DE202010009357U1

DE202010009357U1 - Anbindung eines Sicherheitsgeräts an eine Sicherheitssteuerung

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Publication number: DE202010009357U1
Application number: DE201020009357
Authority: DE
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2020-06-23

Abstract

Adapter (20) zur Anbindung eines Sicherheitsgeräts (10), das einen nicht sicheren und einen sicheren Schaltausgang (12; 14) aufweist, an eine Sicherheitssteuerung (40), wobei der Adapter (20) umfasst: – einen ersten Eingang (16), der zur Anbindung an einen nicht sicheren Schaltausgang (12) des Sicherheitsgeräts (10) und zum Empfangen eines nicht sicheren Ausgangssignals (22) von dem nicht sicheren Schaltausgang (12) ausgebildet ist, – einen zweiten Eingang (18), der zur Anbindung an einen sicheren Schaltausgang (14) des Sicherheitsgeräts (10) und zum Empfangen eines sicheren Ausgangssignals (24) von dem sicheren Schaltausgang (14) ausgebildet ist, – eine Signalverarbeitungseinheit (28), die mit dem ersten Eingang (16) und dem zweiten Eingang (18) gekoppelt ist und ausgebildet ist, um das empfangene sichere Ausgangssignal (24) und das empfangene nicht sichere Ausgangssignal (22) des Sicherheitsgeräts (10) darauf zu überprüfen, ob diese Ausgangssignale (22; 24) einen erwarteten Zusammenhang aufweisen, und um ein von dem nicht sicheren und dem...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anbindung eines Sicherheitsgeräts an eine Sicherheitssteuerung.
Übliche Sicherheitsgeräte verfügen häufig über einen sicheren Schaltausgang einerseits, der ein sicheres Ausgangssignal liefert, und über einen nicht sicheren Schaltausgang andererseits, der ein nicht sicheres Ausgangssignal liefert. Sicherheitssteuerungen, die abhängig von dem Schaltzustand des Sicherheitsgeräts zum Beispiel eine Sicherheitsabschaltung oder sonstige Steuerungsfunktion durchführen, setzen aber häufig voraus, dass ein angebundenes Sicherheitsgerät über zwei sichere Ausgänge verfügt. Eine solche Sicherheitssteuerung ist so ausgebildet, dass die durchzuführenden Steuerungsfunktionen nur dann korrekt ausgeführt werden oder ein gewünschtes Sicherheitsniveau nur dann gewährleistet wird, wenn sie zwei sichere Ausgangssignale von jedem angebundenen Sicherheitsgerät empfängt.
Somit können Sicherheitsgeräte, die nur über einen sicheren Ausgang verfügen, nicht direkt an eine solche Sicherheitssteuerung angebunden werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, ein Sicherheitsgerät, das einen sicheren und einen nicht sicheren Schaltausgang aufweist, an eine Sicherheitssteuerung anzubinden, die zwei sichere Ausgangssignale von einem angebundenen Sicherheitsgerät erwartet, und dabei ein ausreichendes Sicherheitsniveau zu erreichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Adapter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
Der erfindungsgemäße Adapter umfasst einen ersten Eingang, der zur Anbindung an einen nicht sicheren Schaltausgang des Sicherheitsgeräts und zum Empfangen eines nicht sicheren Ausgangssignals von dem nicht sicheren Schaltausgang ausgebildet ist, einen zweiten Eingang, der zur Anbindung an einen sicheren Schaltausgang des Sicherheitsgeräts und zum Empfangen eines sicheren Ausgangssignals von dem sicheren Schaltausgang ausgebildet ist, eine Signalverarbeitungseinheit, die mit dem ersten und dem zweiten Eingang gekoppelt ist und ausgebildet ist, um das empfangene sichere und das empfangene nicht sichere Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts darauf zu überprüfen, ob diese Ausgangssignale einen erwarteten Zusammenhang aufweisen, und um ein von dem sicheren und dem nicht sicheren Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts abhängiges erstes Adapterausgangssignal zu erzeugen, sowie einen ersten Adapterausgang, der zur Anbindung an einen sicheren Eingang der Sicherheitssteuerung und zum Senden des ersten Adapterausgangssignals an die Sicherheitssteuerung ausgebildet ist.
Der Adapter erzeugt aus dem sicheren und dem nicht sicheren Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts ein erstes Adapterausgangssignal und überprüft dabei das sichere und das nicht sichere Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts darauf, ob diese Signale einen erwarteten Zusammenhang aufweisen. Durch diese Überprüfung der beiden Ausgangssignale des Sicherheitsgeräts stellt der Adapter fest, ob das Sicherheitsgerät richtig arbeitet. Insbesondere kann, wenn das sichere und das nicht sichere Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts nicht in dem erwarteten Zusammenhang zueinander stehen, sondern von diesem abweichen, auf eine Fehlfunktion des Sicherheitsgeräts geschlossen werden. Die beiden Ausgangssignale, d. h. das sichere und das nicht sichere Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts, werden somit gegenseitig validiert, wodurch die Sicherheit erhöht wird.
Durch die zusätzliche Validierung des nicht sicheren Ausgangssignals mit dem sicheren Ausgangssignal wird gewährleistet, dass das erzeugte erste Adapterausgangssignal ein höheres Sicherheitsniveau aufweist, als das nicht sichere Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts, obwohl das nicht sichere Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts in das erste Adapterausgangssignal einfließt. Auf diese Weise kann das gewünschte Sicherheitsniveau erreicht werden, wenn das Sicherheitsgerät über den Adapter an eine Sicherheitssteuerung angebunden wird.
Durch den Adapter wird somit eine sichere, zweikanalige Anbindung eines Sicherheitsgeräts, das einen sicheren und einen nicht sicheren Schaltausgang aufweist, an eine Sicherheitssteuerung ermöglicht, ohne dass eine Hardwaremodifikation des Sicherheitsgeräts notwendig ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und in den Figuren beschrieben.
Bevorzugt weist der Adapter einen zweiten Adapterausgang auf, der zur Anbindung an einen weiteren sicheren Eingang der Sicherheitssteuerung ausgebildet ist, sowie eine Verbindungsleitung, die mit dem zweiten Eingang und dem zweiten Adapterausgang des Adapters verbunden ist und ausgebildet ist, um das am zweiten Eingang des Adapters empfangene Signal im Wesentlichen unverändert an dem zweiten Adapterausgang des Adapters zur Verfügung zu stellen.
Somit steht an den Ausgängen des Adapters zum einen das ursprüngliche von dem Sicherheitsgerät gelieferte sichere Ausgangssignal und zum anderen das durch die Signalverarbeitungseinheit erzeugte erste Adapterausgangssignal des Adapters zur Verfügung. Durch Verbinden des ersten und des zweiten Ausgangs des Adapters mit einer Sicherheitssteuerung kann das Sicherheitsgerät an eine Sicherheitssteuerung angebunden werden, die zwei sichere Signale erwartet, wobei das von der Signalverarbeitungseinheit erzeugte erste Adapterausgangssignal durch die vorstehend beschriebene Validierung ein ausreichendes Sicherheitsniveau aufweist.
Unter einem sicheren Schaltausgang des Sicherheitsgeräts ist im vorliegenden Text ein Schaltausgang zu verstehen, der so ausgebildet ist, dass das von ihm gelieferte Ausgangssignal eine korrekte Aussage über einen Schaltzustand des Sicherheitsgeräts mit einer gegenüber dem nicht sicheren Schaltausgang höheren Zuverlässigkeit liefert. Hierbei kann es sich z. B. um einen getesteten Ausgang handeln. Dementsprechend liefert der nicht sichere Schaltausgang eine korrekte Aussage über einen Schaltzustand des Sicherheitsgeräts nur mit einer gegenüber dem sicheren Schaltausgang geringeren Zuverlässigkeit.
Wenn das anzubindende Sicherheitsgerät als sicheren Schaltausgang zum Beispiel einen OSSD-Ausgang (OSSD steht für engl. „Output Signal Switching Device”) aufweist, kann der zweite Eingang des Adapters zur Anbindung an einen OSSD-Ausgang und zum Empfangen eines OSSD-Ausgangssignals von dem Sicherheitsgerät ausgebildet sein.
Der erste Eingang des Adapters kann beispielsweise zur Anbindung an einen ADO-Ausgang (ADO steht für engl. „Application Diagnostic Output”) des Sicherheitsgeräts und zum Empfangen eines ADO-Ausgangssignals von dem Sicherheitsgerät oder zur Anbindung an einen MFP-Ausgang (MFP steht für engl. „Multi Funktion Pin”) des Sicherheitsgeräts und zum Empfangen eines MFP-Ausgangssignals von dem Sicherheitsgerät ausgebildet sein.
Der Zusammenhang zwischen dem sicheren und dem nicht sicheren Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts, auf dessen Vorhandensein die Signalverarbeitungseinheit das sichere und das nicht sichere Ausgangssignal überprüft, kann auf das jeweilige anzubindende Sicherheitsgerät abgestimmt sein.
Dieser Zusammenhang ist bevorzugt so gewählt, dass bei seinem Vorhandensein von einer fehlerfreien Funktion des Sicherheitsgeräts ausgegangen werden darf, während bei seinem Nichtvorhandensein auf einen Fehler in dem Sicherheitsgerät oder in der Verbindung zwischen dem Sicherheitsgerät und dem Adapter ausgegangen werden muss. Der von dem Adapter zu überprüfende Zusammenhang ist also so zu wählen, dass er dem Zusammenhang entspricht, der bei ordnungsgemäßer Funktion des jeweils anzuschließenden Sicherheitsgeräts erwartet werden darf.
Der zu erwartende Zusammenhang kann dabei abhängig von dem jeweils anzubindenden Sicherheitsgerät verschieden sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform bilden das sichere und das nicht sichere Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts jeweils einen Verlauf eines Schaltzustands des Sicherheitsgeräts ab. Zum Beispiel gibt das jeweilige Signal an, ob sich das Sicherheitsgerät in einem sicheren Zustand (bei einer Lichtschranke oder einem Lichtgitter als Sicherheitsgerät zum Beispiel „Lichtweg frei”) oder in einem nicht sicheren Zustand („Lichtweg unterbrochen”) befindet. In diesem Fall kann die Signalverarbeitungseinheit ausgebildet sein, um zu überprüfen, ob zumindest ein Teil des durch das nicht sichere Ausgangssignal abgebildeten Verlaufs des Schaltzustands des Sicherheitsgeräts zumindest bis auf eine vorgegebene, zugelassen Diskrepanzzeit mit dem zeitlich entsprechenden Teil des durch das sichere Ausgangssignal abgebildeten Verlaufs übereinstimmt.
Das erste Adapterausgangssignal wird dann von der Signalverarbeitungseinheit bevorzugt so erzeugt, dass es den von dem sicheren und dem nicht sicheren Ausgangssignal abgebildeten Verlauf des Schaltzustands des Sicherheitsgeräts im Wesentlichen unverändert abbildet, wenn die beiden Verläufe miteinander im Rahmen der zulässigen Diskrepanzzeit übereinstimmen und auch sonst kein Fehler von der Signalverarbeitungseinheit erkannt wird. Wenn aber ein Fehler erkannt wird, wie beispielsweise eine zu große zeitliche Diskrepanz zwischen dem von dem sicheren und dem nicht sicheren Ausgangssignal abgebildeten Verlauf des Schaltzustands, kann das von der Signalverarbeitungseinheit erzeugte erste Adapterausgangssignal angepasst werden, um das Vorhandensein des Fehler anzuzeigen. Zum Beispiel kann das erzeugte Adapterausgangssignal bei Erkennen eines Fehlers durch den Adapter so geformt werden, dass es unabhängig von dem tatsächlichen Schaltzustand des Sicherheitsgeräts einen nicht sicheren Schaltzustand des Sicherheitsgeräts anzeigt, um somit in der Sicherheitssteuerung das Ausführen einer Sicherheitsfunktion wie z. B. einer Sicherheitsabschaltung zu bewirken.
Wie vorstehend beschrieben, können das sichere und das nicht sichere Ausgangssignal bevorzugt jeweils den Verlauf eines Schaltzustands (z. B. „Lichtweg frei/unterbrochen”) des Sicherheitsgeräts abbilden. Das sichere und das nicht sichere Ausgangssignal bilden hierbei den Schaltzustand ab, indem sie abhängig von dem Schaltzustand eine bestimmte Signalform annehmen. Beispielsweise kann das nicht sichere Ausgangssignal im Falle eines sicheren Schaltzustands (z. B. „Lichtweg frei”) die Form einer Pulsfolge mit vorgegebener Pulsfrequenz und vorgegebenem Puls/Pauseverhältnis annehmen und im Falle eines nicht sicheren Schaltzustands (z. B. „Lichtweg unterbrochen”) einen konstanten niedrigen Signalpegel annehmen.
Der Adapter ist dann ausgebildet, um das sichere und das nicht sichere Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts daraufhin zu überprüfen, ob sie eine erwartete Signalform besitzen. Beispielsweise kann die Signalverarbeitungseinheit ausgebildet sein, um zu überprüfen, ob das nicht sichere Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts eine erwartete Frequenz und/oder ein erwartetes Puls/Pause-Verhältnis aufweist. Auf diese Weise kann zum Beispiel auch bei Vorhandensein von äußeren Störsignalen eine zuverlässige Erkennung von Fehlfunktionen oder nicht sicheren Schaltzuständen in dem Sicherheitsgerät gewährleistet werden.
Ebenso kann die Signalverarbeitungseinheit ausgebildet sein, um das sichere Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts auf das Vorhandensein von erwarteten Testpulsen zu überprüfen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Signalverarbeitungseinheit ausgebildet, um das erste Adapterausgangssignal so zu gestalten, dass ein Einschaltzeitpunkt des ersten Adapterausgangssignals mit einem Einschaltzeitpunkt des sicheren Ausgangssignals des Sicherheitsgeräts im Wesentlichen übereinstimmt und/oder dass ein Ausschaltzeitpunkt des ersten Adapterausgangssignals mit einem Ausschaltzeitpunkt des sicheren Ausgangssignals des Sicherheitsgeräts im Wesentlichen übereinstimmt. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass der von dem ersten Adapterausgangssignal abgebildete Schaltzustand im Wesentlichen synchron mit dem auf dem sicheren Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts abgebildeten Schaltzustand verläuft.
Zur Ausführung der vorstehend beschriebenen Funktionen kann die Signalverarbeitungseinheit zumindest einen ersten Mikroprozessor umfassen und insbesondere einen ersten und einen zweiten Mikroprozessor, die ausgebildet sind, um eine redundante, zweikanalige Verarbeitung des sicheren und des nicht sicheren Ausgangssignals des Sicherheitsgeräts durchzuführen. Sind zwei Mikroprozessoren vorhanden, können diese zusätzlich ausgebildet sein, um sich gegenseitig zu überwachen. Auf diese Weise wird ein besonders hohes Sicherheitsniveau für das von dem Adapter erzeugte Ausgangssignal gewährleistet.
Der Adapter kann als Kabeladapter ausgebildet sein. Hierbei können die Eingänge des Adapters und/oder ein oder mehrere Ausgänge des Adapters einen Steckverbinder zur Verbindung mit einem Kabel aufweisen, so dass der Adapter über ein oder mehrere Kabel mit dem Sicherheitsgerät verbindbar ist und/oder über ein oder mehrere Kabel mit der Sicherheitssteuerung verbindbar ist. Insbesondere kann zumindest ein Eingang des Adapters eine Buchse für einen M8- oder einen M12-Steckverbinder aufweisen, der einer der Normen IEC 60947-5-2, IEC 61076-2-101 oder IEC 61076-2-104 genügen kann. In diesem Fall kann der Adapter in einem eigenen, von dem Sicherheitsgerät und/oder der Sicherheitssteuerung unabhängigen Gehäuse untergebracht sein.
Anstatt über ein oder mehrere Kabel mit der Sicherheitssteuerung verbindbar zu sein, kann der Adapter auch in eine Sicherheitssteuerung integriert sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Signalverarbeitungseinheit eine Rückmeldungseinheit, die ausgebildet ist, um beim Erkennen eines Fehlers eine Rückmeldung an das Sicherheitsgerät zu erzeugen. Auf diese Weise können ergänzend zu einer etwaigen durch die Sicherheitssteuerung vorgenommenen Sicherheitsabschaltung in dem Sicherheitsgerät selbst entsprechende Sicherheitsfunktionen aktiviert werden.
Beispielsweise ist die Rückmeldungseinheit ausgebildet, um bei einem Erkennen eines Fehlers ein Rückmeldungssignal an dem zweiten Eingang des Adapters anzulegen, das in einem Sicherheitsgerät einen Stuck-At-Fehler an dem sicheren Schaltausgang des Sicherheitsgeräts simuliert. Dies stellt eine besonders einfache Realisierung einer Rückmeldung an das Sicherheitsgerät dar. Beispielsweise kann zur Simulation des Stuck-At-Fehlers ein dauerhafter hoher Signalpegel oder ein dauerhafter niedriger Signalpegel an den zweiten Eingang des Adapters angelegt werden.
Die Rückmeldungseinheit kann auch ausgebildet sein, um bei einem Erkennen eines Fehlers ein Rückmeldungssignal an dem ersten Eingang des Adapters anzulegen, das in einem Sicherheitsgerät einen Stuck-At-Fehler an dem nicht sicheren Schaltausgang des Sicherheitsgeräts simuliert.
Der Adapter kann auch ausgebildet sein, um das sichere und das nicht sichere Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts auf einen Kurzschluss zu überprüfen. Ebenso kann der Adapter ausgebildet sein, um das erste Adapterausgangssignal und ein zweites Adapterausgangssignal auf einen Kurzschluss zu überprüfen.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Sicherheitseinrichtung mit einem wie vorstehend beschriebenen Adapter sowie einem Sicherheitsgerät, wobei ein sicherer Schaltausgang des Sicherheitsgeräts mit dem zweiten Eingang des Adapters verbunden ist und ein nicht sicherer Schaltausgang des Sicherheitsgeräts mit dem ersten Eingang des Adapters verbunden ist. Der Adapter kann dabei in das Sicherheitsgerät integriert sein.
Der sichere Schaltausgang des Sicherheitsgeräts kann dabei durch einen OSSD-Ausgang gebildet sein. Der nicht sichere Schaltausgang des Sicherheitsgeräts kann durch einen ADO- oder einen MFP-Ausgang des Sicherheitsgeräts gebildet sein.
Bevorzugt umfasst die Sicherheitseinrichtung eine Sicherheitssteuerung, wobei der erste Adapterausgang des Adapters mit einem ersten Eingang der Sicherheitssteuerung verbunden ist und ein zweiter Adapterausgang des Adapters mit einem zweiten Eingang der Sicherheitssteuerung verbunden ist. Der erste und/oder der zweite Eingang der Sicherheitssteuerung kann dabei ein OSSD-Eingang sein.
Eine Energieversorgung des Adapters kann beispielsweise aus einem oder beiden Schaltausgängen des Sicherheitsgeräts erfolgen.
Das Sicherheitsgerät kann zum Beispiel ein Lichtgitter oder eine Lichtschranke umfassen, das bzw. die ein Sicherheitslichtgitter bzw. eine Sicherheitslichtschranke ist, also zum Beispiel für den Personenschutz zur Absicherung von Maschinen ausgelegt ist.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Figuren beschrieben. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einem Adapter nach einer ersten Ausführungsform;
2 beispielhafte Signalverläufe in der Sicherheitseinrichtung; und
3 eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einem Adapter gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die Sicherheitseinrichtung umfasst ein Sicherheitsgerät 10, bei dem es sich beispielsweise um ein Lichtgitter oder eine Lichtschranke handeln kann. Das Sicherheitsgerät 10 weist einen nicht sicheren Schaltausgang 12 und einen sicheren Schaltausgang 14 auf, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel der sichere Schaltausgang 12 ein OSSD-Ausgang ist und der nicht sichere Schaltausgang 14 ein ADO-Ausgang ist. Der nicht sichere Schaltausgang 12 ist über eine Signalleitung an einen ersten Eingang eines Adapters 20 angeschlossen und der sichere Schaltausgang 14 ist über eine weitere Signalleitung mit einem zweiten Eingang 18 des Adapters 20 verbunden, wobei beide Signalleitungen zum Beispiel in einem gemeinsamen Kabel zusammengefasst sein können. Der Adapter 20 empfängt also an dem ersten Eingang 16 das von dem nicht sicheren Schaltausgang 12 des Sicherheitsgeräts 10 gesendete nicht sichere Ausgangssignal 22, welches in 1 schematisch dargestellt ist und in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ein ADO-Ausgangssignal ist. Der zweite Eingang 18 des Adapters 20 empfängt von dem sicheren Schaltausgang 14 des Sicherheitsgeräts 10 ein sicheres Ausgangssignal 24, welches in 1 schematisch dargestellt ist und im hier geschilderten Ausführungsbeispiel ein OSSD-Signal ist. Der Adapter 20 weist an seinen Eingängen 16, 18 jeweils einen Pegelumsetzer 26 auf, der jeweils den Pegel der von dem Sicherheitsgerät 10 empfangenen Signale 22, 24 geeignet umsetzt.
Der Adapter 20 umfasst eine Signalverarbeitungseinheit 28, die mit dem ersten und dem zweiten Eingang 16, 18 gekoppelt ist und ausgebildet ist, um das empfangene sichere Ausgangssignal 24 und das empfangene nicht sichere Ausgangssignal 22 des Sicherheitsgeräts 10 zu verarbeiten und daraus ein erstes Adapterausgangssignal 29 zu erzeugen. Dazu umfasst die Signalverarbeitungseinheit 28 einen Mikroprozessor 30 und einen OSSD-Baustein 31, der zur Formung eines OSSD-Signals ausgebildet ist.
Der Adapter 20 weist einen ersten Adapterausgang 32 und einen zweiten Adapterausgang 34 auf, die über Signalleitungen mit sicheren Eingängen 36, 38 einer Sicherheitssteuerung 40 verbunden sind, wobei die Signalleitungen zum Beispiel in einem gemeinsamen Kabel zusammengefasst sein können. Der Adapter 20 verfügt über eine Verbindungsleitung 42, die sowohl mit dem zweiten Eingang 18 als auch mit dem zweiten Ausgang 34 des Adapters 20 verbunden ist und ausgebildet ist, um das am zweiten Eingang 18 des Adapters 20 empfangene sichere Ausgangssignal 24 des Sicherheitsgeräts 10 unverändert an dem zweiten Ausgang 34 des Adapters 20 zur Verfügung zu stellen. Das sichere Ausgangssignal 24 des Sicherheitsgeräts 20 wird somit über die Verbindungsleitung 42 von dem zweiten Eingang 18 durch den Adapter 20 an den zweiten Ausgang 34 des Adapters 20 durchgeschleift.
Im hier geschilderten Ausführungsbeispiel werden beide Ausgangssignale 22, 24 von dem Sicherheitsgerät 10 so erzeugt, dass sie zu jedem Zeitpunkt den Schaltzustand des Sicherheitsgeräts 10 abbilden, d. h. anzeigen, ob sich das Sicherheitsgerät in einem sicheren Schaltzustand befindet (z. B. ”Lichtweg frei”) oder nicht (z. B. „Lichtweg unterbrochen”).
Hierzu nimmt jedes Ausgangssignal 22, 24 abhängig von dem jeweils aktuellen Schaltzustand eine vorgegebene Signalform an. Zum Beispiel wird das nicht sichere Ausgangssignal 22 so erzeugt, dass das Signal 22 bei einem sicheren Zustand des Sicherheitsgeräts 10 eine Pulsfolge mit einer bestimmten Pulsfrequenz und einem bestimmten Puls/Pause-Verhältnis darstellt und dass das Signal 22 bei einem nicht sicheren Zustand des Sicherheitsgeräts 10 einen niedrigen Signalpegel wie z. B. einen Nullpegel oder einen hochohmigen Zustand annimmt.
Das sichere Ausgangssignal 24 wird so erzeugt, dass das Signal 24 bei einem sicheren Zustand des Sicherheitsgeräts 10 einen hohen Signalpegel annimmt und dabei regelmäßig in vorgegebenen Zeitabständen Testpulse 46 (2) aufweist und dass das Signal 24 bei einem nicht sicheren Zustand des Sicherheitsgeräts 10 einen niedrigeren Signalpegel annimmt.
Beide Ausgangssignale 22, 24 werden so erzeugt, dass sie im normalen fehlerfreien Betrieb des Sicherheitsgeräts 10 zumindest bis auf eine zu erwartende Diskrepanzzeit stets zeitlich synchron denselben Schaltzustand anzeigen, d. h. dass zum Beispiel beide Signale anzeigen, dass der Lichtweg frei ist. Liegt diese Synchronität nicht vor, ist von einem Fehler auszugehen, zum Beispiel von einem internen Fehler in dem Sicherheitsgerät 10 oder einem Fehler in der Signalübertragung zwischen dem Sicherheitsgerät 10 und dem Adapter 20.
In der Signalverarbeitungseinheit 28 werden die Ausgangssignale 22, 24 ausgewertet und das erste Adapterausgangssignal 29 erzeugt. Die Signalverarbeitungseinheit 28 ist dabei ausgebildet, um das Adapterausgangssignal 29 so zu gestalten, dass einerseits das Adapterausgangssignal 29 einen sicheren Schaltzustand anzeigt, wenn die beiden Ausgangssignale 22, 24 des Sicherheitsgeräts 10 einen sicheren Schaltzustand anzeigen und kein Fehler erkannt wird, und dass andererseits das Adapterausgangssignal 29 einen nicht sicheren Schaltzustand anzeigt, wenn entweder beide Ausgangssignale 22, 24 des Sicherheitsgeräts 10 einen nicht sicheren Schaltzustand anzeigen oder wenn von der Signalverarbeitungseinheit 28 das Vorliegen eines Fehlers erkannt wird.
Zur Erkennung von Fehlern analysiert die Signalverarbeitungseinheit 28 zum einen, ob das sichere und das nicht sichere Ausgangssignal 24, 22 jeweils für sich genommen eine zu erwartende Signalform aufweisen. Das nicht sichere Ausgangssignal 22 wird dabei darauf überprüft, ob einerseits entweder eine Pulsfolge mit einer erwarteten Frequenz und einem erwarteten Puls/Pauseverhältnis oder ein niedriger Signalpegel vorliegen, oder ob andererseits eine nicht erwartete Signalform vorliegt. Beispielsweise ist bei einem dauerhaften hohen Signalpegel des nicht sicheren Ausgangssignals 22 von einem Stuck-At Fehler an dem nicht sicheren Schaltausgang 12 des Sicherheitsgeräts 10 auszugehen.
Das sichere Ausgangssignal 24 wird darauf überprüft, ob einerseits entweder ein hoher Signalpegel mit den erwarteten Testpulsen oder ein niedriger Signalpegel vorliegen, oder ob andererseits eine nicht erwartete Signalform vorliegt, wie beispielsweise ein dauerhaft hoher Signalpegel ohne die erwarteten Testpulse, in welchem Fall von einem Stuck-At Fehler an dem sicheren Schaltausgang 14 des Sicherheitsgeräts 10 auszugehen ist.
Die Signalverarbeitungseinheit 28 überprüft weiterhin, ob ein Kurzschluss zwischen den beiden Ausgangssignale 22, 24 des Sicherheitsgeräts 10 vorliegt oder ob ein Kurzschluss zwischen den an beiden Ausgängen 32, 34 des Adapter 20 ausgegebenen Signalen vorliegt.
Schließlich überprüft die Signalverarbeitungseinheit 28, ob das nicht sichere und das sichere Ausgangssignal 22, 24 einen erwarteten Zusammenhang aufweisen. Im geschilderten Ausführungsbeispiel analysiert die Signalverarbeitungseinheit 28 dazu, ob der durch das nicht sichere Ausgangssignal 22 abgebildete Verlauf des Schaltzustands des Sicherheitsgeräts 10 zumindest bis auf eine vorgegebene Diskrepanzzeit von zum Beispiel einigen Mikrosekunden mit dem durch das sichere Ausgangssignal 24 abgebildeten Verlauf übereinstimmt. Hierbei wird zum Beispiel überprüft, ob bei einem Übergang des von dem nicht sicheren Ausgangssignal 22 abgebildeten Verlaufs des Schaltzustands von einem nicht sicheren zu einem sicheren Zustand auch das sichere Ausgangssignal 24 im Rahmen einer vorgegebenen Diskrepanzzeit einen solchen Übergang anzeigt. Ist dies nicht der Fall, ist von einem Fehler in dem Sicherheitsgerät 10 oder in der Signalübertragung zwischen dem Sicherheitsgerät 10 und dem Adapter 20 auszugehen.
Wird kein Fehler erkannt, wird das von der Signalverarbeitungseinheit 28 erzeugte erste Adapterausgangssignal 29 so geformt, dass es den von dem sicheren und dem nicht sicheren Ausgangssignal 24, 22 des Sicherheitsgeräts 10 abgebildeten Verlauf des Schaltzustands des Sicherheitsgeräts 10 wiedergibt. Die Zeitpunkte t1, t2, zu denen das Adapterausgangssignal 29 einen Übergang von einem sicheren zu einem nicht sicheren Schaltzustand oder umgekehrt anzeigt, werden dabei mit dem sicheren Ausgangssignal 24 synchronisiert, sodass bei einer im Rahmen der zugelassenen Diskrepanzzeit befindlichen zeitlichen Asynchronität zwischen den beiden Ausgangssignalen 22, 24 das sichere Ausgangssignal 24 die Ein- und Ausschaltzeitpunkte t1, t2 des erzeugten Adapterausgangssignals 29 bestimmt. Im fehlerfreien Fall ist das erzeugte Adapterausgangssignal 29 somit, wie in 1 und 2 gezeigt, im Wesentlichen identisch mit dem sicheren Ausgangssignal 24.
Wird hingegen von der Signalverarbeitungseinheit 28 ein Fehler erkannt, wird das erste Adapterausgangssignal 29 so geformt, dass es einen nicht sicheren Schaltzustand anzeigt, d. h. das Adapterausgangssignal 29 wird in dem hier geschilderten konkreten Ausführungsbeispiel auf einen niedrigen Signalpegel gezogen.
Die Sicherheitssteuerung 40 führt eine Sicherheitsabschaltung durch, wenn das erste Adapterausgangssignal 29 einen nicht sicheren Schaltzustand anzeigt, d. h. wenn entweder das Sicherheitsgerät 10 sich tatsächlich in einem, insofern korrekt von den Ausgangssignalen 22 und 24 angezeigten, nicht sicheren Schaltzustand befindet oder wenn wie vorstehend beschrieben durch den Adapter 20 ein Fehler erkannt wurde.
Zusätzlich kann die Signalverarbeitungseinheit 28 ausgebildet sein, um bei einem Erkennen eines Fehlers ein Signal an den ersten Eingang 16 und/oder den zweiten Eingang 18 des Adapters 20 anzulegen, das in dem Sicherheitsgerät 10 einen Stuck-At-Fehler an dem jeweils verbundenen Ausgang 12, 14 des Sicherheitsgeräts 10 simuliert, um auf diese Weise eine Rückmeldung zu dem Sicherheitsgerät 10 zu realisieren.
2 zeigt beispielhafte Verläufe des sicheren Ausgangssignals 24 und des nicht sicheren Ausgangssignals 22 des Sicherheitsgeräts 10 sowie des aus diesen Signalen 22, 24 erzeugten ersten Ausgangssignals 29 des Adapters 20. Zu einem Zeitpunkt t1 zeigen sowohl das sichere als auch das nicht sichere Ausgangssignal 22, 24 einen Übergang von einem nicht sicheren zu einem sicheren Zustand an. Solange der sichere Zustand anhält, nimmt das sichere Ausgangssignal 24 einen hohen Pegel mit in vorgegebenen Zeitabständen vorgesehenen Testpulsen 46 an. Das nicht sichere Ausgangssignal 22 nimmt die Form einer Pulsfolge mit einer vorgegebenen Frequenz und einem vorgegebenen Puls/Pauseverhältnis an. Zum Zeitpunkt t2 zeigen beide Signale 22, 24 einen Übergang von einem sicheren zu einem nicht sicheren Schaltzustand an.
Im vorliegenden Fall sind die durch die beiden Ausgangssignale 22, 24 angezeigten Verläufe des Schaltzustands des Sicherheitsgeräts 10 im Rahmen der zugelassenen Diskrepanzzeit synchron (im gezeigten Beispiel sogar ohne zeitliche Diskrepanz). Außerdem ist kein Stuck-At-Fehler vorhanden, sodass die Signalverarbeitungseinheit 28 ein erstes Adapterausgangssignal 29 erzeugt, welches im Wesentlichen mit dem sicheren Ausgangssignal 24 des Sicherheitsgeräts 10 übereinstimmt. Würde ein Fehler erkannt, würde das erzeugte erste Adapterausgangssignal 29 auf einen niedrigen Pegel gezogen, um einen nicht sicheren Schaltzustand des Sicherheitsgeräts 10 anzuzeigen und dadurch eine Sicherheitsabschaltung durch die Sicherheitssteuerung 40 zu bewirken.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Sicherheitseinrichtung. Hier umfasst der Adapter 20 jedoch zwei Mikroprozessoren 30, 33, die die beiden Signale 22, 24 unabhängig voneinander auswerten und sich dabei gegenseitig überwachen. Auf diese Weise wird eine zweikanalige Auswertung der Signale 22, 24 realisiert und das durch die Sicherheitseinrichtung gewährleistete Sicherheitsniveau noch weiter erhöht. Der übrige Aufbau entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform der 1.
Bezugszeichenliste

10: Sicherheitsgerät
12: nicht sicherer Schaltausgang
14: sicherer Schaltausgang
16: erster Eingang
18: zweiter Eingang
20: Adapter
22: nicht sicheres Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts
24: sicheres Ausgangssignal des Sicherheitsgeräts
26: Pegelumsetzer
28: Signalverarbeitungseinheit
29: erstes Adapterausgangssignal
30: Mikroprozessor
31: OSSD-Baustein
32: erster Adapterausgang
33: Mikroprozessor
34: zweiter Adapterausgang
36: sicherer Eingang
38: sicherer Eingang
40: Sicherheitssteuerung
42: Verbindungsleitung
46: Testpuls
t1: Zeitpunkt
t2: Zeitpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Normen IEC 60947-5-2 [0025]
IEC 61076-2-101 [0025]
IEC 61076-2-104 [0025]

Claims

Adapter (20) zur Anbindung eines Sicherheitsgeräts (10), das einen nicht sicheren und einen sicheren Schaltausgang (12; 14) aufweist, an eine Sicherheitssteuerung (40), wobei der Adapter (20) umfasst: – einen ersten Eingang (16), der zur Anbindung an einen nicht sicheren Schaltausgang (12) des Sicherheitsgeräts (10) und zum Empfangen eines nicht sicheren Ausgangssignals (22) von dem nicht sicheren Schaltausgang (12) ausgebildet ist, – einen zweiten Eingang (18), der zur Anbindung an einen sicheren Schaltausgang (14) des Sicherheitsgeräts (10) und zum Empfangen eines sicheren Ausgangssignals (24) von dem sicheren Schaltausgang (14) ausgebildet ist, – eine Signalverarbeitungseinheit (28), die mit dem ersten Eingang (16) und dem zweiten Eingang (18) gekoppelt ist und ausgebildet ist, um das empfangene sichere Ausgangssignal (24) und das empfangene nicht sichere Ausgangssignal (22) des Sicherheitsgeräts (10) darauf zu überprüfen, ob diese Ausgangssignale (22; 24) einen erwarteten Zusammenhang aufweisen, und um ein von dem nicht sicheren und dem sicheren Ausgangssignal (22; 24) des Sicherheitsgeräts (10) abhängiges erstes Adapterausgangssignal (29) zu erzeugen, und – einen ersten Adapterausgang (32), der zur Anbindung an einen sicheren Eingang (36) der Sicherheitssteuerung (40) und zum Senden des ersten Adapterausgangssignals (29) an die Sicherheitssteuerung (40) ausgebildet ist.
Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (20) einen zweiten Adapterausgang (34) aufweist, der zur Anbindung an einen weiteren sicheren Eingang (38) der Sicherheitssteuerung (40) ausgebildet ist, sowie eine Verbindungsleitung (42), die mit dem zweiten Eingang (18) und dem zweiten Adapterausgang (34) des Adapters (20) verbunden ist und ausgebildet ist, um das am zweiten Eingang (18) des Adapters (20) empfangene Signal (24) im Wesentlichen unverändert an dem zweiten Adapterausgang (34) des Adapters (20) zur Verfügung zu stellen.
Adapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Eingang (18) zur Anbindung an einen OSSD-Ausgang (14) des Sicherheitsgeräts (10) und zum Empfangen eines OSSD-Ausgangssignals von dem Sicherheitsgerät (10) ausgebildet ist.
Adapter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang (16) zur Anbindung an einen ADO-Ausgang des Sicherheitsgeräts (10) und zum Empfangen eines ADO-Ausgangssignals von dem Sicherheitsgerät (10) ausgebildet ist oder der erste Eingang (16) zur Anbindung an einen MFP-Ausgang des Sicherheitsgeräts (10) und zum Empfangen eines MFP-Ausgangssignals von dem Sicherheitsgerät (10) ausgebildet ist.
Adapter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht sichere und das sichere Ausgangssignal (22; 24) des Sicherheitsgeräts (10) jeweils einen Verlauf eines Schaltzustands des Sicherheitsgeräts (10) abbilden und die Signalverarbeitungseinheit (28) ausgebildet ist, um zu überprüfen, ob zumindest ein Teil des durch das nicht sichere Ausgangssignal (22) abgebildeten Verlaufes des Schaltzustands des Sicherheitsgeräts (10) zumindest bis auf eine vorgegebene, zugelassene Diskrepanzzeit mit dem zeitlich entsprechenden Teil des durch das sichere Ausgangssignal (24) abgebildeten Verlaufes übereinstimmt.
Adapter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (28) ausgebildet ist, um zu überprüfen, ob das nicht sichere Ausgangssignal (22) des Sicherheitsgeräts (10) eine erwartete Frequenz und/oder ein erwartetes Puls/Pauseverhältnis aufweist.
Adapter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (28) ausgebildet ist, um das sichere Ausgangssignal (24) des Sicherheitsgeräts auf das Vorhandensein von erwarteten Testpulsen (46) zu überprüfen.
Adapter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (28) ausgebildet ist, um das erste Adapterausgangssignal (29) so zu gestalten, dass ein Einschaltzeitpunkt des ersten Adapterausgangssignals (29) mit einem Einschaltzeitpunkt des sicheren Ausgangssignals (24) des Sicherheitsgeräts (10) im Wesentlichen übereinstimmt und/oder dass ein Ausschaltzeitpunkt des ersten Adapterausgangssignals (29) mit einem Ausschaltzeitpunkt des sicheren Ausgangssignals (24) des Sicherheitsgeräts (10) im Wesentlichen übereinstimmt.
Adapter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (28) einen ersten Mikroprozessor (30) umfasst.
Adapter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (28) einen zweiten Mikroprozessor (33) umfasst, wobei der erste und der zweite Mikroprozessor (30; 33) insbesondere ausgebildet sind, um eine redundante, zweikanalige Verarbeitung des nicht sicheren und des sicheren Ausgangssignals (22; 24) des Sicherheitsgeräts (10) durchzuführen.
Adapter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (20) als Kabeladapter ausgebildet ist, wobei insbesondere zumindest ein Eingang (16, 18) des Adapters eine Buchse für einen M12-Steckverbinder aufweist.
Adapter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Adapter (20) in eine Sicherheitssteuerung integriert ist.
Adapter nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit (28) ausgebildet ist, um durch eine Überprüfung des nicht sicheren und des sicheren Ausgangssignals (22; 24) des Sicherheitsgeräts (10) einen Fehler zu erkennen, und eine Rückmeldungseinheit umfasst, die ausgebildet ist, um bei einem Erkennen eines Fehlers eine Rückmeldung an das Sicherheitsgerät (10) zu erzeugen.
Adapter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldungseinheit ausgebildet ist, um bei einem Erkennen eines Fehlers ein Rückmeldungssignal an den zweiten Eingang (18) des Adapters (20) anzulegen, das in einem Sicherheitsgerät (10) einen Stuck-At Fehler an dem sicheren Schaltausgang (14) des Sicherheitsgeräts (14) simuliert.
Adapter nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückmeldungseinheit ausgebildet ist, um bei einem Erkennen eines Fehlers ein Rückmeldungssignal an den ersten Eingang (16) des Adapters (20) anzulegen, das in einem Sicherheitsgerät (10) einen Stuck-At Fehler an dem nicht sicheren Schaltausgang (12) des Sicherheitsgeräts (10) simuliert.
Sicherheitseinrichtung mit einem Adapter (20) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche sowie einem Sicherheitsgerät (10), wobei ein sicherer Schaltausgang (14) des Sicherheitsgeräts (10) mit dem zweiten Eingang (18) des Adapters (20) verbunden ist und ein nicht sicherer Schaltausgang (12) des Sicherheitsgeräts (10) mit dem ersten Eingang (16) des Adapters (20) verbunden ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der sichere Schaltausgang (14) des Sicherheitsgeräts (10) durch einen OSSD-Ausgang gebildet ist und/oder der nicht sichere Schaltausgang (12) des Sicherheitsgeräts (10) durch einen ADO- oder MFP-Ausgang des Sicherheitsgeräts (10) gebildet ist.
Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitseinrichtung eine Sicherheitssteuerung (40) umfasst, wobei der erste Adapterausgang (32) des Adapters (20) mit einem ersten Eingang (36) der Sicherheitssteuerung (40) verbunden ist und ein zweiter Adapterausgang (34) des Adapters (20) mit einem zweiten Eingang (38) der Sicherheitssteuerung (40) verbunden ist, insbesondere wobei der erste und/oder der zweite Eingang (36, 38) der Sicherheitssteuerung ein OSSD-Eingang ist.
Sicherheitseinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsgerät eine Lichtschranke oder ein Lichtgitter umfasst.
Sicherheitseinrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (20) in das Sicherheitsgerät (10) integriert ist.