DE4242936A1 - Safety device with microprocessor - Google Patents
Safety device with microprocessorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung, inbesondere zum Schutz von Personen und/oder Objekten, nach dem Oberbegriff des Pa tentanspruches 1.The invention relates to a safety device, in particular for Protection of people and / or objects, according to the generic term of Pa claim 1.
Aus der DE-OS 42 10 848 ist eine Sicherheitseinrichtung, insbeson dere zum Schutz von Personen und/oder Objekten, bekannt, die eine mit zumindest einer einen elektrischen Abschluß zugeordneten Meß stelle, wobei die Meßstelle inbesondere als taktiler Sensor ausgebildet ist, versehene Auswerteeinheit aufweist, welche zumindest aus einer Vergleichseinrichtung besteht, der ein von der Meßstelle ab gebbares Signal zuführbar ist und in Abhängigkeit des Signals eine Schalteinrichtung betätigbar ist. Diese Sicherheitseinrichtung hat den Nachteil, daß Vergleichswerte in der Vergleichseinrichtung fest vorge geben sind, so daß für jeden einzelnen Einsatzfall oder für unterschiedliche Einsatzgebiete mehrere Sicherheitseinrichtungen erforderlich sind. Weiterhin weist diese Sicherheitseinrichtung den Nachteil auf, daß der Meßstelle ein ohmscher Abschlußwiderstand elektrisch zugeordnet ist und mit diesem Abschlußwiderstand abge schlossen ist. Aus diesem Grund sind bei dieser Sicherheitseinrichtung lediglich Meßstellen verwendbar, die mit einem ohmschen Abschlußwiderstand abgeschlossen werden können. Ebenso von Nachteil ist es, daß eine in ihrer Gesamtheit aus diskreten Bauelementen bestehende Sicherheitseinrichtung die für den Einsatzfall einer Sicherheitseinrichtung erforderlichen Reaktionszeiten nicht aufweist.DE-OS 42 10 848 is a safety device, in particular known for the protection of people and / or objects, the one with at least one measurement associated with an electrical termination place, the measuring point being designed in particular as a tactile sensor is provided, which has at least one evaluation unit there is a comparison device, which depends on the measuring point can be supplied and a signal depending on the signal Switching device can be actuated. This safety device has the Disadvantage that comparison values are fixed in the comparison device are given, so that for each individual application or for different areas of application several safety devices required are. Furthermore, this safety device has the Disadvantage that the measuring point has an ohmic terminating resistor is electrically assigned and abge with this terminating resistor is closed. For this reason, are with this Safety device can only be used with a measuring point ohmic terminating resistor can be completed. As well the disadvantage is that one in its entirety from discrete Components existing safety device for the Reaction times required for a safety device does not have.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheits einrichtung, insbesondere zum Schutz von Personen und/oder Objek ten, bereitzustellen, mit der ausreichend schnelle Reaktionszeiten re alisierbar sind und die universell einsetzbar ist.The invention has for its object a security device, in particular for the protection of persons and / or objects ten, with the sufficiently fast response times are realizable and can be used universally.
Diese Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des Pa tentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is carried out by the in the characterizing part of Pa Solved claim 1 specified features.
Die Sicherheitseinrichtung ist erfindungsgemäß dadurch ge kennzeichnet, daß die Auswerteeinheit zumindest teilweise in zumin dest einem Mikroprozessor integriert ist, wobei dem Mikroprozessor eine Auswahleinrichtung zur Bestimmung von Steuerfunktionen des Mikroprozessors zugeordnet ist und dieser derart ausgebildet ist, daß der elektrische Abschluß automatisch erkennbar ist. Dadurch ist der Vorteil gegeben, daß die Sicherheitseinrichtung mit wenigen Bauteilen (Mikroprozessor einschließlich einer geringen Beschaltung) aufgebaut ist, wodurch sich der Produktionsaufwand und die Produktionskosten verringern und aufgrund der geringen Anzahl von Bauteilen (insbesondere durch die Vermeidung von Kondensatoren) eine schnelle Reaktionszeit nach Betätigung der Meßstelle (vorzugsweise im Millisekunden-Bereich) gegeben ist. Weiterhin ist dem Mikropro zessor eine Auswahleinrichtung zugeordnet, womit Steuerfunktionen des Mikroprozessors bestimmbar sind. Steuerfunktionen sind beispielsweise im Mikroprozessor abgespeicherte Programme, die Fest legung von abgespeicherten Werten und auch die Bestimmung von Betriebsarten des Mikroprozessors beziehungsweise der gesamten Si cherheitseinrichtung. Bei der Auswahleinrichtung kann es sich beispielsweise um Steckbrücken oder Schalter handeln, die eine ma nuelle Bestimmung der Steuerfunktionen ermöglichen. Mittels der Auswahleinrichtung kann so beispielsweise bestimmt werden, für wel chen Einsatzfall die Sicherheitseinrichtung verwendet wird. So kann über die Auswahleinrichtung vorgegeben werden, ob die Sicherheits einrichtung einkanalig oder mehrkanalig betrieben werden soll. Dar überhinaus ist es denkbar, entsprechende in der Vergleichseinrichtung abgespeicherte Vergleichswerte mittels der Auswahleinrichtung anzu steuern und vorzugeben. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung besteht darin, daß der Mikroprozessor derart ausgebildet ist, daß der elektrische Abschluß automatisch erkennbar ist. Dadurch ist es möglich, verschiedene elektrische Abschlüsse an der Sicherheitseinrichtung zu betreiben, wodurch das Einsatzgebiet der Sicherheitseinrichtung verbreitert wird.The safety device is ge according to the invention indicates that the evaluation unit at least partially in at least a microprocessor is integrated, the microprocessor a selection device for determining control functions of the Microprocessor is assigned and this is designed such that the electrical termination is automatically recognizable. This is the Given the advantage that the safety device with few components (Microprocessor including a small circuit) built is, which increases the production effort and the production costs reduce and due to the small number of components (especially by avoiding capacitors) fast response time after actuation of the measuring point (preferably in the millisecond range). Furthermore, the micropro processor assigned a selection device, with which control functions of the microprocessor can be determined. Control functions are for example, programs stored in the microprocessor, the fixed storage of stored values and also the determination of Operating modes of the microprocessor or the entire Si security device. The selection device can be for example, jumpers or switches that a ma enable the control functions to be determined. By means of the Selection device can thus be determined, for example, for which Chen application, the safety device is used. So can can be specified via the selection device whether the security device to be operated single-channel or multi-channel. Dar moreover, it is conceivable to have corresponding ones in the comparison device stored comparison values by means of the selection device control and specify. Another advantage of the invention Safety device is that the microprocessor is such is designed so that the electrical termination can be recognized automatically is. This makes it possible to connect different electrical terminations to operate the safety device, thereby reducing the area of application the safety device is widened.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine elektrische Größe, mit der zu mindest eine Meßstelle beaufschlagbar ist, von dem Mikroprozessor steuerbar. Dies hat den Vorteil, daß nach der automatischen Er kennung des elektrischen Abschlusses die elektrische Größe optimal wählbar und steuerbar ist. So kann es sich beispielsweise bei dem elektrischen Abschluß um einen ohmschen Widerstand handeln, wo bei nach Erkennung des Wertes des ohmschen Widerstandes ein in die Meßstelle eingeprägter Strom (elektrische Größe) auf den für diesen Fall korrekten Wert eingestellt werden kann. Weiterhin ist unter der Steuerbarkeit der elektrischen Größe zu verstehen, daß bei Mehrkana ligkeit (beispielsweise zwei Meßstellen) diese zyklisch (beispielsweise abwechselnd) abgefragt werden können. Zu diesem Zweck ist der Mi kroprozessor derart ausgebildet, daß zwischen den beiden Meßstellen zyklisch umgeschaltet wird und die von den beiden Meßstellen abgeb baren Signale ausgewertet werden. Da diese Umschaltung von dem Mikroprozessor steuerbar ist, kann die Frequenz der Umschaltung be liebig gewählt werden. Inbesondere ist die Wahl der Frequenz im KHz- Bereich sinnvoll, da sich dadurch die Reaktionszeit der Sicherheitsein richtung wesentlich verringert. Ebenso verringert sich wiederum der Bauteilaufwand, da die wenigstens zwei Meßstellen an einer einzigen Energiequelle betrieben werden können.In a further development of the invention is an electrical variable with which to at least one measuring point can be acted upon by the microprocessor controllable. This has the advantage that after the automatic Er the electrical termination, the electrical size is optimal is selectable and controllable. For example, the electrical termination is an ohmic resistance where at after detection of the value of the ohmic resistance in the Measuring point impressed current (electrical quantity) on the for this If the correct value can be set. Furthermore, is under the Controllability of electrical quantity to understand that in multi-channel maturity (e.g. two measuring points) these cyclically (e.g. alternately) can be queried. For this purpose, the Mi Kroprocessor designed such that between the two measuring points is cyclically switched over and released by the two measuring points signals can be evaluated. Since this switching from that Microprocessor is controllable, the frequency of switching can be be chosen freely. In particular, the choice of frequency in KHz Area makes sense, as this increases the response time of the security direction significantly reduced. Likewise, the Component effort, since the at least two measuring points on a single Energy source can be operated.
In Weiterbildung der Erfindung ist der elektrische Abschluß eine Diode und der Mikroprozessor ist zur Richtungserkennung der Diode ausgebildet. Neben dem denkbaren Einsatz eines ohmschen Widerstandes oder anderen Abschlüssen als elektrischer Abschluß ist die Verwendung einer Diode denkbar, die ebenfalls einen elektrischen Abschluß darstellt. Da eine Diode polaritätsgebunden betrieben werden muß, ist der Mikroprozessor zur Richtungserkennung (Polaritätserkennung) der Diode ausgebildet. Dies hat den Vorteil, daß bei Installation der Meßstelle einschließlich des elektrischen Abschlusses die Diode beliebig eingesetzt werden kann. Damit werden Fehleinbauten in vorteilhafter Weise vermieden.In a further development of the invention, the electrical termination is a Diode and the microprocessor is used to detect the direction of the diode educated. In addition to the conceivable use of an ohmic Resistance or other terminations than electrical termination is the use of a diode conceivable, which is also an electrical Represents completion. Because a diode operates polarity bound must be the microprocessor for direction detection (Polarity detection) of the diode. This has the advantage that when installing the measuring point including the electrical Conclusion the diode can be used in any way. With that Improper installation avoided in an advantageous manner.
In Weiterbildung der Erfindung ist dem Mikroprozessor zur Funktionsüberwachung ein Watchdog zugeordnet. Der Watchdog, der in dem Mikroprozessor integriert oder alternativ diesem extern zu geordnet ist, funktioniert beispielsweise nach dem Zählerprinzip, wo bei jede Taktperiode der Zähler um 1 verringert wird. Sollte der Zähler auf Null zählen, löst er ein Reset aus, wodurch das in dem Mikropro zessor ablaufende Programm neu startet. In dem Programm ist vorge sehen, daß der Zähler zyklisch auf einen vorgebbaren Wert gesetzt wird, so daß er im fehlerfreien Betrieb nicht auf Null herunterzählt. Sollte im Fehlerfall Null erreicht werden, löst der Watchdog das Reset aus und startet das Programm von Neuem.In a development of the invention, the microprocessor Function monitoring assigned to a watchdog. The watchdog, the integrated in the microprocessor or alternatively to this externally is organized, for example, works according to the meter principle, where the counter is decreased by 1 for each clock period. Should the counter count to zero, it triggers a reset, which in the micropro processor running program restarts. The program includes see that the counter is cyclically set to a predefinable value is so that it does not count down to zero in error-free operation. If zero is reached in the event of an error, the watchdog triggers the reset and starts the program again.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Mikroprozessor zur eigenstän digen Durchführung bzw. zur manuell auslösbaren Durchführung eines Selbsttestes ausgebildet. Aufgrund dieses Selbsttestes ist der Vorteil gegeben, daß eine Funktionsüberprüfung der Sicherheitsein richtung automatisch oder manuell durchführbar ist. Bei der eigen ständigen Durchführung des Selbsttests ist es denkbar, daß dieser Selbsttest in vorgebbaren Zyklen durchgeführt wird. Darüberhinaus ist es alternativ oder als Ergänzung zur eigenständigen Durchführung des Selbsttestes denkbar, diesen manuell auszulösen. Eine Realisierung des Selbsttestes ist in der Figurenbeschreibung erwähnt und in den Figuren gezeigt.In a further development of the invention, the microprocessor is independent execution or for manual triggering a self-test. Because of this self-test the Advantage given that a functional check of security direction can be carried out automatically or manually. With the own constant execution of the self-test, it is conceivable that this Self-test is carried out in predefinable cycles. Furthermore it is alternative or as a supplement to the independent implementation of the self-test conceivable to trigger this manually. A Realization of the self-test is mentioned in the description of the figures and shown in the figures.
In Weiterbildung der Erfindung betätigt der Mikroprozessor in Ab hängigkeit des von der Meßstelle abgebbaren Signales eine an sich be kannte Anzeigeeinrichtung. Damit ist eine Anzeige der Funktionstüch tigkeit der Sicherheitseinrichtung möglich. Darüberhinaus ist es denk bar, Fehlfunktionen der Sicherheitseinrichtung, die beispielsweise von dem Watchdog ermittelt oder bei der Durchführung des Selbsttestes festgestellt worden sind, optisch oder aktustisch anzuzeigen. Außer dem ist es denkbar, während der Zeit, in der der Mikroprozessor die Richtungserkennung der Diode ausführt, dies mittels der Anzeigeein richtung darzustellen.In a development of the invention, the microprocessor operates in Ab dependency of the signal emittable by the measuring point known display device. This is a display of the functional cloth safety device possible. Furthermore, it is think bar, malfunction of the safety device, for example by the watchdog or when performing the self-test have been determined to indicate optically or acoustically. Except it is conceivable during the time in which the microprocessor Direction detection of the diode carries out this by means of the display to show direction.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Sicherheitseinrichtung mit einem über- oder nebengeordneten System über eine Schnittstelle ver netzbar. Dadurch ist es möglich, die von der bzw. den Meßstellen ab gebbaren Signale sowie weitere in der Sicherheitseinrichtung erzeugte Signale über eine Schnittstelle (beispielweise Feldbusschnittstellen wie Profibus oder CAN) an eine über- oder nebengeordnetes System (beispielsweise Leitstelle) abzugeben. In diesem Fall kann die erfin dungsgemäße Sicherheitseinrichtung beispielsweise in Systemen wie einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) eingesetzt werden.In a further development of the invention, the safety device is included a parent or subordinate system via an interface networkable. This makes it possible to start from the measuring point or measuring points specifiable signals and other generated in the safety device Signals via an interface (e.g. fieldbus interfaces such as Profibus or CAN) to a higher or subordinate system (e.g. control center). In this case, the inventor Safety device according to the invention, for example in systems such as a programmable logic controller (PLC) can be used.
In Weiterbildung der Erfindung ist bei Mehrkanaligkeit jedem Pro zessor mindestens eine Schalteinrichtung zugeordnet. In einer vorteil haften Ausgestaltung ist bei Mehrkanaligkeit jedem Mikroprozessor ein Paar Schalteinrichtungen, bei denen es sich beispielsweise um Re lais oder Leistungstransistoren handeln kann, zugeordnet.In a further development of the invention, in the case of multichannel features, every pro processor assigned at least one switching device. In an advantage each microprocessor is responsible for multi-channel design a pair of switching devices, which are, for example, Re relay or power transistors can be assigned.
In Weiterbildung der Erfindung ist die elektrische Größe derart er zeugbar, daß sie einen positiven Pegel gegenüber einer Masse der Spannung, mit der die Sicherheitseinrichtung betreibbar ist, aufweist Durch die Auswertung des von der Meßstelle abgebbaren Signales ge gen Masse wird erreicht, daß ein Masseschluß der Meßstelle nicht zu einer Fehlermeldung führt. Ebenso von Vorteil ist, daß eine galvani sche Trennung der elektrischen Größe (zum Beispiel einer Wechsel spannung oder einer Gleichspannung) entfällt.In a development of the invention, the electrical quantity is such testable that they have a positive level against a mass of Voltage with which the safety device can be operated By evaluating the signal that can be output by the measuring point mass is achieved that a ground short of the measuring point does not leads to an error message. Another advantage is that a galvanic electrical separation (for example a change voltage or a DC voltage) does not apply.
In Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Schalteinrich tung von dem Mikroprozessor derart betätigbar, daß für den Fall, daß die Meßstelle ein Signal abgibt, ein sicherheitsrelevanter Zustand ein stellbar oder erreichbar ist. Dies hat den Vorteil, daß eine von der Sicherheitseinrichtung überwachte Maschine, ein System oder allge mein eine Anlage in einem Fehlerfall (oder allgemein in einem sicher heitskritischen Zustand) derart betätigbar ist, daß ein definierter bzw. ein unbedenklicher Zustand erreicht werden kann. Dies dient insbe sondere dem Schutz von Personen und verhindert Schäden an der An lage.In a development of the invention, the at least one switching device device operated by the microprocessor such that in the event that the measuring point emits a signal, a safety-relevant state is adjustable or accessible. This has the advantage that one of the Safety device monitored machine, system or general my a system in the event of a fault (or generally in a safe critical condition) can be operated such that a defined or a safe condition can be achieved. This serves in particular special protection of people and prevents damage to the user location.
In Weiterbildung der Erfindung ist dem Mikroprozessor zumindest eine Überwachungseinrichtung ausgangsseitig zugeordnet, wobei die Überwachungseinrichtung auf die zumindest eine Schalteinrichtung einwirkt. Die ausgangsseitige Verwendung der Überwachungseinrich tung hat den Vorteil, daß zum einen der Ausgang des Mikroprozessors überwacht wird (insbesondere hinsichtlich Kurzschluß oder Unterbre chung) und gleichzeitig dadurch, daß die Überwachungseinrichtung auf die zumindest eine Schalteinrichtung einwirkt, erreicht wird, daß sich die Überwachungseinrichtung selbst überwacht. Das Einwirken der Überwachungseinrichtung auf die zumindest eine Schalteinrich tung kann beispielsweise dergestalt erfolgen, daß diese der Schaltein richtung ein Potential (beispielsweise plus oder minus einer Spannungsversorgung) zur Verfügung stellt.In a further development of the invention, the microprocessor is at least a monitoring device assigned on the output side, the Monitoring device on the at least one switching device acts. The use of the monitoring device on the output side device has the advantage that, on the one hand, the output of the microprocessor is monitored (especially with regard to short circuit or break chung) and at the same time in that the monitoring device acts on the at least one switching device, is achieved in that the monitoring device monitors itself. The action the monitoring device to the at least one switching device tion can, for example, take place in such a way that this is the switch direction a potential (for example plus or minus one Power supply).
In Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine Schalteinrich tung, die insbesondere einen Steuertransistor und ein Relais aufweist, von dem Mikroprozessor und der Überwachungseinrichtung über wachbar. Durch diese Anordnung ist der Vorteil gegeben, daß ergän zend zur Überwachung des Ausganges des Mikroprozessors und zur Überwachung der Überwachungseinrichtung auch eine Funktions überwachung einer Schalteinrichtung möglich ist. Eine Ausgestaltung der Überwachungseinrichtung und deren Funktionsweise ist in den Figuren gezeigt und näher beschrieben.In a development of the invention, the at least one switching device device, which in particular has a control transistor and a relay, from the microprocessor and the monitoring device awake. This arrangement has the advantage that supplements zend for monitoring the output of the microprocessor and Monitoring the monitoring device also a function monitoring of a switching device is possible. An arrangement the monitoring device and its functioning is in the Figures shown and described in more detail.
Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind im folgenden näher beschrieben und in den Figuren gezeigt. Die Figuren zeigen: Further configurations according to the invention are described in more detail below described and shown in the figures. The figures show:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einem Wider standsabschluß, Fig. 1 a safety device according to the invention was close with a counter,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung, die mehrkanalig ausgebildet ist, Fig. 2 shows a safety device according to the invention, the multi-channel is formed,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einem Di odenabschluß, Fig an inventive safety device odenabschluß. 3 with a di,
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung, die einfach fehler sicher ausgelegt ist, Fig. 4 is a safety device according to the invention, which is designed simply fail-safe,
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einer Über wachungseinrichtung, 5 monitoring device. A safety device according to the invention with an over,
Fig. 6 Ausgestaltung einer Schalteinrichtung. Fig. 6 embodiment of a switching device.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit Wi derstandsabschluß. Erfindungsgemäß sind bei dieser Sicherheitsein richtung zur Vermeidung einer Vielzahl von diskreten Bauteilen we sentliche Bestandteile der Auswerteeinheit in einem Mikroprozessor 1 integriert. Bei diesen Bestandteilen handelt es sich im wesentlichen um im Eingangskreis angeordnete AD-Wandler, eine CPU, in der Steuerfunktionen des Mikroprozessors 1 abgelegt sind, die bei spielsweise die Vergleichseinrichtung nachbilden, um einen internen Watchdog sowie um Treiberstufen für eine nachgeschaltete Schaltein richtung. Diese Bestandteile sind hinsichtlich ihrer sicherheitsrelevan ten Funktion, insbesondere zweifach vorhanden, wobei das einfache Vorhandensein auch denkbar ist. Gleiches gilt auch für die Mikroprozessoren in den folgenden Figuren. Die Stromversorgung des Mikroprozessors 1 erfolgt aus einer Energiequelle 2, die derart ausge bildet ist, daß beliebige Spannungen (beispielsweise Netzspannung oder Batteriespannung) verwendbar sind. Weiterhin ist dem Mikropro zessor 1 eine an sich bekannte Anzeigeeinrichtung 3 nachgeordnet. Eingangsseitig weist der Mikroprozessor 1 eine Meßstelle 4 auf, welche einen Abschlußwiderstand RA und einen Meßwiderstand RM be inhaltet und die in einem Stromkreis liegt (zwischen einer Gleich spannung U und Masse). Darüberhinaus ist der Mikroprozessor 1 mit einer Auswahleinrichtung 5 verschaltet, mit der die Steuerfunktionen, die die CPU (beispielsweise in Form einer abgespeicherten Software) beinhaltet, bestimmt werden können. Bei der Auswahleinrichtung 5 handelt es sich beispielsweise um Steckbrücken oder Schalter, wobei in Abhängigkeit des Schaltzustandes der Schalter beispielsweise (Schalter geschlossen, insbesondere gegen Masse, bzw. Schalter offen) die Steuerfunktionen bestimmbar sind. Weiterhin ist ein Watchdog 6 gezeigt, der extern dem Mikroprozessor 1 zugeordnet ist und dessen Funktionsablauf überwacht. Eine Schalteinrichtung 7 ist dem Mikro prozessor 1 nachgeschaltet, wobei die Schalteinrichtung 7 in Abhängigkeit des von der Meßstelle 4 abgebbaren Signales betätigbar ist. Fig. 1 shows a safety device according to the invention with Wi resistance. According to the invention, in this safety device to avoid a large number of discrete components, essential components of the evaluation unit are integrated in a microprocessor 1 . These components are essentially arranged in the input circuit AD converter, a CPU in which the control functions of the microprocessor 1 are stored, which emulate the comparison device in example, an internal watchdog and driver stages for a downstream switching device. These components are available in terms of their safety-relevant function, in particular in duplicate, the simple existence of which is also conceivable. The same applies to the microprocessors in the following figures. The power supply to the microprocessor 1 takes place from an energy source 2 which is formed in such a way that any voltages (for example mains voltage or battery voltage) can be used. Furthermore, a known display device 3 is arranged downstream of the microprocessor 1 . On the input side, the microprocessor 1 has a measuring point 4 which contains a terminating resistor RA and a measuring resistor RM and which is in a circuit (between a direct voltage U and ground). In addition, the microprocessor 1 is connected to a selection device 5 with which the control functions which the CPU contains (for example in the form of a stored software) can be determined. The selection device 5 is, for example, plug-in jumpers or switches, the control functions being determinable depending on the switching state of the switches, for example (switch closed, in particular against ground, or switch open). Furthermore, a watchdog 6 is shown, which is assigned externally to the microprocessor 1 and monitors its functional sequence. A switching device 7 is connected downstream of the microprocessor 1 , the switching device 7 being operable as a function of the signal that can be output by the measuring point 4 .
Die in Fig. 1 gezeigte Auswerteeinheit arbeitet wie folgt:The evaluation unit shown in FIG. 1 works as follows:
Mittels der Auswahleinrichtung 5, die eine beliebige Anzahl beispiels weise von Schaltern enthalten kann, werden in dem Mikroprozessor 1 Vergleichswerte (Maximal- und Minimalwerte) vorgegeben, die aus einer Vielzahl von in dem Mikroprozessor 1 abgespeicherten Werten auswählbar sind. Ein durch die Meßstelle 4 fließender Strom wird, un ter Zwischenschaltung beispielsweise des im Eingangskreis des Mi kroprozessors 1 angeordneten AD-Wandlers, mit den vorgegebenen Grenzwerten verglichen. Handelt es sich um eine ru hestromüberwachte Sicherheitseinrichtung, wird bei Unterschreitung des Minimalwertes eine Unterbrechung der Meßstelle 4 über die An zeigeeinrichtung 3 angezeigt. Bei Überschreiten des Maximalwertes handelt es sich um einen Kurzschluß der Meßstelle 4, der ebenfalls über die Anzeigeeinrichtung 3 anzeigbar ist. In diesem Fall wird von dem Mikroprozessor 1 die Schalteinrichtung 7 betätigt, da eine Betäti gung der Meßstelle 4 erfolgt ist. Der Watchdog 6 arbeitet, wie schon beschrieben, nach dem Zählerprinzip, so daß Fehler beim Pro grammablauf erkennbar und anzeigbar sind.By means of the selection means 5, the example may include any number of switches an example, 1 comparison values (maximum and minimum values) are set in the microprocessor, which are selectable from a plurality of stored values within the microprocessor 1. A current flowing through the measuring point 4 is compared, with the interposition of, for example, the AD converter arranged in the input circuit of the microprocessor 1 , with the predetermined limit values. If it is a rest-monitored safety device, an interruption of the measuring point 4 via the display device 3 is displayed when the minimum value is undershot. If the maximum value is exceeded, the measuring point 4 is short-circuited, which can also be displayed via the display device 3 . In this case, the switching device 7 is actuated by the microprocessor 1 , since the measuring point 4 has been actuated. The watchdog 6 works, as already described, on the counter principle, so that errors in the program flow can be recognized and displayed.
Die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit Wider standsabschluß weist die folgenden Vorteile auf:The safety device according to the invention with cons Stand closure has the following advantages:
- - die Sicherheitseinrichtung ist mittels der Auswahleinrichtung 5 individuell zu konfigurieren für verschiedene Einsatzfälle und damit universell einsetzbar,the safety device can be individually configured by means of the selection device 5 for different applications and thus can be used universally,
- - ein Mikroprozessor mit einer geringen Beschaltung (insbesondere unter Vermeidung von Kondensatoren) überwacht die zumindest eine Meßstelle, wodurch schnelle Reaktionszeiten (insbesondere im Millisekunden-Bereich) realisierbar sind,- A microprocessor with a low wiring (especially avoiding capacitors) the at least one measuring point, resulting in fast response times (especially in the millisecond range) can be implemented,
- - aufgrund des Einsatzes eines Watchdogs (intern und/oder ex tern) ist eine dynamische Selbstüberwachung des Mikropro zessors bzw. der gesamten Sicherheitseinrichtung möglich, wo durch sich die Funktionssicherheit erhöht,- due to the use of a watchdog (internal and / or ex tern) is a dynamic self-monitoring of the Mikropro cessors or the entire safety device possible where which increases functional reliability,
- - durch ein Einsatz der Anzeigeeinrichtung ist eine Anzeige von Fehlern beim Betrieb der Meßstelle möglich sowie Fehler der Si cherheitseinrichtung anzeigbar.- By using the display device is a display of Errors in the operation of the measuring point possible and errors in the Si safety device can be displayed.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung, die mehrkanalig ausgebildet ist. Fig. 2 shows a safety device according to the invention, which is multi-channel.
Neben den in Fig. 1 gezeigten und mit den gleichen Bezugsziffern ver sehenen Komponenten ist in Fig. 2 eine mehrkanalige und redudante Ausführung der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung gezeigt. Zu diesem Zweck sind die wesentlichen Komponenten, die in Fig. 1 gezeigt sind (insbesondere alle in Fig. 1 gezeigten Komponenten, mit Ausnahme der Energiequelle 2), doppelt vorhanden. So ist zwei Mi kroprozessoren 1.1 und 1.2 jeweils eine Meßstelle 4.1 und 4.2 sowie eine Auswahleinrichtung 5.1 und 5.2 zugeordnet. Die beiden Mikro prozessoren 1.1 und 1.2 arbeiten derart wie schon zu der in Fig. 1 ge zeigten und beschriebenen Weise, daß jeder Mikroprozessor seine zu geordnete Meßstelle überwacht oder alternativ dazu die Meßstelle des anderen Mikroprozessors. Denkbar ist auch, daß mittels einer Um schaltung im Eingang sowohl der Mikrozessor 1.1 die beiden Meß stellen 4.1 und 4.2 zyklisch überwacht als auch der Mikroprozessor 1.2 ebenfalls zyklisch die beiden Meßstellen 4.1 und 4.2 überwacht. In addition to the components shown in FIG. 1 and provided with the same reference numerals, a multi-channel and redundant embodiment of the safety device according to the invention is shown in FIG. 2. For this purpose, the essential components shown in FIG. 1 (in particular all components shown in FIG. 1, with the exception of energy source 2 ) are duplicated. Thus, two microprocessors 1.1 and 1.2 are each assigned a measuring point 4.1 and 4.2 and a selection device 5.1 and 5.2 . The two micro processors 1.1 and 1.2 work in the same way as shown and described in FIG. 1 in such a way that each microprocessor monitors its assigned measuring point or, alternatively, the measuring point of the other microprocessor. It is also conceivable that also cyclically the two measuring points monitored by a circuit in order to receipt of both the 1.1 Mikrozessor the two measuring points 4.1 and 4.2 cyclically monitored as well as the microprocessor 1.2 4.1 and 4.2.
Weiterhin ist es denkbar, daß eine einzige Meßstelle vorhanden ist, de ren Signal auf beide Mikroprozessoren 1.1 und 1.2 schaltbar ist.Furthermore, it is conceivable that a single measuring point is present, the signal can be switched to both microprocessors 1.1 and 1.2 .
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einem Diodenabschluß. Neben den in den Fig. 1 und 2 gezeigten und mit den gleichen Bezugsziffern versehenen Komponenten besteht die in Fig. 3 gezeigte Meßstelle 4 aus dem Meßwiderstand RM, wobei die Meßstelle 4 mit einer Diode D abgeschlossen ist. Die Diode D ebenso wie der Abschlußwiderstand RA können in der Meßstelle integriert sein. Denkbar ist auch die Anordnung im Eingangskreis des Mikropro zessors, falls in diesem die Erzeugung der Spannung U auch integriert ist. Die in Fig. 3 gezeigte Sicherheitseinrichtung ist einkanalig aufge baut, wobei der Mikroprozessor 1 die Meßstelle 4 überwacht und mit einer noch zu beschreibenden Richtungserkennung der Diode D aus gestattet ist. Der Mikroprozessor 1 wird in seinen Funktionen von dem Watchdog 6 überwacht. Die Vorgehensweise bei der Überwachung der Meßstelle 4 und der Verarbeitung des von der Meßstelle 4 abgebbaren Signales in dem Mikroprozessor 1 erfolgt analog zu der Vorgehens weise, wie sie zu den Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben worden ist. Zur Richtungserkennung der Diode D sind Umschalteinrichtungen 8.1 und 8.2 vorgesehen, die im Stromkreis der Meßstelle 4 angeordnet sind und von dem Mikroprozessor 1 betätigbar sind. Ebenso ist die Spannung U (Wechselspannung) von dem Mikroprozessor steuerbar (Frequenzänderung). Zur Richtungserkennung der Diode D in der Meßstelle 4 befindet sich an jedem Anschluß der Meßstelle 4 ein elek tronischer Schalter, der beispielsweise durch die Umschalteinrich tungen 8.1 und 8.2 realisiert ist. Je nach Richtung, in der die Diode D eingesetzt ist, wird eine positive Betriebsspannung U der Anode bzw. der Kathode der Diode D zugeführt. Da auch hier mit einem gegen Masse positiven Pegel der Spannung U gearbeitet wird, entfällt eine galvanische Trennung der Spannung an der Meßstelle 4. Da sich somit immer an einem Ende der Meßstelle 4 die Spannung U (bzw. allge mein eine Signalquelle beliebiger Art) und an dem anderen Ende ein Eingang des Mikroprozessors 1 befindet, ist somit je nach Stellung der Umschalteinrichtungen 8.1 und 8.2 die Richtung der Diode D unab hängig. Die Betätigung der Umschalteinrichtungen 8.1 und 8.2 erfolgt durch den Mikroprozessor 1 (Verbindungen A-A bzw. B-B). Desweite ren sind der Meßstelle 4 noch Testeinrichtungen 9.1 und 9.2, die mittels Taster realisiert sind, zugeordnet. Mit Hilfe dieser Testeinrich tungen 9.1 und 9.2 ist die Durchführung eines Selbsttestes möglich. Fig. 3 shows a security device according to the invention with a diode termination. In addition to the components shown in FIGS . 1 and 2 and provided with the same reference numbers, the measuring point 4 shown in FIG. 3 consists of the measuring resistor RM, the measuring point 4 being terminated with a diode D. The diode D as well as the terminating resistor RA can be integrated in the measuring point. The arrangement in the input circuit of the microprocessor is also conceivable if the generation of the voltage U is also integrated therein. The safety device shown in Fig. 3 is built up one channel, the microprocessor 1 monitors the measuring point 4 and is permitted with a direction detection of the diode D to be described. The functions of the microprocessor 1 are monitored by the watchdog 6 . The procedure for the monitoring of the measuring point 4 and the processing of the dispensable from the measuring signal 4 takes place in the microprocessor 1 analogy to the procedure manner as has been described for Figs. 1 and FIG. 2. To detect the direction of the diode D, switching devices 8.1 and 8.2 are provided, which are arranged in the circuit of the measuring point 4 and can be actuated by the microprocessor 1 . The voltage U (alternating voltage) can also be controlled by the microprocessor (frequency change). To detect the direction of the diode D in the measuring point 4, there is an electronic switch at each connection of the measuring point 4 , which is implemented, for example, by the switching devices 8.1 and 8.2 . Depending on the direction in which the diode D is used, a positive operating voltage U is supplied to the anode or the cathode of the diode D. Since here too the voltage U is positive against ground, there is no electrical isolation of the voltage at measuring point 4 . Since the voltage U (or generally a signal source of any kind) is therefore always at one end of the measuring point 4 and an input of the microprocessor 1 is at the other end, the direction of the diode D is thus depending on the position of the switching devices 8.1 and 8.2 independently. The switching devices 8.1 and 8.2 are actuated by the microprocessor 1 (connections AA and BB). Furthermore, the measuring point 4 are still assigned test devices 9.1 and 9.2 , which are implemented by means of buttons. With the help of these test devices 9.1 and 9.2, it is possible to carry out a self-test.
Die in Fig. 3 gezeigte Sicherheitseinrichtung arbeitet wie folgt Nach Anschluß in beliebiger Richtung der Diode D wird zunächst beispielsweise die Umschalteinrichtung 8.1 betätigt (geschlossen) und die Umschalteinrichtung 8.2 geöffnet. Dann werden von dem Mikro prozessor 1 die eingangsseitig an der Meßstelle 4 anliegenden Pegel abgefragt. Anschließend erfolgt die umgekehrte Betätigung der Um schalteinrichtungen 8.1 und 8.2, woraufhin erneut die Pegel abgefragt werden. Aufgrund der Abfrage der Pegel stellt sich in Sperrichtung der Diode D an einem Eingang des Mikroprozessors 1 ein kleinerer Pegel ein gegenüber dem höheren Pegel, der die Flußrichtung der Diode D darstellt. Somit werden von den Mikroprozessor 1 die Umschaltein richtungen 8.1 und 8.2 derart betätigt, daß die Diode D in Flußrich tung betrieben wird. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Umschalteinrich tung 8.1 geschlossen, während die Umschalteinrichtung 8.2 geöffnet ist, so daß die Diode D in Flußrichtung betrieben wird. Während der Dauer der Richtungserkennung (beispielsweise nach Inbetriebnahme der Sicherheitseinrichtung) ist dies mittels der Anzeigeeinrichtung 3 anzeigbar. Für diesen Fall ist die Schalteinrichtung 7 derart betätigt, daß das von der Sicherheitseinrichtung überwachte System (bzw. Ob jekt) sich in einem sicheren Zustand befindet, so daß Fehlfunktionen bzw. Gefährdungen von Personen ausgeschlossen sind. Nachdem die Richtungserkennung der Diode D durchgeführt worden ist, kann eine Überwachung durchgeführt werden, ob eine Unterbrechung vorliegt oder nicht. Eine Unterbrechung ist dadurch feststellbar, daß ein Pegel an einem Eingang des Mikroprozessors 1 kleiner ist als ein vorgebba rer Pegel (Grenzwert, der mittels der nicht dargestellten Auswahlein richtung 5 vorgebbar ist). Zu diesem Zweck wird die Umschalteinrich tung 8.1 zyklisch für kurze Zeit an den einen Eingang des Mikropro zessors 1 gelegt. Erfolgt die umgekehrte Betätigung der Umschaltein richtung 8.2, so daß die Spannung U an den anderen Eingang des Mi kroprozessors 1 gelegt wird und der Pegel an dem einen Eingang des Mikroprozessors 1 gemessen wird, stellt sich bei betätigter Meßstelle 4 ein Pegel ein, der über dem Grenzwert liegt. Diese Betätigung der Meßstelle 4 und das von dieser Meßstelle 4 abgebbare Signal führt zum einen zu einer Betätigung der Anzeigeeinrichtung 3 sowie zum anderen zu einer Betätigung der Schalteinrichtung 7, die das zu über wachende System (Objekt) derart beeinflußt, daß ein Sicherheitszu stand erreicht wird. Dabei kann es sich beispielsweise um das Stoppen eines Antriebes handeln. Die zyklische Umschaltung der beiden Um schalteinrichtungen 8.1 und 8.2 erfolgt in vorteilhafter Weise un symmetrisch, wodurch verhindert wird, daß Störungen zu Fehlaus wertungen führen, da die an der Meßstelle 4 anliegende Spannung immer synchron zur Sicherheitseinrichtung geführt wird.The safety device shown in FIG. 3 operates as follows. After connection in any direction of the diode D, the switchover device 8.1 is first actuated (closed) and the switchover device 8.2 opened. Then the microprocessor 1 polls the level on the input side at the measuring point 4 . Then the reverse operation of the switching devices 8.1 and 8.2 takes place , whereupon the levels are queried again. Due to the interrogation of the levels, a lower level is set in the reverse direction of the diode D at an input of the microprocessor 1 compared to the higher level, which represents the direction of flow of the diode D. Thus, the switching devices 8.1 and 8.2 are actuated by the microprocessor 1 in such a way that the diode D is operated in the direction of the flux. As shown in Fig. 3, the switching device 8.1 is closed, while the switching device 8.2 is open, so that the diode D is operated in the direction of flow. During the duration of the direction detection (for example after the safety device has been started up), this can be indicated by means of the display device 3 . In this case, the switching device 7 is actuated in such a way that the system monitored by the safety device (or object) is in a safe state, so that malfunctions or dangers to persons are excluded. After the direction detection of the diode D has been carried out, monitoring can be carried out to determine whether there is an interruption or not. An interruption can be determined in that a level at an input of the microprocessor 1 is smaller than a predeterminable level (limit value which can be predetermined by means of the selection device 5, not shown). For this purpose, the Umschalteinrich device 8.1 is placed cyclically for a short time at one input of the microprocessor 1 . If the reverse operation of the Umschaltein direction 8.2, so that the voltage kroprozessors U to the other input of the Mi set 1 and the level is at the one input of the microprocessor 1 is measured, arises when actuated measuring point 4, a level one, the above Limit is. This actuation of the measuring point 4 and the output from this measuring point 4 leads on the one hand to an actuation of the display device 3 and on the other hand to an actuation of the switching device 7 , which influences the system to be monitored (object) in such a way that a Sicherheitszu status is achieved . This can involve stopping a drive, for example. The cyclic switching of the two order switching devices 8.1 and 8.2 takes place in an advantageous manner symmetrically, thereby preventing faults from leading to false evaluations, since the voltage applied to measuring point 4 is always carried out synchronously with the safety device.
Zur Durchführung eines Selbsttestes der Sicherheitseinrichtung sind die Testeinrichtungen 9.1 und 9.2 vorhanden. Diese Testeinrichtungen 9.1 und 9.2 sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist, zur manuell auslösbaren Durchführung des Selbsttestes ausgebildet. So kann während des Be triebes der Sicherheitseinrichtung eine oder beide Testeinrichtungen 9.1 bzw. 9.2 betätigt werden, wodurch eine Unterbrechung (Testeinrichtung 9.1) bzw. ein Kurzschluß (Testeinrichtung 9.2) simu liert werden kann. Die Simulation der Unterbrechung bzw. des Kurz schlusses wird von dem Mikroprozessor 1 dedektiert und zumindest von der Anzeigeeinrichtung 3 angezeigt. Dadurch ist eine wirksame Funktionsüberwachung der Sicherheitseinrichtung möglich. Darüber hinaus ist es denkbar, die beiden Testeinrichtungen 9.1 und 9.2 in vorgebbaren Zyklen von dem Mikroprozessor 1 zu betätigen, wodurch die Durchführung des Selbsttestes automatisch durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck arbeitet der Mikroprozessor 1 derart, daß nach Betätigung zumindest einer Testeinrichtung ein Kurzschluß bzw. eine Unterbrechung der Meßstelle 4 erfaßt werden muß. Die Betätigung und Erfassung kann derart kurzzeitig erfolgen, daß eine Anzeige der Anzeigeeinrichtung 3 bzw. eine Betätigung der Schalteinrichtung 7 unterbleibt. Damit ist im Hintergrund ein Selbsttest durchführbar, ohne daß der Betrieb des zu überwachenden Systemes (Objektes) be einträchtigt wird. Der in Fig. 3 gezeigte Mikroprozessor 1 weist eben falls die Auswahleinrichtung 5 auf, mit der Steuerfunktionen des Mi kroprozessors 1 bestimmbar sind (Auswahleinrichtung 5 nicht ge zeigt). Ebenso kann der Mikroprozessor 1 eine Schnittstelle aufweisen, mit der die Sicherheitseinrichtung vernetzbar ist. Die Vorteile der An wendung der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung mit einem Diodenabschluß sind:The test devices 9.1 and 9.2 are available for carrying out a self-test of the safety device. These test devices 9.1 and 9.2 are, as shown in FIG. 3, designed to be able to carry out the self-test manually. One or both test devices 9.1 or 9.2 can be actuated during operation of the safety device, whereby an interruption (test device 9.1 ) or a short circuit (test device 9.2 ) can be simulated. The simulation of the interruption or short circuit is detected by the microprocessor 1 and at least displayed by the display device 3 . This enables effective function monitoring of the safety device. In addition, it is conceivable for the two test devices 9.1 and 9.2 to be actuated by the microprocessor 1 in predeterminable cycles, as a result of which the self-test can be carried out automatically. For this purpose, the microprocessor 1 operates in such a way that after actuation of at least one test device, a short circuit or an interruption of the measuring point 4 must be detected. The actuation and detection can be carried out in such a short time that a display of the display device 3 or an operation of the switching means 7 is omitted. A self-test can thus be carried out in the background without the operation of the system (object) to be monitored being impaired. The microprocessor 1 shown in FIG. 3 also has the selection device 5 , with which the control functions of the microprocessor 1 can be determined (selection device 5 does not show ge). Likewise, the microprocessor 1 can have an interface with which the safety device can be networked. The advantages of using the safety device according to the invention with a diode termination are:
- - automatische und von dem Mikroprozessor gesteuerte Rich tungserkennung der Diode,- Automatic rich and controlled by the microprocessor detection of the diode,
- - Steuerung der Auswertung und Überwachung von taktilen Meß stellen mit einer Diode im Abschluß durch den Mikroprozessor (insbesondere eine schnelle zyklische Umschaltung zwischen der Überwachung, ob ein Kurzschluß oder eine Unterbrechung vor liegt, wobei die Umschaltung in vorteilhafter Weise im KHz-Be reich liegt).- Control the evaluation and monitoring of tactile measurement put with a diode in conclusion by the microprocessor (in particular a fast cyclical switching between the Monitoring whether there is a short or an open lies, the switchover advantageously in KHz-Be is rich).
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung, die einfehler sicher ausgelegt ist. Neben den in den vorangegangenen Figuren ge zeigten und mit den gleichen Bezugsziffern versehenen Komponenten ist die Auswahleinrichtung 5 über eine Datenleitung mit dem Mikro prozessor 1 verbunden. Damit ist eine sichere Übertragung der Aus wahl der Auswähleinrichtung 5 beispielsweise in digitaler Form zu dem Mikroprozessor 1 gegeben. Weiterhin ist der Mikroprozessor 1 derart ausgestaltet, daß dessen Bestandteile, wie beispielsweise im Eingangskreis angeordnete AD-Wandler, die CPU sowie Treiberstufen für eine nachgeschaltete Schalteinrichtung doppelt ausgebildet sind, da diese sicherheitsrelevante Funktionen aufweisen. Darüber hinaus ist es denkbar, zwei getrennte Mikroprozessoren einzusetzen. Dem Mi kroprozessor 1 sind die beiden Schalteinrichtungen 7.1 und 7.2 nachge schaltet, deren Schaltkontakte im Ausgangskreis in Serie geschaltet sind. Die in dem Mikroprozessor 1 integrierten Treiberstufen sind der art ausgestaltet, daß für den Fall, daß die Meßstelle 4 ein Signal ab gibt, beide Schalteinrichtungen 7.1 und 7.2 von beiden Treiberstufen angesteuert werden. Darüberhinaus ist es denkbar, daß beide Treiber stufen die beiden Schalteinrichtungen 7.1 und 7.2 ansteuern, wobei die beiden Schalteinrichtungen 7.1 und 7.2 parallel angeordnet sind, so daß auf jeden Fall eine Schalteinrichtung betätigbar ist, um in einem Fehlerfalle einen unbedenklichen Zustand einzustellen. Weiter hin ist es denkbar, die Abläufe in dem Mikroprozessor (bzw. in den Mi kroprozessoren) in Abhängigkeit von der an der Meßstelle erfaßten Größe (Spannung) zu synchronisieren. Damit erfolgt gleichzeitig eine Überprüfung, ob die Meßstelle funktionstüchtig ist und/oder ob eine Betätigung stattgefunden hat. Fig. 4 shows a switching device according to the invention, which is designed to be fault-free. In addition to the components shown in the previous figures and provided with the same reference numerals, the selection device 5 is connected to the microprocessor 1 via a data line. This ensures a secure transmission of the selection from the selection device 5, for example in digital form to the microprocessor 1 . Furthermore, the microprocessor 1 is designed in such a way that its components, such as AD converters arranged in the input circuit, the CPU and driver stages for a downstream switching device are designed in duplicate, since they have safety-relevant functions. It is also conceivable to use two separate microprocessors. The Mi microprocessor 1 , the two switching devices 7.1 and 7.2 are switched on, the switching contacts of which are connected in series in the output circuit. The driver stages integrated in the microprocessor 1 are designed such that, in the event that the measuring point 4 emits a signal, both switching devices 7.1 and 7.2 are controlled by both driver stages. In addition, it is conceivable that both drivers control the two switching devices 7.1 and 7.2 , the two switching devices 7.1 and 7.2 being arranged in parallel, so that in any case a switching device can be actuated in order to set a safe state in the event of an error. It is also conceivable to synchronize the processes in the microprocessor (or in the microprocessors) depending on the size (voltage) detected at the measuring point. At the same time, a check is carried out as to whether the measuring point is functional and / or whether it has been actuated.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung mit einer Überwachungseinrichtung, wobei in Ergänzung zu den vorange gangenen Figuren und zur Erläuterung der Funktionsweise der Über wachungseinrichtung in Fig. 6 eine Ausgestaltung einer Schalteinrich tung gezeigt ist. In Fig. 5 ist die erfindungsgemäße Sicherheiteinrich tung mit dem Mikroprozessor 1 vereinfacht dargestellt. Die in den vorangegangenen Figuren gezeigten ergänzenden Komponenten zu dem Mikoprozessor 1 sind vorhanden, aber nicht dargestellt. Eine in dem Mikroprozessor 1 integrierte und nicht gezeigte Treiberstufe gibt für den Fall, daß die Meßstelle 4 (beziehungsweise 4.1, 4.2) betätigt wird, ein Signal sowohl an eine Schalteinrichtung 7.1 als auch an eine Überwachungseinrichtung 10 ab. Darüberhinaus ist die Überwa chungseinrichtung 10 ausgangsseitig mit einem Eingang des Mikro prozessors 1 (oder dem zweiten Mikroprozessor) und wiederum aus gangsseitig mit der Schalteinrichtung 7.1 zur Einwirkung auf diese Schalteinrichtung 7.1 verschaltet. Bei zwei Mikroprozessoren kommen zwei Überwachungseinrichtungen zum Einsatz. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, besteht die Schalteinrichtung 7.1 (bzw. auch die Schalteinrichtung 7.2) aus einem Steuertransistor 11, der von einer Treiberstufe des Mi kroprozessors 1 aus angesteuert wird und die Spule eines Relais 12 ansteuert. In einem normalen Betriebsfall, d. h., daß die Meßstelle 4 (bzw. 4.1 oder 4.2) kein Signal abgibt, ist der Steuertransistor 11 von dem Mikroprozessor 1 angesteuert und legt das Relais in den Strom kreis (dargestellt durch die Plus-/Minus-Zeichen). Dadurch sind beispielsweise die Kontakte des Relais 12 geschlossen, die den Betrieb einer elektrischen Maschine ermöglichen. Fig. 5 shows a safety device according to the invention with a monitoring device, in addition to the previous figures and to explain the operation of the monitoring device in Fig. 6, an embodiment of a switching device is shown. In Fig. 5, the inventive safety device with the microprocessor 1 is shown in simplified form. The additional components to the microprocessor 1 shown in the previous figures are present, but not shown. A driver stage, which is integrated in the microprocessor 1 and is not shown, emits a signal both to a switching device 7.1 and to a monitoring device 10 in the event that the measuring point 4 (or 4.1 , 4.2 ) is actuated. In addition, the monitoring device 10 is connected on the output side to an input of the microprocessor 1 (or the second microprocessor) and in turn from the output side to the switching device 7.1 for acting on this switching device 7.1 . Two monitoring devices are used for two microprocessors. As shown in Fig. 6, the switching device 7.1 (or also the switching device 7.2 ) consists of a control transistor 11 , which is controlled by a driver stage of the microprocessor 1 and controls the coil of a relay 12 . In a normal operating case, ie that the measuring point 4 (or 4.1 or 4.2 ) does not emit a signal, the control transistor 11 is controlled by the microprocessor 1 and puts the relay in the circuit (represented by the plus / minus signs) . As a result, for example, the contacts of the relay 12 are closed, which enable the operation of an electrical machine.
Die in Fig. 5 gezeigte Überwachungseinrichtung 10 arbeitet in Zu sammenhang mit der in Fig. 6 gezeigten Schalteinrichtung 7.1 wie folgt:The monitoring device 10 shown in FIG. 5 operates in connection with the switching device 7.1 shown in FIG. 6 as follows:
Von einer Treiberstufe des Mikroprozessors 1 wird die Überwachungs einrichtung 10, die insbesondere als Mono-Flop ausgebildet ist, ge setzt. Dies kann insbesondere zyklisch geschehen, da bei Ausfall des Mikroprozessors oder dessen Bestandteile die Schalteinrichtung 7.1 zu betätigen ist. In einer Ausgestaltung bildet ein Ausgang der Überwa chungseinrichtung 10 ein Massepotential (D bzw. Minus-Zeichen in Fig. 6) für die Schalteinrichtung 7.1. Der weitere Ausgang der Über wachungseinrichtung 10 bildet ein von dem Massepotential unter schiedliches Potential (insbesondere ein positives Potential), wobei beide Ausgänge der Überwachungseinrichtung 10 im Normalfall un terschiedliches Potential aufweisen. So ist die Schalteinrichtung 7.1 gegen einen Durchbruch gegen Masse geschützt, da ein solcher das im Normalfall angesteuerte Relais 12 abfallen läßt und dadurch ein si cherheitsrelevanter (unbedenklicher) Zustand einstellbar ist. Für den Fall, daß der Ausgang des Mikroprozessors 1 mit einem positiven Po tential (insbesondere einer Versorgungsspannung) verbunden wird, ist dem Relais 12 das Massepotential entzogen, so daß das Relais 12 auch in diesem Falle abfällt. Analog dazu erfolgt eine Überprüfung des Steuertransistors 11, ob dieser gegen Masse bzw. gegen ein positives Potential kurzgeschlossen ist. Für den Fall, daß der Steuertransistor 11 gegen Masse kurzgeschlossen ist, zieht das Relais 12 nicht mehr an, was dem Mikroprozessor 1 über die Verbindung E angezeigt wird. Dieser Störfall ist in dem Mikroprozessor 1 detektierbar und über die Anzeigeeinrichtung 3 anzeigbar. Für den Fall, daß der Steuertransistor 11 gegen ein positives Potential (insbesondere Versorgungsspannung) kurzgeschlossen ist, hat das Relais 12 trotz der Fehlermeldung des Mikroprozessors 1 noch ein Signal an dem Steuertransistor 11. Über einen Eingang des Mikroprozessors 1 wird dies registriert und der Mi kroprozessor 1 schaltet das Signal an seinem Ausgang gegen Masse, so daß das Relais 12 abfällt und dies von der Anzeigeeinrichtung 3 an zeigbar ist. From a driver stage of the microprocessor 1 , the monitoring device 10 , which is designed in particular as a mono-flop, sets GE. This can be done cyclically, in particular, since if the microprocessor or its components fail, the switching device 7.1 must be actuated. In one embodiment, an output of the monitoring device 10 forms a ground potential (D or minus sign in FIG. 6) for the switching device 7.1 . The further output of the monitoring device 10 forms a potential different from the ground potential (in particular a positive potential), with both outputs of the monitoring device 10 normally having a different potential. Thus, the switching device 7.1 is protected against a breakthrough to ground, since such a relay 12, which is actuated in the normal case, can drop off and a safety-relevant (harmless) state can thereby be set. In the event that the output of the microprocessor 1 is connected to a positive potential (in particular a supply voltage), the ground potential is withdrawn from the relay 12 , so that the relay 12 also drops in this case. Analogously to this, the control transistor 11 is checked whether it is short-circuited to ground or to a positive potential. In the event that the control transistor 11 is short-circuited to ground, the relay 12 no longer picks up, which is indicated to the microprocessor 1 via the connection E. This malfunction can be detected in the microprocessor 1 and displayed on the display device 3 . In the event that the control transistor 11 is short-circuited to a positive potential (in particular supply voltage), the relay 12 still has a signal at the control transistor 11 despite the error message from the microprocessor 1 . This is registered via an input of the microprocessor 1 and the microprocessor 1 switches the signal at its output to ground, so that the relay 12 drops out and this can be shown by the display device 3 .
Weiterhin ist es vorgesehen, daß die zumindest eine Meßstelle als tak tiler Sensor ausgebildet ist. Hierbei handelt es sich in einer Ausgestal tung um einen Gummischlauch (Gummiprofil), in welchem längs ein elektrisches Kabel (Meßwiderstand RM) integriert ist, wobei dieser Sensor eingangs- oder ausgangsseitig mit einem Widerstand oder einer Diode abgeschlossen werden kann. Da der Wert dieses Widerstandes von der Länge des Gummischlauches bzw. des elektrischen Kabels ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die an der Meßstelle anliegende Spannung zu erfassen, die einen der Länge proportionalen Wert dar stellt. Ausgehend von diesem Wert erfolgt die Vorgabe von angepaßten Vergleichswerten (Minimal- und Maximalwerte), die in einem Speicher in dem zumindest einen Mikroprozessor abgelegt sind. Dieser Vorgang ist von dem Mikrozessor wiederholbar, so daß in vorgebbaren Zeitabständen die Länge abgefragt wird und bei einer Änderung der Vergleichswerte automatisch vorgenommen werden kann. Alternativ dazu ist es denkbar, die Vorgabe verschiedener Länge mittels der Auswahleinrichtung manuell einzustellen, wobei beispielsweise einer Schalterstellung oder einer Kombination mehrerer Schalter der Auswahleinrichtung eine Länge entspricht. Durch diese Anpassung der Vergleichswerte ist es möglich, die Schaltpunkte (bzw. eine Betätigung der Schalteinrichtung) bei unterschiedlichen Längen gleichzuhalten. Bei Erfassung einer unzulässigen Länge ist es denkbar, Vergleichswerte vorzugeben, die einer zulässigen Länge entsprechen oder die Schalteinrichtung (bzw. die Anzeigeeinrichtung) derart zu betätigen, daß die gesamte Anlage (System) einen vorbestimmten, insbesondere einen ungefährdenden, Zustand einnimmt.Furthermore, it is provided that the at least one measuring point as tak tiler sensor is formed. This is in a Ausgestal around a rubber hose (rubber profile), in which a electrical cable (measuring resistor RM) is integrated, this Sensor on the input or output side with a resistor or a Diode can be completed. Because the value of this resistance the length of the rubber hose or the electrical cable, it is provided according to the invention that the one at the measuring point Detect voltage, which is a value proportional to the length poses. Based on this value, adjusted comparison values (minimum and maximum values), which in a memory in which at least one microprocessor is stored. This process can be repeated by the microprocessor, so that in Predeterminable time intervals the length is queried and at a The comparison values can be changed automatically can. Alternatively, it is conceivable to specify different lengths manually set by means of the selection device, wherein for example, a switch position or a combination of several Switch of the selection device corresponds to a length. Through this Adapting the comparison values, it is possible to change the switching points (or actuation of the switching device) at different lengths keep alike. If an impermissible length is detected, it is conceivable to specify comparative values that have a permissible length correspond or the switching device (or the display device) to operate in such a way that the entire system predetermined, in particular an approximate, condition occupies.
Claims (13)
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| DE19924242936 DE4242936A1 (en) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | Safety device with microprocessor |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19924242936 DE4242936A1 (en) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | Safety device with microprocessor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE4242936A1 true DE4242936A1 (en) | 1994-06-23 |
Family
ID=6475746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE19924242936 Withdrawn DE4242936A1 (en) | 1992-12-18 | 1992-12-18 | Safety device with microprocessor |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0602452A1 (en) |
| DE (1) | DE4242936A1 (en) |
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