DE29718102U1 - Sicherheitsfeldbus-Modul - Google Patents

Sicherheitsfeldbus-Modul

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Description

Zugelassene Vertreter Patentanwälte ■ Lange StraSe 51 ■ D-70174 Stuttgart beim Europäischen Patentamt
Reg.-Nr. 128 383
26. September 1997/1006
Euchner GmbH + Co., Kohlhammerstr, 16, 70771 Leinfelden-Echterdingen
Sicherheitsfeldbus-Modul
Die Erfindung betrifft ein Feldbus-Modul zum elektrischen Anschließen mindestens einer Komponente an einen Feldbus. Die Erfindung ist beispielsweise in der Produktions- und Automatisierungstechnik anwendbar.
Derartige Feldbusse gewinnen in der Automatisierungs- und Produktionstechnik immer mehr an Bedeutung, weil sich der Verdrahtungsaufwand von Maschinen und Anlagen dadurch auf ein Minimum reduzieren läßt. Einen wesentlichen Anteil am verbleibenden Verdrahtungs- und Installationsvolumen stellen jedoch nach wie vor die sicherheitsrelevanten Informationen zum Abschalten von risikobehafteten Maschinenteilen einer Anlage dar.
Die Norm EN 80 204 schreibt vor, daß für die Not-Aus Funktion der Stopp-Kategorie 0 nur fest verdrahtete, elektromechanische Bauteile verwendet werden dürfen. Die Auslösung darf nicht von einer Schaltlogik, unbeachtlich ob aus Hardware oder Software bestehend, oder von der Übertragung von Befehlen über ein Kommunikationsnetz oder einer Daienverbindung abhängen. Aus diesem Grund werden parallel zu den Bussystemen die sicherheits-
Telefon (0711) 221091 Postbank Stuttgart (BLZ 60010070) 7211-700 VAT. Reg. No. DE 147502520
-2 -
bezogenen Funktionen über festverdrahtete Leitungen einzeln in den Not-Aus-Kreis eingebunden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Feldbus-Modul bereitzustellen, das den Verdrahtungs- und Insta!iationsaufwand für das Feldbussystem einschließlich des Sicherheitssystems reduziert. Dabei soll eine zuverlässige und normgerechte Not-Aus Funktion gewährleistet sein. Der technische Aufwand für die Realisierung des Feldbus-Moduls und die erforderlichen Änderungen an bestehenden Feldbussystemen sollen möglichst gering sein.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Aufgabe ist bei einem Feldbus-Modul zum elektrischen Anschließen mindestens einer Komponente an einen Feldbus dadurch gelöst, daß die Komponente ein Sicherheitselement mit mindestens einem Sicherheitskontakt und mindestens einem Meldekontakt ist, und daß die Information des Meldekontaktes durch das Feldbus-Modul auf den Feldbus umsetzbar und über den Feldbus übertragbar ist. Durch diese integration der Meldekontakt-Information in die über den Feldbus übertragenen Informationen macht eine separate Verdrahtung der Meldekontakte überflüssig. Dadurch wird der Verdrahtungsaufwand und insbesondere der Aufwand für die Installation der Verdrahtung deutlich reduziert. Weiterhin ist vorteilhaft, daß mit dem erfindungsgemäßen Feldbus-Modul Sicherheitselemente wie beispielsweise Sicherheitsschalter, Türschalter, Not-Aus Befehlsgeräte, usw. jedweder Fabrikate und auch Komponenten von Sicherheitsausgangskreisen, wie beispielsweise Verriegelungselemente für Sicherheitsschalter, wie normale Sensoren bzw. Aktoren an das Feldbus-Modul angeschlossen werden können. Vorteilhaft ist
-3-
weiterhin, daß kein zusätzlicher Sicherheitsbus für die Übertragung von Sicherheitsfunktionen erforderlich ist. Außerdem ist vorteilhaft, daß die erfindungsgemäßen Feldbus-Module einfach und ohne Änderungen in bestehende Feldbussysteme integriert werden können.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 2 hat den Vorteil, daß neben Sicherheitselementen auch normale Sensoren und Aktoren an das erfindungsgemäße Feldbus-Modul angeschlossen werden können. Dadurch wird der Verdrahtungs- und Installationsaufwand weiter reduziert. Als Sensoren kommen beispielsweise optische, magnetische oder mechanische Sensoren in Betracht ebenso wie SchreibVLeseköpfe von Identifikationssystemen. Als Aktoren kommen beispielsweise elektromechanisch^ oder piezoelektrische Steller in Betracht.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 3 hat den Vorteil, daß durch die Übertragung eines Steuersignals zur Verriegelung des Sicherheitselements eine separate Verdrahtung für das Steuersignal entfällt.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 4 hat den Vorteil, daß durch die Eingliederung der Meldekontakt-Information und des Steuersignals als Prozeßdaten in den Feldbus das Daten protokoll des Feldbusses nicht an das neue Feldbus-Modu! angepaßt werden muß, sondern das erfindungsgemäße Feldbus-Modu! problemlos an bestehende Feldbussysteme angeschlossen werden kann.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß den Schutzansprüchen 5 und 6 hat den Vorteil, daß durch die Integration des sogenannten Sicherheitseingangskreises in die neben dem Feldbus ohnehin notwendige Leitung zur 24 Volt-Versorgung der Verdrahtungs- und insbesondere Installationsaufwand weiter reduziert wird. Die 24 Volt-Versorgungsspannung
-4-
wird bei Gefahr von einem übergeordneten Sicherheitsschaltgerät, beispielsweise von einem Sicherheits-Auswertegerät (Not-Aus Relais) abgeschaltet. Diese abschaltbare 24 Volt-Versorgung wird häufig auch als "geschaltete 24 Volt" bezeichnet.
Die besonderen Ausführungsarten der Erfindung gemäß den Schutzansprüchen 7 bis 9 haben den Vorteil, daß die im Stand der Technik bekannten Sicherheitsschalter ohne Abänderung an das erfindungsgemäße Feldbus-Modul wie normale Sensoren oder Aktoren anschließbar sind. Die Verwendung von Sicherheits- und Meldekontakten bietet eine erhöhte Sicherheit ebenso wie die a!s Zwangsöffner ausgeführten Sicherheitskontakte. Die auf den Feldbus gehenden Meldekontakt können bei einem Türschalter beispielsweise die Information "Tür offen" und "Tür entriegelt" melden.
Die besondere Ausführungsart der Erfindung gemäß dem Schutzanspruch 10 hat den Vorteil, daß der interBus einen weltweit durchgesetzten Standard auf dem Gebiet der Produktions- und Automatisierungstechnik darstellt. Daher sind vorteilhafterweise für diesen Busstandard zahlreiche und zuverlässige Komponenten auf dem Markt kostengünstig erhältlich. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Feldbus-Modul auch für alle anderen Feldbusse, beispielsweise dem Profibus, &Agr;-Bus, CAN-Bus, ASI, usw. realisiert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentÜch sein.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Feldbus-Modul mit einem Sicherheits-Türschalter.
-5 -
Die Fig. 1 zeigt ein Feldbus-Modul 1 zum elektrischen Anschließen mindestens einer Komponente an einen Feldbus 2, wobei die Komponente im dargestellten Fall ein Sicherheits-Türschalter 3 mit zwei Sicherheitskontakten A1 5 und zwei Meidekontakten 6, 7 ist und wobei die Information der Meldekontakte 6, 7 durch das Feldbus-Modul 1 auf den Feldbus 2 umgesetzt und über den Feldbus 2 übertragen wird. Die beiden Sicherheitskontakte A1 5 befinden sich in ihrer zwangsgeöffneten Stellung. Die zu den beiden Sicherheitskontakten A1 5 zugehörigen Leitungen 14, 15 werden zusammen mit einer Versorgungsspannung 11 in einem gemeinsamen Kabel 12 dem Feldbus-Modul 1 über einen sogenannten "Safe-In" Anschluß 18 zugeführt und über einen sogenannten "Safe-Out" Anschluß 19 von dem Feldbus-Modul 1 abgeführt. Die beiden Kanäle 14, 15, die zu den Sicherheitskontakten A1 5 gehören, tragen in dem dargestellten Beispiel die information "Tür geschlossen" und "Tür verriegelt".
Bei einer Betätigung des Sicherheitsschalters durch einen separaten Betätiger schließen sich die beiden Sicherheitskontakte 4, 5. Entsprechend öffnen sich die beiden Meldekontakte 6, 7 und melden über die zugehörigen Signalkanäle 16, 17 die Information "Tür geschlossen" bzw. "Tür verriegelt". Diese Meldekontakt-Informationen 16, 17 werden durch die Datenverarbeitungseinheit 22 auf den Feldbus 2 umgesetzt und über den Feldbus 2 übertragen. Der Feldbus 2 wird über einen sogenannten "Bus-in" Anschluß dem Feldbus-Modul 1 zugeführt und über einen "Bus-Out" Anschluß von dem Feldbus-Modul 1 abgeführt. An die Datenverarbeitungseinheit 22 ist außerdem über einen Kanal 23 ein Sensor 8 angeschlossen. Weiterhin ist über einen Kanal ein Aktor 9 an die Datenverarbeitungseinheit 22 angeschlossen. Die von dem Sensor 8 aufgenommenen Signale werden über die Datenverarbeitungseinheit 22 auf dem Feidbus 2 umgesetzt. Die über den Feldbus 2 ankommenden Signale für den Aktor 9 werden von der Datenverarbeitungseinheit 22 an den Aktor 9 über den Kanal 24 ausgegeben.
-6-
Ein über den Feldbus 2 von dem Feldbus-Modul 1 empfangenes Verriegelungssignal wird von der Datenverarbeitungseinheit 22 über den Kanal 10 auf ein Verriegelungselement 21 des Sicherheitsschalters gegeben. Bei angelegtem Verriegeiungssignal kann der Betätiger 20 nicht aus dem Sicherheitsschalter 3 gezogen werden: Die mit dem Betätiger verbundene Schutztür ist verriegelt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Versorgungsspannung 11 von dem "Safe-In" Anschluß 18 auf den "Safe-Out" Anschluß 19 durchgeschleift. Es handelt sich bei dieser Versorgungsspannungsleitung 11 um eine sogenannte "geschaltete 24 Volt" Leitung, bei der die Versorgungsspannung von 24 Volt bei Gefahr von einem übergeordneten Sicherheitsschaltgerät abgeschaltet wird. An diese Versorgungsspannungsleitung 11 kann beispielsweise auch der Aktor 9 angeschlossen werden. In diesem Fall wird der Aktor 9 bei Gefahr spannungslos geschaltet.

Claims (10)

-01 - Schutzansprüche
1. Feldbus-Modul (1) zum elektrischen Anschließen mindestens einer Komponente an einen Feldbus (2)
dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente ein Sicherheitselement (3) mit mindestens einem Sicherheitskontakt (4, 5) und mindestens einem Meldekontakt (6, 7) ist, und daß die Information des Meldekontaktes (6, 7) durch das Feldbus-Modul (1) auf den Feldbus (2) umsetzbar und über den Feldbus (2) übertragbar ist.
2. Feldbus-Modul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Komponenten Sensoren (8) und Aktoren (9) über das Feldbus-Modul (1) an den Feldbus (2) angeschlossen sind.
3. Feldbus-Modu! (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitselement (3) durch ein Steuersignal (10) verriegelbar ist und daß das Steuersignal (10) über den Feldbus (2) übertragen wird.
4. Feldbus-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meldekontakt-Informationen (16, 17) und das Steuersignal (10) als Prozeßdaten über den Feidbus (2) übertragen werden.
5. Feldbus-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitskontakte (4, 5) auf einer elektrischen Leitung in baulicher Einheit, insbesondere in einem gemeinsamen Kabel (12), zusammen mit einer Versorgungsspannung (11) zu dem Feldbus-Modul (1) geführt sind.
-02-
6. Feldbus-Modu! (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung (11) 24 Volt beträgt und daß die Versorgungsspannung (11) bei Gefahr von einem übergeordneten Sicherheitsschaltgerät abschaltbar ist.
7. Feldbus-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Sicherheitselement (3) um einen Sicherheitsschalter handelt.
8. Feldbus-Modul (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitskontakt (4, 5) des Sicherheitsschalters (3) beim Entriegeln oder Öffnen einer Schutzeinrichtung zwangsöffnend ist und ein über die Sicherheitskontakte (6, 7) gebildeter Sicherheitskreis abschaltbar ist.
9. Feldbus-Modul (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherheitsschalter (3) ein Vierfach-Schalteiement ist mit zwei Sicherheitskontakten [A1 5) und zwei Meldekontakten {6, 7).
10. Feldbus-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Feldbus (2) um den interBus handelt.
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