EP0483560A1 - Zweikanalige Gabellichtschranke in Failsafe-Ausführung - Google Patents

Zweikanalige Gabellichtschranke in Failsafe-Ausführung Download PDF

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EP0483560A1
EP0483560A1 EP91117175A EP91117175A EP0483560A1 EP 0483560 A1 EP0483560 A1 EP 0483560A1 EP 91117175 A EP91117175 A EP 91117175A EP 91117175 A EP91117175 A EP 91117175A EP 0483560 A1 EP0483560 A1 EP 0483560A1
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EP
European Patent Office
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light barrier
time
failsafe
circuit
self
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EP91117175A
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Rainer Schön
Martin Kirchner
Bernhard Sprecher
Daniel Wildisen
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Inventio AG
Original Assignee
Inventio AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B13/00—Doors, gates, or other apparatus controlling access to, or exit from, cages or lift well landings
    • B66B13/24—Safety devices in passenger lifts, not otherwise provided for, for preventing trapping of passengers
    • B66B13/26—Safety devices in passenger lifts, not otherwise provided for, for preventing trapping of passengers between closing doors

Definitions

  • the present invention relates to a two-channel fork light barrier in failsafe design for generating shaft information when a switch flag is immersed in the shaft in the area of the door zones in elevators for the purpose of prematurely initiating the opening of the door when the elevator car is retracted into a target floor.
  • European patent application No. 0 357 888 describes a method and a device for generating shaft information for elevators by means of a safety light barrier. Circuit-internal test circuits monitor statically in the idle position and dynamically while the elevator is moving when the light barrier is inserted and removed from the from the actuating lugs in the shaft their correct function and emit appropriate error signals in the event of an error.
  • U.S. Patent No. 3,743,056 describes a failsafe detector which has a fail-safe circuit and is in particular protected against extraneous light and reflections.
  • the present invention has for its object to provide a failsafe light barrier whose operational safety and readiness is known before each trip of the elevator. This object is achieved by the invention characterized in the claims.
  • Fig.1 all parts of the device and their relationships to each other are shown in a block diagram.
  • the slot of the fork light barrier is designated, in which the switching flags, not shown, dip in and out when the elevator is traveling and thereby interrupt a light beam 11.
  • the switching flags denotes an oscillator which controls an IR transmitter diode SDA operated in terms of pulses. This sends its light through an exit window 1.2 via the space in slot 1 into an entry window 1.3, behind which a phototransistor T1 converts the light pulses into current pulses, which are then in a receiver and signal amplifier 3 be processed into a strong signal.
  • a measuring point is designated P1A.
  • the signal pulses, clocked with the oscillator signal, are subsequently integrated in an integrator 4 to form a continuous signal, which can then be tapped at a measuring point P2A. In this way, non-conforming to the oscillator frequency and any other interference signals are blanked out and eliminated.
  • a subsequent Schmitt trigger 5 is known for a clean switching edge, which can be tracked at a measuring point P3A.
  • the next switching stage with a transistor T2 controls a relay switching stage with a transistor T3 via a cyclically dynamic self-monitoring 6 (hereinafter referred to as ZDU 6).
  • a measuring point P4A is also located on the connection between the transistor and a relay coil A.
  • the relay coil A is connected in the usual way with a back diode and actuates four normally open contacts and two normally closed contacts a1 to a6.
  • the relay coil A On the positive side, the relay coil A is connected via a resistor R1A and a normally closed contact b2 to a supply voltage which comes from a voltage converter and interference filter 9.
  • the relay contacts b1 to b2 are part of the relay B in the analogue channel B of the failsafe light barrier.
  • the contact combinations a4 / b4, a5 / b5 and a3 / b3 partly present status information and partly parts of the contact safety circuit in the elevator control. With the contact a6, an LED 10 is activated as a visual status control via a resistor R3A.
  • a connection leads back to ZDU 6.
  • an output with a periodic test signal TSA leads to a bridging storey flag 8, which in turn has an input blocking signal SPS and a further input with the oscillator sequence coming from a photodiode HDA.
  • an auxiliary transmitter HSA is operated from the bridging floor flag 8.
  • the light pulses emitted by the transmitter diode SDA also act on the photodiode HDA, the pulse signals of which are continuously applied to the corresponding input of the bridging storey flag 8 and from this when a test pulse TSA arrives or a blocking signal PLC can be passed on to the auxiliary transmitter HSA. Its light pulses then act on the phototransistor T1 (FIG. 1), which completes the process referred to as an optical short circuit.
  • FIG. 2 shows the mutual arrangement of the transmitters SA and SB and the receivers EA and EB in the fork legs 12 and 13 of a fork sensor housing 14.
  • the light beams 11 of the two transmitters SA and SB are directed in opposite directions to one another, so that no stray light from a transmitter in can reach a receiver of the neighboring channel.
  • the signal diagram in FIG. 3 shows the normal function of the failsafe light barrier (hereinafter referred to as the FS light barrier).
  • the first vertical line marked with “in” represents the point in time at which a switching flag in the shaft just interrupts the light beam 11 in the FS light barrier.
  • the second vertical line marked with “off” represents the point in time at which the switching flag in the shaft just emerges from the FS light barrier and releases the light beam 11.
  • P3A After falling below the lower trigger threshold value, P3A becomes zero and subsequently also P4A, whereby relay A is energized and relay A can pick up after a time t.
  • the principle of simultaneity checking when the relays are activated is described in the application document mentioned in the prior art. The relays A and B remain energized as long as the elevator is on one floor and the light beam 11 through one Switch flag remains interrupted.
  • the effect of PLC can be seen in the signal diagram in Fig. 5.
  • the auxiliary transmitter HSA is switched on by bridging the floor flag 8 and the photo transistor T1 is fired with it. Since the light pulses originate from the SDA transmitter diode and are returned via the HDA photodiode to bridge floor flag 8, it means no difference to the original signal for the subsequent switching and the relays A and B remain dropped or do not respond to a switch flag as long as the blocking signal PLC is active.
  • These additional opto-elements are the basis for the implementation of the ZDU (cyclical dynamic self-monitoring) for error detection.
  • the term dynamic is used to address the functioning of the monitoring, which proceeds in the same way as an operating function, and the term cyclical is an indication of the periodic repetition of the monitoring function every second. It is about recognizing faulty elements and errors in function at any time.
  • the diagram of FIG. 4 shows the test signals TSA of channel A and TSB of channel B coming from the ZDU 6.
  • the test signals TSA and TSB have a pulse length tp which is, for example, half shorter than the relay dropout time t (FIG. 3).
  • the test signals TSA and TSB are offset in time from one another at a time tpv (Fig. 8). The time shift serves to ensure that the monitoring functions run completely separately for each channel in order to avoid mutual interference.
  • test signals TSA and TSB simulate a brief escape from the switch flag during which the elevator is at rest on the floor.
  • the functions correspond in principle to those as shown in the diagram in FIG. 3, with the difference that they run inversely and are much shorter in time.
  • the ZDU 6 all elements involved in the operational function are checked during the respective function cycle. In the event of a fault, the monitoring cycle is interrupted, whereupon at least one relay A or B drops out and the safety circuit of the elevator thus responds.
  • the ZDU 6 essentially consists of a number of interdependent time signal circuits.
  • the time signals and circuits are called t1A, t2A, t3A and t4A for channel A and t1B, t2B, t3B, t4B and tVB for channel B (FIG. 7).
  • 6 shows the details of the relay switching stage with the switching transistor T3 and its control with an OR gate. The inputs of the OR gate form the time signals t1A and t3A.
  • Relay A is therefore live if one or both inputs are equal to one or is not live if both inputs are equal to zero.
  • the ZDU 6 now causes both inputs t1A and t3A to periodically become zero for a short time without relay A dropping out.
  • FIG. 7 shows the time signals t1A to t4A or tVB and t1B to t4B, as well as the two OR gates and a flip-flop QFF as blocks with the corresponding connections to one another.
  • the blocks shown are the essential content of block ZDU 6 in the block diagram of FIG.
  • the upper part of the block diagram shows the elements of the A channel and the lower part those of the B channel.
  • QFF is a common element and has a synchronization task.
  • An additional time signal circuit tVB is present in the B channel and is responsible for causing a pulse shift in order to form a QFF start signal.
  • the timing of the signals mentioned is shown in the diagram in FIG.
  • the Test signals TSA and TSB, the measuring points P4A / B, the relays A / B, and a JK flip-flop output QFF are listed.
  • the time signal t1A is a bridging signal and is approximately twice as long as t1B.
  • the time signals t2A and t2B are short control signals for QFF and the time signals t3A and t3B are the actual cycle-determining signals.
  • t3A and t3B are started together with the falling edge of QFF, but have a length different by tPV, with t3A ⁇ t3B.
  • the time zero of the diagram is given when the switch flag is dipped in and defined with the vertical line marked above with "in”.
  • t1A which is identical to P3A, becomes one, generates the switching pulse t2A, which in turn makes QFF one.
  • relay A is switched on via P4A, which picks up after a time t.
  • the time signal tVB is started first and only switched through to relay B after it has expired, as a result of which it receives voltage, for example, 2 ms later.
  • the end of the time signal tVB generates the switching pulse t2B which then makes QFF zero again.
  • the falling edge of QFF is now the start signal synchronizing the two channels for the time signals t3A and t3B.
  • the time signals t3A and t3B are of different lengths, t3A being shorter than t3B.
  • the time difference corresponds to the test signal delay time tPV in the diagram in FIG. 4.
  • the first test in channel A begins by generating a test signal TSA via t4A and which makes measuring point P4A one during its duration, thus creating a time gap of the same duration for the relay.
  • the time gap in the channel B relay system is therefore composed of the duration of TSB and tVB.
  • the switching pulse t2B QFF becomes zero and the time signals t3A and t3B start again, which starts a new cycle.
  • t1A can run out without effect and is ready for the next same function.
  • the response must be on the safe side, i.e. a relay must drop out and its contacts report the fault to the safety circuits.
  • the periodic inspection of all components records interruptions, short circuits, intermittent failures and drifts. As a first example, assume that the measurement point P3A remains at zero.
  • relay B also picks up. For the time difference in which the two relays pick up one after the other, the antivalence of the outgoing relay contacts is disturbed, with which the error is reported to the control. After a cycle time tz, both relays drop out again because the faulty channel does not carry out the signal change controlled by the ZDU 6.
  • the time signal circuits are implemented by means of RC-connected, generally known, monostable CMOS multivibrators, and a likewise known dual J-K flip-flop was used for the flip-flop circuit.
  • the measuring points mentioned in the description only serve to explain the function and in the practical version are not designed as electrical connections.
  • the circuit and mode of operation of the FS light barrier shown can also be used in other areas of technology where fail-safe devices are required, such as for machine tools, trains, alarm and security systems.
  • a corresponding sensor can also be designed as a proximity sensor based on the reflex principle.

Landscapes

  • Indicating And Signalling Devices For Elevators (AREA)
  • Elevator Control (AREA)
  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Maintenance And Inspection Apparatuses For Elevators (AREA)
  • Automatic Disk Changers (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Eine zweikanalige Gabellichtschranke in Failsafe-Ausführung für die Erzeugung einer Schachtinformation im Bereich der Stockwerke für das vorzeitige Türöffnen bei Ankunft der Kabine weist eine zyklisch dynamische Selbstüberwachung (ZDU, 6) auf mittels welcher eine prophylaktische Fehlererkennung möglich ist. Die ZDU (6) simuliert bei Ankunft und Stillstand der Kabine auf einem Stockwerk periodisch echte Betriebsabläufe, indem durch optischen Kurzschluss der FS-Lichtschranke ein kurzzeitiges Austauchen der Schaltfahne simuliert wird. Der dadurch bewirkte Unterbruch der Relaisspeisung ist jedoch kürzer als die Abfallzeit der Relais, so dass diese bei intakter Schaltung nicht abfallen. Ein sequentieller Ablauf von Zeitsignalen (tA/B1..4, tVB) steuert den Ablauf der Selbstüberwachungsfunktionen. Bei irgendwelchen Komponentenfehlern wird dieser Ablauf gestört und es erfolgt via Relaikontakte eine entsprechende Reaktion in den Sicherheitskreisen der Aufzugssteuerung. Ein zyklisch erscheinendes Testsignal (TSA, TSB) ist das primäre Steuersignal für simulierte Unterbrüche. <IMAGE>

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine zweikanalige Gabellichtschranke in Failsafe-Ausführung für die Erzeugung einer Schachtinformation beim Eintauchen einer Schaltfahne im Schacht im Bereich der Türzonen bei Aufzügen zwecks vorzeitigem Einleiten des Türöffnens beim Einfahren der Aufzugskabine in ein Zielstockwerk.
  • Das vorzeitige Einleiten des Türöffnens beim Einfahren einer Aufzugskabine in ein Zielstockwerk stellt hohe Anforderungen an Einrichtungen und Schaltungen, welche innerhalb einer Türzone bei den Haltestellen die Tür- und Schlosskontakte in der Endphase der einfahrenden Aufzugskabine überbrücken. Es gibt Vorschriften und Normen, welche die Funktion und teilweise die Ausführung solcher Vorrichtungen vorschreiben, bezw. empfehlen. Baugruppen, welche diesen einschlägigen Sicherheitsbestimmungen entsprechen sind unter dem Begriff Failsafe-Baugruppe bekannt. Generell werden solche Apparateschaltungen als ausfallsicher ausgeführt, indem ein Fehler oder eine Kombination von Fehlern für die zu steuernde Einrichtung, in diesem Falle ein Aufzug, keinen gefährlichen Zustand verursachen kann.
  • Die europäische Patentanmeldung No. 0 357 888 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Erzeugung einer Schachtinformation bei Aufzügen mittels einer Sicherheitslichtschranke. Schaltungsinterne Testkreise überwachen statisch in der Ruhelage und dynamisch während der Fahrt des Aufzuges beim Ein- und Austauchen der Lichtschranke in die bezw. aus den Betätigungsfahnen im Schacht deren korrekte Funktion und geben im Fehlerfalle entsprechende Fehlersignale ab.
  • Das US-Patent No. 3 743 056 beschreibt einen Failsafe-Detektor, der eine ausfallsichere Schaltung aufweist und insbesondere gegen Fremdlicht und -Reflexe abgesichert ist.
  • Beide Schaltungen weisen den Nachteil auf, dass ein Fehler erst entdeckt wird, wenn die entsprechende Funktion gebraucht wird, und zudem ist letztere nicht redundant ausgeführt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Failsafe-Lichtschranke zu schaffen, deren Funktionssicherheit und -Bereitschaft vor jeder Fahrt des Aufzuges bekannt ist. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung gelöst.
  • Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass ein allfälliger Fehler in der Lichtschranke vor Abfahrt des Aufzuges erkannt, die Fahrt und somit ein Notstop wegen offenem Sicherheitskreis zwischen zwei Stockwerken aus diesem Grunde verhindert wird.
  • In den Zeicnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und es zeigen
    • Fig.1
    ein Blockschaltbild der Einrichtung,
    Fig.2
    die Anordnung der Sender und Empfänger in der Gabel-Lichtschranke,
    Fig.3
    ein Signaldiagramm bei ein- und austauchender Schaltfahne,
    Fig.4
    ein Signaldiagramm der zyklisch dynamischen Selbstüberwachung,
    Fig.5
    ein Signaldiagramm der Ueberbrückung Stockwerkfahne,
    Fig.6
    eine Relaisschaltstufe mit Ansteuerung,
    Fig.7
    ein Blockschaltbild der zyklisch dynamischen Selbstüberwachung und
    Fig.8
    ein Signaldiagramm mit Einzelheiten der zyklisch dynamischen Selbstüberwachung.
  • In der Fig.1 sind inform eines Blockschaltbildes alle Teile der Einrichtung und ihre Beziehungen zueinander dargestellt. Mit 1 ist der Schlitz der Gabellichtschranke bezeichnet, in welchen bei der Fahrt des Aufzuges die nicht dargestellten Schaltfahnen ein- und austauchen und dabei einen Lichtstrahl 11 unterbrechen. Beim Anhalten des Aufzuges auf einem Stockwerk ist der Lichtstrahl 11 durch die dort vorhandene Schaltfahne fortwährend unterbrochen. Mit 7 ist ein Oszillator bezeichnet, der eine impulsmässig betriebene IR-Sendediode SDA steuert. Diese sendet ihr Licht durch ein Austrittsfenster 1.2 via den Zwischenraum im Schlitz 1 in ein Eintrittsfenster 1.3, hinter welchem ein Fototransistor T1 die Lichtpulse in Strompulse umwandelt, die dann in einem Empfänger und Signalverstärker 3 zu einem starken Signal aufbereitet werden. Am Ausgang des Empfängers und Verstärkers ist ein Messpunkt mit P1A bezeichnet. In einem Integrator 4 werden in der Folge die Signalpulse, getaktet mit dem Oszillatorsignal, zu einem Dauersignal aufintegriert, welches dann an einem Messpunkt P2A abgreifbar ist. Nicht mit der Oszillatorfrequenz konforme und andere allfällige Störsignale werden auf diese Art ausgetastet und eliminiert. Ein nachfolgender Schmitt-Trigger 5 ist auf bekannte Art für eine saubere Schaltflanke besorgt, welche an einem Messpunkt P3A verfolgt werden kann. Die nächste Schaltstufe mit einem Transistor T2 steuert via eine zyklisch dynamische Selbstüberwachung 6 (in der Folge ZDU 6 genannt) eine Relaisschaltstufe mit einem Transistor T3. Auf der Verbindung zwischen dem Transistor und einer Relaisspule A befindet sich noch ein Messpunkt P4A. Die Relaisspule A ist auf übliche Art mit einer Back-Diode beschaltet und betätigt vier Arbeits- und zwei Ruhekontakte a1 bis a6. Auf der positiven Seite ist die Relaisspule A via einen Widerstand R1A und einen Ruhekontakt b2 mit einer Speisespannung verbunden, welche von einem Spannungswandler und Störfilter 9 stammt. Die Relaiskontakte b1 bis b2 sind Bestandteil des Relais B im analog aufgebauten Kanal B der Failsafe-Lichtschranke. Die Kontaktkombinationen a4/b4, a5/b5 und a3/b3 präsentieren einenteils Statusinformationen und anderenteils Teile des Kontakt-Sicherheitskreises in der Aufzugssteuerung. Mit dem Kontakt a6 wird via einen Widerstand R3A eine LED 10 als optische Zustandskontrolle angesteuert. Vom Messpunkt P4A führt eine Verbindung zurück zur ZDU 6. Von ZDU 6 selbst führt ein Ausgang mit einem periodischen Testsignal TSA zu einer Ueberbrückung Stockwerkfahne 8, die ihrerseits einen Eingang Sperrsignal SPS und einen weiteren Eingang mit der von einer Fotodiode HDA stammenden Oszillatorfequenz aufweist. Von der Ueberbrückung Stockwerkfahne 8 wird, abhängig von den Eingangssignalen, ein Hilfssender HSA betrieben. Die von der Sendediode SDA ausgesendeten Lichtpulse beaufschlagen auch die Fotodiode HDA, deren Pulssignale fortwährend an dem entsprechenden Eingang der Ueberbrückung Stockwerkfahne 8 anliegen und von dieser beim Eintreffen eines Testpulses TSA oder eines Sperrsignales SPS an den Hilfssender HSA weitergegeben werden. Dessen Lichtpulse beaufschlagen dann den Fototransistor T1 (Fig.1), womit der als optischer Kurzschluss genannte Vorgang abgeschlossen ist.
  • Die Fig.2 zeigt die gegenseitige Anordnung der Sender SA und SB und der Empfänger EA und EB in den Gabelschenkeln 12 und 13 eines Gabelsensorgehäuses 14. Die Lichtstrahlen 11 der beiden Sender SA und SB sind zueinander entgegengesetzt gerichtet, so dass kein Streulicht eines Senders in einen Empfänger des benachbarten Kanals gelangen kann.
  • Anhand der Fig.3 bis 7 werden in der Folge die Funktionen der Failsafe-Lichtschranke mit ihrer ZDU 6 beschrieben.
  • Mit dem Signaldiagramm in der Fig.3 wird die normale Funktion der Failsafe-Lichtschranke (in der Folge FS-Lichtschranke genannt) dargestellt. Die erste vertikale, mit "in" markierte Linie stellt den Zeitpunkt dar, wo soeben eine Schaltfahne im Schacht den Lichtstrahl 11 in der FS-Lichtschranke unterbricht. Die zweite vertikale, mit "aus" markierte Linie stellt den Zeitpunkt dar, wo die Schaltfahne im Schacht soeben aus der FS-Lichtschranke austritt und den Lichtstrahl 11 freigibt. Vor dem Eintauchen der Schaltfahne links von der "in"-Linie ist am Messpunkt P1A das pulsierende, von der Sendediode SDA stammende Signal vorhanden. Beim Eintauchen der Schaltfahne verschwindet das Signal plötzlich und der Integrator 4 (Fig.1) entlädt sich, was am Messpunkt P2A ersichtlich ist. Nach dem Unterschreiten des unteren Triggerschwellwertes wird P3A zu Null und in der Folge auch P4A, womit das Relais A an Spannung gelegt wird und das Relais A nach einer Zeit t an anziehen kann. Das Gleiche passiert natürlich auch im Kanal B mit dem Relais B. Wenn die beiden Relais A und B innerhalb einer vorgegebenen Zeit angezogen haben, ist die Funktion ordnungsgemäss abgelaufen, und es können, wenn der Aufzug beim Einfahren in eine Zielhaltestelle ist, die Steuerbefehle für das vorzeitige Türöffnen gegeben werden. Das Prinzip der Gleichzeitigkeitsprüfung beim Anziehen der Relais wird in der zum Stand der Technik erwähnten Anmeldeschrift beschrieben. Die Relais A und B bleiben so lange angezogen wie der Aufzug auf einem Stockwerk weilt und der Lichtstrahl 11 durch eine Schaltfahne unterbrochen bleibt. Beim Wegfahren des Aufzuges aus einem Stockwerk und dem damit verbundenen Austauchen der Schaltfahne aus der FS-Lichtschranke erscheint das pulsierende Signal an P1A sofort wieder, der Integrator 4 lädt sich auf, P3A schaltet beim Schwellwert auf Eins, P4A ebenfalls und das Relais A (und B) fällt ab nach einer Zeit t ab. Bei der Vorbeifahrt des Aufzuges an den Stockwerken ohne Halt ist es aus verschiedenen Gründen nicht erwünscht, dass dann jedesmal die Relais A und B anziehen und abfallen beim Ein- und Austauchen der Schaltfahnen in der FS-Lichtschranke. Aus diesem Grunde wird, beispielsweise vom Steuerungsrechner, ein Sperrsignal SPS gebildet, welches den bereits beschriebenen (Fig.1) optischen Kurzschluss herbeiführt und so die für eine Steuerfunktion noch nicht gebrauchten Schaltfahnen für die FS-Lichtschranke quasi unsichtbar macht. Im Signaldiagramm der Fig.5 ist der Effekt von SPS ersichtlich. Im Moment wo SPS aktiv wird, wird von der Ueberbrückung Stockwerkfahne 8 der Hilfssender HSA eingeschaltet und mit diesem der Fototransistor T1 befeuert. Da die Lichtpulse ihren Ursprung bei der Sendediode SDA haben und via Fotodiode HDA zur Ueberbrückung Stockwerkfahne 8 rückgeführt werden, bedeutet es für die nachfolgende Schaltung kein Unterschied zum Originalsignal und die Relais A und B bleiben abgefallen, beziehungsweise reagieren auf keine Schaltfahne, solange das Sperrsignal SPS aktiv ist. Diese zusätzlichen Optoelemente sind die Basis für die Durchführung der ZDU (zyklisch dynamische Selbstüberwachung) für die Fehlererkennung. Mit dem Begriff dynamisch wird die Funktionsweise der Ueberwachung angesprochen, welche analog wie eine Betriebsfunktion abläuft, und der Begriff zyklisch ist der Hinweis auf die periodische Wiederholung der Ueberwachungsfunktion im Sekundenrythmus. Es geht dabei darum, fehlerhafte Elemente und Fehler in der Funktion jederzeit sorfort zu erkennen. Im Diagramm der Fig.4 werden die von der ZDU 6 komenden Testsignale TSA des Kanals A und TSB des Kanals B dargestellt. Die Testsignale TSA und TSB weisen eine Pulslänge tp auf, welche beispielsweise um die Hälfte kürzer ist als die Relaisabfallzeit t ab (Fig.3). Ferner sind die Testsignale TSA und TSB zueinander zeitlich versetzt um eine Zeit tpv (Fig.8). Die Zeitversetzung dient dazu, dass die Ueberwachungsfunktionen kanalweise völlig separat ablaufen zwecks Vermeidung gegenseitiger Störbeeinflussung. Mit den Testsignalen TSA und TSB wird ein kurzzeitiges Austauchen aus der Schaltfahne simuliert, während dem der Aufzug in Ruhe auf dem Stockwerk steht. Die Funktionen entsprechen im Prinzip jenen wie sie im Diagramm der Figur 3 dargestellt sind mit dem Unterschied, dass sie invers ablaufen und zeitlich viel kürzer sind. Mit der ZDU 6 werden beim jeweiligen Funktionsdurchlauf alle an der Betriebsfunktion beteiligten Elemente geprüft. Im Fehlerfall wird der Ueberwachungszyklus unterbrochen, worauf mindestens ein Relais A oder B abfällt und damit die Sicherheitsschaltung des Aufzuges anspricht. Die ZDU 6 besteht im wesentlichen aus einer Anzahl voneinander abhängigen Zeitsignalschaltungen. Die Zeitsignale und -Schaltungen heissen t1A, t2A, t3A und t4A für den Kanal A und t1B, t2B, t3B, t4B und tVB für den Kanal B (Fig.7). In der Fig.6 sind die Einzelheiten der Relaisschaltstufe mit dem Schalttransistor T3 und dessen Ansteuerung mit einem Oder-Gatter dargestellt. Die Eingänge des Oder-Gatters bilden die Zeitsignale t1A und t3A.
  • Das Relais A liegt also an Spannung, wenn einer oder beide Eingänge gleich Eins sind beziehungsweise liegt nicht an Spannung, wenn beide Eingänge gleich Null sind. Die ZDU 6 bewirkt nun, dass periodisch beide Eingänge t1A und t3A kurzzeitig Null werden, ohne dass dabei das Relais A abfällt.
  • In Fig.7 sind die Zeitsignale t1A bis t4A beziehungsweise tVB und t1B bis t4B, sowie die beiden ODER-Tore und ein Flip-Flop QFF als Blöcke mit den entsprechenden Verbindungen untereinander dargestellt. Die dargestellten Blöcke sind der wesentliche Inhalt des Blockes ZDU 6 im Blockschaltbild der Fig.1. Der obere Teil des Blockschaltbildes zeigt die Elemente des A-Kanals und der untere Teil jene des B-Kanals. QFF ist ein gemeinsames Element und hat eine Synchronisationsaufgabe. Im B-Kanal ist eine zusätzliche Zeitsignalschaltung tVB vorhanden und mit der Aufgabe betraut, eine Pulsverschiebung zwecks Bildung eines QFF-Anfangssignal zu verursachen.
  • Der zeitliche Ablauf der genannten Signale ist im Diagramm der Fig.8 dargestellt. Zusätzlich zu den Zeitsignalen sind die Testsignale TSA und TSB, die Messpunkte P4A/B, die Relais A/B, sowie ein JK-Flip-Flop-Ausgang QFF aufgeführt. Das Zeitsignal t1A ist ein Ueberbrückungssignal und ist etwa doppelt so lang wie t1B. Die Zeitsignale t2A und t2B sind kurze Steuersignale für QFF und die Zeitsignale t3A und t3B sind die eigentlichen zyklusbestimmenden Signale. t3A und t3B werden gemeinsam mit der fallenden Flanke von QFF gestartet, weisen aber eine um tPV unterschiedliche Länge auf, wobei t3A < t3B ist. Der Zeitpunkt Null des Diagramms ist mit dem Eintauchen der Schaltfahne gegeben und mit der oben mit "in" markierten vertikalen Linie definiert. Als erstes wird t1A, welches identisch ist mit P3A, zu Eins, erzeugt den Schaltpuls t2A, welcher seinerseits QFF zu Eins macht. Gleichzeitig wird auch via P4A das Relais A eingeschaltet, welches nach einer Zeit t an anzieht. Im Kanal B wird zuerst das Zeitsignal tVB gestartet und erst nach dessen Ablauf zum Relais B durchgeschaltet, wodurch dieses beispielsweise 2ms später Spannung erhält. Das Ende des Zeitsignals tVB erzeugt den Schaltpuls t2B welcher dann QFF wieder zu Null macht. Die fallende Flanke von QFF ist nun das, beide Kanäle synchronisierende Startsignal für die Zeitsignale t3A und t3B. Die Zeitsignale t3A und t3B sind unterschiedlich lang, wobei t3A kürzer ist als t3B. Die Zeitdifferenz entspricht der Testsignalverzögerungszeit tPV im Diagramm der Fig.4. Nach Ablauf von t3A beginnt der erste Test im Kanal A, indem via t4A ein Testsignal TSA gebildet wird und das während seiner Dauer den Messpunkt P4A zu Eins macht und so für die Relaishaltung ein zeitliches Loch gleicher Dauer entsteht.
  • Dessen Dauer ist aber, wie bereits erwähnt nur etwa halb so lang wie die Abfallzeit des Relais A, so dass dieses nicht abfallen kann. Nach Ablauf von TSA wird wieder ein Schaltpuls t2A erzeugt, der nun t1A zu Eins macht. t1A hat eine Länge, welche die Funktion des nachfolgenden Testes im Kanal B zeitlich überdeckt. Der zeitliche Unterbruch in der Relaishaltung ist also im Effekt eine zeitliche Lücke der beiden Zeitsignale t1A und t3A (Fig.6). Nach einer Zeit tPV wird nun auch t3B zu Null und der gleiche Ablauf erzeugt nun den gleich langen Unterbruch in der Relaishaltung von Kanal B. Da nun aber im Kanal B das Zeitsignal tBV vorhanden ist, muss TSB um dessen Betrag kürzer sein, um den gleichlangen Unterbruch zu bewirken. Das zeitliche Loch in der Relaishaltung von Kanal B setzt sich also aus der Dauer von TSB und tVB zusammen. Am Ende von tVB wird via den Schaltpuls t2B QFF zu Null und startet von neuem die Zeitsignale t3A und t3B, womit ein neuer Zyklus beginnt. t1A kann nun, nachdem der Test im Kanal B vorüber ist, ohne Wirkung auslaufen und ist bereit für die nächste gleiche Funktion. Tritt nun irgend ein Fehler auf in der Schaltung, so muss die Reaktion auf die sichere Seite gehen, das heisst, ein Relais muss abfallen und dessen Kontakte die Störung an die Sicherheitskreise melden. Die periodische Untersuchung aller Komponenten erfasst Unterbrüche, Kurzschlüsse, intermittierende Ausfälle und Driften. Als erstes Beispiel sei angenommen, dass der Messpunkt P3A auf Null bleibt. Das könnte ein Kurzschluss im Transistor T2 sein oder ein diesen Effekt erzeugender Fehler in den vorangehenden Schaltkreisen. Wenn jetzt t3A abgelaufen ist, wird kein neues t1A gestartet, der Messpunkt P4A wird Eins und das Relais A fällt ab, weil weder t1A noch t3A am ODER-Eingang in der Schaltstufe vorhanden ist. Genau das gleiche passiert wenn, aus den gleichen Gründen, beispielsweise der Messpunkt P3A permanent auf Eins bleibt. Dann wird ebenfalls kein t1A und kein nachfolgendes Zeitsignal mehr gestartet, womit der gleiche Effekt erreicht wird. Zusammengefasst kann gesagt werden dass irgend eine Störung der Zeitsignalabläufe zwangsläufig zum Abfallen eines Relais A und/oder B führen. Die ZDU 6 produziert beim Stillstand des Aufzuges auf einem Stockwerk Schaltabläufe, wie sie auch betriebsmässig ablaufen. Deshalb handelt es sich hier um eine prophylaktische Fehlererkennung, weil Fehler in der Schaltung vor ihrer Auswirkung erkannt und so die Folgen gemildert werden. Denn ein Oeffnen des Sicherheitskreises während der Fahrt hat Notstops und eingeschlossene Fahrgäste zur Folge. Wird eine Störung erkannt, so wird ein Start des Aufzuges blockiert und eingestiegene Fahrgäste können die Kabine wieder verlassen. Fallen während der Fahrt des Aufzuges bei freien Lichtstrecken in der FS-Lichtschranke Komponenten derart aus, dass beispielsweise die Lichtstrecke des Kanals A trotz vorhandenem Sperrsignal SPS als unterbrochen simuliert wird, dann zieht Relais A an und aktiviert sofort die ZDU 6.
  • Dann zieht auch Relais B an. Für die Zeitdifferenz, in der die beiden Relais nacheinander anziehen wird die Antivalenz der abgehenden Relaiskontakte gestört, womit der Fehler an die Steuerung gemeldet ist. Nach einer Zykluszeit tz fallen beide Relais wieder ab, weil der gestörte Kanal den vom ZDU 6 gesteuerten Signalwechsel nicht vollzieht. In dem gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Zeitsignalschaltungen mittels RC-beschalteten allgemein bekannten monostabilen CMOS-Multivibratoren ausgeführt, und für die Flip-Flop-Schaltung wurde ein ebenso bekanntes Dual J-K Flip-Flop verwendet. Die in der Beschreibung erwähnten Messpunkte dienen nur der Funktionserklärung und werden in der praktischen Ausführung nicht als herausgeführte elektrische Anschlüsse ausgeführt. Die dargestellte Schaltung und Arbeitsweise der FS-Lichtschranke kann auch in anderen Bereichen der Technik Anwedung finden wo ausfallsichere Apparate vorgeschrieben sind wie beispielsweise bei Werkzeugmaschienen, Eisenbahnen, Alarm- und Sicherungsanlagen.
  • Die Bauart muss sich nicht auf die Gabelform beschränken; es kann ein entsprechender Sensor auch als Näherungssensor nach dem Reflexprinzip ausgeführt sein.

Claims (9)

  1. Zweikanalige Gabellichtschranke in Failsafe-Ausführung für die Erzeugung einer Schachtinformation beim Eintauchen einer Schaltfahne im Schacht im Bereich der Türzonen bei Aufzügen zwecks vorzeitigem Einleiten des Türöffnens beim Einfahren der Aufzugskabine in ein Zielstockwerk,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Failsafe-Lichtschranke mindestens eine,
    den echten Betriebsablauf durch simuliertes Austauchen der Schaltfahne aus dem Schlitz (1) der Failsafe-Lichtschranke auslösende, Komponentenfehler detektierende, zyklisch dynamische Selbstüberwachungsschaltung ZDU (6) aufweist.
  2. Failsafe-Lichtschranke nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Selbstüberwachungsschaltung ZDU (6) untereinander verbundene, Zeitsignale erzeugende, sequentiell arbeitende, den simulierten Betriebsablauf steuernde Zeitsignalschaltungen (t1A..t4A, tVB, t1B..t4B) aufweist.
  3. Failsafe-Lichtschranke nach Ansprüche 1 und 2
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Selbstüberwachungsschaltung ZDU (6) eine, für beide Kanäle gemeinsame, eine Zykluszeit (tz) via Zeitsignalschaltungen (t3A, t3B) startende Flip-Flop-Schaltung (QFF) aufweist.
  4. Failsafe-Lichtschranke nach Anspruch 1 und 2
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Selbstüberwachungsschaltung ZDU (6) einen, die Speisung der Relais (A, B) für eine Zeit, welche kürzer als deren Abfallzeit (t ab) ist, via betriebsmässige Funktionsblöcke (3, 4, 5) unterbrechendes, periodisches Testsignal (TSA, TSB) abgebenden Ausgang aufweist.
  5. Failsafe-Lichtschranke nach Anspruch 1 und 2
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zeitsignalschaltung (tVB) in der Selbstüberwachungsschaltung ZDU (6) im Kanal B der Failsafe-Lichtschranke als eine, eine Pulsverschiebezeit (tPV) erzeugende Zeitschaltung ausgebildet ist.
  6. Failsafe-Lichtschranke nach Anspruch 1 und 2
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zeitsignalschaltungen (t3A, t3B) als voneinander um die Pulsverschiebezeit (tPV) sich unterscheidende Zeitsignale erzeugende Zeitschaltungen ausgebildet sind.
  7. Failsafe-Lichtschranke nach Anspruch 1 und 2
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Zeitsignalschaltung (t1A) als eine, ein das Testsignal (TSB) zeitlich überdeckendes Zeitsignal erzeugende Zeitschaltung ausgebildet ist.
  8. Failsafe-Lichtschranke nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Lichtstrahlen (11) durch gegenüberliegende Plazierung von Sendedioden (SA, SB) zueinander entgegengesetzte Richtungen aufweisen.
  9. Failsafe-Lichtschranke nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine von Signalen SPS und TSA/TSB und einer Fotodiode HDA/HDB gesteuerte, einen Hilfssender HSA/HSB steuernde, einen optischen Kurzschluss bewirkende Schaltung Ueberbrückung Stockwerkfahne (8) vorhanden ist.
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