DE19847841A1 - Arrangement for identifying, functionally testing sensors, especially optoelectronic sensors, compares test sensor output signals, and different sensor types are connected in different combinations - Google Patents
Arrangement for identifying, functionally testing sensors, especially optoelectronic sensors, compares test sensor output signals, and different sensor types are connected in different combinationsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Identifizierung und Funktionsüberwachung von Sensoren, insbesondere von optoelektronischen Sensoren.The invention relates to a device for identification and function monitoring of sensors, in particular of optoelectronic sensors.
In nahezu allen Gebieten der Technik werden Sensoren eingesetzt, beispielsweise als optoelektronische Sensoren zur Überwachung von Gefahrenbereichen, als Lichtschranken, Lichtgitter, Lichtvorhänge etc. Solche Sensoren müssen sehr hohe Sicherheitsstandards erfüllen, die in nationalen und/oder internationalen Normen festgelegt sind. In der europäischen Norm EN6149E-1 sind für solche Sensoren Sicherheitsstandards definiert, wobei in dieser Norm sog. "Typ 2-Sensoren" und "Typ 4-Sensoren" unterschieden werden. Typ 2-Sensoren müssen nach dieser Norm Einrichtungen für einen periodischen Test besitzen, um einen gefahrbringenden Ausfall abzudecken (z. B. Verlust des Sensordetektionsver mögens, Überschreitung der festgelegten Reaktionszeit etc.). Sensors are used in almost all areas of technology used, for example as optoelectronic sensors for monitoring hazardous areas, as light barriers, Light grids, light curtains etc. Such sensors must meet very high security standards set in national and / or international standards. In the European standard EN6149E-1 are for such sensors Security standards defined, whereby in this standard so-called A distinction is made between "type 2 sensors" and "type 4 sensors". According to this standard, type 2 sensors must be used for have a periodic test to get a dangerous one Cover failure (e.g. loss of sensor detection ver capacity, exceeding the specified response time etc.).
Das Testsignal muß das Ansprechen des Sensorteiles nachbilden. Typ 2-Sensoren haben einen "elektronischen" Ausgang, d. h. sie schalten beim Ansprechen einen Schaltransistor durch.The test signal must respond to the sensor part replicate. Type 2 sensors have an "electronic" Exit, d. H. they switch on when they respond Switching transistor through.
Typ 4-Sensoren haben Einrichtungen zum Eigentest des Sensors und können zumindest einige mögliche Fehler durch diesen Eigentest aufdecken. Typ 4-Sensoren gibt es mit elektroni schem Ausgang und mit Relaisausgang. Sie werden im folgenden als Typ E bzw. Typ R bezeichnet.Type 4 sensors have facilities for self-testing the sensor and can at least some possible mistakes by this Uncover self-test. Type 4 sensors are available with electronics output and with relay output. You will see below referred to as type E or type R.
Überwachungseinrichtungen für Sensoren müssen "wissen", welcher Typ von Sensor angeschlossen ist, da die auf den Sensorsignalen basierenden Auswertungen je nach Sensortyp unterschiedlich ausgestaltet sind. Eine Möglichkeit zur Erkennung des Sensortyps bestünde darin, in der Aus werteschaltung sog. Dip-Schalter oder "Juniper" (Steckver binder) zu verwenden, deren Stellung dem jeweiligen Sensortyp entspricht. Diese Schalter müßten jedoch beim Austausch der Sensoren manuell eingestellt werden, was eine Fehlerquelle darstellen kann. Außerdem sind hierdurch die Herstellkosten erhöht.Monitoring devices for sensors must "know" what type of sensor is connected because the on the Evaluations based on sensor signals depending on the sensor type are designed differently. A way to Detection of the sensor type would consist in the off value switching so-called dip switches or "Juniper" (plug-in binder), the position of which depends on the respective sensor type corresponds. However, these switches would need to be replaced of the sensors can be set manually, which is a Can represent a source of error. This also means that Manufacturing costs increased.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die automatisch verschiedene Sensortypen eindeutig identifiziert.The object of the invention is therefore to provide a device create that automatically different types of sensors unique identified.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil dungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by the specified in claim 1 Features resolved. Advantageous refinements and training The invention can be found in the subclaims.
Die Erfindung baut auf der Grundidee auf, die Typenidentifizierung dadurch vorzunehmen, daß die verschiedenen Typen in unterschiedlicher Anschlußkombination an eine Testüber wachungseinrichtung angeschlossen werden und die Testüber wachungseinrichtung automatisch die jeweilige Anschlußkom bination erkennt. The invention is based on the basic idea, the type identification by making the different types in different connection combinations to a test monitoring device and the test over monitoring device automatically the respective connection comm combination recognizes.
Dabei wird davon ausgegangen, daß das Testgerät mindestens Anschlüsse für zwei Sensoren hat und dementsprechend zwei Testausgänge, an denen periodische Testsignale ausgegeben werden sowie zwei Testeingänge für diese Testsignale. Die Sensoren liegen zwischen diesen Eingängen und Ausgängen. Bei einem Sensortyp werden die Sensoren "über Kreuz" ange schlossen, d. h. ein erster Sensor liegt zwischen dem ersten Testausgang und dem zweiten Testeingang, während der andere Sensor zwischen dem zweiten Testausgang und dem ersten Testeingang liegt.It is assumed that the test device at least Has connections for two sensors and accordingly two Test outputs at which periodic test signals are output and two test inputs for these test signals. The Sensors are between these inputs and outputs. With a sensor type, the sensors are displayed "crosswise" closed, d. H. a first sensor lies between the first Test output and the second test input while the other Sensor between the second test output and the first Test input is.
Der andere Sensortyp wird dann unverkreuzt angeschlossen.The other sensor type is then connected uncrossed.
Ein dritter Sensortyp, vorzugsweise der Sensortyp 4E erzeugt intern ein Testmuster, das nur den Testeingängen- des Test überwachungsgerätes zugeführt wird und das sich von den Testsignalen des Testüberwachungsgerätes an den Testausgängen unterscheidet, so daß auch dieser Sensortyp einwandfrei identifizierbar ist.A third sensor type, preferably sensor type 4E, is produced internally a test pattern that only the test inputs of the test Monitoring device is supplied and that of the Test signals from the test monitoring device at the test outputs differs, so that this type of sensor also works properly is identifiable.
Während des Betriebes erzeugt das Testüberwachungsgerät periodische Testsignale, die an den beiden Kanälen zeitlich versetzt sind und zwar so, daß sie überlappungsfrei sind. Vorzugsweise haben die Testsignale einen Aktivpegel "low" und einen Inaktivpegel "high", wobei der Signalpegel "high" dominant ist, falls "high"- und "low"-Pegel zusammentreffen.The test monitoring device generates during operation periodic test signals that are temporal on the two channels are offset so that they are free of overlap. The test signals preferably have an active level "low" and an inactive level "high", the signal level "high" is dominant if "high" and "low" levels meet.
Im störungsfreien Betrieb sind die in den Sensoren enthal tenen elektronischen Schalter oder Relaisschalter durchver bunden, so daß das Testsignal durch den Schalter hindurch vom jeweiligen Testausgang zum zugeordneten Testeingang gelangt. Elektronische Schalter verzögern das Testsignal um eine vorbestimmte Zeitperiode von ca. 1 ms, was als weiteres Unterscheidungskriterium dient. Bei Relaisschaltern wird dagegen das Testsignal unverzögert weitergeleitet. Bei Lichtschranken, Lichtgittern oder ähnlichem sind die Sensoren so eingesetzt, daß sie bei störungsfreiem Betrieb (Lichtempfang) ihren Schalter durchschalten. In trouble-free operation, they are contained in the sensors electronic switch or relay switch tied so that the test signal through the switch from the respective test output to the assigned test input reached. Electronic switches delay the test signal by a predetermined time period of about 1 msec, which is called serves as another distinguishing criterion. With relay switches however, the test signal is passed on without delay. With light barriers, light grids or the like they are Sensors are used so that they operate correctly (Light reception) turn on your switch.
Da zur Unterscheidung der Sensortypen 2E und 4R bereits das Kriterium der Anschlußkombination ausreicht, kann das weitere Kriterium der Zeitverzögerung als redundantes Kriterium angesehen werden. Mit dieser Redundanz lassen sich zusätzliche Fehlerprüfungen durchführen, insbesondere Plausibilitätskontrollen sowie Anschlußfehler, wie Leitungsbruch, Kurzschluß oder Querschluß erkennen.As to differentiate between sensor types 2E and 4R the criterion of the connection combination is sufficient further criterion of the time delay as redundant Criterion. Leave with this redundancy carry out additional error checks, in particular Plausibility checks as well as connection errors, such as line breaks, Detect short circuit or cross circuit.
Um bei einzelnen Störimpulsen und damit fehlerhafter Iden tifizierung nicht sofort ein Abschalten der überwachten Maschine zu verursachen, ist zur Verbesserung der Verfüg barkeit vorgesehen, daß die Testüberwachungseinrichtung einen Zähler aufweist, der pro Testzyklus inkrementiert bzw. dekrementiert wird. Wird bei einem Testzyklus derselbe. Sensortyp wie im vorhergehenden Zyklus identifiziert, so wird der Zählerstand um eine 1 inkrementiert, im anderen Fall um eine 1 dekrementiert. Wird ein "neuer" Sensortyp identifiziert, so wird dieser erst dann als gültig angesehen, wenn der Zählerstand einen vorbestimmten Wert (z. B. 20) erreicht hat.In order for individual interference pulses and thus faulty ideas not immediately switch off the monitored ones Creating a machine is to improve availability Availability provided that the test monitoring device has a counter that increments per test cycle or decremented. Will be the same in a test cycle. Sensor type as identified in the previous cycle, see above the counter reading is incremented by 1, in the other Case decremented by a 1. Becomes a "new" sensor type identified, it is only considered valid if if the counter reading has a predetermined value (e.g. 20) has reached.
In ähnlicher Weise wird ein Fehler oder ein Sensorwechsel erst dann als gültig angesehen, wenn der Zählerstand einen vorgegebenen Minimalwert erreicht hat.Similarly, an error or a sensor change only considered valid when the meter reading is one has reached the predetermined minimum value.
Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:In the following the invention in connection with the Drawing explained in more detail. It shows:
Fig. 1a ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einem ersten Sensortyp (z. B. 2E); Figure 1a an embodiment of a circuit arrangement according to the invention with a first type of sensor (eg 2E.).
Fig. 1b ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einem zweiten Sensortyp (z. B. Typ 4R); 1b shows an embodiment of a circuit arrangement according to the invention with a second type of sensor (eg type 4R.).
Fig. 2a ein Zeitdiagramm von Testsignalen der Fig. 1a; Fig. 2a is a timing diagram of test signals of Fig. 1a;
Fig. 2b ein Zeitdiagramm von Testsignalen der Fig. 1b; Fig. 2b is a timing diagram of test signals of Fig. 1b;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung mit einem dritten Sensortyp (z. B. 4E); Fig. 3 shows an embodiment of a circuit arrangement with a third type of sensor (eg 4E.);
Fig. 4 ein Prinzipschaltbild der Schaltungsanordnung nach der Erfindung; und Fig. 4 is a schematic diagram of the circuit arrangement according to the invention; and
Fig. 5 ein Zeitdiagramm einer Zählvariablen. Fig. 5 is a timing diagram of a counter variable.
Die Fig. 1a zeigt eine Schaltungsanordnung 1 zur Identi fizierung und Funktionsüberwachung optoelektronischer Sensoren, die z. B. in einer Lichtschranke, einem Lichtgitter, einem Lichtvorhang oder ähnlichem, einsetzbar sind. Es sind zwei Sensoren 2 bzw. 2' vom Typ 2 dargestellt, die je einen Transistorschalter 3 bzw. 3' aufweisen. Ein Steuereingang 4 bzw. 4' des Transistorschalters 3 bzw. 3' ist mit einem lichtempfangenen Element 5 bzw. 5', wie z. B. einer Photodiode einer Lichtschranke, verbunden. Empfängt die Photodiode Licht, was im Normalbetrieb bei geschlossener Lichtschranke der Fall ist, so sind die zugeordneten Transistorschalter 3 bzw. 3' durchgeschaltet, d. h. geschlossen und bei unterbrochener Lichtschranke geöffnet. Fig. 1a shows a circuit arrangement 1 for identification and function monitoring optoelectronic sensors, the z. B. in a light barrier, a light grid, a light curtain or the like can be used. Two sensors 2 and 2 'of type 2 are shown, each having a transistor switch 3 and 3 '. A control input 4 or 4 'of the transistor switch 3 or 3 ' is with a light-receiving element 5 or 5 ', such as. B. a photodiode of a light barrier connected. If the photodiode receives light, which is the case in normal operation when the light barrier is closed, the associated transistor switches 3 and 3 'are switched through, ie closed and open when the light barrier is interrupted.
Die Kollektor-Emitter-Strecke der Transistorschalter 3 bzw. 3' ist jeweils mit Testausgängen T1 bzw. T2 und Sensoreingängen S1 bzw. S2 eines Testüberwachungsgerätes 6 verbunden.The collector-emitter path of the transistor switches 3 or 3 'is connected to test outputs T1 or T2 and sensor inputs S1 or S2 of a test monitoring device 6 .
Im konkreten Fall von Sensoren des Typs 2 sind die Transis torschalter 3 und 3' "über Kreuz" mit den Testausgängen und den Sensoreingängen verbunden, d. h. der Transistor schalter 3 ist mit seiner Eingangsleitung 7 an den Testaus gang T1 und mit seiner Ausgangsleitung 8 an den Sensoreingang S2 angeschlossen. In entsprechender Weise ist der Transistor schalter 3' mit seiner Eingangsleitung 7' an den Testausgang T2 und mit seiner Ausgangsleitung 8' an den Sensoreingang S1 angeschlossen. Die Verbindung der Leitungen 7, 7', 8 und 8' mit den Anschlüssen T1, T2, S1 und S2 kann beispiels weise mittels Schraubklemmen erfolgen.In the specific case of sensors of type 2, the transistor switches 3 and 3 'are connected "crosswise" to the test outputs and the sensor inputs, ie the transistor switch 3 is connected to the test output T1 with its input line 7 and to the output line 8 with the Sensor input S2 connected. In a corresponding manner, the transistor switch 3 'is connected with its input line 7 ' to the test output T2 and with its output line 8 'to the sensor input S1. The connection of the lines 7 , 7 ', 8 and 8 ' with the connections T1, T2, S1 and S2 can be done, for example, by means of screw terminals.
Die Verbindung "über Kreuz" in Fig. 1a hat zur Folge, daß ein am Testausgang T1 anstehendes Testsignal über den geschlossenen Transistorschalter 3 zum Sensoreingang S2 gelangt und umgekehrt, daß ein am Testausgang T2 anliegendes Testsignal über den geschlossenen Transistorschalter 3' an den Sensoreingang S1 gelangt, was zur Identifizierung des Sensortyps verwendet werden kann, wie noch näher im Zusammenhang mit Fig. 2a erläutert wird.The connection "over cross" in Fig. 1a has the result that a test signal present at test output T1 reaches sensor input S2 via closed transistor switch 3 and vice versa, that a test signal present at test output T2 passes through sensor transistor switch 3 'to sensor input S1 arrives what can be used to identify the sensor type, as will be explained in more detail in connection with Fig. 2a.
In Fig. 1b sind zwei Sensoren 10 und 10' eines anderen Typs an das Testüberwachungsgerät 6 angeschlossen. Beispiels weise handelt es sich um Typ 4-Sensoren mit Relaisschaltern 11 bzw. 11'. Diese Sensoren sind an die Testausgänge T1 und T2 und die Sensoreingänge S1 und S2 "unverkreuzt" ange schlossen, d. h. die Eingangsleitung 7 des Schalters 11 ist an den Testausgang T1, und die Ausgangsleitung 8 des selben Schalters 11 ist an den Sensoreingang S1 angeschlos sen. In entsprechender Weise ist die Leitung 7' des Schalters 11' an den Testausgang T2 und die Ausgangsleitung 8' des Schalters 11' an den Sensoreingang S2 angeschlossen. Ein Testsignal an dem Testausgang T1 wird also bei geschlossenem Schalter 11 am Sensoreingang S1 erscheinen und in entspre chender Weise wird ein Testsignal am Testausgang T2 über den geschlossenen Schalter 11' am Sensoreingang S2 erschei nen.In Fig. 1b, two sensors 10 and 10 'of another type are connected to the test monitoring device 6 . For example, there are type 4 sensors with relay switches 11 and 11 '. These sensors are connected to the test outputs T1 and T2 and the sensor inputs S1 and S2 "uncrossed", ie the input line 7 of the switch 11 is connected to the test output T1, and the output line 8 of the same switch 11 is connected to the sensor input S1. Correspondingly, line 7 'of switch 11 ' is connected to test output T2 and output line 8 'of switch 11 ' is connected to sensor input S2. A test signal at the test output T1 will therefore appear at the sensor input S1 when the switch 11 is closed and, accordingly, a test signal will appear at the test output T2 via the closed switch 11 'at the sensor input S2.
Im übrigen sind die Typ 4-Sensoren üblicherweise zweikanalig ausgelegt, d. h. ein "Sensor" enthält immer die beiden Schalter 11 und 11', jeweils mit zugehörigen lichtempfan genden Elementen 5 und 5'. Ein weiterer Unterschied zwischen den Typ 4- und den Typ 2-Sensoren besteht darin, daß die Typ 4-Sensoren bestimmte Eigentests durchführen können, was durch Selbsttesteinrichtungen 12 bzw. 12' angedeutet ist.Otherwise, the type 4 sensors are usually designed with two channels, ie a "sensor" always contains the two switches 11 and 11 ', each with associated light-receiving elements 5 and 5 '. Another difference between the Type 4 and Type 2 sensors is that the Type 4 sensors can perform certain self-tests, which is indicated by self-test devices 12 and 12 '.
Bei den Typ 4-Sensoren unterscheidet man noch solche mit Relaisausgang, wie in Fig. 1b dargestellt und solche mit elektronischem Ausgang, also mit Transistorschalter ähnlich den Typ 2-Sensoren der Fig. 1a, was näher im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert wird. Die Sensoren des Typs 2 haben dagegen stets einen elektronischen Ausgang.In the type 4 sensors, a distinction is even those with relay output, as shown in Fig. 1b and such like with electronic output, that is with transistor switches the type 2-sensors of Fig. 1a, which is explained in detail in connection with FIG. 3. Type 2 sensors, on the other hand, always have an electronic output.
Sensoren mit Relaisausgang arbeiten verzögerungsfrei, d. h. wirken wie eine durchgeschleifte Leitung, sofern der Relaisschalter geschlossen ist. Das Testsignal wird also unverzögert durchgeleitet. Sensoren mit elektronischem Ausgang haben dagegen eine gewisse Verzögerung, die in der Größenordnung von 1 ms liegt, d. h. ein Testsignal am Eingang 7 bzw. 7' des Schalters wird um die genannte Zeit dauer verzögert am Ausgang erscheinen. Auch dies wird als Kriterium zur Unterscheidung der Sensortypen verwendet.Sensors with relay output work without delay, ie act like a looped through line if the relay switch is closed. The test signal is therefore passed through without delay. Sensors with an electronic output, on the other hand, have a certain delay, which is of the order of 1 ms, ie a test signal at input 7 or 7 'of the switch will appear at the output with a delay of the stated time. This is also used as a criterion for differentiating the sensor types.
Die Fig. 2a und 2b zeigen Signalverläufe an den Testausgängen T1 und T2 und den Sensoreingängen S1 und S2 der Schaltungen der Fig. 1a und 1b. Zunächst wird auf Fig. 2a Bezug genommen. Am Testausgang T1 der Fig. 1a liegt das Testsignal ST1, das einen Ruhepegel "high" und einen Aktivpegel "low" mit der Zeitdauer t1 hat. Dieses aktive Signal wird periodisch mit einer-Periode tp am Testausgang T1 abgegeben. In ähn licher Weise wird auch am Testausgang T2 ein Signal ST2 abgegeben, das gegenüber dem Signal ST1 um eine Zeitdauer t3 versetzt ist, wobei die Zeitdauer T3 größer ist als die Summe der Zeitdauer t1 plus der Verzögerungszeit t2, damit sich die aktiven Signale zeitlich nicht überlappen. FIGS. 2a and 2b show waveforms at the test outputs T1 and T2 and the sensor inputs S1 and S2 of the circuits of FIGS. 1a and 1b. Reference is first made to Fig. 2a. The test signal ST1, which has a quiescent level "high" and an active level "low" with the duration t1, is present at the test output T1 in FIG. 1a. This active signal is emitted periodically with a period tp at the test output T1. In a similar manner, a signal ST2 is also emitted at the test output T2, which is offset from the signal ST1 by a time period t3, the time period T3 being greater than the sum of the time period t1 plus the delay time t2, so that the active signals are not timed overlap.
Die Zeitdauer t1 liegt bei einem praktischen Ausführungsbei spiel in der Größenordnung zwischen 24 ms und 150 ms. Im Falle der Schaltung der Fig. 1a mit "über Kreuz" angeschlos senen Sensoren wird das Testsignal ST1 um die Verzögerungs zeit t2 des Transistorschalters am Sensoreingang S2 erschei nen. Das demgegenüber um t3 zeitlich versetzte Testsignal ST2 wird bei geschlossenem Transistorschalter 3' - wiederum um t2 verzögert - am Signaleingang S1 als Signal SS1 erschei nen. In einer im Zusammenhang mit Fig. 4 noch näher zu erläuternden Auswerteschaltung wird überprüft, ob das Signal ST1 zeitlich verzögert oder unverzögert am Signaleingang S1 oder S2 erscheint. Anhand dieser Überprüfung kann dann der Sensortyp identifiziert werden. The time period t1 is in a practical exemplary embodiment in the order of magnitude between 24 ms and 150 ms. In the case of the circuit of FIG. 1a with sensors connected “crosswise”, the test signal ST1 is shown by the delay time t2 of the transistor switch at sensor input S2. In contrast, the test signal ST2, which is offset in time by t3, appears at the signal input S1 as signal SS1 when the transistor switch 3 'is closed - again delayed by t2. In an evaluation circuit to be explained in more detail in connection with FIG. 4, it is checked whether the signal ST1 appears with a time delay or without delay at the signal input S1 or S2. The sensor type can then be identified on the basis of this check.
Fig. 2b zeigt die entsprechenden Signale für die Schaltung der Fig. 1b. Es ist zu erkennen, daß das Signal ST1 als Signal SS1 am Sensoreingang S1 erscheint und zwar unver zögert. Entsprechendes gilt für das Signal ST2 am Testausgang T2 und das Signal SS2 am Sensoreingang S2. Fig. 2b shows the corresponding signals for the circuit of Fig. 1b. It can be seen that the signal ST1 appears as signal SS1 at sensor input S1 and that without delay. The same applies to the signal ST2 at the test output T2 and the signal SS2 at the sensor input S2.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Fig. 2a und 2b nicht maßstäblich sind, insbesondere daß die Verzögerungszeit t2 in Relation zur Impulszeit t1 kleiner ist. Weiter ist noch hervorzuheben, daß die Zeitdauer t3 größer ist als die Summe aus t1 + t2, damit sich die aktiven Impulse nicht überlappen.It should also be pointed out that FIGS. 2a and 2b are not to scale, in particular that the delay time t2 is smaller in relation to the pulse time t1. It should also be emphasized that the time period t3 is greater than the sum of t1 + t2, so that the active pulses do not overlap.
Aus obigem ist erkennbar, daß zur Unterscheidung von zwei Sensortypen nur ein Kriterium ausreicht, beispielsweise das "über Kreuz" anschließen der verschiedenen Sensortypen oder die Auswertung der Zeitverzögerung t2 zwischen Test signal und Sensoreingangssignal. Aufgrund der hier möglichen Auswertung von zwei Kriterien, nämlich der "verkreuzten" oder "unverkreuzten" Verschaltung sowie der unverzögerten oder verzögerten Signalübertragung, ergibt sich eine Redundanz, die für weitere Prüfungen ausgenutzt werden kann.From the above it can be seen that to distinguish two Sensor types only one criterion is sufficient, for example the "crosswise" connection of the different sensor types or the evaluation of the time delay t2 between the test signal and sensor input signal. Because of the possible here Evaluation of two criteria, namely the "crossed" or "uncrossed" connection as well as the undelayed or delayed signal transmission, there is a Redundancy that can be used for further tests can.
Dadurch lassen sich verschiedene Sensorfehler feststellen. Beispielsweise wird eine Leitungsunterbrechung dadurch erkannt, daß das Testsignal an keinem der Sensoreingänge ankommt. Ein Kurzschluß zwischen den Leitungen 7 und 7' und/oder 8 und 8' wird dadurch erkannt, daß an den Sensor eingängen S1 und S2 permanent ein hoher Pegel ansteht, da die Schaltung so ausgelegt ist, daß bei gleichzeitigem Zusammentreffen von hohem und niedrigem Pegel an einem Anschluß der hohe Pegel dominant ist. Das Testsignal mit aktivem niedrigem Pegel würde dann an keinem der Sensor eingänge erscheinen. Ein kurzgeschlossener Transistorschalter 3 oder 3' wird dadurch erkannt, daß das Testsignal zwar am "richtigen" Sensoreingang erscheint aber unverzögert. This allows various sensor errors to be determined. For example, a line interruption is recognized by the fact that the test signal does not arrive at any of the sensor inputs. A short circuit between the lines 7 and 7 'and / or 8 and 8 ' is recognized by the fact that a high level is constantly present at the sensor inputs S1 and S2, since the circuit is designed so that the high and low levels coincide at the same time at a connection the high level is dominant. The test signal with an active low level would then not appear at any of the sensor inputs. A short-circuited transistor switch 3 or 3 'is recognized by the fact that the test signal appears at the "correct" sensor input but does not appear without delay.
Alternativ zu den Ausführungsbeispielen der Fig. 1a und 1b können die beiden Sensortypen auch anders verschaltet sein, also beispielsweise die Typ 2-Sensoren unverkreuzt und die Typ 4-Sensoren verkreuzt an das Testüberwachungsgerät 6 angeschlossen werden. Die Auswertekriterien ändern sich dann entsprechend.Alternatively to the embodiments of FIGS. 1a and 1b, the two types of sensors 2 sensors can also be connected in different, so for example, the type of non-crossing, and the Type 4 sensors crossed to the test monitor 6 can be connected. The evaluation criteria then change accordingly.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit Typ 4-Sensoren, die abweichend von Fig. 1b elektronische Ausgänge, also Transistorschalter 3 und 3' haben. Diese Sensoren werden als Typ 4E-Sensoren bezeichnet. Im Unterschied zu den Typ 4-Sensoren mit Relaisausgang benötigen die Typ 4E-Sensoren keine externen Testsignale. Vielmehr erzeugen sie in perio dischen Abständen selbsttätig interne Testsignale, die ein anderes Muster haben als die externen Testsignale, worüber sich auch diese Sensoren eindeutig identifizieren lassen. FIG. 3 shows an exemplary embodiment with type 4 sensors which, in contrast to FIG. 1b, have electronic outputs, that is to say transistor switches 3 and 3 '. These sensors are called Type 4E sensors. In contrast to the type 4 sensors with relay output, the type 4E sensors do not require any external test signals. Rather, they automatically generate internal test signals at periodic intervals that have a different pattern than the external test signals, which can also be used to clearly identify these sensors.
Fig. 4 zeigt ein Prinzipschaltbild des Testüberwachungs
gerätes 6 mit den Testausgängen T1 und T2 und den Eingängen
S1 und S2. Über Schraubklemmen 13 oder sonstige Verbindungs
mittel, wie z. B. Steckverbinder, sind die Leitungen 7,
7', 8 und 8' entsprechend den Fig. 1a, 1b oder 3 ange
schlossen. Ein Impulsgeber 14 erzeugt die Impulse ST1 und
ST2 entsprechend den Fig. 2a und 2b und gibt diese an die
Testausgänge T1 und T2 periodisch ab. Gleichzeitig werden
diese Signale einer Prüfeinheit 15 zugeführt, der auch
die Signale SS1 und SS2 von den Anschlüssen S1 und S2
zugeführt werden. In dieser Prüfeinheit 15 werden die Signale
ST1 und ST2 von dem Signalgenerator 14 mit den an den
Anschlüssen S1 und S2 ankommenden Signalen verglichen.
Dabei wird überprüft, ob
Fig. 4 shows a schematic diagram of the test monitoring device 6 with the test outputs T1 and T2 and the inputs S1 and S2. About screw terminals 13 or other connection medium, such as. B. connectors, the lines 7 , 7 ', 8 and 8 ' according to FIGS. 1a, 1b or 3 are closed. A pulse generator 14 generates the pulses ST1 and ST2 in accordance with FIGS . 2a and 2b and periodically outputs them to the test outputs T1 and T2. At the same time, these signals are fed to a test unit 15 , to which the signals SS1 and SS2 are also fed from the connections S1 and S2. In this test unit 15 , the signals ST1 and ST2 are compared by the signal generator 14 with the signals arriving at the connections S1 and S2. It is checked whether
S1 = T1
S1 = T2
S1 = T1 + t
S1 = T2 + t
S2 = T2
S2 = T1
S2 = T2 + t
S2 = T1 + t.S1 = T1
S1 = T2
S1 = T1 + t
S1 = T2 + t
S2 = T2
S2 = T1
S2 = T2 + t
S2 = T1 + t.
Zusätzlich wird dort auch überprüft, ob das von dem Sensortyp 4E (Fig. 3) erzeugte Muster an den Eingängen S1 und S2 anliegt. An den Ausgängen der Prüfeinheit 15 für die beiden Kanäle S1 und S2 liegt damit ein Signal, beispielsweise als numerischer Wert an, der die einzelnen Sensortypen identifiziert. Diese Werte werden einem Speicher 16 zugeführt sowie einer Baueinheit 17 für Plausibilitäts- und Fehler prüfung.In addition, it is also checked there whether the pattern generated by sensor type 4 E ( FIG. 3) is present at inputs S1 and S2. A signal, for example as a numerical value, is thus present at the outputs of the test unit 15 for the two channels S1 and S2, which identifies the individual sensor types. These values are fed to a memory 16 and to a module 17 for plausibility and error checking.
Aufgrund von Störimpulsen ist es denkbar, daß innerhalb einer Testperiode tp ein falscher Sensortyp identifiziert wird. Um solche Fehlidentifizierungen zu vermeiden, hat das Testüberwachungsgerät ein integrierendes Verhalten, dergestalt, daß ein anderer als bisher identifizierter Sensortyp erst dann einwandfrei identifiziert wird, wenn dies mehrfach erfolgt, beispielsweise zwanzigmal. Zu diesem Zweck ist ein Zähler 18 vorgesehen, der je nachdem, ob der bisher identifizierte Sensortyp wieder identifiziert wurde, aufwärts oder bei Identifizierung eines bisher nicht angeschlossenen Sensortyps abwärts zählt. Im stationären Fall, bei dem ständig derselbe Sensortyp identifiziert wird, ist der Zähler auf seinem vorgegebenen oberen Grenzwert von z. B. 20. Wird zum erstenmal ein "neuer" Sensortyp identi fiziert, so zählt der Zähler lediglich um eine 1 herunter, also auf den Wert 19, was ansonsten noch keine Auswirkungen hat. Erst wenn der Zähler auf einen vorgegebenen unteren Grenzwert herabgezählt hat, wird ein Signal an den Speicher 16 gegeben, der dann die neuen Sensortypen übernimmt. Der Speicher 16 enthält daher auch einen Vergleicher, der die Werte der gespeicherten Sensortypen und der neu ermittelten Sensortypen vergleicht und in Abhängigkeit von diesem Ver gleich an den Zähler 18 einen Zählimpuls zum Aufwärts- oder Abwärtszählen gibt. In ähnlicher Weise sendet auch die Baueinheit 17 für die Plausibilitäts- und Fehlerprüfung Aufwärts- oder Abwärts-Zählimpulse an den Zähler, der an eine Auswerte- und Überwachungseinheit 19 erst dann ein Fehlersignal liefert, wenn der entsprechende Fehler mehrfach aufgetreten ist. Die Baueinheit 17 meldet dann gegebenenfalls die Art des ermittelten Fehlers an die Auswerteeinheit 19.Due to interference pulses, it is conceivable that an incorrect sensor type is identified within a test period tp. In order to avoid such incorrect identifications, the test monitoring device has an integrating behavior in such a way that a different sensor type than previously identified is only properly identified if this occurs several times, for example twenty times. For this purpose, a counter 18 is provided which, depending on whether the previously identified sensor type has been identified again, counts upwards or downwards when a previously unconnected sensor type is identified. In the stationary case, in which the same sensor type is constantly identified, the counter is at its predetermined upper limit of z. B. 20. If a "new" sensor type is identified for the first time, the counter only counts down by 1, ie to the value 19, which otherwise has no effect. Only when the counter has counted down to a predetermined lower limit value is a signal sent to the memory 16 , which then takes over the new sensor types. The memory 16 therefore also contains a comparator which compares the values of the stored sensor types and the newly determined sensor types and, depending on this comparison, gives the counter 18 a counting pulse for counting up or down. Similarly, the unit 17 for the plausibility and error check sends up or down counting pulses to the counter, which only delivers an error signal to an evaluation and monitoring unit 19 when the corresponding error has occurred several times. The unit 17 then optionally reports the type of the determined error to the evaluation unit 19 .
Fig. 5 zeigt einen möglichen zeitlichen Verlauf des Zähl inhaltes des Zählers 18. In der Initialisierungsphase des Testüberwachungsgerätes kann vorgesehen sein, daß der Zähler von einem Startwert Z8, der zwischen dem maximalen und dem minimalen Zählinhalt liegt, anfängt und daß im Speicher 16 die Werte der beim letzten Betrieb ermittelten Sensortypen gespeichert sind. Fig. 5 shows a possible time variation of the count contents of the counter 18. In the initialization phase of the test monitoring device it can be provided that the counter starts from a starting value Z 8 , which lies between the maximum and the minimum counting content, and that the values of the sensor types determined during the last operation are stored in the memory 16 .
Es ist aber auch möglich, den Zähler in der Initialisierungs phase beim unteren Grenzwert, z. B. bei 0, beginnen zu lassen und die Werte in der ersten Testperiode in den Speicher 16 einzuschreiben, die entsprechenden Werte aber erst dann an die Auswerteeinheit 19 weiterzugeben, wenn der Zähler auf dem Wert Zmax (z. B. 20) angelangt ist. Dabei kann auch vorgesehen sein, daß ein Freigabesignal für eine zu über wachende Maschine erst dann erzeugt wird, wenn nach der Initialisierungsphase eine vorgegebene Anzahl von Identifi zierungsperioden durchlaufen ist und der Zählinhalt des Zählers 18 einen vorgegebenen Wert überschritten hat.But it is also possible to set the counter in the initialization phase at the lower limit, e.g. B. start at 0 and write the values in the first test period in the memory 16 , but only then pass the corresponding values on to the evaluation unit 19 when the counter has reached the value Z max (for example 20) . It can also be provided that an enable signal for a machine to be monitored is only generated when a predetermined number of identification periods has passed after the initialization phase and the counting content of the counter 18 has exceeded a predetermined value.
Treten dagegen Fehler auf, so wird der Zählinhalt nach jeder Periode dekrementiert, wobei Fehler solange toleriert bzw. als "Störeinflüsse" angesehen werden, solange der Zählinhalt zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert liegt. Hat der Zählinhalt beispielsweise einen Wert 10 und treten in zehn aufeinanderfolgenden Identifizierungsperioden, die jeweils z. B. 200 ms dauern, Fehler auf, so ist Z nach 2 s auf 0 "abintegriert", was als Kriterium zum Abschalten der zu überwachenden Maschine angesehen wird.If, on the other hand, errors occur, the counting content increases decremented every period, with errors tolerated as long or as "interference" as long as the Counting content lies between the minimum and the maximum value. For example, if the count content is 10 and enter in ten consecutive identification periods, each z. B. last 200 ms, errors on, then Z is after 2 s "integrated" to 0, which is the criterion for switching off the machine to be monitored is viewed.
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