ein Schalter 6, 7 steuerbar, d. h. ein- und ausschaltbar ist. Grund­ sätzlich ist es auch möglich, daß der Schaltvorgang durch Halbleiter­ schalter durchgeführt wird.
Die Schalter 6, 7 sind an ihrer Eingangsseite an einem Versorgungsspan­ nungseingang 8 miteinander verbunden, an dem über eine Leitung 9 ein von einem in einem Schaltschrank angeordneten Maschinensteuerung 10 geliefertes Schaltpotential, von beispielsweise 24 Volt, anliegt. Die Zufuhr des Schaltpotentials kann dabei über einen gestrichelt dargestellten Schalter 34 unterbrochen werden. Grundsätzlich können die Schalter 6, 7 auch über voneinander getrennte Leitungen, insbesondere über galva­ nisch entkoppelte Leitungen mit dem erforderlichen Schaltpotential ver­ sorgt werden. In diesem Fall kann vorteilhaft jede der Zufürleitungen mit einem Schalter unterbrochen werden.
Die Ausgangsseiten der Schalter 6, 7 sind jeweils mit einem Sicherheits­ ausgang 11, 12 der Schutzeinrichtung 1 verbunden, an die jeweils eine OSSD-Leitung 13, 14 angeschlossen ist. Die beiden OSSD-Leitungen 13, 14 sind jeweils mit Überwachungseingängen 15, 16 einer schematisch dargestellten Leitungsüberwachungseinheit 17 verbunden. Dabei werden die OSSD-Leitungen 13, 14 von den Überwachungseingängen 15, 16 über eine Signalentkopplung 18 und zwei gestrichelt dargestellte Schalter 35, 36 zu zwei mit A und B bezeichneten Anschlußpunkten 19, 20 geführt, von wo aus sie sich bis zu Eingängen 21, 22 der Maschinensteuerung 10 erstrecken.
Innerhalb der Maschinensteuerung 10 sind die OSSD-Leitungen 13, 14 mit zwei als Schütze ausgebildeten induktiven Lasten 23, 24 gegen Erde verbunden, mit denen eine über eine Leitung 25 mit der Maschinensteue­ rung 10 verbundene Maschine 26 ansteuerbar, insbesondere ein- und ausschaltbar ist. Anstelle von induktiven Lasten können auch beliebige andere Lasten, beispielsweise kapazitive oder ohmsche Lasten verwendet werden.
Bei der Maschine 26 handelt es sich um eine Maschine deren Wirkungs­ bereich innerhalb eines von der Schutzeinrichtung 1 überwachten Schutzbereiches liegt. Bei Erfassen eines Objektes innerhalb des Schutz­ bereiches durch die Schutzeinrichtung 1 werden im fehlerfreien Fall über die Relais 4, 5 die Schalter 6, 7 geöffnet, so daß über die Schütze 23, 24 der Maschinensteuerung 10 die Maschine 26 abgeschaltet wird. Auf diese Weise wird ein Verletzen einer in den Schutzbereich eindringenden Person durch die Maschine 26 verhindert.
An den mit A und B bezeichneten Anschlußpunkten 19, 20 ist ein Signal­ generator 27 angeschlossen, der gegeneinander phasenverschobene Wechselspannungssignale auf die OSSD-Leitungen 13, 14 aufschaltet. Ebenfalls an den Anschlußpunkten 19, 20 wird das Differenzsignal A-B zwischen den OSSD-Leitungen 13, 14 von einer Auswerteschaltung 28 ab­ gegriffen. Grundsätzlich kann die Auswerteschaltung 48 auch an anderen Stellen der OSSD-Leitungen 13, 14 die Differenzspannung abgreifen.
Die Auswerteschaltung 28 ist über Leitungen 29, 30 mit einer galvani­ schen Entkopplungseinheit 31 verbunden, welche wiederum über Leitun­ gen 32, 33 mit den Kanalauswertungsblöcken 2, 3 der Schutzeinrichtung 1 verbunden ist. Weiterhin kann die Auswerteschaltung 28 zusätzlich oder alternativ mit den Schaltern 34, 35, 36 oder der Maschinensteuerung 10 verbunden sein, wie es gestrichelt dargestellt ist. Grundsätzlich muß es durch die Auswerteschaltung 28 möglich sein, so Einfluß auf das Gesamt­ system zu nehmen, daß die Maschinen aufgrund eines von der Auswerte­ schaltung erzeugten Fehlererkennungssignals abgeschaltet werden kön­ nen.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1 wird im folgenden anhand der Fig. 2, 3 und 4 näher erläutert, wobei in den Fig. 2 und 3 jeweils die Spannungssignale an den Punkten A und B der OSSD-Leitungen 13, 14 und in Fig. 4 das Differenzsignal A-B zwi­ schen diesen beiden Punkten schematisch dargestellt ist.
In Fig. 2a) und b) ist jeweils der Verlauf des Gleichspannungsschaltsig­ nals an den OSSD-Leitungen 13, 14 ohne erfindungsgemäßes Aufschalten einer Wechselspannung dargestellt. Dabei stellt der Bereich von 0 < t < t1 eine Zeitspanne dar, in denen die Schalter 6, 7 geöffnet sind, so daß an den Punkten A und B eine Spannung von 0 Volt anliegt. Dies ist zum ei­ nen der Fall, wenn die Vorrichtung sich im ausgeschalteten Zustand be­ findet und zum anderen, wenn durch die Schutzeinrichtung 1 das Ein­ dringen eines Objekts in den Schutzbereich erkannt wurde und daraufhin über die Relais 4, 5 die Schalter 6, 7 geöffnet wurden.
Wird die Vorrichtung eingeschaltet bzw. wird durch die Schutzeinrichtung 1 kein Objekt im Schutzbereich erkannt, so sind die Schalter 6, 7 ge­ schlossen, so daß das über den Versorgungsspannungseingang 8 an dem Schaltern 6, 7 anliegende Schaltpotential an den Anschlußpunkten 19, 20 anliegt, wie es in Fig. 2a) und b) ab dem Zeitpunkt t < t1 dargestellt ist.
Durch die Schaltspannung werden die Schütze 23, 24 geschlossen, so daß die Maschine 26 durch die Maschinensteuerung 10 aufgrund der gleich­ zeitig geschlossenen Schütze 23, 24 eingeschaltet wird bzw. bleibt.
Im Falle eines Kurzschlusses zwischen den OSSD-Leitungen 13, 14 liegt an diesen jeweils das gleiche Potential an, so daß die Maschinensteuerung 10 in allen Fällen für die Schütze 23, 24 das gleiche Schaltverhalten de­ tektiert. Kommt zu dem Querschluß ein weiterer Fehler, beispielsweise in Form eines in seiner Schließstellung hängengebliebenen Schalters 6 oder 7 hinzu, so wird trotz Öffnen des anderen, funktionstüchtigen Schalters 7, 6 aufgrund des Kurzschlusses zwischen den OSSD-Leitungen 13, 14 von der Maschinensteuerung 10 der einheitliche Schaltzustand "EIN" der Schütze 23, 24 detektiert und fälschlicherweise die Maschine 26 nicht ab­ geschaltet.
Um dies zu verhindern, wird erfindungsgemäß durch den Signalgenera­ tor 27 auf die OSSD-Leitungen 13, 14 zwei gegeneinander phasenversetzte Wechselspannungssignale eingekoppelt, die beispielsweise zu den in Fig. 3a) und b) dargestellten Verläufen der Spannungen an den OSSD- Leitungen 13, 14 führen. Dabei ist zu erkennen, daß die an den OSSD- Leitungen 13, 14 anliegenden Signale gegenphasig verlaufen, so daß sich im fehlerfreien Fall das Differenzsignal A-B in der in Fig. 4 dargestellten Form ergibt.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Amplitudenverhältnisse sind da­ bei zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt. In der Praxis wird die Amplitude des eingeschleiften Wechselspannungssignals deutlich gerin­ ger, beispielsweise ca. 10% des Maximalwertes des Gleichspannungs­ schaltsignals betragen.
Das Differenzsignal A-B wird von der Auswerteschaltung 28 abgegriffen und daraufhin überprüft, ob es innerhalb gewisser Grenzwerte dem in Fig. 4 dargestellten Referenzsignal entspricht. Ist dies der Fall, so kann davon ausgegangen werden, daß kein Kurzschluß zwischen den beiden OSSD-Leitungen 13, 14 vorliegt und die Sicherheit der Vorrichtung ge­ währleistet ist.
Im Falle eines Kurzschlusses zwischen den OSSD-Leitungen 13, 14 liegt an beiden OSSD-Leitungen 13, 14 dieselbe Spannung an, so daß das Dif­ ferenzsignal A-B im gesamten Bereich 0 < t < t1 und t < t1 gleich Null wird. Die Auswerteschaltung 28 erkennt somit, daß kein Differenzsignal vorliegt und gibt über die Ausgänge 29, 30, die galvanische Entkopp­ lungseinheit 31 sowie die Leitungen 32, 33 entsprechende Abschaltsignale an die Kanalauswertungen 2, 3 der Schutzeinrichtung 1 ab. Aufgrund die­ ser Abschaltsignale werden die Schalter 6, 7 geöffnet, so daß über die Schütze 23, 24 der Maschinensteuerung 10 die Maschine 26 abgeschaltet ist.
Werden die von der Auswerteschaltung 28 gelieferten Abschaltsignale auch von der Maschinensteuerung 10 verwertet, so kann auch in dem Fall, daß zusätzlich zu dem Querschluß zwischen den OSSD-Leitungen 13, 14 einer der Schalter 6, 7 in seiner geschlossenen Stellung hängen­ bleibt, der Querschluß erkannt und trotz gleichzeitig geschlossener Schüt­ ze 23, 24 durch die Maschinensteuerung 10 aufgrund der von der Aus­ werteschaltung 28 gelieferten Abschaltsignale die Maschine 26 abge­ schaltet werden.
Auch wenn zusätzlich zu dem Querschluß zwischen den OSSD-Leitungen 13, 14 eine dieser Leitungen einen Kurzschluß zur Versorgungsspannung hat, wird dies mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erkannt, da auch in diesem Fall die Differenzspannung A-B gleich Null wird. Somit kann auch dieser Fehler durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung sicher erkannt und entsprechend reagiert wer­ den, so daß eine Gefährdung von in dem Schutzbereich eintretenden Per­ sonen oder Objekten verhindert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfah­ ren sind für beliebig miteinander verschaltete Lasten 23, 24 einsetzbar. Dies wird beispielsweise anhand Fig. 5 gezeigt, bei der im Gegensatz zu Fig. 1 lediglich die Verschaltung der Lasten 23' und 24' gegenüber der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung verschieden ist.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform liegt die Versorgungs­ spannung zum einen an dem Schalter 6 und zum anderen direkt an der Last 23' an. Während, wie bei Fig. 1, die Versorgungsspannung über den Schalter 6 zu der zweiten Last 24' geführt wird, liegt die Versorgungs­ spannung des zweiten Kanals unmittelbar an der Last 23' an, so daß der Schalter 7 zwischen der Last 23' und der Erdung vorgesehen ist.
Diese Verschaltung führt dazu, daß ein Querschluß zwischen den OSSD- Leitungen 13, 14 bei geschlossenen Schaltern 6, 7 daran erkannt werden kann, daß die Versorgungsspannung gegen Masse gezogen wird.
Sind hingegen die Schalter 6, 7 geöffnet, so wirken die Lasten 23', 24', bei einem Querschluß zwischen den OSSD-Leitungen 13, 14 als Spannungs­ teiler, so daß je nach Dimensionierung der Lasten 23', 24' und der Versor­ gungsspannung ohne erfindungsgemäße Überwachungseinheit 17 die Ma­ schine 26 fehlerhaft nicht abgeschaltet werden würde.
Diese fehlerhafte Funktion wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zuverlässig verhindert, wie es bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 ausführlich dargelegt wurde.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung ist somit sehr flexibel ein­ setzbar und kann insbesondere auch in bestehende Systeme integriert werden, so daß diese aufgerüstet werden können, um die Erfordernisse der gewünschten Sicherheitsklasse zu erfüllen.
Bezugszeichenliste
1
Schutzeinrichtung
2
Kanalauswertungsblock
3
Kanalauswertungsblock
4
Relais
5
Relais
6
Schalter
7
Schalter
8
Versorgungsspannungseingang
9
Leitung
10
Maschinensteuerung
11
Sicherheitsausgang
12
Sicherheitsausgang
13
OSSD-Leitung
14
OSSD-Leitung
15
Überwachungseingang
16
Überwachungseingang
17
Überwachungseinheit
18
Signalentkopplung
19
Anschlußpunkt A
20
Anschlußpunkt B
21
Eingang in die Maschinensteuerung
22
Eingang der Maschinensteuerung
23
,
23
' Schütz
24
,
24
' Schütz
25
Leitung
26
Maschine
27
Signalgenerator
28
Auswerteschaltung
29
Leitung
30
Leitung
31
galvanische Entkopplungseinheit
32
Leitung
33
Leitung
34
Schalter
35
Schalter
36
Schalter

Claims (23)

1. Verfahren zur Überwachung von elektrischen Leitungen auf Kurz­ schlüsse, bei dem zwischen die insbesondere Schaltsignale führen­ den Leitungen zumindest zeitweise eine von Null verschiedene Diffe­ renzspannung angelegt wird, die tatsächliche Differenzspannung zwischen zwei Leitungen im wesentlichen fortlaufend bestimmt wird und ein für einen Kurzschluß zwischen diesen beiden Leitungen re­ präsentatives Fehlererkennungssignal erzeugt wird, wenn der ge­ messene Differenzspannungsverlauf oder die gemessene Differenz­ spannung von einem vorgegebenen Referenzspannungsverlauf oder einer vorgegebenen Referenzspannung abweicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Leitungen mit im wesentlichen dem gleichen Schaltsi­ gnal beaufschlagt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltsignale im wesentlichen Gleichspannungsschaltsi­ gnale verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Differenzspannung die Leitungen mit gegen­ einander phasenverschobenen Wechselspannungssignalen beauf­ schlagt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungssignale im wesentlichen gegenphasig verlaufen.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungssignalen im wesentlichen die gleiche Amplitude besitzen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Differenzspannung die Leitungen mit Wech­ selspannungssignalen beaufschlagt werden, die unterschiedliche Amplituden besitzen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Wechselspannungssignale periodische Signale, insbesondere mit gleicher Periodendauer verwendet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Wechselspannungssignale sinus- oder rechteckpulsförmige Signale verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungssignale eine Frequenz von zwischen 5 und 20 kHz, insbesondere von ca. 10 kHz besitzen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungssignale eine Amplitude von zwischen 0,5 und 5 Volt, insbesondere von ca. 1 bis 1,5 Volt besitzen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Differenzspannung die Leitungen mit Gleichspannungssignalen beaufschlagt werden, die unterschiedliche Pegel besitzen.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltsignale unterschiedliche Pegel, insbesondere zwei Pe­ gel besitzen, von denen einer bevorzugt zwischen ca. 0 und 1 Volt, insbesondere kleiner 0,5 Volt, und der andere bevorzugt zwischen 7 und 30 Volt, insbesondere ca. 24 Volt beträgt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlererkennungssignal erzeugt wird, wenn die gemessene Differenzspannung einen vorgegebenen Schwellenwert für eine be­ stimmte Zeitdauer unterschreitet, insbesondere wenn die gemessene Differenzspannung zumindest für die bestimmte Zeitdauer im we­ sentlichen gleich Null ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Differenzspannung mit der Referenzspannung verglichen wird und daß das Fehlererkennungssignal erzeugt wird, wenn die Differenzspannung von der Referenzspannung um einen vorgegebenen Wert abweicht.
16. Vorrichtung zur Überwachung von elektrischen Leitungen auf Kurz­ schlüsse, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche,
mit zumindest zwei Überwachungseingängen (15, 16), an welche die zu überwachenden, insbesondere Schaltsignale führenden Leitun­ gen (13, 14) anschließbar sind,
mit einem Signalgenerator (27) zum Erzeugen einer zumindest zeit­ weise von Null verschiedenen Differenzspannung zwischen zwei Signalausgängen des Signalgenerators (27), wobei jeweils einer der Signalausgänge mit jeweils einem der Überwachungseingänge (15, 16) verbunden ist, und
mit einer Auswerteschaltung (28), mit der die tatsächliche Differenz­ spannung (A-B) zwischen jeweils zwei Überwachungseingängen (15, 16) ermittelbar und auf Einhalten einer vorgegebenen Referenz­ spannung überprüfbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Auswerteschaltung (28) ein Fehlererkennungssignal erzeugbar ist, wenn die ermittelte Differenzspannung (A-B) von der Referenzspannung abweicht.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlererkennungssignale an Steuerausgängen (34, 35) der Vorrichtung anliegen, die mit Ansteuereinrichtungen (2, 3) der Überwachungseingänge (15, 16) verbindbar sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine (26) durch die Auswerteschaltung (28) ansteuer­ bar, insbesondere abschaltbar ist.
20. Vorrichtung zur Überwachung eines Schutzbereichs, insbesondere berührungslos wirkende Überwachungsvorrichtung, mit einer Schutzeinrichtung (1) mit einer Objekterfassungseinheit zum Erfas­ sen von in den Schutzbereich eindringenden Objekten, mit einer Maschinensteuerung (10), durch die innerhalb des Schutzbereichs wirkende Maschinen (26) ansteuerbar, insbesondere ab- und/oder anschaltbar sind, wobei die Maschinensteuerung (10) über zwei redundante, das gleiche Signal führende elektrische Leitungen (13, 14) mit der Schutzeinrichtung (1) verbunden und durch diese an­ steuerbar ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18 zur Überwa­ chung der die Schutzeinrichtung (1) und die Maschinensteuerung (10) verbindenden Leitungen (13, 14) auf Querschluß.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (13, 14) mit einem vorgegebenen Schaltpotential verbunden sind, daß in den Leitungen (13, 14) Schalter (6, 7) zum Verbinden und Trennen des Schaltpotentials mit bzw. von der Ma­ schinensteuerung (10) vorgesehen ist und daß die Schalter (6, 7) durch die Schutzeinrichtung (1) ansteuerbar sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (6, 7) durch Relais (4, 5) ansteuerbar oder als Halbleiterschalter ausgebildet sind.
23. Verfahren zur Überwachung eines Schutzbereichs, insbesondere mit einer berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung, bei dem bei Ein­ dringen eines Objektes in den Schutzbereich ein Objekterfassungs­ signal erzeugt wird, aufgrund des Objekterfassungssignals ein Steu­ ersignal über zwei voneinander unabhängige Leitungen einer Ma­ schinensteuerung zum Ansteuern von innerhalb des Schutzbereichs wirkenden Maschinen zugeführt wird, wodurch diese insbesondere ab- und/oder angeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überwachung der Leitungen durch ein Verfahren nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 15 erfolgt und aufgrund des Fehlererken­ nungssignals die Maschine angesteuert, insbesondere abgeschaltet wird.
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