EP1861860A1 - Safety switch device for the reliable disconnection of an electrical consumer - Google Patents

Safety switch device for the reliable disconnection of an electrical consumer

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EP1861860A1
EP1861860A1 EP06707069A EP06707069A EP1861860A1 EP 1861860 A1 EP1861860 A1 EP 1861860A1 EP 06707069 A EP06707069 A EP 06707069A EP 06707069 A EP06707069 A EP 06707069A EP 1861860 A1 EP1861860 A1 EP 1861860A1
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EP
European Patent Office
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switching
safety
switching device
path
safety switching
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EP06707069A
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German (de)
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EP1861860B1 (en
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Thomas Nitsche
Hans Schwenkel
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Pilz GmbH and Co KG
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Pilz GmbH and Co KG
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Application filed by Pilz GmbH and Co KG filed Critical Pilz GmbH and Co KG
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits

Definitions

  • the present invention relates to abutschaltvor- direction for safely switching off an electrical load, especially in an automated system operated, with at least one input for supplying a message signal from a reporting devices, with an evaluation and control unit, and with at least one switching element, of the Evaluation and control unit is controlled to interrupt a power supply path to the consumer,
  • a safety switching device is known for example from DE 100 11 211 Al.
  • the known safety switching device is a so-called safety switching device, i. a compact device unit, which is generally provided for installation in a control cabinet of an automated system and which typically has a (at least largely) defined scope of functions.
  • safety switching devices in particular for evaluating emergency stop buttons, safety doors, safety mats, two-hand switches, limit switches and other position switches as well as other safety-related signaling devices.
  • the evaluation and control unit of this safety switching devices is usually set to the evaluation or monitoring of one or more signaling devices of certain types. Depending on the signaling device, the evaluation and control unit generates a control signal with which the power supply path to the consumer can be interrupted in fail-safe manner when the signaling device requests a safety shutdown.
  • the at least one switching element is often a positively driven relay, ie an electromechanical switching element which typically has a plurality of normally open contacts and at least one normally closed contact.
  • the normally closed contact and the normally open contacts are coupled to one another via a mechanical forced operation so that the normally closed contact and the normally open contacts can not be closed at the same time.
  • the closing contacts are closed by the evaluation and control unit and they serve to interrupt the power supply path to the electrical load, if this is necessary due to a safety function.
  • a signal is typically fed back via the normally closed contact to the evaluation and control unit so that it can monitor the switching position of the make contacts due to the forced operation.
  • the evaluation and control unit can recognize, for example, when a normally open contact is welded and stuck in its closed (or open) switching position. Due to this property, positively driven relays have been well proven in the field of safety switching devices and have been widely used for many years. However, positively driven relays have the disadvantage that they are relatively expensive and relatively large.
  • the aforementioned DE 100 11 211 Al proposes a safety switching device in which at least two electronic switching elements are used to interrupt the power supply path to the consumer.
  • transistors are proposed as switching elements of the safety switching device. This makes the new safety relay smaller and less expensive. be realized at a lower cost.
  • the known from DE 100 11 211 Al safety switching device differs not only by the use of transistors instead of forcibly guided 1 relay from the mass of conventional safety relays. Another difference is that the transistors in the safety switching device from DE 100 11 211 A1 each generate a potential-related output signal, whereas safety switching devices with positively driven relays typically provide potential-free outputs. The latter means that the safety switching device does not deliver an output signal per se, but only switches on a potential connected from the outside or not.
  • the known from DE 100 11 211 Al safety switching device generates a "own" output potential, which is based on a mass of the safety switching device.
  • Safety relays with potential-free outputs are widely used in practice because this technique has been used for many years. For reasons of spare part compatibility, it is desirable to continue to have safety switching devices with potential-free outputs.
  • potential-free outputs have the advantage that they can switch currents and voltages in the load circuit over a very wide range of variation.
  • the switching capacity in the safety switching device from DE 100 11 211 Al is limited by the properties of the transistors used. Therefore, there is still a need for safety switching devices with potential-free outputs.
  • a safety switching device of the type mentioned in which the switching element is a changeover switch with at least two mutually alternative switching paths, wherein a first switching path in the power supply path to the consumer, and wherein a second (alternative) switching path leads to a monitoring unit.
  • the at least one switching element of the safety switching device may be an electromechanical switching element, in particular a three-terminal alternating relay, which provide two mutually alternative switching paths.
  • the at least one switching element can also be realized as a semiconductor component or with the aid of semiconductor components.
  • the at least one switching element can be a single component, which is the at least two. alternative, switching paths. or it may be a more complex circuit structure, such as multiple simple transistors and / or relays.
  • An essential aspect of the invention is the feature that the at least two switching paths of the switching element are alternative to one another, ie the switching paths have a common root, but only one of the switching paths is closed at a time.
  • the monitoring unit is an arbitrary part of the safety switching device, with the help of which it can be determined whether the second switching path of the at least one switching element is closed or not.
  • the new safety switching device allows a small-scale implementation. In this case it is sufficient to exclude the assumed error with the help of a suitable functional test.
  • the new safety switching device does not require positively driven relays to establish a feedback circuit that allows a safe conclusion to the interruption of the power supply path to the consumer. Since simple, non-positively driven relays are much smaller and cheaper than positively driven relay, the new safety switching device can be realized smaller and cheaper than conventional safety switching devices. This also applies, in particular, if a "simple" changeover relay is used as the at least one switching element, but on the other hand, the new safety switching device can be realized with the aid of such changeover relays in such a way that it has potential-free outputs The new safety switching device can therefore be functionally compatible with conventional safety This facilitates the replacement of conventional safety switching devices in an existing plant with the new safety switching device, and enables switching in the load circuit over a wide current, voltage and frequency range.
  • a safety switching device can also be realized with potential-related outputs.
  • the advantage of the potential-free outputs is lost, the use of a changeover switch allows in this case, a very simple and reliable statement about whether the power supply path to the electrical load is interrupted or not. Therefore, a safety switching device can be realized easily and therefore cost-effectively in these cases.
  • the changeover switch is designed such that it closes the second switching path as Defaultschalt- path.
  • the first switching path which lies in the power supply path to the consumer, only closed when the changeover switch has been selectively brought into the first switching position.
  • the change-over switch falls by itself in the default state- back, - if there is no error des- changeover switch.
  • the evaluation and control unit and the monitoring unit are formed together to perform a functional test of the changeover switch before closing the power supply path. It is preferred if the monitoring unit with the evaluation and control unit is connected to possibly prevent a closing of the second switching path.
  • the combination of these two embodiments ensures that the power supply path to the consumer can only be closed when the changeover switch in the (preferably immediately before taking place) function test works properly.
  • the power supply path to the consumer can be at least once again interrupted, which can be achieved, for example, when using diverse, redundant switching elements and the constructive avoidance of common cause errors
  • a safety switching device with the the (highest) safety category 4 of the European standard EN 954-1 or a comparable standard according to PR EN ISO 13849-1 or IEC 61508 can be achieved.
  • the technical complexity is relatively low compared to previous safety switching devices, so that the high safety standard can be achieved more cost-effectively.
  • the two embodiments can also be implemented independently or separately from one another.
  • the functional test includes the generation of a test signal which is routed via the second current path.
  • the test signal is selected so that it is in itself unable to drive a consumer connected to the current path.
  • the test signal may include one or more short pulses whose pulse duration is shorter than the response time of an applied pulse. closed consumer.
  • the test signal may have an amplitude, a frequency or another signal parameter that can not be processed and / or detected by the consumer.
  • the safety switching device includes a filter unit which is designed to filter or suppress the test signal at or before the connection point for the consumer. This avoids influencing the consumer by the test signal.
  • the monitoring unit is at least partially integrated in the evaluation and control unit.
  • This embodiment is particularly preferred if a microcontroller or microprocessor is an essential element of the evaluation and control unit, since the function of the monitoring unit can then be implemented very easily there.
  • the new safety switching device includes at least two changeover switches whose first current paths are arranged in series with one another
  • the two series-connected first current paths provide a redundancy that allows a shutdown of the consumer even in the event of failure of one of the changeover switches.
  • the arrangement of the first current paths in series is a particularly simple and cost-effective implementation.
  • the safety switching device includes at least two changeover switches whose second current paths are arranged in series with one another. Preferably, each changeover switch is independent of the other switchable.
  • This embodiment is preferred because this allows the monitoring and the functional test for the changeover switch can be realized very easily and with few components.
  • the at least one changeover switch is an exchange relay.
  • An interchangeable relay in the sense of this embodiment is an electro-mechanical component having at least three terminals, one of the three terminals being a common terminal for both alternative current paths, while the second and third terminal are each associated with only one of the alternative current paths.
  • Changeover relay of this type are available as standard components cost, significantly smaller and cheaper than positively driven relays, and therefore they allow a particularly small and inexpensive safety switching device with potential-free outputs.
  • the at least one changeover switch includes a semiconductor switching element.
  • the changeover switch may be a single semiconductor switching element having two mutually alternative current paths or also a circuit arrangement of, for example, a plurality of transistors, which may be at least two alternatives Rungs provides.
  • the advantage of this embodiment is that the at least one switching element in integrated technology and thus can be realized even smaller and cheaper than with a relay.
  • the monitoring unit is designed to be multi-channel redundant.
  • the evaluation and control unit is designed to be multi-channel redundant.
  • This embodiment is particularly advantageous if the new safety switching device for category 4 applications of the European standard EN 954-1 or similar applications is to be used.
  • the requirements placed on the intrinsic safety of the safety switching device can be met particularly easily and reliably with a multi-channel redundant structure.
  • FIG. 1 shows a robot as an example of an automated system with the new safety switching device
  • Figure 2 is a schematic representation of a first embodiment of the neweschaltvorrich- device
  • Figure 3 shows several timing diagrams for explaining the operation of an embodiment of the new safety switching device.
  • FIG. 1 an automated system in which the new safety switching device is used is designated in its entirety by the reference numeral 10.
  • the plant 10 here includes a robot 12 whose working space is secured by a protective fence with a protective door 14.
  • the open or closed position of the protective door 14 is detected with a protective door sensor 16.
  • the safety door sensor includes a first part 16a attached to the movable part of the safety door 14 and a second part 16b on the fixed frame of the safety door 14.
  • the first part 16a includes a transponder which is only accessible from the second safety door Part 16b (reader) can be detected and evaluated.
  • the invention is not limited to this kind of protective door sensors and, moreover, not to safety door sensors as display devices.
  • the invention can be equally used with other signaling devices, especially emergency stop buttons, as well as speed sensors, light barriers and other.
  • Reference numeral 18 denotes a safety switching device according to the present invention. It serves to switch off the robot 12 when the protective door 14 is opened.
  • the system 10 is also shown here with an emergency stop button 20 as a further reporting device.
  • the emergency stop button 20 is evaluated with another safety switching device 22 according to the present invention.
  • the safety switching devices 18 and 22 have in the embodiment shown each potential-free outputs (will be explained in more detail below with reference to Figure 2), which are connected in series with each other to construct a logical AND operation.
  • two contactors 24, 26 are arranged, whose normally open contacts are in series with each other in a power supply path 28 to the robot 12.
  • the working voltage 30 is for example 24 volts and is looped in this embodiment via the series-connected output contacts of the safety switching devices 18 and 22 to the shooters 24, 26.
  • the safety switching devices 18, 22 interrupt the current path via which the input circuits of the contactors 24, 26 are connected to the working voltage 30. As a result, the shooters 24, 26 fall off, the robot 12 is turned off.
  • the contactors 24, 26 and (indirectly) the robot 12 are thus consumers in the context of the present invention.
  • the system 10 is shown here in a simplified manner.
  • here are just two simple Safety circuits for switching off the robot 12 shown.
  • the contactors 24, 26 typically still have positively-open contact contacts returned to at least one of the safety switching devices 18, 22 to prevent the robot 12 from turning on when one of the contactors 24, 26 is welded.
  • an operation control (not shown) is typically provided which controls the normal operation of the robot 12.
  • FIG. 2 shows the safety switching device 22 in further details.
  • the safety switching device 18 can in principle be constructed in the same way, or also have a two-channel evaluation and control unit as well as potential-free outputs of conventional design.
  • the components of the safety switching device 22 are arranged in a conventional manner in a compact device housing 36.
  • the housing 36 has connections, for example in the form of screw or spring terminals.
  • two ports are referred to, both of the ._Not-off ⁇ Tas-ters here for turning -Schlitis- - 20 also serve as for supplying a supply voltage 42 for the safety switching apparatus 22nd
  • the supply voltage 42 is shown here as a DC voltage, and it is connected via one NC contact of the emergency stop button 20 to the terminals 38, 40.
  • the voltage 42 could in principle also be an alternating voltage.
  • Reference numerals 46, 48 designate two further connection terminals, to which a series circuit comprising a start button 50 and two normally closed contacts 52, 54 is connected.
  • the normally closed contact 52 belongs to the contactor 24 from FIG. 1 and is forcibly guided with the normally open contacts of the contactor 24. In the same way, the normally closed contact 54 is forcibly guided with the normally open contacts of the contactor 26.
  • the safety switching device 22 is shown here with a total of four switching elements 56, 56 ', 58, 58'.
  • the switching elements 56, 58 and 56 ', 58' are each arranged in series with each other, and they form two power supply paths, via which the two contactors 24, 26 can be excited.
  • the second power supply path with the switching elements 56 ', 58' is shown only partially for reasons of clarity, namely without the details of the control of the switching elements 56 ', 58'. However, the control of the switching elements 56 ', 58' takes place in the same way as the control of the switching elements 56, 58. Therefore, the following explanations equally apply to the switching elements 56 ', 58', unless otherwise stated.
  • the switch elements 56, 58 are implemented here as changeover switches. Each switching element 56, 58 has three terminals 60, 62, 64, which are designated here only for switching element 56 for reasons of clarity.
  • the three terminals 60, 62, 64 form two mutually alternative switching paths.
  • a first switching path 66 extends between the terminals 62 and 64 (shown in dashed line in FIG. 2).
  • a second, alternative switching path 68 extends from port 60 to port 64 (shown in solid line). Of the Terminal 64 thus forms a common root of the alternative switching paths 66, 68. Only one of the switching paths 66, 68 can be closed at a time. The other one is open in this case.
  • the changeover switches 56, 58 in one embodiment of the invention are changeover relays, each with a contact that is switched between the terminals 60, 62. In further embodiments, however, the changeover switches can also be realized as or at least with the aid of semiconductor switching elements.
  • the terminal 62 of the switching element 56 is connected to a terminal 70 on the housing 36 of the safety switching device 22.
  • the terminal 62 of the switching element 58 is connected to an external terminal 72 of the safety switching device 22.
  • the roots 64 of the two switching elements 56, 58 are connected in series with each other.
  • the first switching paths 66 of the two switching elements 56, 58 provide a power supply path between the terminals 70, 72 of the safety switching device 22, which may be closed or interrupted depending on the switching position of the switching elements 56, 58.
  • "make-the-switching ELEMENTS 56 ', 58' a second power supply path between terminals 74, 76 of the safety switching device 22 ready.
  • the contactors 24, 26 are connected in the application according to FIG.
  • the working voltage 30 is applied, which is possibly looped through the safety switching device 18 in the same manner as described here.
  • the second switching paths 68 of all four switching elements 56, 56 ', 58, 58' are connected in series in this embodiment, and this series circuit is connected to a monitoring unit, which is designated in Figure 2 by the reference numeral 78.
  • the monitoring unit 78 may have two channels, which is indicated schematically in FIG. However, it is also possible to design the monitoring unit 78 in one channel.
  • the task of the monitoring unit 78 is to feed a test signal 80 into the series connection of the second switching paths 68 of the switching elements 56, 58, 56 ', 58'. If the monitoring unit 78 can read back the test signal 80 via the said switching paths, this means that all the switching elements are in the switching position shown in FIG. The power supply paths to the shooters 24, 26 are therefore interrupted.
  • the monitoring unit 78 is connected to a microcontroller 82, which represents an evaluation and control unit in the sense of the present invention.
  • a microcontroller 82 represents an evaluation and control unit in the sense of the present invention.
  • the microcontroller 82 is configured to adjust the switching position of the switching elements 56, "5_8 _, __ 56_ ', _ 58'. He also performs in the manner described below, functional tests to check the switching function of the switching elements 56, 58, 56 ', 58'.
  • the switching elements 56, 58 need to switch a supply voltage, which is applied to a line 84 and a capacitor 86.
  • the supply voltage 84, 86 corresponds here largely to the supply voltage 42, at the terminals 38, 40 of the safety switching device 22 is applied.
  • the voltage on the line 84 is passed through the input circuit of the switching elements 56, 58 and in each case one transistor 90, 92. With the aid of the transistors 90, 92, the microcontroller 82 can close or interrupt the excitation circuit to each switching element 56, 58. When the excitation circuit is closed and a supply voltage across the capacitor 86 and the line 84, which is higher than the starting voltage of the switching elements 56, 58, switch the changeover switch to the first switching path 66.
  • the switching elements fall back into their default switching position, in which the second switching path 68 is closed. The power supply paths to the shooters 24, 26 are then interrupted.
  • Reference numeral 88 denotes a voltage and reset circuit. This includes a voltage regulator (not shown separately), which generates an individual supply voltage for the microcontroller 82 from the general supply voltage 42. In addition, the voltage and reset circuit 88 ensures that the _Mikrocpntroller 3.8. after every. Voltage return at the terminals 38, 40 starts in a defined manner (reset function). Therefore, in one embodiment, the voltage and reset circuit still includes a pulse generator (not shown separately) connected to a reset input of the microcontroller 82. The supply voltages for the microcontroller 82 and for the switching elements 56, 58 are thus both generated from the supply voltage 42, which at the input of the safety switching device 22 is present.
  • a decoupling network 94 For decoupling of the two internally separated supply voltages, a decoupling network 94 is provided, which in the present embodiment includes a diode and a resistor 95, which together with the capacitor 86 form an RC element.
  • the resistor 95 determines the charging time until fully charged the capacitor 86. Therefore, the RC element of the resistor 95 and the capacitor 86 forms a timer, which ensures that the supply voltage for the switching elements 56, 58 only with a certain delay, measured from the application of the supply voltage 42 to the terminals 38, 40, is reached.
  • the reference numeral 96 denotes a so-called watchdog, which includes a second timer.
  • the watchdog 86 serves on the one hand to monitor the function of the microcontroller 82 in a conventional manner. For this purpose, the watchdog 96 waits for regularly recurring pulses which have to be supplied by the microcontroller 82.
  • the watchdog 86 is connected to a plurality of AND gates 98, by means of which it can prevent transmission of the control signals from the microcontroller 82 to the transistors 90, 92.
  • the activation of the _ Wegijnmaschine._56.,. _.5-8. takes place in this embodiment diversified, that is, with mutually different control signals.
  • the control of the switching element 56 (and the switching element 56 ') takes place here with a dynamic control signal (defined pulse train), which provides the microcontroller 82 at an output 100.
  • the control signal 100 is connected via an AND gate and a capacitor 102 to the.
  • the transistor 90 is only conductive when the microcontroller 82, the pulse train aum Output 100 is generated at the intended frequency and amplitude, and when the watchdog 96 switches this pulse train to the capacitor 102.
  • the switching elements 58, 58 ' are controlled by the microcontroller 82 with a static signal 104.
  • the switching elements 56, 58 could also be respectively controlled with a dynamic or in each case a static signal, wherein it is generally preferred if the control signals 100, 104 differ from each other.
  • the changeover switches 56, 58 remain in the excited (first) switching position 66, although the input circuit is de-energized (not driven).
  • the changeover switches 56, 58 do not go into the first switching position 66 despite excitation of the input circuit, but remain in the second default switching position 68.
  • the monitoring unit 78 testing the switching function of the changeover switches 56, 58 together with the microcontroller 82 before the power supply path to the load is closed. For this purpose, the monitoring unit 78 generates the test signal 80 and feeds it in the series connection of the second switching paths 68 a. If all connected changeover switches are in their de-energized default state, the monitoring unit 78 must be able to read back the test signal 80. In the next step, for example, the changeover switch 56 is switched over by the microcontroller 82. The test signal 80 may now no longer be read back if the switching of the changeover switch worked properly and no short-circuit between the terminals 60, 62, 64 is present.
  • the top course of time 110 shows the application of the supply voltage 42 of the safety switching apparatus 22, either on power of the system or during the closing of the emergency stop button 20. It is assumed that the emergency stop button 20 at a time t 2 is actuated, so that the supply voltage 42 is disconnected from the safety switching device 22.
  • the second time course 112 shows the supply voltage for the microcontroller 82, which is generated with the aid of the voltage and reset circuit 88.
  • the microcontroller 82 carries out internal functional tests, as is known from the operation of microcontrollers in safety switching devices.
  • the third time course 116 shows the course of the supply voltage to the exciter circuits of the switching elements 56, 58.
  • the supply voltage increases here at the beginning slower, which is due to the timing of the RC element 95, 86.
  • the dimensioning of the components is selected so that the supply voltage to the switching elements 56, 58 only fully applied when the microcontroller 82 has completed its internal self-tests.
  • the fourth time profile 118 is the output signal at the watchdog 96. With this signal, the outputs 100, 104 of the microcontroller 82 are switched through to the transistors 90, 92 at the switching elements 56, 58. Only from the time t 2 , the microcontroller 82 is thus able to control the switching elements 56, 58.
  • the fifth course shows the test signal 80, which is fed by the monitoring unit 78 into the circuit of the second switching paths 68.
  • control signals 100 and 104 for the switching elements 56, 58 are shown.
  • a control signal for a period of time 120 and 122 respectively activated, wherein the periods 120, 122 are offset from one another.
  • the control signals in the time periods 120, 122 are at the same time as the test signal 80. If the test signal 80 can no longer be read back by the monitoring unit 78 during the time periods 120 and 122, which is indicated schematically in FIG. 3, the switching was the corresponding switching element 56, 58 successfully.
  • the microcontroller 82 may switch the switching elements 56, 58 to their first switching position 66 and thereby close the power supply paths to the contactors 24, 26 (time t 3 ).
  • the bottom diagram finally shows the curve 124 of the working voltage 30 at the input circuits of the contactors 24, 26.
  • the contactors 24, 26 can be applied from the time t 3 , the robot 12 can go into operation. If at time t x of the emergency stop switch is activated 20, falls (after a not considered here discharge time for the capacitor 86), the supply voltage for the switching elements 56, 58 away. In addition, the control signals 100, 104 for the switching elements 56, 58 are omitted. Both events cause the power supply path to the contactors 24, 26 to be interrupted.
  • the functionality of the monitoring unit 78 may be at least partially integrated into the microcontroller 82. It is preferred, for example, if the test signal 80 is coupled by the microcontroller 82 via an optocoupler, a capacitive or an inductive coupling in the monitoring circuit of the second switching paths.
  • the designated here as a monitoring unit 78 part can then, for example, include the optocoupler or a transformer.
  • embodiments of the invention may include that the changeover switches 56, 58 each have a plurality of parallel switch contacts. In this case, the readback paths of the monitoring unit 78 can be performed in parallel.
  • the changeover switches 56, 58 have their own monitoring unit 78, which generates a test signal which is individual for the respective changeover switch.
  • the plurality of monitoring units may then be connected to the microcontroller 82 to report the results of the functional tests to the microcontroller 82.
  • the second switching paths of the changeover switches 56, 58 may be connected in series with each other, while the second switching paths of the changeover switches 56 ', 58' form a second series circuit formed separately from the series connection of the changeover switches 56, 58.
  • the present invention can also be implemented in safety switching devices which have a "conventional" two-or multi-channel evaluation and control unit, as shown, for example, in DE 100 11 211 A1.
  • the implementation shown in the above embodiment is here only a particularly preferred embodiment, but also taken in itself represents an inventive development of known safety switching devices.

Abstract

A safety switching apparatus for safe disconnection of an electrical load in an automated installation has at least one input for connecting a signaling device. The safety switching apparatus has an evaluation and control unit and at least one switching element controlled by the evaluation and control unit in order to interrupt an electrical power supply path to the load. The switching element is a changeover switch having at least two mutually alternative switching paths, with a first switching path being located in the electrical power supply path to the load and with a second switching path leading to a monitoring unit.

Description

Sicherheitsschaltvorrichtung zum sicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers Safety switching device for the safe switching off of an electrical consumer
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltvor- richtung zum sicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers, insbesondere in einer automatisiert betriebenen Anlage, mit zumindest einem Eingang zum Zuführen eines Meldesignals von einem Meldegeräte, mit einer Auswerte- und Steuereinheit, und mit zumindest einem Schaltelement, das von der Auswerte- und Steuereinheit ansteuerbar ist, um einen Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher zu unterbrechen, Eine solche Sicherheitsschaltvorrichtung ist beispielsweise aus DE 100 11 211 Al bekannt.The present invention relates to a Sicherheitsschaltvor- direction for safely switching off an electrical load, especially in an automated system operated, with at least one input for supplying a message signal from a reporting devices, with an evaluation and control unit, and with at least one switching element, of the Evaluation and control unit is controlled to interrupt a power supply path to the consumer, Such a safety switching device is known for example from DE 100 11 211 Al.
Bei der bekannten Sicherheitsschaltvorrichtung handelt es sich um ein sogenanntes Sicherheitsschaltgerät, d.h. eine kompakte Geräteeinheit, die im Allgemeinen zur Installation in einem Schaltschrank einer automatisiert arbeitenden Anlage vorgesehen ist und die typischerweise einen (zumindest weitgehend) festgelegten Funktionsumfang besitzt. Es gibt solche Sicherheitsschaltgeräte insbesondere zum Auswerten von Not-Aus-Tastern, Schutztüren, Schaltmatten, Zwei-Hand-Schaltern, Endlagen- und anderen PositionsSchaltern sowie anderen sicherheitsgerichteten Meldegeräten. Die Auswerte- und Steuereinheit dieser Sicherheitsschaltgeräte ist üblicherweise auf die Auswertung- bzw. Überwachung von einem oder mehreren Meldegeräten bestimmter Bauart festgelegt. In Abhängigkeit von dem Meldegerät erzeugt die Auswerte- und Steuereinheit ein Steuersignal, mit dem der Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher in fehlersicherer Weise unterbrochen werden kann, wenn das Meldegerät eine Sicherheitsabschaltung anfordert.The known safety switching device is a so-called safety switching device, i. a compact device unit, which is generally provided for installation in a control cabinet of an automated system and which typically has a (at least largely) defined scope of functions. There are such safety switching devices in particular for evaluating emergency stop buttons, safety doors, safety mats, two-hand switches, limit switches and other position switches as well as other safety-related signaling devices. The evaluation and control unit of this safety switching devices is usually set to the evaluation or monitoring of one or more signaling devices of certain types. Depending on the signaling device, the evaluation and control unit generates a control signal with which the power supply path to the consumer can be interrupted in fail-safe manner when the signaling device requests a safety shutdown.
Daneben gibt es sogenannte SicherheitsSteuerungen, deren Funktionsumfang in weiten Bereichen frei --programmierbar -ist-, - wie beispielsweise die SicherheitsSteuerungen, die von der vorliegenden Anmelderin unter der Bezeichnung PSS® angeboten werden. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die im Vergleich dazu relativ einfachen und kostengünstigen Sicherheitsschaltgeräte. Sie kann darüber hinaus jedoch grundsätzlich auch bei SicherheitsSteuerungen, sicheren dezentralen E/A-Einheiten und anderen Arten von Sicherheitsschaltvorrichtungen eingesetzt werden. Bei herkömmlichen Sicherheitsschaltgeräten ist das zumindest eine Schaltelement häufig ein zwangsgeführtes Relais, d.h. ein elektromechanisches Schaltelement, das typischerweise mehrere Schließerkontakte und zumindest einen Öffnerkontakt besitzt. Der Öffnerkontakt und die Schließerkontakte sind über eine mechanische Zwangsführung so miteinander gekoppelt, dass der Öffnerkontakt und die Schließerkontakte nicht gleichzeitig geschlossen sein können. Üblicherweise werden die Ξchließerkon- takte im Betrieb des Sicherheitsschaltgerätes von der Auswerte- und Steuereinheit geschlossen und sie dienen dazu, den Stromversorgungspfad zu dem elektrischen Verbraucher zu unterbrechen, wenn dies aufgrund einer Sicherheitsfunktion erforderlich ist. Über den Öffnerkontakt wird typischerweise ein Signal an die Auswerte- und Steuereinheit zurückgekoppelt, so dass diese die Schaltposition der Schließerkontakte aufgrund der Zwangsführung überwachen kann. Damit kann die Auswerte- und Steuereinheit beispielsweise erkennen, wenn ein Schließerkontakt verschweißt ist und in seiner geschlossenen (oder geöffneten) Schaltstellung hängen bleibt. Aufgrund dieser Eigenschaft haben sich zwangsgeführte Relais auf dem Gebiet der Sicherheitsschaltvorrichtungen bestens bewährt und sie werden seit vielen Jahren weitreichend eingesetzt. Allerdings besitzen zwangsgeführte Relais den Nachteil, dass sie relativ teuer und relativ groß sind.In addition, there are so-called safety controllers, the scope of which is freely programmable in many areas, such as the safety controllers offered by the present applicant under the name PSS®. The present invention relates in particular to relatively simple and cost-effective safety switching devices in comparison. However, it can also be used in principle for safety controllers, safe distributed I / O units and other types of safety switching devices. In conventional safety switching devices, the at least one switching element is often a positively driven relay, ie an electromechanical switching element which typically has a plurality of normally open contacts and at least one normally closed contact. The normally closed contact and the normally open contacts are coupled to one another via a mechanical forced operation so that the normally closed contact and the normally open contacts can not be closed at the same time. Normally, during the operation of the safety switching device, the closing contacts are closed by the evaluation and control unit and they serve to interrupt the power supply path to the electrical load, if this is necessary due to a safety function. A signal is typically fed back via the normally closed contact to the evaluation and control unit so that it can monitor the switching position of the make contacts due to the forced operation. Thus, the evaluation and control unit can recognize, for example, when a normally open contact is welded and stuck in its closed (or open) switching position. Due to this property, positively driven relays have been well proven in the field of safety switching devices and have been widely used for many years. However, positively driven relays have the disadvantage that they are relatively expensive and relatively large.
Die eingangs genannte DE 100 11 211 Al schlägt ein Sicherheitsschaltgerät vor, bei dem zumindest zwei elektronische Schaltelemente verwendet werden, um den Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher zu unterbrechen. Insbesondere werden Transistoren als Schaltelemente des Sicherheitsschaltgerätes vorgeschlagen. Dadurch kann das neue Sicherheitsschaltgerät kleiner und kos- tengünstiger realisiert werden. Das aus DE 100 11 211 Al bekannte Sicherheitsschaltgerät unterscheidet sich jedoch nicht nur durch die Verwendung von Transistoren anstelle von zwangsgeführten1 Relais von der Masse der herkömmlichen Sicherheitsschaltgeräte. Ein weiterer Unterschied liegt darin, dass die Transistoren bei dem Sicherheitsschaltgerät aus DE 100 11 211 Al jeweils ein potentialbezogenes Ausgangssignal erzeugen, wohingegen Sicherheitsschaltgeräte mit zwangsgeführten Relais typischerweise potentialfreie Ausgänge bereitstellen. Letzteres bedeutet, dass das Sicherheitsschaltgerät für sich genommen kein Ausgangssignal liefert, sondern lediglich ein von außen angeschlossenes Potential durchschaltet oder nicht. Demgegenüber erzeugt das aus DE 100 11 211 Al bekannte Sicherheitsschaltgerät ein „eigenes" Ausgangspotential, das auf eine Masse des Sicherheitsschaltgerätes bezogen ist.The aforementioned DE 100 11 211 Al proposes a safety switching device in which at least two electronic switching elements are used to interrupt the power supply path to the consumer. In particular, transistors are proposed as switching elements of the safety switching device. This makes the new safety relay smaller and less expensive. be realized at a lower cost. However, the known from DE 100 11 211 Al safety switching device differs not only by the use of transistors instead of forcibly guided 1 relay from the mass of conventional safety relays. Another difference is that the transistors in the safety switching device from DE 100 11 211 A1 each generate a potential-related output signal, whereas safety switching devices with positively driven relays typically provide potential-free outputs. The latter means that the safety switching device does not deliver an output signal per se, but only switches on a potential connected from the outside or not. In contrast, the known from DE 100 11 211 Al safety switching device generates a "own" output potential, which is based on a mass of the safety switching device.
Sicherheitsschaltgeräte mit potentialfreien Ausgängen (also mit zwangsgeführten Relais als Schaltelementen) sind in der Praxis weit verbreitet, weil diese Technik seit vielen Jahren eingesetzt wird. Schon aus Gründen der Ersatzteilkompatibilität ist es wünschenswert, auch weiterhin Sicherheitsschaltgeräte mit potentialfreien Ausgängen zu haben. Darüber hinaus besitzen potentialfreie Ausgänge den Vorteil, dass sie Ströme ^.„Spannungen und Frequenzen im Lastkreis über einen sehr weiten Variationsbereich hinweg schalten können. Demgegenüber ist das Schaltvermögen bei dem Sicherheitsschaltgerät aus DE 100 11 211 Al durch die Eigenschaften der verwendeten Transistoren beschränkt. Daher besteht auch weiterhin ein Bedarf nach Sicherheitsschaltgeräten mit potentialfreien Ausgängen. Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine SicherheitsSchaltvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit potentialfreien Ausgängen realisiert werden kann, jedoch kleiner und kostengünstiger hergestellt werden kann.Safety relays with potential-free outputs (ie with positively driven relays as switching elements) are widely used in practice because this technique has been used for many years. For reasons of spare part compatibility, it is desirable to continue to have safety switching devices with potential-free outputs. In addition, potential-free outputs have the advantage that they can switch currents and voltages in the load circuit over a very wide range of variation. In contrast, the switching capacity in the safety switching device from DE 100 11 211 Al is limited by the properties of the transistors used. Therefore, there is still a need for safety switching devices with potential-free outputs. Against this background, it is an object of the present invention to provide a safety switching device of the type mentioned, which can be realized with potential-free outputs, but can be made smaller and cheaper.
Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung durch eine Sicherheitsschaltvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der das Schaltelement ein Wechselschalter mit zumindest zwei zueinander alternativen Schaltpfaden ist, wobei ein erster Schaltpfad im Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher liegt, und wobei ein zweiter (alternativer) Schaltpfad zu einer tiber- wachungseinheit führt.This object is achieved according to one aspect of the invention by a safety switching device of the type mentioned, in which the switching element is a changeover switch with at least two mutually alternative switching paths, wherein a first switching path in the power supply path to the consumer, and wherein a second (alternative) switching path leads to a monitoring unit.
Das zumindest eine Schaltelement der erfindungsgemäßen Sicherheitsschaltvorrichtung kann ein elektromechanisches Schaltelement sein, insbesondere ein Wechselrelais mit drei Anschlüssen, die zwei zueinander alternative Schaltpfade bereitstellen. Alternativ hierzu kann das zumindest eine Schaltelement jedoch auch als ein Halbleiterbauelement oder mit Hilfe von Halbleiterbauelementen realisiert sein. Grundsätzlich kann das zumindest eine Schaltelement ein einzelnes Bauteil sein, das die zumindest zwei . alternativen, -Schaltpfade . bereitstellt, oder- es kann eine komplexere Schaltungsstruktur sein, beispielsweise aus mehreren einfachen Transistoren und/oder Relais.The at least one switching element of the safety switching device according to the invention may be an electromechanical switching element, in particular a three-terminal alternating relay, which provide two mutually alternative switching paths. Alternatively, however, the at least one switching element can also be realized as a semiconductor component or with the aid of semiconductor components. In principle, the at least one switching element can be a single component, which is the at least two. alternative, switching paths. or it may be a more complex circuit structure, such as multiple simple transistors and / or relays.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist das Merkmal, dass die zumindest zwei Schaltpfade des Schaltelements alternativ zueinander sind, d.h. die Schaltpfade besitzen eine gemeinsame Wurzel, jedoch ist zu einem Zeitpunkt jeweils nur einer der Schaltpfade geschlossen. Darüber hinaus ist das zumindest eine Schaltelement so in dem Ausgangskreis der Sicherheitsschaltvor- richtung angeordnet, dass der erste der alternativen Schaltpfade im Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher liegt, während ein zweiter alternativer Schaltpfad gerade eben nicht im Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher liegt, sondern zu einer Überwachungseinheit führt. Die Überwachungseinheit ist ein beliebiger Bestandteil der SicherheitsSchaltvorrichtung, mit dessen Hilfe sich feststellen lässt, ob der zweite Schaltpfad des zumindest einen Schaltelements geschlossen ist oder nicht. Im erstgenannten Fall kann aufgrund des Umstandes, dass die zumindest zwei Schaltpfade alternativ zueinander sind, angenommen werden, dass der Stromversorgungspfad zu dem elektrischen Verbraucher unterbrochen ist, sofern man davon ausgeht, dass die beiden Schaltpfade zwingend alternativ zueinander sind, d.h. sich unter allen Umständen gegenseitig ausschließen. Die praktische Realisierung ist in diesem Fall besonders einfach.An essential aspect of the invention is the feature that the at least two switching paths of the switching element are alternative to one another, ie the switching paths have a common root, but only one of the switching paths is closed at a time. In addition, that is at least one Switching element arranged in the output circuit of the Sicherheitsschaltvor- direction that the first of the alternative switching paths in the power supply path to the consumer, while a second alternative switching path is just not in the power supply path to the consumer, but leads to a monitoring unit. The monitoring unit is an arbitrary part of the safety switching device, with the help of which it can be determined whether the second switching path of the at least one switching element is closed or not. In the former case, due to the fact that the at least two switching paths are alternatives to each other, it can be assumed that the power supply path to the electrical load is interrupted, provided that the two switching paths are necessarily mutually alternative, ie mutually exclusive under all circumstances exclude. The practical realization is particularly simple in this case.
Aber auch wenn die zuletzt genannte Annahme nicht sicher getroffen werden kann, weil man beispielsweise annehmen muss, dass alle Kontaktanschlüsse des Wechselschalters durch einen Fehler miteinander verbunden sein können, ermöglicht die neue Sicherheitsschaltvorrichtung eine kleinbauende Realisierung. Es genügt -nämlich in diesem Fall, den angenommenen - Fehler mit Hilfe eines geeigneten Funktionstests auszuschließen.But even if the last-mentioned assumption can not be made safely, because it must be assumed, for example, that all contact terminals of the changeover switch can be connected to each other by a fault, the new safety switching device allows a small-scale implementation. In this case it is sufficient to exclude the assumed error with the help of a suitable functional test.
Der zweite der oben genannten Fälle, wonach die Überwachungs- einheit feststellt, dass der zweite Schaltpfad nicht geöffnet ist, lässt den UmkehrSchluss „erster Schaltpfad geschlossen" nicht eindeutig zu, weil das Schaltelement bei in einer Undefinierten Zwischenstellung zwischen den alternativen Schaltpfaden hängen könnte. Daher ist es grundsätzlich möglich, dass der Stromversorgungspfad zu dem elektrischen Verbraucher nicht geschlossen ist, obwohl auch der zweite Schaltpfad zu der Überwachungseinheit nicht geschlossen ist. Eine solche Situation ist jedoch bei sicherheitstechnischer Betrachtung unproblematisch, da es hier vor allem darauf ankommt, das Abschalten des Verbrauchers (also das Unterbrechen des ersten Schaltpfades bzw. des Stromversorgungspfades zu dem Verbraucher) sicher zu erkennen. Dies ist mit dem vorgeschlagenen Wechselschaltelement in der beschriebenen Weise möglich.The second of the above cases, whereupon the monitoring unit determines that the second switching path is not open, does not unambiguously allow the inverse closure "first switching path closed" because the switching element could hang between the alternative switching paths in an undefined intermediate position is it possible in principle that the Power supply path to the electrical load is not closed, although the second switching path to the monitoring unit is not closed. Such a situation, however, is unproblematic in terms of safety considerations, since it is important here in particular to reliably detect the switch-off of the consumer (ie the interruption of the first switching path or of the power supply path to the consumer). This is possible with the proposed changeover switching element in the manner described.
Die neue Sicherheitsschaltvorrichtung benötigt keine zwangsgeführten Relais, um einen Rückkoppelkreis aufzubauen, der einen sicheren Rückschluss auf die Unterbrechung des Stromversorgungspfades zu dem Verbraucher zulässt. Da einfache, nicht- zwangsgeführte Relais wesentlich kleiner und kostengünstiger sind als zwangsgeführte Relais, kann die neue Sicherheitsschaltvorrichtung kleiner und kostengünstiger realisiert werden als herkömmliche SicherheitsSchaltvorrichtungen. Dies gilt auch und insbesondere, wenn ein „einfaches" Wechselrelais als das zumindest eine Schaltelement verwendet wird. Andererseits lässt sich die neue Sicherheitsschaltvorrichtung mit Hilfe solcher Wechselrelais weiterhin so realisieren, dass sie über potentialfreie Ausgänge verfügt. Die neue Sicherheitsschaltvorrichtung kann daher funktionskompatibel zu herkömmlichen Sicherheits- schaltvorrichtungen mit potentialfreien Ausgängen realisiert werden. Dies erleichtert den Austausch von herkömmlichen Sicherheitsschaltvorrichtungen in einer bestehenden Anlage durch die neue Sicherheitsschaltvorrichtung, und es ermöglicht ein Schalten im Lastkreis über einen weiten Strom-, Spannungs- und Frequenzbereich hinweg. Grundsätzlich kann eine erfindungsgemäße Sicherheitsschaltvor- richtung jedoch auch mit potentialbezogenen Ausgängen realisiert werden. In diesem Fall geht zwar der Vorteil der potentialfreien Ausgänge verloren, die Verwendung eines Wechselschalters ermöglicht jedoch auch in diesem Fall eine sehr einfache und zuverlässige Aussage darüber, ob der Stromversorgungspfad zu dem elektrischen Verbraucher unterbrochen ist oder nicht. Daher kann eine SicherheitsSchaltvorrichtung auch in diesen Fällen einfach und damit kostengünstig realisiert werden.The new safety switching device does not require positively driven relays to establish a feedback circuit that allows a safe conclusion to the interruption of the power supply path to the consumer. Since simple, non-positively driven relays are much smaller and cheaper than positively driven relay, the new safety switching device can be realized smaller and cheaper than conventional safety switching devices. This also applies, in particular, if a "simple" changeover relay is used as the at least one switching element, but on the other hand, the new safety switching device can be realized with the aid of such changeover relays in such a way that it has potential-free outputs The new safety switching device can therefore be functionally compatible with conventional safety This facilitates the replacement of conventional safety switching devices in an existing plant with the new safety switching device, and enables switching in the load circuit over a wide current, voltage and frequency range. In principle, however, a safety switching device according to the invention can also be realized with potential-related outputs. In this case, although the advantage of the potential-free outputs is lost, the use of a changeover switch allows in this case, a very simple and reliable statement about whether the power supply path to the electrical load is interrupted or not. Therefore, a safety switching device can be realized easily and therefore cost-effectively in these cases.
Die genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.The stated task is therefore completely solved.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Wechselschalter so ausgebildet, dass er den zweiten Schaltpfad als Defaultschalt- pfad schließt.In one embodiment of the invention, the changeover switch is designed such that it closes the second switching path as Defaultschalt- path.
In dieser Ausgestaltung ist der erste Schaltpfad, der im Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher liegt, nur geschlossen, wenn der Wechselschalter gezielt in die erste Schaltposition gebracht wurde. Bei einer Entregung, beispielsweise also dem Wegfall der Spannungsversorgung für die gesamte Sicherheitsschaltvorrichtung, fällt der Wechselschalter von sich aus in den_ Defaultzustand- zurück,- sofern kein Fehler des- Wechselschalters vorliegt. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders kostengünstige und kleinbauende Realisierung.In this embodiment, the first switching path, which lies in the power supply path to the consumer, only closed when the changeover switch has been selectively brought into the first switching position. In a de-energizing, for example, the elimination of the power supply for the entire safety switching device, the change-over switch falls by itself in the default state- back, - if there is no error des- changeover switch. This embodiment allows a particularly cost-effective and small-scale implementation.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Auswerte- und Steuereinheit und die Überwachungseinheit zusammen dazu ausgebildet, vor dem Schließen des Stromversorgungspfades einen Funktionstest des Wechselschalters durchzuführen. Bevorzugt ist es, wenn die Überwachungseinheit mit der Auswerte- und Steuereinheit verbunden ist, um ggf. ein Schließen des zweiten Schaltpfades zu unterbinden.In a further embodiment, the evaluation and control unit and the monitoring unit are formed together to perform a functional test of the changeover switch before closing the power supply path. It is preferred if the monitoring unit with the evaluation and control unit is connected to possibly prevent a closing of the second switching path.
Mit der Kombination dieser beiden Ausgestaltungen wird gewährleistet, dass der Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher nur geschlossen werden kann, wenn der Wechselschalter bei dem (vorzugsweise unmittelbar vorher erfolgenden) Funktionstest einwandfrei funktioniert. Geht man davon aus, dass der Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher danach zumindest noch einmal unterbrochen werden kann, was sich beispielsweise bei Verwendung von diversitären, redundanten Schaltelementen und durch die konstruktive Vermeidung von Common-Cause-Fehlern erreichen lässt, erhält man eine Sicherheitsschaltvorrichtung, mit der sich die (höchste) Sicherheitskategorie 4 der europäischen Norm EN 954-1 bzw. ein vergleichbarer Standard nach PR EN ISO 13849- 1 oder IEC 61508 erreichen lässt. Der technische Aufwand ist dabei relativ gering im Vergleich zu bisherigen Sicherheitsschaltvorrichtungen, so dass sich der hohe Sicherheitsstandard kostengünstiger erreichen lässt. Die beiden Ausgestaltungen können grundsätzlich jedoch auch unabhängig oder getrennt voneinander realisiert werden.With the combination of these two embodiments ensures that the power supply path to the consumer can only be closed when the changeover switch in the (preferably immediately before taking place) function test works properly. Assuming that the power supply path to the consumer can be at least once again interrupted, which can be achieved, for example, when using diverse, redundant switching elements and the constructive avoidance of common cause errors, one obtains a safety switching device with the the (highest) safety category 4 of the European standard EN 954-1 or a comparable standard according to PR EN ISO 13849-1 or IEC 61508 can be achieved. The technical complexity is relatively low compared to previous safety switching devices, so that the high safety standard can be achieved more cost-effectively. In principle, however, the two embodiments can also be implemented independently or separately from one another.
In _ einer .weiteren Ausgestaltung beinhaltet der -Funktionstest die Erzeugung eines TestSignals, das über den zweiten Strompfad geführt ist.In a further embodiment, the functional test includes the generation of a test signal which is routed via the second current path.
Vorzugsweise ist das Testsignal so ausgewählt, dass es für sich genommen nicht in der Lage ist, einen an den Strompfad angeschlossenen Verbraucher zu treiben. Beispielsweise kann das Testsignal einen oder mehrere kurze Impulse beinhalten, deren Impulsdauer jeweils kürzer ist als die Ansprechzeit eines ange- schlossenen Verbrauchers. Alternativ oder ergänzend hierzu kann das Testsignal eine Amplitude, eine Frequenz oder einen anderen Signalparameter besitzen, der von dem Verbraucher nicht verarbeitet und/oder detektiert werden kann. Darüber hinaus ist es in einer Ausgestaltung bevorzugt, wenn die Sicherheitsschaltvorrichtung eine Filtereinheit beinhaltet, die dazu ausgebildet ist, das Testsignal an oder vor der Anschlussstelle für den Verbraucher auszufiltern oder zu unterdrücken. Damit wird eine Beeinflussung des Verbrauchers durch das Testsignal vermieden.Preferably, the test signal is selected so that it is in itself unable to drive a consumer connected to the current path. For example, the test signal may include one or more short pulses whose pulse duration is shorter than the response time of an applied pulse. closed consumer. Alternatively or additionally, the test signal may have an amplitude, a frequency or another signal parameter that can not be processed and / or detected by the consumer. In addition, in one embodiment, it is preferred if the safety switching device includes a filter unit which is designed to filter or suppress the test signal at or before the connection point for the consumer. This avoids influencing the consumer by the test signal.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Überwa- chungseinheit zumindest teilweise in die Auswerte- und Steuereinheit integriert.In a further embodiment of the invention, the monitoring unit is at least partially integrated in the evaluation and control unit.
Diese Ausgestaltung ist besonders bevorzugt, wenn ein Mikro- controller oder Mikroprozessor ein wesentliches Element der Auswerte- und Steuereinheit darstellt, da die Funktion der Überwachungseinheit dann sehr einfach dort implementiert werden kann.This embodiment is particularly preferred if a microcontroller or microprocessor is an essential element of the evaluation and control unit, since the function of the monitoring unit can then be implemented very easily there.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die neue Sicherheitsschaltvorrichtung zumindest zwei Wechselschalter, deren erste Strompfade -in Serie- zueinander- angeordnet sindrIn a further embodiment, the new safety switching device includes at least two changeover switches whose first current paths are arranged in series with one another
Diese Ausgestaltung ist bevorzugt, weil die zwei in Serie zueinander gelegenen ersten Strompfade eine Redundanz schaffen, die auch bei Versagen eines der Wechselschalter ein Abschalten des Verbrauchers ermöglicht. Die Anordnung der ersten Strompfade in Serie ist dabei eine besonders einfache und kostengünstige Realisierung. In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet die Sicherheitsschaltvorrichtung zumindest zwei Wechselschalter, deren zweite Strompfade in Serie zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist dabei jeder Wechselschalter unabhängig von dem anderen umschaltbar.This embodiment is preferred because the two series-connected first current paths provide a redundancy that allows a shutdown of the consumer even in the event of failure of one of the changeover switches. The arrangement of the first current paths in series is a particularly simple and cost-effective implementation. In a further embodiment, the safety switching device includes at least two changeover switches whose second current paths are arranged in series with one another. Preferably, each changeover switch is independent of the other switchable.
Diese Ausgestaltung ist bevorzugt, weil sich hierdurch die Überwachung und der Funktionstest für die Wechselschalter sehr einfach und mit wenigen Bauelementen realisieren lässt.This embodiment is preferred because this allows the monitoring and the functional test for the changeover switch can be realized very easily and with few components.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der zumindest eine Wechselschalter ein Wechselrelais .In a further embodiment, the at least one changeover switch is an exchange relay.
Ein Wechselrelais im Sinne dieser Ausgestaltung ist ein elekt- romechanisches Bauelement mit zumindest drei Anschlüssen, wobei einer der drei Anschlüsse ein gemeinsamer Anschluss für beide alternativen Strompfade ist, während der zweite und dritte Anschluss jeweils nur einem der alternativen Strompfade zugeordnet ist. Wechselrelais dieser Art sind als Standardbauelemente kostengünstig verfügbar, deutlich kleiner und kostengünstiger als zwangsgeführte Relais, und sie ermöglichen daher eine besonders kleine und kostengünstige Sicherheitsschaltvorrichtung mit potentialfreien Ausgängen.An interchangeable relay in the sense of this embodiment is an electro-mechanical component having at least three terminals, one of the three terminals being a common terminal for both alternative current paths, while the second and third terminal are each associated with only one of the alternative current paths. Changeover relay of this type are available as standard components cost, significantly smaller and cheaper than positively driven relays, and therefore they allow a particularly small and inexpensive safety switching device with potential-free outputs.
In einer alternativen Ausgestaltung beinhaltet der zumindest eine Wechselschalter ein Halbleiterschaltelement.In an alternative embodiment, the at least one changeover switch includes a semiconductor switching element.
Der Wechselschalter kann in dieser Ausgestaltung ein einzelnes Halbleiterschaltelement mit zwei zueinander alternativen Strompfaden oder auch eine Schaltungsanordnung aus beispielsweise mehreren Transistoren sein, die zumindest zwei alternative Strompfade zur Verfügung stellt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das zumindest eine Schaltelement in integrierter Technologie und damit noch kleiner und kostengünstiger realisiert werden kann als mit einem Relais .In this embodiment, the changeover switch may be a single semiconductor switching element having two mutually alternative current paths or also a circuit arrangement of, for example, a plurality of transistors, which may be at least two alternatives Rungs provides. The advantage of this embodiment is that the at least one switching element in integrated technology and thus can be realized even smaller and cheaper than with a relay.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Überwachungseinheit mehrkanalig redundant ausgebildet. Alternativ oder ergänzend hierzu ist auch die Auswerte- und Steuereinheit mehrkanalig redundant ausgebildet.In a further embodiment, the monitoring unit is designed to be multi-channel redundant. Alternatively or additionally, the evaluation and control unit is designed to be multi-channel redundant.
Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn die neue SicherheitsSchaltvorrichtung für Anwendungen der Kategorie 4 der europäischen Norm EN 954-1 oder vergleichbare Anwendungen eingesetzt werden soll. Die dafür gestellten Anforderungen an die Eigenfehlersicherheit der Sicherheitsschaltvorrichtung lassen sich mit einer mehrkanalig-redundanten Struktur besonders einfach und zuverlässig erfüllen.This embodiment is particularly advantageous if the new safety switching device for category 4 applications of the European standard EN 954-1 or similar applications is to be used. The requirements placed on the intrinsic safety of the safety switching device can be met particularly easily and reliably with a multi-channel redundant structure.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung* zu verlassen.It is understood that the aforementioned features and the features to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without leaving the scope of the present invention to leave *.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
Figur 1 einen Roboter als Beispiel für eine automatisiert arbeitende Anlage mit der neuen Sicherheitsschaltvorrichtung, Figur 2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der neuen Sicherheitsschaltvorrich- tung, und1 shows a robot as an example of an automated system with the new safety switching device, Figure 2 is a schematic representation of a first embodiment of the new Sicherheitsschaltvorrich- device, and
Figur 3 mehrere Zeitdiagramme zur Erläuterung der Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels der neuen Sicherheitsschaltvorrichtung.Figure 3 shows several timing diagrams for explaining the operation of an embodiment of the new safety switching device.
In Figur 1 ist eine automatisiert arbeitende Anlage, in der die neue Sicherheitsschaltvorrichtung zum Einsatz kommt, in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.In FIG. 1, an automated system in which the new safety switching device is used is designated in its entirety by the reference numeral 10.
Die Anlage 10 beinhaltet hier einen Roboter 12, dessen Arbeitsraum durch einen Schutzzaun mit einer Schutztür 14 gesichert ist. Die geöffnete oder geschlossene Position der Schutztür 14 wird mit einem Schutztürsensor 16 detektiert. Der Schutztürsensor beinhaltet einen ersten Teil 16a, der an dem beweglichen Teil der Schutztür 14 befestigt ist, sowie einen zweiten Teil 16b am feststehenden Rahmen der Schutztür 14. In einem Ausführungsbeispiel enthält der erste Teil 16a einen Transponder, der nur bei geschlossener Schutztür von dem zweiten Teil 16b (Lesegerät) erkannt und ausgewertet werden kann. Die Erfindung ist jedo_ch nicht- auf -diese—Ar-t -von Schutztü-rsensoren und- darüber hinaus auch nicht auf Schutztürsensoren als Meldegeräte beschränkt. Die Erfindung kann gleichermaßen mit anderen Meldegeräten, insbesondere Not-Aus-Tastern, sowie Drehzahlsensoren, Lichtschranken und anderem verwendet werden.The plant 10 here includes a robot 12 whose working space is secured by a protective fence with a protective door 14. The open or closed position of the protective door 14 is detected with a protective door sensor 16. The safety door sensor includes a first part 16a attached to the movable part of the safety door 14 and a second part 16b on the fixed frame of the safety door 14. In one embodiment, the first part 16a includes a transponder which is only accessible from the second safety door Part 16b (reader) can be detected and evaluated. However, the invention is not limited to this kind of protective door sensors and, moreover, not to safety door sensors as display devices. The invention can be equally used with other signaling devices, especially emergency stop buttons, as well as speed sensors, light barriers and other.
Mit der Bezugsziffer 18 ist eine Sicherheitsschaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung bezeichnet. Sie dient dazu, den Roboter 12 beim Öffnen der Schutztür 14 abzuschalten. Die Anlage 10 ist hier ferner mit einem Not-Aus-Taster 20 als weiterem Meldegerät dargestellt. Der Not-Aus-Taster 20 wird mit einer weiteren Sicherheitsschaltvorrichtung 22 nach der vorliegenden Erfindung ausgewertet. Die Sicherheitsschaltvorrichtungen 18 und 22 besitzen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils potentialfreie Ausgänge (wird nachfolgend anhand Figur 2 näher erläutert), die in Serie miteinander verbunden sind, um eine logische UND-Verknüpfung aufzubauen.Reference numeral 18 denotes a safety switching device according to the present invention. It serves to switch off the robot 12 when the protective door 14 is opened. The system 10 is also shown here with an emergency stop button 20 as a further reporting device. The emergency stop button 20 is evaluated with another safety switching device 22 according to the present invention. The safety switching devices 18 and 22 have in the embodiment shown each potential-free outputs (will be explained in more detail below with reference to Figure 2), which are connected in series with each other to construct a logical AND operation.
An einem Ende der logischen Kette, in diesem Fall am Ausgang der Sicherheitsschaltvorrichtung 22, sind zwei Schütze 24, 26 angeordnet, deren Arbeitskontakte wiederum seriell zueinander in einem Stromversorgungspfad 28 zu dem Roboter 12 liegen. Bei den Arbeitskontakten der beiden Schütze 24, 26 handelt es sich um Schließerkontakte, die also nur geschlossen sind, wenn die Eingangskreise der Schütze 24, 26 mit einer ArbeitsSpannung angeregt sind, die höher als die Anzugs- bzw. Haltespannung der Schütze 24, 26 ist. Die ArbeitsSpannung 30 beträgt beispielsweise 24 Volt und wird in diesem Ausführungsbeispiel über die in Serie geschalteten Ausgangskontakte der Sicherheitsschaltvorrichtungen 18 und 22 zu den Schützen 24, 26 geschleift. Beim Öffnen der Schutztür 14 und/oder beim Betätigen des Not-Aus- Tasters 20 unterbrechen die Sicherheitsschaltvorrichtungen ,18.,_ 22 den Strompfad, über den die Eingangskreise der Schütze 24, 26 mit der ArbeitsSpannung 30 verbunden sind. Dadurch fallen die Schütze 24, 26 ab, der Roboter 12 wird abgeschaltet. Die Schütze 24, 26 und (mittelbar) der Roboter 12 sind damit Verbraucher im Sinne der vorliegenden Erfindung.At one end of the logical chain, in this case at the output of the safety switching device 22, two contactors 24, 26 are arranged, whose normally open contacts are in series with each other in a power supply path 28 to the robot 12. When the working contacts of the two contactors 24, 26 are normally open contacts, which are therefore closed only when the input circuits of the contactors 24, 26 are excited with a working voltage higher than the tightening or holding voltage of the contactors 24, 26 , The working voltage 30 is for example 24 volts and is looped in this embodiment via the series-connected output contacts of the safety switching devices 18 and 22 to the shooters 24, 26. When opening the protective door 14 and / or upon actuation of the emergency stop button 20, the safety switching devices 18, 22 interrupt the current path via which the input circuits of the contactors 24, 26 are connected to the working voltage 30. As a result, the shooters 24, 26 fall off, the robot 12 is turned off. The contactors 24, 26 and (indirectly) the robot 12 are thus consumers in the context of the present invention.
Es versteht sich, dass die Anlage 10 hier in vereinfachter Weise gezeigt ist. Insbesondere sind hier nur zwei einfache Sicherheitskreise zum Abschalten des Roboters 12 dargestellt. In der Praxis sind typischerweise weitere Sicherheitskreise vorhanden. Beispielsweise haben die Schütze 24, 26 typischerweise noch zwangsgeöffnete Öffner-Kontakte, die auf zumindest eine der Sicherheitsschaltvorrichtungen 18, 22 zurückgeführt sind, um ein Einschalten des Roboters 12 zu verhindern, wenn einer der Schütze 24, 26 verschweißt ist. Des Weiteren ist typischerweise eine Betriebssteuerung (hier nicht dargestellt) vorgesehen, die den normalen Betriebsablauf des Roboters 12 steuert.It is understood that the system 10 is shown here in a simplified manner. In particular, here are just two simple Safety circuits for switching off the robot 12 shown. In practice, there are typically more safety circuits available. For example, the contactors 24, 26 typically still have positively-open contact contacts returned to at least one of the safety switching devices 18, 22 to prevent the robot 12 from turning on when one of the contactors 24, 26 is welded. Furthermore, an operation control (not shown) is typically provided which controls the normal operation of the robot 12.
Figur 2 zeigt die Sicherheitsschaltvorrichtung 22 in weiteren Details. Die Ξicherheitsschaltvorrichtung 18 kann grundsätzlich in gleicher Weise aufgebaut sein, oder auch eine zweikanalige Auswerte- und Steuereinheit sowie potentialfreie Ausgänge in konventioneller Bauart besitzen.FIG. 2 shows the safety switching device 22 in further details. The safety switching device 18 can in principle be constructed in the same way, or also have a two-channel evaluation and control unit as well as potential-free outputs of conventional design.
Die Komponenten der Sicherheitsschaltvorrichtung 22 sind in an sich bekannter Weise in einem kompakten Gerätegehäuse 36 angeordnet. Das Gehäuse 36 besitzt Anschlüsse, beispielsweise in Form von Schraub- oder Federklemmen. Mit den Bezugsziffern 38, 40 sind zwei Anschlüsse bezeichnet, die hier sowohl zum An- -Schließen- des ._Not-Aus-^Tas-ters--20 als auch zum Zuführen einer VersorgungsSpannung 42 für die Sicherheitsschaltvorrichtung 22 dienen. Die VersorgungsSpannung 42 ist hier als Gleichspannung dargestellt, und sie ist über jeweils einen Öffnerkontakt des Not-Aus-Tasters 20 an die Anschlüsse 38, 40 angeschlossen. Alternativ hierzu könnte die Spannung 42 grundsätzlich auch eine Wechselspannung sein. Mit der Bezugsziffer 46, 48 sind zwei weitere Anschlussklemmen bezeichnet, an die eine Reihenschaltung aus einem Starttaster 50 und zwei Öffnerkontakten 52, 54 angeschlossen ist. Der Öffnerkontakt 52 gehört zu dem Schütz 24 aus Figur 1 und ist mit den Schließerkontakten des Schützes 24 zwangsgeführt. In gleicher Weise ist der Öffnerkontakt 54 mit den Schließerkontakten des Schützes 26 zwangsgeführt.The components of the safety switching device 22 are arranged in a conventional manner in a compact device housing 36. The housing 36 has connections, for example in the form of screw or spring terminals. By the reference numerals 38, 40 two ports are referred to, both of the ._Not-off ^ Tas-ters here for turning -Schließen- - 20 also serve as for supplying a supply voltage 42 for the safety switching apparatus 22nd The supply voltage 42 is shown here as a DC voltage, and it is connected via one NC contact of the emergency stop button 20 to the terminals 38, 40. Alternatively, the voltage 42 could in principle also be an alternating voltage. Reference numerals 46, 48 designate two further connection terminals, to which a series circuit comprising a start button 50 and two normally closed contacts 52, 54 is connected. The normally closed contact 52 belongs to the contactor 24 from FIG. 1 and is forcibly guided with the normally open contacts of the contactor 24. In the same way, the normally closed contact 54 is forcibly guided with the normally open contacts of the contactor 26.
Die Sicherheitsschaltvorrichtung 22 ist hier mit insgesamt vier Schaltelementen 56, 56', 58, 58' dargestellt. Die Schaltelemente 56, 58 bzw. 56', 58' sind jeweils in Serie zueinander angeordnet, und sie bilden zwei Stromversorgungspfade aus, über die die beiden Schütze 24, 26 angeregt werden können. Der zweite Stromversorgungspfad mit den Schaltelementen 56', 58' ist dabei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur teilweise dargestellt, nämlich ohne die Details der Ansteuerung der Schaltelemente 56', 58'. Die Ansteuerung der Schaltelemente 56', 58' erfolgt jedoch in gleicher Weise wie die Ansteuerung der Schaltelemente 56, 58. Deswegen beziehen sich die nachfolgenden Erläuterungen gleichermaßen auch auf die Schaltelemente 56', 58', sofern nichts anderes angegeben ist.The safety switching device 22 is shown here with a total of four switching elements 56, 56 ', 58, 58'. The switching elements 56, 58 and 56 ', 58' are each arranged in series with each other, and they form two power supply paths, via which the two contactors 24, 26 can be excited. The second power supply path with the switching elements 56 ', 58' is shown only partially for reasons of clarity, namely without the details of the control of the switching elements 56 ', 58'. However, the control of the switching elements 56 ', 58' takes place in the same way as the control of the switching elements 56, 58. Therefore, the following explanations equally apply to the switching elements 56 ', 58', unless otherwise stated.
Die, S_chaltelemente 56,, 58 sind hier als- Wechselschalter -realisiert. Jedes Schaltelement 56, 58 besitzt drei Anschlüsse 60, 62, 64, die hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nur beim Schaltelement 56 bezeichnet sind. Die drei Anschlüsse 60, 62, 64 bilden zwei zueinander alternative Schaltpfade aus. Ein erster Schaltpfad 66 verläuft zwischen den Anschlüssen 62 und 64 (in Figur 2 in gestrichelter Linie dargestellt). Ein zweiter, alternativer Schaltpfad 68 verläuft von dem Anschluss 60 zum Anschluss 64 (in durchgezogener Linie dargestellt). Der Anschluss 64 bildet somit eine gemeinsame Wurzel der alternativen Schaltpfade 66, 68. Zu einem Zeitpunkt kann jeweils nur einer der Schaltpfade 66, 68 geschlossen sein. Der andere ist in diesem Fall geöffnet.The switch elements 56, 58 are implemented here as changeover switches. Each switching element 56, 58 has three terminals 60, 62, 64, which are designated here only for switching element 56 for reasons of clarity. The three terminals 60, 62, 64 form two mutually alternative switching paths. A first switching path 66 extends between the terminals 62 and 64 (shown in dashed line in FIG. 2). A second, alternative switching path 68 extends from port 60 to port 64 (shown in solid line). Of the Terminal 64 thus forms a common root of the alternative switching paths 66, 68. Only one of the switching paths 66, 68 can be closed at a time. The other one is open in this case.
Die Wechselschalter 56, 58 sind in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Wechslerrelais mit jeweils einem Kontakt, der zwischen den Anschlüssen 60, 62 umgeschaltet wird. In weiteren Ausführungsbeispielen können die Wechselschalter jedoch auch als oder zumindest mit Hilfe von Haltleiterschaltelementen realisiert sein.The changeover switches 56, 58 in one embodiment of the invention are changeover relays, each with a contact that is switched between the terminals 60, 62. In further embodiments, however, the changeover switches can also be realized as or at least with the aid of semiconductor switching elements.
Der Anschluss 62 des Schaltelements 56 ist mit einem Anschluss 70 am Gehäuse 36 der Sicherheitsschaltvorrichtung 22 verbunden. In gleicher Weise ist der Anschluss 62 des Schaltelements 58 mit einem externen Anschluss 72 der Sicherheitsschaltvorrichtung 22 verbunden. Die Wurzeln 64 der beiden Schaltelemente 56, 58 sind in Reihe zueinander verbunden. Damit stellen die ersten Schaltpfade 66 der beiden Schaltelemente 56, 58 einen Stromversorgungspfad zwischen den Anschlüssen 70, 72 der Sicherheitsschaltvorrichtung 22 bereit, der abhängig von der Schaltstellung der Schaltelemente 56, 58 geschlossen oder unterbrochen sein kann.^ In gleicher Weise „stellen-die Schalte-lemente 56', 58' einen zweiten Stromversorgungspfad zwischen Anschlussklemmen 74, 76 der SicherheitsSchaltvorrichtung 22 bereit. An die Anschlussklemmen 72, 76 sind in der Anwendung gemäß Figur 1 die Schütze 24, 26 angeschlossen. An den Anschlüssen 70, 74 liegt die Arbeitsspannung 30 an, die ggf. in gleicher Weise, wie hier beschrieben, durch die Sicherheitsschaltvorrichtung 18 geschleift wird. Die zweiten Schaltpfade 68 aller vier Schaltelemente 56, 56', 58, 58' sind in diesem Ausführungsbeispiel in Reihe miteinander verbunden, und diese Reihenschaltung ist mit einer Überwachungseinheit verbunden, die in Figur 2 mit der Bezugsziffer 78 bezeichnet ist. Die Überwachungseinheit 78 kann zweikanalig ausgebildet sein, was in Figur 2 schematisch angedeutet ist. Es ist jedoch auch möglich, die Überwachungseinheit 78 einkanalig auszubilden. Aufgabe der Überwachungseinheit 78 ist, ein Testsignal 80 in die Reihenschaltung der zweiten Schaltpfade 68 der Schaltelemente 56, 58, 56', 58' einzuspeisen. Wenn die Überwachungseinheit 78 das Testsignal 80 über die genannten Schaltpfade zurücklesen kann, bedeutet dies, dass sich sämtliche Schaltelemente in der in Figur 2 gezeigten Schaltposition befinden. Die Stromversorgungspfade zu den Schützen 24, 26 sind daher unterbrochen.The terminal 62 of the switching element 56 is connected to a terminal 70 on the housing 36 of the safety switching device 22. Similarly, the terminal 62 of the switching element 58 is connected to an external terminal 72 of the safety switching device 22. The roots 64 of the two switching elements 56, 58 are connected in series with each other. Thus, the first switching paths 66 of the two switching elements 56, 58 provide a power supply path between the terminals 70, 72 of the safety switching device 22, which may be closed or interrupted depending on the switching position of the switching elements 56, 58. ^ In the same way, "make-the-switching ELEMENTS 56 ', 58' a second power supply path between terminals 74, 76 of the safety switching device 22 ready. To the terminals 72, 76, the contactors 24, 26 are connected in the application according to FIG. At the terminals 70, 74, the working voltage 30 is applied, which is possibly looped through the safety switching device 18 in the same manner as described here. The second switching paths 68 of all four switching elements 56, 56 ', 58, 58' are connected in series in this embodiment, and this series circuit is connected to a monitoring unit, which is designated in Figure 2 by the reference numeral 78. The monitoring unit 78 may have two channels, which is indicated schematically in FIG. However, it is also possible to design the monitoring unit 78 in one channel. The task of the monitoring unit 78 is to feed a test signal 80 into the series connection of the second switching paths 68 of the switching elements 56, 58, 56 ', 58'. If the monitoring unit 78 can read back the test signal 80 via the said switching paths, this means that all the switching elements are in the switching position shown in FIG. The power supply paths to the shooters 24, 26 are therefore interrupted.
Die Überwachungseinheit 78 steht mit einem Mikrocontroller 82 in Verbindung, der eine Auswerte- und Steuereinheit im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist nur ein Mikrocontroller 82 vorhanden, wenngleich die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Der Mikrocontroller 82 ist dazu ausgebildet, die Schaltposition der Schaltelemente 56,„5_8_,__56_' ,_ 58 ' einzustellen. Außerdem führt er in der nachfolgend beschriebenen Weise Funktionstests durch, um die Schaltfunktion der Schaltelemente 56, 58, 56', 58' zu überprüfen.The monitoring unit 78 is connected to a microcontroller 82, which represents an evaluation and control unit in the sense of the present invention. In a preferred embodiment, only one microcontroller 82 is present, although the invention is not limited thereto. The microcontroller 82 is configured to adjust the switching position of the switching elements 56, "5_8 _, __ 56_ ', _ 58'. He also performs in the manner described below, functional tests to check the switching function of the switching elements 56, 58, 56 ', 58'.
Die Schaltelemente 56, 58 benötigen zum Umschalten eine Versorgungsspannung, die an einer Leitung 84 bzw. einem Kondensator 86 anliegt. Die VersorgungsSpannung 84, 86 entspricht hier weitgehend der VersorgungsSpannung 42, die an den Anschlüssen 38, 40 der Sicherheitsschaltvorrichtung 22 anliegt. Die Spannung auf der Leitung 84 ist über den Eingangskreis der Schaltelemente 56, 58 sowie jeweils einen Transistor 90, 92 geführt. Mit Hilfe der Transistoren 90, 92 kann der Mikrocontroller 82 den Erregerkreis zu jedem Schaltelement 56, 58 schließen oder unterbrechen. Bei geschlossenem Erregerkreis und einer Versorgungsspannung am Kondensator 86 bzw. der Leitung 84, die höher ist als die AnzugsSpannung der Schaltelemente 56, 58, schalten die Wechselschalter auf den ersten Schaltpfad 66 um. Fehlt entweder die VersorgungsSpannung auf der Leitung 84 (oder sinkt die Spannung hier unter die Haltespannung der Schaltelemente) oder unterbricht der Mikrocontroller 82 den Erregerkreis mit Hilfe der Transistoren 90, 92, fallen die Schaltelemente in ihre Default-Schaltposition zurück, in der der zweite Schaltpfad 68 geschlossen ist. Die Stromversorgungspfade zu den Schützen 24, 26 sind dann unterbrochen.The switching elements 56, 58 need to switch a supply voltage, which is applied to a line 84 and a capacitor 86. The supply voltage 84, 86 corresponds here largely to the supply voltage 42, at the terminals 38, 40 of the safety switching device 22 is applied. The voltage on the line 84 is passed through the input circuit of the switching elements 56, 58 and in each case one transistor 90, 92. With the aid of the transistors 90, 92, the microcontroller 82 can close or interrupt the excitation circuit to each switching element 56, 58. When the excitation circuit is closed and a supply voltage across the capacitor 86 and the line 84, which is higher than the starting voltage of the switching elements 56, 58, switch the changeover switch to the first switching path 66. If either the supply voltage on the line 84 is missing (or if the voltage here drops below the holding voltage of the switching elements) or if the microcontroller 82 interrupts the exciter circuit with the aid of the transistors 90, 92, the switching elements fall back into their default switching position, in which the second switching path 68 is closed. The power supply paths to the shooters 24, 26 are then interrupted.
Mit der Bezugsziffer 88 ist eine Spannungs- und Resetschaltung bezeichnet. Diese beinhaltet hier einen Spannungsregler (nicht gesondert dargestellt) , der aus der allgemeinen Versorgungsspannung 42 eine individuelle VersorgungsSpannung für den Mikrocontroller 82 erzeugt. Außerdem sorgt die Spannungs- und Resetschaltung 88 dafür, dass der _Mikrocpntroller 3.8. nach jeder. Spannungswiederkehr an den Anschlüssen 38, 40 in einer definierten Weise startet (Resetfunktion) . In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Spannungs- und Resetschaltung daher noch einen Impulsgenerator (nicht gesondert dargestellt), der mit einem Reseteingang des MikroControllers 82 verbunden ist. Die VersorgungsSpannungen für den Mikrocontroller 82 und für die Schaltelemente 56, 58 werden also beide aus der Versorgungsspannung 42 erzeugt, die an dem Eingang der Sicherheits- schaltvorrichtung 22 anliegt. Zur Entkopplung der beiden intern getrennten Versorgungsspannungen ist ein Entkopplungsnetzwerk 94 vorgesehen, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Diode und einen Widerstand 95 beinhaltet, die zusammen mit dem Kondensator 86 ein RC-Glied bilden. Der Widerstand 95 bestimmt die Ladezeit bis zum vollständigen Aufladen des Kondensators 86. Daher bildet das RC-Glied aus dem Widerstand 95 und dem Kondensator 86 ein Zeitglied, das dafür sorgt, dass die Versorgungsspannung für die Schaltelemente 56, 58 erst mit einer gewissen Verzögerung, gemessen von dem Anlegen der Versorgungsspannung 42 an die Anschlüsse 38, 40, erreicht ist.Reference numeral 88 denotes a voltage and reset circuit. This includes a voltage regulator (not shown separately), which generates an individual supply voltage for the microcontroller 82 from the general supply voltage 42. In addition, the voltage and reset circuit 88 ensures that the _Mikrocpntroller 3.8. after every. Voltage return at the terminals 38, 40 starts in a defined manner (reset function). Therefore, in one embodiment, the voltage and reset circuit still includes a pulse generator (not shown separately) connected to a reset input of the microcontroller 82. The supply voltages for the microcontroller 82 and for the switching elements 56, 58 are thus both generated from the supply voltage 42, which at the input of the safety switching device 22 is present. For decoupling of the two internally separated supply voltages, a decoupling network 94 is provided, which in the present embodiment includes a diode and a resistor 95, which together with the capacitor 86 form an RC element. The resistor 95 determines the charging time until fully charged the capacitor 86. Therefore, the RC element of the resistor 95 and the capacitor 86 forms a timer, which ensures that the supply voltage for the switching elements 56, 58 only with a certain delay, measured from the application of the supply voltage 42 to the terminals 38, 40, is reached.
Mit der Bezugsziffer 96 ist ein sogenannter Watchdog bezeichnet, der ein zweites Zeitglied beinhaltet. Der Watchdog 86 dient einerseits dazu, die Funktion des MikroControllers 82 in an sich bekannter Weise zu überwachen. Hierzu wartet der Watchdog 96 auf regelmäßig wiederkehrende Impulse, die von dem Mik- rocontroller 82 geliefert werden müssen. Darüber hinaus ist der Watchdog 86 mit mehreren UND-Gliedern 98 verbunden, mit deren Hilfe er eine Übertragung der Steuersignale vom MikroController 82 zu den Transistoren 90, 92 unterbinden kann.The reference numeral 96 denotes a so-called watchdog, which includes a second timer. The watchdog 86 serves on the one hand to monitor the function of the microcontroller 82 in a conventional manner. For this purpose, the watchdog 96 waits for regularly recurring pulses which have to be supplied by the microcontroller 82. In addition, the watchdog 86 is connected to a plurality of AND gates 98, by means of which it can prevent transmission of the control signals from the microcontroller 82 to the transistors 90, 92.
Die Ansteuerung der _ Schaltelemente._56.,. _.5-8. erfolgt in -diesem Ausführungsbeispiel diversitär, das heißt mit voneinander verschiedenen Steuersignalen. Die Ansteuerung des Schaltelements 56 (und des Schaltelements 56') erfolgt hier mit einem dynamischen Steuersignal (definierte Impulsfolge), das der Mikro- controller 82 an einem Ausgang 100 bereitstellt. Das Steuersignal 100 ist über ein UND-Glied sowie einen Kondensator 102 zu dem. Transistor 90 geführt. Der Transistor 90 wird nur dann leitfähig, wenn der MikroController 82 die Impulsfolge aum Ausgang 100 mit der vorgesehenen Frequenz und Amplitude erzeugt, und wenn der Watchdog 96 diese Impulsfolge auf den Kondensator 102 durchschaltet.The activation of the _ Schaltelemente._56.,. _.5-8. takes place in this embodiment diversified, that is, with mutually different control signals. The control of the switching element 56 (and the switching element 56 ') takes place here with a dynamic control signal (defined pulse train), which provides the microcontroller 82 at an output 100. The control signal 100 is connected via an AND gate and a capacitor 102 to the. Transistor 90 out. The transistor 90 is only conductive when the microcontroller 82, the pulse train aum Output 100 is generated at the intended frequency and amplitude, and when the watchdog 96 switches this pulse train to the capacitor 102.
Demgegenüber werden die Schaltelemente 58, 58' vom Mikrocont- roller 82 mit einem statischen Signal 104 angesteuert. Alternativ hierzu könnten die Schaltelemente 56, 58 auch jeweils mit einem dynamischen oder jeweils einem statischen Signal angesteuert werden, wobei es generell bevorzugt ist, wenn sich die Steuersignale 100, 104 voneinander unterscheiden.In contrast, the switching elements 58, 58 'are controlled by the microcontroller 82 with a static signal 104. Alternatively, the switching elements 56, 58 could also be respectively controlled with a dynamic or in each case a static signal, wherein it is generally preferred if the control signals 100, 104 differ from each other.
Bei einer Fehlerbetrachtung der Wechselschalter 56, 58 nach IEC 62061 sind folgende Fehler zu berücksichtigen:If the changeover switches 56, 58 according to IEC 62061 are considered for errors, the following errors must be taken into account:
1. Die Wechselschalter 56, 58 verbleiben in der angeregten (ersten) Schaltposition 66, obwohl der Eingangskreis entregt (nicht angesteuert) ist.1. The changeover switches 56, 58 remain in the excited (first) switching position 66, although the input circuit is de-energized (not driven).
2. Die Wechselschalter 56, 58 gehen trotz Anregung des Eingangskreises nicht in die erste Schaltposition 66 über, sondern verbleiben in der zweiten Default-Schaltposition 68.2. The changeover switches 56, 58 do not go into the first switching position 66 despite excitation of the input circuit, but remain in the second default switching position 68.
3. Es besteht ein Schluss zwischen allen Anschlüssen 60, 62, 64.3. There is an end between all ports 60, 62, 64.
Diese Fehler lassen sich beherrschen, indem die Überwachungs- einheit 78 die Schaltfunktion der Wechselschalter 56, 58 zusammen mit dem MikroController 82 testet, bevor der Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher geschlossen wird. Dazu erzeugt die Überwachungseinheit 78 das Testsignal 80 und speist es in die Reihenschaltung der zweiten Schaltpfade 68 ein. Wenn sich alle angeschlossenen Wechselschalter in ihrem entregten Default-Zustand befinden, muss die Überwachungseinheit 78 das Testsignal 80 zurücklesen können. Im nächsten Schritt wird nun beispielsweise der Wechselschalter 56 von dem Mikrocontroller 82 umgeschaltet. Das Testsignal 80 darf sich nun nicht mehr zurücklesen lassen, wenn das Umschalten des Wechselschalters fehlerfrei funktionierte und kein KurzSchluss zwischen den Anschlüssen 60, 62, 64 vorliegt. Ist dieser Test bestanden, prüft die Überwachungseinheit der Reihe nach die weiteren Wechselschalter. Lässt sich das Testsignal 80 in einem der Testfälle zurücklesen, liegt einer der oben genannten Fehler vor. Die Überwachungseinheit 78 informiert den Mikrocontroller 82 entsprechend und ein Schließen des Stromversorgungspfades zu den Schützen 24, 26 wird verhindert. Bestehen hingegen sämtliche Wechselschalter den Test, kann der Stromversorgungspfad zu den Schützen 24, 26 geschlossen werden. Sollte ein Wechselschalter dabei nicht auf den ersten Schaltpfad 66 umschalten, würde der angeschlossene Verbraucher nicht einschalten können. Trotz des (nicht getesteten) Fehlers wäre also ein sicherer Zustand gewährleistet.These errors can be mastered by the monitoring unit 78 testing the switching function of the changeover switches 56, 58 together with the microcontroller 82 before the power supply path to the load is closed. For this purpose, the monitoring unit 78 generates the test signal 80 and feeds it in the series connection of the second switching paths 68 a. If all connected changeover switches are in their de-energized default state, the monitoring unit 78 must be able to read back the test signal 80. In the next step, for example, the changeover switch 56 is switched over by the microcontroller 82. The test signal 80 may now no longer be read back if the switching of the changeover switch worked properly and no short-circuit between the terminals 60, 62, 64 is present. If this test is passed, the monitoring unit checks in turn the other changeover switches. If the test signal 80 can be read back in one of the test cases, one of the abovementioned errors is present. The monitoring unit 78 informs the microcontroller 82 accordingly and closing the power supply path to the contactors 24, 26 is prevented. If, on the other hand, all changeover switches pass the test, the power supply path to the contactors 24, 26 can be closed. If a changeover switch does not switch over to the first switching path 66, the connected consumer would not be able to switch on. Despite the (untested) error so a safe state would be guaranteed.
Diese Funktionsweise ist anhand der Zeitdiagramme in Figur 3 nochmals bildlich dargestellt. Der oberste Zeitverlauf 110 zeigt das Anlegen der Versorgungsspannung 42 an die Sicherheitsschaltvorrichtung 22, sei es beim Einschalten der gesamten Anlage oder beim Schließen des Not-Aus-Tasters 20. Es sei angenommen, dass der Not-Aus-Taster 20 zu einem Zeitpunkt t2 betätigt wird, so dass die Versorgungsspannung 42 von der Sicherheitsschaltvorrichtung 22 abgetrennt wird. Der zweite Zeitverlauf 112 zeigt die VersorgungsSpannung für den Mikrocontroller 82, die mit Hilfe der Spannungs- und Reset- schaltung 88 erzeugt wird. Während einer ersten Zeitspanne 114 nach dem Anlegen der Versorgungsspannung an den Mikrocontroller 82 (bzw. nach einem Reset) führt der Mikrocontroller 82 interne Funktionstests durch, wie dies vom Betrieb von MikroControllern in Sicherheitsschaltvorrichtungen bekannt ist.This mode of operation is again shown pictorially on the basis of the time diagrams in FIG. The top course of time 110 shows the application of the supply voltage 42 of the safety switching apparatus 22, either on power of the system or during the closing of the emergency stop button 20. It is assumed that the emergency stop button 20 at a time t 2 is actuated, so that the supply voltage 42 is disconnected from the safety switching device 22. The second time course 112 shows the supply voltage for the microcontroller 82, which is generated with the aid of the voltage and reset circuit 88. During a first time period 114 after the application of the supply voltage to the microcontroller 82 (or after a reset), the microcontroller 82 carries out internal functional tests, as is known from the operation of microcontrollers in safety switching devices.
Der dritte Zeitverlauf 116 zeigt den Verlauf der Versorgungs- Spannung an den Erregerkreisen der Schaltelemente 56, 58. Die VersorgungsSpannung steigt hier zu Beginn langsamer an, was auf das Zeitverhalten des RC-Gliedes 95, 86 zurückzuführen ist. Die Dimensionierung der Bauelemente ist so gewählt, dass die Versorgungsspannung an den Schaltelementen 56, 58 erst dann voll anliegt, wenn der Mikrocontroller 82 seine internen Selbsttests beendet hat.The third time course 116 shows the course of the supply voltage to the exciter circuits of the switching elements 56, 58. The supply voltage increases here at the beginning slower, which is due to the timing of the RC element 95, 86. The dimensioning of the components is selected so that the supply voltage to the switching elements 56, 58 only fully applied when the microcontroller 82 has completed its internal self-tests.
Der vierte Zeitverlauf 118 ist das Ausgangssignal am Watchdog 96. Mit diesem Signal werden die Ausgänge 100, 104 des Mikro- controllers 82 zu den Transistoren 90, 92 an den Schalteleiαen- ten 56, 58 durchgeschaltet. Erst ab dem Zeitpunkt t2 ist der Mikrocontroller 82 also in der Lage, die Schaltelemente 56, 58 anzusteuern.The fourth time profile 118 is the output signal at the watchdog 96. With this signal, the outputs 100, 104 of the microcontroller 82 are switched through to the transistors 90, 92 at the switching elements 56, 58. Only from the time t 2 , the microcontroller 82 is thus able to control the switching elements 56, 58.
Der fünfte Verlauf zeigt das Testsignal 80, das von der Überwachungseinheit 78 in den Kreis der zweiten Schaltpfade 68 eingespeist wird.The fifth course shows the test signal 80, which is fed by the monitoring unit 78 into the circuit of the second switching paths 68.
In den beiden nächsten Verläufen sind dann die Steuersignale 100 und 104 für die Schaltelemente 56, 58 gezeigt. Zunächst wird jeweils ein Steuersignal für eine Zeitspanne 120 bzw. 122 aktiviert, wobei die Zeitspannen 120, 122 versetzt zueinander sind. Außerdem liegen die Steuersignale in den Zeitspannen 120, 122 zeitgleich zu dem Testsignal 80. Wenn das Testsignal 80 während der Zeitspannen 120 bzw. 122 von der Überwachungsein- heit 78 nicht mehr zurückgelesen werden kann, was in Figur 3 schematisch angedeutet ist, war das Umschalten des entsprechenden Schaltelements 56, 58 erfolgreich. Nach erfolgreichem Ab- schluss der Tests kann der Mikrocontroller 82 die Schaltelemente 56, 58 in ihre erste Schaltposition 66 umschalten und die Stromversorgungspfade zu den Schützen 24, 26 dadurch schließen (Zeitpunkt t3) .In the next two progressions, the control signals 100 and 104 for the switching elements 56, 58 are shown. First, a control signal for a period of time 120 and 122, respectively activated, wherein the periods 120, 122 are offset from one another. In addition, the control signals in the time periods 120, 122 are at the same time as the test signal 80. If the test signal 80 can no longer be read back by the monitoring unit 78 during the time periods 120 and 122, which is indicated schematically in FIG. 3, the switching was the corresponding switching element 56, 58 successfully. Upon successful completion of the tests, the microcontroller 82 may switch the switching elements 56, 58 to their first switching position 66 and thereby close the power supply paths to the contactors 24, 26 (time t 3 ).
Das unterste Diagramm zeigt schließlich den Verlauf 124 der ArbeitsSpannung 30 an den Eingangskreisen der Schütze 24, 26. Die Schütze 24, 26 können ab dem Zeitpunkt t3 anziehen, der Roboter 12 kann in Betrieb gehen. Wird zum Zeitpunkt tx der Not-Aus-Taster 20 betätigt, fällt (nach einer hier nicht berücksichtigten Entladezeit für den Kondensator 86) die Versorgungsspannung für die Schaltelemente 56, 58 weg. Außerdem entfallen die Steuersignale 100, 104 für die Schaltelemente 56, 58. beide Ereignisse bewirken, dass der Stromversorgungspfad zu den Schützen 24, 26 unterbrochen wird.The bottom diagram finally shows the curve 124 of the working voltage 30 at the input circuits of the contactors 24, 26. The contactors 24, 26 can be applied from the time t 3 , the robot 12 can go into operation. If at time t x of the emergency stop switch is activated 20, falls (after a not considered here discharge time for the capacitor 86), the supply voltage for the switching elements 56, 58 away. In addition, the control signals 100, 104 for the switching elements 56, 58 are omitted. Both events cause the power supply path to the contactors 24, 26 to be interrupted.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Funktionalität der Überwachungseinheit 78 in den Mikrocontroller 82 zumindest teilweise integriert sein. Bevorzugt ist es beispielsweise, wenn das Testsignal 80 von dem Mikrocontroller 82 über einen Optokoppler, eine kapazitive oder eine induktive Kopplung in den Überwachungskreis der zweiten Schaltpfade eingekoppelt wird. Der hier als Überwachungseinheit 78 bezeichnete Teil kann dann beispielsweise den Optokoppler oder einen Übertrager beinhalten.In further embodiments, the functionality of the monitoring unit 78 may be at least partially integrated into the microcontroller 82. It is preferred, for example, if the test signal 80 is coupled by the microcontroller 82 via an optocoupler, a capacitive or an inductive coupling in the monitoring circuit of the second switching paths. The designated here as a monitoring unit 78 part can then, for example, include the optocoupler or a transformer.
Des Weiteren können Ausführungsbeispiele der Erfindung beinhalten, dass die Wechselschalter 56 , 58 jeweils mehrere parallele Schaltkontakte besitzen. In diesem Fall können die Rücklesepfade der Überwachungseinheit 78 parallel geführt werden.Furthermore, embodiments of the invention may include that the changeover switches 56, 58 each have a plurality of parallel switch contacts. In this case, the readback paths of the monitoring unit 78 can be performed in parallel.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Wechselschalter 56, 58 eine eigene Überwachungseinheit 78 besitzen, die ein für den jeweiligen Wechselschalter individuelles Testsignal erzeugt. Die Vielzahl der Überwachungseinheiten kann dann mit dem Mikro- controller 82 verbunden sein, um die Ergebnisse der Funktionstests dem Mikrocontroller 82 zu melden. Außerdem können die zweiten Schaltpfade der Wechselschalter 56, 58 in Reihe zueinander verbunden sein, während die zweiten Schaltpfade der Wechselschalter 56', 58' eine zweite Reihenschaltung bilden, die getrennt von der Reihenschaltung der Wechselschalter 56, 58 ausgebildet ist.Furthermore, it can be provided that the changeover switches 56, 58 have their own monitoring unit 78, which generates a test signal which is individual for the respective changeover switch. The plurality of monitoring units may then be connected to the microcontroller 82 to report the results of the functional tests to the microcontroller 82. In addition, the second switching paths of the changeover switches 56, 58 may be connected in series with each other, while the second switching paths of the changeover switches 56 ', 58' form a second series circuit formed separately from the series connection of the changeover switches 56, 58.
Schließlich sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch bei Sicherheitsschaltvorrichtungen realisiert werden Jcann-, die-eine- „konventionelle^ zwei—oder-- mehrka-nalige Auswerte- und Steuereinheit besitzen, wie sie beispielsweise in DE 100 11 211 Al gezeigt ist. Die im obigen Ausführungsbeispiel dargestellte Realisierung ist hier nur eine besonders bevorzugte Ausführung, die jedoch auch für sich genommen eine erfinderische Weiterbildung bekannter SicherheitsSchaltvorrichtungen darstellt. Finally, it should be noted that the present invention can also be implemented in safety switching devices which have a "conventional" two-or multi-channel evaluation and control unit, as shown, for example, in DE 100 11 211 A1. The implementation shown in the above embodiment is here only a particularly preferred embodiment, but also taken in itself represents an inventive development of known safety switching devices.

Claims

Patentansprüche claims
1. SicherheitsSchaltvorrichtung zum sicheren Abschalten eines elektrischen Verbrauchers (24, 26), insbesondere in einer automatisiert betriebenen Anlage (10), mit zumindest einem Eingang (38,40) zum Zuführen eines Meldesignals von einem Meldegerät (16; 20), mit einer Auswerte- und Steuereinheit (82) und mit zumindest einem Schaltelement (56, 58), das von der Auswerte- und Steuereinheit (82) ansteuerbar ist, um einen Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher (24, 26) zu unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (56, 58) ein Wechselschalter mit zumindest zwei zueinander alternativen Schaltpfaden (66, 68) ist, wobei ein erster Schaltpfad (66) im Stromversorgungspfad zu dem Verbraucher (24, 26) liegt, und wobei ein zweiter Schaltpfad (68) zu einer Überwachungseinheit (78) führt.A safety switching device for safely switching off an electrical load (24, 26), in particular in an automatically operated system (10), having at least one input (38, 40) for supplying a signaling signal from a signaling device (16, 20), with an evaluation - And control unit (82) and with at least one switching element (56, 58) which is controllable by the evaluation and control unit (82) to interrupt a power supply path to the load (24, 26), characterized in that the switching element (56, 58) is a toggle switch having at least two mutually alternative switch paths (66, 68), a first switch path (66) in the power path to the load (24, 26), and a second switch path (68) to a monitor unit (78) leads.
2. Sicherheitsschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselschalter (56, 58) so ausgebildet ist, dass er den zweiten Schaltpfad (68) als De- faultschaltpfad schließt.2. Safety switching device according to claim 1, characterized in that the changeover switch (56, 58) is formed so that it closes the second switching path (68) as default fault switching path.
3. SicherheitsSchaltvorrichtung nach einem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (82) und die Überwachungseinheit (78) zusammen dazu ausgebildet sind, vor dem Schließen des Stromversorgungs- pfades einen Funktionstest des Wechselschalters (56, 58) durchzuführen. 3. Safety switching device according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation and control unit (82) and the monitoring unit (78) are designed together to perform a functional test of the changeover switch (56, 58) before closing the power supply path ,
4. Sicherheitsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (78) mit der Auswerte- und Steuereinheit (82) verbunden ist, um ein Schließen des ersten Schaltpfades (66) zu unterbinden.4. Safety switching device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the monitoring unit (78) with the evaluation and control unit (82) is connected to prevent a closing of the first switching path (66).
5. Sicherheitsschaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionstest die Erzeugung eines Testsignals (80) beinhaltet, das über den zweiten Strompfad (68) geführt ist.5. Safety switching device according to claim 4, characterized in that the functional test includes the generation of a test signal (80) which is guided over the second current path (68).
6. Sicherheitsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (78) in die Auswerte- und Steuereinheit (82) integriert ist.6. Safety switching device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the monitoring unit (78) in the evaluation and control unit (82) is integrated.
7. Sicherheitsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zumindest zwei Wechselschalter (56, 58), deren erste Strompfade (66) in Serie zueinander angeordnet sind.7. Safety switching device according to one of claims 1 to 6, characterized by at least two changeover switches (56, 58) whose first current paths (66) are arranged in series with each other.
8. Sicherheitsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , gekennzeichnet durch -zumindest zwei Wechselschalter (56, 58), deren zweite Strompfade (68) in Serie zueinander angeordnet sind.8. Safety switching device according to one of claims 1 to 7, characterized by at least two changeover switches (56, 58) whose second current paths (68) are arranged in series with each other.
9. Sicherheitsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Weσhselschalter (56, 58) ein Wechselrelais ist. 9. Safety switching device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one Weσhselschalter (56, 58) is an interchangeable relay.
10. SicherheitsSchaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Wechselschalter (56, 58) ein Halbleiterschaltelement beinhaltet.10. Safety switching device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one changeover switch (56, 58) includes a semiconductor switching element.
11. Sicherheitsschaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (78) mehrkanalig redundant ausgebildet ist. 11. Safety switching device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the monitoring unit (78) is multi-channel redundant.
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