DE19815150A1 - Sensor system for safety of humans around machines - Google Patents

Sensor system for safety of humans around machines

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Abstract

The system has sensors of a light barrier type that have an optical transmitter (14) and a gap to a receiver (15) such that any interruption changes the output. The sensors are coupled (4) by interfaces (7) to a bus (4) that has a switched connection to duplicated processors (9,10) to allow an evaluation to take place. This results in alarm conditions being signalled if an individual triggers a sensor. The sensors are accessed on a polled basis by a programmable controller.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Sensoren und/oder Aktoren in einem Bussystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arrangement of sensors and / or actuators in a bus system according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Anordnung ist aus der DE 44 12 653 C2 bekannt. Diese Anord­ nung umfaßt ein Zweidraht-Bussystem, an welches mehrere Sensoren mit ana­ logen oder digitalen Schaltzuständen angeschlossen sind. Die Sensoren werden von einer redundanten Auswerteeinheit mit zwei Auswerteprozessoren gesteu­ ert. Hierzu stimuliert einer der Auswerteprozessoren die Sensoren, indem je­ weils eine Adresse an die betreffenden Sensoren ausgegeben wird. Zur Über­ prüfung der Funktion der Sensoren wird vom Auswerteprozessor ein Prüfwert, beispielsweise in Form einer Checksumme, an die Sensoren ausgegeben. Die­ ser Übertragungsprozeß wird vom anderen Auswerteprozessor überwacht. Nach jedem Überprüfungszyklus wird zwischen den Auswerteprozessoren ge­ wechselt. Zudem führen die Sensoren jeweils einen Selbsttest durch.Such an arrangement is known from DE 44 12 653 C2. This arrangement voltage comprises a two-wire bus system to which several sensors with ana Logen or digital switching states are connected. The sensors are controlled by a redundant evaluation unit with two evaluation processors For this purpose, one of the evaluation processors stimulates the sensors by each because an address is output to the sensors concerned. About testing the function of the sensors, the evaluation processor makes a test value, for example in the form of a checksum, to which sensors are output. The This transmission process is monitored by the other evaluation processor. After each check cycle, there is ge between the evaluation processors changes. In addition, the sensors each carry out a self-test.

Bei diesem Bussystem ist zwar die Datenübertragung zwischen der Auswerte­ einheit und den Sensoren überprüfbar. Zudem ist durch den Selbsttest der Sen­ soren überprüfbar, ob diese interne Gerätestörungen aufweisen. Jedoch sind die einzelnen Schaltzustände der Sensoren nicht auf ihre Fehlerfreiheit überprüf­ bar. Dies wäre jedoch notwendig, um derartige Bussysteme auch im Bereich des Personenschutzes einsetzen zu können. Damit bei derartigen Bussystemen die Sicherheitsanforderungen im Bereich des Personenschutzes erfüllbar sind, müßten sämtliche Sensoren selbst redundant und damit fehlersicher aufgebaut sein. Dies würde jedoch einen beträchtlichen schaltungstechnischen Aufwand bedeuten.With this bus system, the data transmission is between the evaluations unit and the sensors can be checked. In addition, the Sen sensors can be checked whether they have internal device faults. However, they are not check individual switching states of the sensors for freedom from errors bar. However, this would be necessary to implement such bus systems in the area of personal protection. So with such bus systems the security requirements in the area of personal protection can be met, all sensors would have to be redundant and therefore fail-safe be. However, this would require a considerable amount of circuitry mean.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von Sensoren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß diese mit möglichst geringem Schaltungsaufwand die Sicherheitsanforderungen für den Einsatz im Personen­ schutz erfüllt.The invention has for its object an arrangement of sensors trained in such a way that they with as little as possible  Circuit requirements the safety requirements for use in people protection fulfilled.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The features of claim 1 are provided to achieve this object. Advantageous embodiments and expedient further developments of the Erfin tion are described in the subclaims.

Erfindungsgemäß sind die Sensoren von Lichtschranken mit jeweils einem Sender und einem Empfänger gebildet. Jeder Sender sendet Sendelichtstrahlen an den ihm zugeordneten Empfänger aus. Dabei ist den Sendelichtstrahlen der Sender ein individuelle Kodierung aufgeprägt. Bei freiem Strahlengang der Lichtschranken werden die Kodierungen in den jeweiligen Empfängern der Lichtschranken registriert und an den Master gesendet.According to the invention, the sensors of light barriers each have one Sender and a receiver formed. Each transmitter sends out light beams to the recipient assigned to it. The transmitted light rays is the Individual coding is stamped on the transmitter. With a free beam path the The light barriers are the codes in the respective receivers of the Photoelectric sensors registered and sent to the master.

Die gesamte Datenübertragung zwischen dem Master und den Slaves wird von einer an das Bussystem angeschlossenen redundanten Auswerteeinheit abge­ hört und überprüft. Die Auswerteeinheit hat innerhalb des Bussystems eine rein passive Kontrollfunktion. Sie erfüllt weder die Funktion eines Masters noch eines Slaves.The entire data transfer between the master and the slaves is done by a redundant evaluation unit connected to the bus system listens and checks. The evaluation unit has a clean one within the bus system passive control function. It neither fulfills the function of a master nor of a slave.

Nur wenn die von sämtlichen Empfängern über das Bussystem übertragenen Kodierungen fehlerfrei identifiziert werden, wird über die Auswerteeinheit das Arbeitsgerät in Betrieb gesetzt. Werden die Kodierungen nicht fehlerfrei iden­ tifiziert, so ist entweder der Strahlengang einer Lichtschranke unterbrochen oder die Übertragung zwischen Master und Slaves fehlerhaft. In diesen Fällen wird das Arbeitsgerät außer Betrieb gesetzt.Only if those transmitted by all receivers via the bus system Encodings are identified without errors, the Implement started up. If the codes are not correctly identified certified, either the beam path of a light barrier is interrupted or the transmission between master and slaves is faulty. In these cases the implement is put out of operation.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung können Übertragungsfehler, insbeson­ dere auch statische Übertragungsfehler, mit großer Sicherheit aufgedeckt wer­ den. Diese Überprüfung erfolgt durch eine redundante Auswerteeinheit und damit mit der für den Personenschutz geforderten Sicherheit. Besonders vor­ teilhaft dabei ist, daß die Signale der Sensoren jeweils eine individuelle Kodie­ rung und in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eine individuelle Zeitabhängigkeit aufweisen, die den einzelnen Slaves zu jedem Zeitpunkt ein­ deutig zugeordnet werden kann. Dadurch brauchen die Sensoren selbst nicht redundant aufgebaut sein. Die Überprüfung der individuellen Signale der Sla­ ves durch die redundante Auswerteeinheit erfüllt das für den Personenschutz erforderliche Sicherheitsniveau.In the arrangement according to the invention, transmission errors, in particular also static transmission errors, who are detected with great certainty the. This check is carried out by a redundant evaluation unit and thus with the security required for personal protection. Especially before part of it is that the signals from the sensors each have an individual code tion and in a particularly advantageous embodiment, an individual  Have time dependency that the individual slaves enter at any time can be clearly assigned. As a result, the sensors themselves do not need be constructed redundantly. Checking the individual signals of the Sla ves with the redundant evaluation unit fulfills this for personal protection required level of security.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:The invention is explained below with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Sensor-Aktor-Bussystems. Fig. 1 block diagram of the sensor-actuator bus system according to the invention.

Fig. 1 zeigt ein nach dem Master-Slave-Prinzip arbeitendes Sensor-Aktor- Bussystem 1. Im vorliegenden Fall sind nur Sensoren 2 an das Bussystem angeschlossen. Die Sensoren 2 bilden eine Anordnung zur Überwachung eines nicht dargestellten Arbeitsgeräts. Beispielsweise werden die Sensoren 2 zur Überwachung des Vorfelds des Arbeitsgerätes eingesetzt. Mit einer derartigen Zugangskontrolle kann überwacht werden, ob sich Personen unbefugt dem Ar­ beitsgerät nähern. Erfolgt ein derartiger Personeneingriff in das Vorfeld des Arbeitsgeräts, so wird das Arbeitsgerät aus Sicherheitsgründen abgeschaltet. Fig. 1 a working according to the master-slave principle sensor actuator bus system is 1. In the present case, only sensors 2 are connected to the bus system. The sensors 2 form an arrangement for monitoring an implement (not shown). For example, sensors 2 are used to monitor the apron of the implement. Such an access control can be used to monitor whether people are approaching the work device without authorization. If such an intervention occurs in the apron of the implement, the implement is switched off for safety reasons.

Die Sensoren 2 weisen jeweils binäre Schaltzustände auf. Nur dann, wenn sich sämtliche Sensoren 2 im Schaltzustand "0" befinden, welcher signalisiert, daß sich kein Objekt oder keine Person im Beeinflussungsbereich des jeweiligen Sensors 2 befindet, erfolgt die Freigabe für das Inbetriebsetzen des Arbeitsgerä­ tes.The sensors 2 each have binary switching states. Only when all sensors 2 are in the switching state "0", which signals that there is no object or no person in the area of influence of the respective sensor 2 , is the release for the start-up of the implement carried out.

Die Sensoren 2 bilden die Slaves des Bussystems 1. Das Bussystem 1 wird vom Master, der von einer Steuereinheit 3, beispielsweise einer SPS-Steuerung, gebildet ist, zentral gesteuert. Der Master und die Slaves sind über Busleitun­ gen 4 miteinander verbunden. Die Stromversorgung erfolgt über ein Netzteil 5.The sensors 2 form the slaves of the bus system 1 . The bus system 1 is controlled centrally by the master, which is formed by a control unit 3 , for example a PLC control. The master and the slaves are connected to each other via bus lines 4 . Power is supplied via a power supply 5 .

Der Master fragt die einzelnen Slaves unter vorgegebenen Adressen zyklisch ab, worauf jeder Slave eine Antwort an den Master sendet. The master cyclically queries the individual slaves at specified addresses from which each slave sends a response to the master.  

Im vorliegenden Fall ist das Bussystem 1 vom ASi-Bussystem gebildet. Das ASi-Bussystem ist insbesondere für den Anschluß von binären Sensoren und Aktoren konzipiert. Die Funktionsweise des ASi-Bussystems ist in "ASI - Das Aktuator Sensor Interface für die Automation", Werner Kriesel, Otto W. Made­ lung, Carl Hanser Verlag, 1994 beschrieben, dessen Inhalt in den Offenba­ rungsgehalt dieser Anmeldung miteinbezogen wird.In the present case, the bus system 1 is formed by the ASi bus system. The ASi bus system is especially designed for the connection of binary sensors and actuators. The functioning of the ASi bus system is described in "ASI - The Actuator Sensor Interface for Automation", Werner Kriesel, Otto W. Made lung, Carl Hanser Verlag, 1994, the content of which is included in the disclosure of this application.

Bei diesem Bussystem 1 besteht ein Masteraufruf aus einem Startbit, einer 5 Bit-breiten Adresse, 2 Bit Steuerinformation, 4 Bit Nutzdaten sowie jeweils einem Paritäts- und Stopp-Bit. Die zugehörige Slaveantwort enthält ein Start- Bit, 4 Bit Nutzdaten sowie jeweils ein Paritäts- und Stopp-Bit. Ein Slave über­ prüft den empfangenen Masteraufruf anhand vorgegebener ASi-spezifischer Kodierungsregeln. Erkennt der Slave einen gültigen Masteraufruf, so sendet er eine entsprechende Antwort. In allen anderen Fällen antwortet er nicht. Ebenso verwirft der Master eine Slaveantwort, wenn sie den entsprechenden Kodie­ rungsregeln nicht entspricht.In this bus system 1 , a master call consists of a start bit, a 5-bit address, 2-bit control information, 4-bit user data and a parity and stop bit. The associated slave response contains a start bit, 4 bit user data and a parity and stop bit each. A slave checks the received master call based on specified ASi-specific coding rules. If the slave detects a valid master call, it sends a corresponding response. In all other cases, he does not answer. The master also rejects a slave response if it does not comply with the corresponding coding rules.

Die Daten sind Manchester-kodiert und werden als alternierende, sin2-förmige Spannungsimpulse über die Busleitungen 4 übertragen.The data are Manchester-coded and are transmitted as alternating, sin 2 -shaped voltage pulses via the bus lines 4 .

Hierzu ist dem Master eine Analogschaltung 6 nachgeordnet, welche ein je­ weils nicht dargestelltes Sendeelement und ein Empfangselement aufweist. Im Sendeelement werden die binären Daten eines Masteraufrufs in eine Folge von sin2-förmigen Spannungsimpulse umgewandelt. Diese Signale werden über die Busleitungen 4 an die Slaves gesendet. Die von den Slaves über die Busleitun­ gen 4 an den Master gesendeten Signale werden in dem Empfangselement in binäre Datenfolgen umgewandelt.For this purpose, the master is followed by an analog circuit 6 , which has a transmission element (not shown) and a reception element. The binary data of a master call are converted into a sequence of sin 2 -shaped voltage pulses in the transmission element. These signals are sent to the slaves via the bus lines 4 . The signals sent from the slaves via the bus lines 4 to the master are converted into binary data sequences in the receiving element.

Jedem Slave ist ein Schnittstellenbaustein 7 zugeordnet, der in dem vorliegen­ den Beispiel von einem ASi-IC gebildet ist. Im Schnittstellenbaustein 7 werden die über die Busleitung 4 empfangenen Folgen von sin2-förmigen Span­ nungsimpulsen in binäre Daten gewandelt. Desweiteren wird im Schnittstellen­ baustein 7 die in Form von binären Daten vorliegende Slaveantwort in eine Folge von sin2-förmigen Spannungsimpulsen und über die Busleitungen 4 an den Master gesendet.An interface module 7 is assigned to each slave, which in the present example is formed by an ASi IC. In the interface module 7 , the sequences of sin 2 -shaped voltage pulses received via the bus line 4 are converted into binary data. Furthermore, in the interface module 7, the slave response, which is in the form of binary data, is sent to the master in a sequence of sin 2 -shaped voltage pulses and via the bus lines 4 .

Zur Überprüfung der über die Busleitungen 4 gesendeten Signale ist eine re­ dundante Auswerteeinheit 8 mit zwei sich überwachenden Rechnereinheiten 9, 10 an das Bussystem 1 angeschlossen. Die Rechnereinheiten 9, 10 sind vor­ zugsweise von identisch aufgebauten Mikroprozessoren gebildet. Die Auswer­ teeinheit 8 bildet weder einen Master noch einen Slave sondern stellt einen rein passiven Busteilnehmer dar, der fortlaufend die auf den Busleitungen 4 über­ tragenen Signale abhört. Hierzu ist die Auswerteeinheit 8 an die Analogschal­ tung 6 angeschlossen. Die Signale des Empfangselements werden in die Rech­ nereinheiten 9, 10 der Auswerteeinheit 8 eingelesen und dort zyklisch mitein­ ander verglichen.To check the signals sent via the bus lines 4 , a redundant evaluation unit 8 with two monitoring computer units 9 , 10 is connected to the bus system 1 . The computer units 9 , 10 are preferably formed by identically constructed microprocessors. The evaluation unit 8 forms neither a master nor a slave, but rather represents a purely passive bus subscriber that continuously listens to the signals transmitted on the bus lines 4 . For this purpose, the evaluation unit 8 is connected to the analog circuit 6 . The signals of the receiving element are read into the computer units 9 , 10 of the evaluation unit 8 and there cyclically compared with one another.

Jede Rechnereinheit 9, 10 weist einen Ausgang 11, 12 auf, welcher an das Ar­ beitsgerät angeschlossen ist. Die Ausgänge 11, 12 sind als Relaisausgänge oder sichere, sich selbst überwachende Halbleiterausgänge ausgebildet. Über diese Ausgänge 11, 12 erfolgt die Inbetriebsetzung des Arbeitsgeräts, falls der Da­ tenverkehr über die Busleitungen 4 fehlerfrei erfolgt und falls sich die einzel­ nen Sensoren 2 jeweils im Schaltzustand "0" befinden.Each computer unit 9 , 10 has an output 11 , 12 , which is connected to the machine. The outputs 11 , 12 are designed as relay outputs or safe, self-monitoring semiconductor outputs. The implement is started up via these outputs 11 , 12 if the data traffic via the bus lines 4 is error-free and if the individual sensors 2 are each in the switching state "0".

Erfindungsgemäß sind die Slaves jeweils von einer Lichtschranke mit jeweils einem Sendelichtstrahlen 13 emittierenden Sender 14 und einem Empfänger 15 gebildet. Der Schaltzustand "0" entspricht hier einem freien Strahlengang, so daß die vom Sender 14 emittierten Sendelichtstrahlen 13 ungehindert auf den Empfänger 15 treffen.According to the invention, the slaves are each formed by a light barrier, each with a transmitter 14 emitting light beams 13 and a receiver 15 . The switching state "0" corresponds here to a free beam path, so that the transmitted light beams 13 emitted by the transmitter 14 hit the receiver 15 unhindered.

Der Sender 14 und der Empfänger 15 einer Lichtschranke weisen jeweils einen Schnittstellenbaustein 7 auf. The transmitter 14 and the receiver 15 of a light barrier each have an interface module 7 .

Jeder Sender 14 weist einen nicht dargestellten Pseudo-Zufallszahlengenerator auf, in welchem eine binäre Signalfolge erzeugt wird. Diese binäre Signalfolge wird zur Kodierung der Sendelichtstrahlen 13 verwendet.Each transmitter 14 has a pseudo-random number generator, not shown, in which a binary signal sequence is generated. This binary signal sequence is used for coding the transmitted light beams 13 .

Die Kodierung der Sendelichtstrahlen 13 der einzelnen Sender 14 wird in vor­ gegebenen Zeitschritten verändert.The coding of the transmission light beams 13 of the individual transmitters 14 is changed in given time steps.

Hierzu erzeugt der Pseudo-Zufallszahlengenerator zeitlich nacheinander ver­ schiedene Datenworte, die Segmente der binären Signalfolge bilden.For this purpose, the pseudo-random number generator generates one after the other in time different data words that form segments of the binary signal sequence.

Vorzugsweise besteht ein derartiges Segment aus einem 4 bit-breiten Daten­ wort. Dies hat den Vorteil, daß die Länge des Segments genau der Wortlänge der Nutzdaten des Masteraufrufs bzw. der Slaveantwort des Bussystems 1 ent­ spricht. Somit kann ein vom Sender 14 zum Empfänger 15 optisch übertrage­ nes Datenwort mit einer Slaveantwort direkt zum Master übertragen werden.Such a segment preferably consists of a 4-bit data word. This has the advantage that the length of the segment speaks exactly the word length of the user data of the master call or the slave response of the bus system 1 . Thus, a data word optically transmitted from the transmitter 14 to the receiver 15 can be transmitted directly to the master with a slave response.

Prinzipiell kann die Kodierung in fest vorgegebenen Zeitschritten verändert werden, wobei die Größe der Zeitschritte in den einzelnen Lichtschranken ab­ gespeichert ist. Zweckmäßigerweise sind die Zeitschritte jeweils konstant und für alle Lichtschranken gleich groß.In principle, the coding can be changed in predefined time steps the size of the time steps in the individual light barriers is saved. The time steps are expediently constant and the same size for all light barriers.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Variation der Kodierung in den Slaves aufrufgesteuert durch den Master.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the Variation of the coding in the slaves controlled by the master.

Mit jedem Masteraufruf wird ein neues Segment der binären Signalfolge akti­ viert. Damit eine eindeutige Zuordnung der Segmente innerhalb einer binären Signalfolge eines Slaves und der Segmente der Signalfolgen verschiedener Sla­ ves möglich ist, muß sich jedes Segment in wenigstens einem Bit von allen anderen Segmenten unterscheiden. Dies schränkt die maximale Länge der binä­ ren Signalfolge sowie die Anzahl der maximal anschließbaren Slaves ein. Ins­ gesamt sind demzufolge vierzehn verschiedene Lichtschranken anschließbar, wobei jeder Sender 14 und Empfänger 15 einer Lichtschranke einen Slave bil­ det. Die Länge jeder Signalfolge beträgt vierzehn Datenworte mit einer Wort­ länge von jeweils 4 Bit.A new segment of the binary signal sequence is activated with each master call. So that a clear assignment of the segments within a binary signal sequence of a slave and the segments of the signal sequences of different slaves is possible, each segment must differ from all other segments in at least one bit. This limits the maximum length of the binary signal sequence and the maximum number of slaves that can be connected. In total, fourteen different light barriers can be connected, each transmitter 14 and receiver 15 of a light barrier det a slave bil. The length of each signal sequence is fourteen data words with a word length of 4 bits each.

Dabei weist keines der Segmente eine Bitfolge mit den Werten "0000" auf. Diese Bitfolge entspricht einem unterbrochenen Strahlengang einer Licht­ schranke. Infolge des Eingriffs eines Objekts oder einer Person in den Strah­ lengang der Lichtschranke gelangt kein Sendelicht auf den Empfänger 15, so daß sich als Signalwert am Empfänger 15 die Bitfolge "0000" ergibt.None of the segments has a bit sequence with the values "0000". This bit sequence corresponds to an interrupted beam path of a light barrier. Due to the engagement of an object or a person in the beam path of the light barrier passes Strah no transmitted light to the receiver 15, so that the bit sequence "0000" results in a signal value at the receiver 15 °.

Die vom Empfänger 15 bei freiem Strahlengang empfangenen Segmente der jeweiligen Bitfolge, bzw. bei unterbrochenem Strahlengang die Bitfolge "0000", werden zyklisch als Antwort auf einen Masteraufruf mit der Slaveant­ wort an den Master gesendet.The segments of the respective bit sequence received by the receiver 15 when the beam path is free, or the bit sequence “0000” when the beam path is interrupted, are sent cyclically to the master in response to a master call with the slave response.

Damit diese Signale durch die Auswerteeinheit 8 überprüft werden können, sind die binären Signalfolgen der einzelnen Slaves in der Auswerteeinheit 8 als Referenzwerte abgespeichert. Zudem sind die binären Signalfolgen auch im Master abgespeichert. Somit kann sowohl im Master als auch in der Auswerte­ einheit 8 geprüft werden, ob die Kodierungen der von den Sendern 14 emittier­ ten Sendelichtstrahlen 13 vom Empfänger 15 registriert wurden und korrekt zum Master gesendet wurden.So that these signals can be checked by the evaluation unit 8 , the binary signal sequences of the individual slaves are stored in the evaluation unit 8 as reference values. The binary signal sequences are also stored in the master. It can thus be checked both in the master and in the evaluation unit 8 whether the codes of the emitted by the transmitters 14 th light beams 13 have been registered by the receiver 15 and have been correctly sent to the master.

Zweckmäßigerweise werden die binären Signalfolgen durch die Pseudo- Zufallszahlengeneratoren während einer Installationsphase vor Inbetriebnahme des Bussystems 1 erzeugt und im Master und in der Auswerteeinheit 8 hinter­ legt.The binary signal sequences are expediently generated by the pseudo-random number generators during an installation phase before the bus system 1 is put into operation and are stored in the master and in the evaluation unit 8 .

Zweckmäßigerweise sind die Zykluszeiten der optischen Übertragung zwischen Sendern 14 und Empfängern 15 der Lichtschranken an die Zykluszeiten des Bussystems 1 angepaßt. Die Dauer der optischen Übertragung eines Segments der binären Signalfolge vom Sender 14 zum Empfänger 15 ist dabei maximal gleich der doppelten Dauer eines Masteraufrufs und der darauffolgenden Sla­ veantwort. Dabei erfolgt die optische Übertragung unabhängig von der Daten­ übertragung über die Busleitungen 4. Insbesondere wird die optische Daten­ übertragung weder durch einen Masteraufruf noch durch eine Slaveantwort unterbrochen oder modifiziert.The cycle times of the optical transmission between transmitters 14 and receivers 15 of the light barriers are expediently adapted to the cycle times of the bus system 1 . The duration of the optical transmission of a segment of the binary signal sequence from the transmitter 14 to the receiver 15 is at most equal to twice the duration of a master call and the subsequent slave response. The optical transmission takes place independently of the data transmission via the bus lines 4 . In particular, the optical data transmission is neither interrupted nor modified by a master call or by a slave response.

Durch eine geeignete Adressierung ist gewährleistet, daß im fehlerfreien Be­ trieb des Bussystems 1 mit jeder Slaveantwort eines Slaves ein unterschiedli­ ches Segment der Kodierung an den Master übertragen wird. Dadurch können insbesondere auch statische Übertragungsfehler innerhalb des Bussystems 1 mit großer Sicherheit aufgedeckt werden.Appropriate addressing ensures that when the bus system 1 is operating correctly, a different segment of the coding is transmitted to the master with each slave response from a slave. In particular, static transmission errors within the bus system 1 can thereby be detected with great certainty.

Im Fall einer gestörten Datenübertragung wiederholt der Master den Aufruf an den entsprechenden Slave.In the event of a faulty data transmission, the master repeats the call the corresponding slave.

Um zu verhindern, daß durch eine solche Wiederholung der Pseudo-Zufalls­ zahlengenerator eines Senders 14 um zwei Segmente weitergeschaltet wird, ist der Sender 14 so ausgelegt, daß ein erneutes Weiterschalten des Pseudo- Zufallszahlengenerators erst nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit nach dem letzten Masteraufruf erfolgt. Diese Zeit ist größer als die Zeitspanne zwi­ schen zwei aufeinanderfolgenden Masteraufrufen.In order to prevent the repetition of the pseudo-random number generator of a transmitter 14 by two segments, the transmitter 14 is designed in such a way that the pseudo-random number generator is switched on again only after a predetermined delay time after the last master call. This time is longer than the time between two consecutive master calls.

Insbesondere beim ASi-Bussystem erfolgt bei fehlerfreiem Datenverkehr in­ nerhalb des Bussystems 1 die Antwort eines Slaves auf einen Masteraufruf mit einer definierten Verzögerungszeit. Bei dem ASi-Bussystem entspricht diese Verzögerungszeit einer Wortlänge von 3 Bit. Erfolgt ein fehlerhafter Master­ aufruf, den die Slaves als unzulässig erkennen, so antworten die Slaves auf diesen Masteraufruf nicht. Die Slaves wechseln daraufhin in einen asynchronen Betriebszustand.In the case of the ASi bus system in particular, if there is error-free data traffic within bus system 1, the slave responds to a master call with a defined delay time. In the ASi bus system, this delay time corresponds to a word length of 3 bits. If there is a faulty master call that the slaves recognize as inadmissible, the slaves do not respond to this master call. The slaves then change to an asynchronous operating state.

Folgt darauf ein korrekter Masteraufruf, so antwortet der angesprochene Slave mit einer erhöhten Verzögerungszeit. Diese erhöhte Verzögerungszeit ent­ spricht beim ASi-Bussystem einer Wortlänge von 5 Bit. If this is followed by a correct master call, the addressed slave answers with an increased delay time. This increased delay time ent speaks in the ASi bus system with a word length of 5 bits.  

Dieser Umstand wird in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zur Funktionsüberprüfung der einzelnen Slaves ausgenützt.This fact is in an advantageous embodiment of the invention Functional check of the individual slaves exploited.

In vorgegebenen Zeitabständen wird vom Master gezielt ein defekter Master­ aufruf ausgesendet. Aufgrund des fehlerhaften Masteraufrufs wechseln die Sla­ ves in den asynchronen Betriebszustand. Darauf folgt ein korrekter Masterauf­ ruf, mit welchem ein Slave angesprochen wird. Wird die verlängerte Verzöge­ rungszeit der Slaveantwort des betreffenden Slaves im Master und in der Aus­ werteeinheit 8 registriert, so ist das ein Nachweis dafür, daß die Schaltungslo­ gik des Schnittstellenbaustein 7 des betreffenden Slaves, insbesondere die Prü­ fung auf Übertragungsfehler, korrekt arbeitet.The master sends out a defective master call at specified intervals. Due to the faulty master call, the slaves switch to the asynchronous operating state. This is followed by a correct master call with which a slave is addressed. If the extended delay time of the slave response of the slave concerned is registered in the master and in the evaluation unit 8 , this is proof that the circuit logic of the interface module 7 of the slave concerned, in particular the test for transmission errors, is working correctly.

Zweckmäßigerweise ist die zeitliche Abfolge der fehlerhaften Masteraufrufe so ausgebildet, daß mit diesen fehlerhaften Masteraufrufen die einzelnen Slaves nacheinander abgeprüft werden.The chronological sequence of the incorrect master calls is expediently so trained that the individual slaves with these faulty master calls be checked one after the other.

Claims (19)

1. Anordnung von Sensoren zur Überwachung eines Arbeitsgerätes, wel­ ches in Abhängigkeit der Schaltzustände der Sensoren in Betrieb setzbar ist, wobei die Sensoren Slaves eines nach dem Master-Slave-Prinzip ar­ beitenden Bussystems bilden, welches von einer den Master bildenden Steuereinheit gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (2) von Lichtschranken mit jeweils einem Sender (14) und einem Empfänger (15) gebildet sind, wobei jeder Sender (14) Sendelichtstrahlen (13) mit einer individuellen Kodierung an den zugeordneten Empfänger (15) aus­ sendet, daß an das Bussystem (1) eine redundante Auswerteeinheit (8) angeschlossen ist, welche fortlaufend die über das Bussystem (1) übertra­ genen Signale abhört, und daß nur bei fehlerfreier Identifizierung der von den Empfängern (15) über das Bussystem (1) übertragenen Kodierungen das Arbeitsgerät über die Auswerteeinheit (8) in Betrieb gesetzt wird.1. Arrangement of sensors for monitoring an implement, which can be put into operation depending on the switching states of the sensors, the sensors forming slaves of a bus system operating according to the master-slave principle, which is controlled by a control unit forming the master, characterized in that the sensors ( 2 ) are formed by light barriers, each with a transmitter ( 14 ) and a receiver ( 15 ), each transmitter ( 14 ) transmitting light beams ( 13 ) with an individual coding to the assigned receiver ( 15 ) that a redundant evaluation unit ( 8 ) is connected to the bus system ( 1 ), which continuously listens to the signals transmitted via the bus system ( 1 ), and that only if the receivers ( 15 ) identify them correctly via the bus system ( 1 ) transmitted codes the implement is put into operation via the evaluation unit ( 8 ). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Slave ein Schnittstellenbaustein (7) zugeordnet ist, und daß die Schnittstellen­ bausteine (7) über Busleitungen (4) mit dem Master verbunden sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that an interface module ( 7 ) is assigned to each slave, and that the interface modules ( 7 ) via bus lines ( 4 ) are connected to the master. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sender (14) und dem Empfänger (15) einer Lichtschranke jeweils ein Schnittstel­ lenbaustein (7) zugeordnet ist.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the transmitter ( 14 ) and the receiver ( 15 ) of a light barrier each have a len lenstelle interface ( 7 ) is assigned. 4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittstellenbaustein (7) von einem ASi-IC gebildet ist.4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the interface module ( 7 ) is formed by an AS-IC. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Master eine Analogschaltung (6) nachgeordnet ist, welche ein Sendeelement und bin Empfangselement aufweist, wobei über das Sen­ deelement Signale vom Master an die Slaves gesendet werden und wobei das Empfangselement Signale von den Slaves empfängt und in den Ma­ ster und in die redundante Auswerteeinheit (8) einliest.5. Arrangement according to one of claims 1-4, characterized in that the master is followed by an analog circuit ( 6 ) which has a transmitting element and a receiving element, signals being sent from the master to the slaves via the transmitting element and the receiving element Receives signals from the slaves and reads them into the master and into the redundant evaluation unit ( 8 ). 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Auswerteeinheit (8) zwei sich überwachende Rech­ nereinheiten (9, 10) aufweist, wobei jede Rechnereinheit (9, 10) einen Ausgang (11, 12) zum Inbetriebsetzen des Arbeitsgerätes aufweist.6. Arrangement according to one of claims 1-5, characterized in that the redundant evaluation unit ( 8 ) has two monitoring computing units ( 9 , 10 ), each computing unit ( 9 , 10 ) having an output ( 11 , 12 ) for commissioning of the implement. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (11, 12) als Relaisausgänge oder als sichere Halbleiterausgänge ausgebil­ det sind.7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the outputs ( 11 , 12 ) are ausgebil det as relay outputs or as safe semiconductor outputs. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sender (14) einen Pseudo-Zufallszahlengenerator aufweist, in welchem eine binäre Signalfolge zur Kodierung der Sendelichtstrahlen (13) erzeugt wird.8. Arrangement according to one of claims 1-7, characterized in that each transmitter ( 14 ) has a pseudo-random number generator in which a binary signal sequence for coding the transmitted light beams ( 13 ) is generated. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodie­ rung der Sendelichtstrahlen (13) in vorgegebenen Zeitschritten variiert wird in dem nacheinander Segmente der binären Signalfolge zur Kodie­ rung der Sendelichtstrahlen (13) verwendet werden.9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the coding of the transmission light beams ( 13 ) is varied in predetermined time steps in which segments of the binary signal sequence for coding the transmission light beams ( 13 ) are used in succession. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente jeweils von einem 4 Bit-breiten Datenwort gebildet sind.10. The arrangement according to claim 9, characterized in that the segments are each formed by a 4-bit data word. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Segmente einer binären Signalfolge eines Slaves jeweils in wenigstens einem Bit voneinander unterscheiden.11. The arrangement according to claim 10, characterized in that the Segments of a binary signal sequence of a slave each in at least one bit apart. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodierung zyklisch durch die vom Master an den jeweiligen Sla­ ve gesendeten Masteraufrufe verändert wird.12. Arrangement according to one of claims 9-11, characterized in that the coding cyclically by the master to the respective Sla ve sent master calls is changed. 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinheit (8) die binären Signalfolgen der einzelnen Slaves als Referenzwerte abgespeichert sind. 13. Arrangement according to one of claims 8-12, characterized in that the binary signal sequences of the individual slaves are stored as reference values in the evaluation unit ( 8 ). 14. Anordnung nach einem der Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, daß im Master die binären Signalfolgen der einzelnen Slaves als Refe­ renzwerte abgespeichert sind.14. Arrangement according to one of claims 8-13, characterized in that in the master the binary signal sequences of the individual slaves as Refe limit values are stored. 15. Anordnung nach einem der Ansprüche 8-14, dadurch gekennzeichnet, daß die binären Signalfolgen durch Parametrierung während der Installa­ tionsphase des Bussystems (1) vorgegeben werden.15. Arrangement according to one of claims 8-14, characterized in that the binary signal sequences are specified by parameterization during the installation phase of the bus system ( 1 ). 16. Anordnung nach einem der Ansprüche 9-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der optischen Übertragung eines Segments der binären Si­ gnalfolge maximal der doppelten Dauer eines Masteraufrufs und einer darauffolgenden Slaveantwort entspricht.16. Arrangement according to one of claims 9-15, characterized in that the duration of the optical transmission of a segment of the binary Si maximum of twice the duration of a master call and one subsequent slave response corresponds. 17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer fehlerhaften Slaveantwort die Kodierung der Sendelichtstrahlen (13) des betreffenden Slaves unverändert bleibt.17. The arrangement according to claim 16, characterized in that the coding of the transmitted light beams ( 13 ) of the slave concerned remains unchanged in the event of a faulty slave response. 18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß in vorgegebenen Zeitabständen vom Master ein fehlerhafter Master­ aufruf an die Slaves gesendet wird, worauf diese in einen asynchronen Betriebszustand wechseln, so daß bei einem darauffolgenden fehlerfreien Masteraufruf die Slaveantwort des angesprochenen Slaves verzögert er­ folgt, wobei die Verzögerungszeit zur Überprüfung der Funktionsfähig­ keit des Slaves im Master und in der Auswerteeinheit (8) ausgewertet wird.18. Arrangement according to one of claims 1-17, characterized in that a defective master call is sent to the slaves at predetermined time intervals from the master, whereupon they change to an asynchronous operating state, so that the slave response of the addressed slave in a subsequent error-free master call it follows with a delay, the delay time for checking the functionality of the slave in the master and in the evaluation unit ( 8 ) being evaluated. 19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß durch die fehlerhaften Masteraufrufe die am Bussystem (1) angeschlossenen Slaves nacheinander abgeprüft werden.19. The arrangement according to claim 18, characterized in that the faulty master calls, the slaves connected to the bus system ( 1 ) are checked one after the other.
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