安全导向的开关设备制造技术

本发明专利技术涉及一种安全导向的开关设备(10)，其配备有磁线圈(12)、控制单元(20)和第一开关装置(22)。在此，第一开关装置(22)设计用于启用和停用磁线圈(12)。另外，第一开关装置(22)设计用于接收线圈控制信号(24)、监控信号(32)和第一上级控制信号(26)。安全导向的开关设备(10)还具有用于接收外部控制信号(29)的接收单元(40)。在此，接收单元(40)设计成由外部控制信号(29)产生第一上级控制信号(26)和第二上级控制信号(28)。控制单元(20)设计用于接收第二上级控制信号(28)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】安全导向的开关设备
本专利技术涉及一种安全导向的开关设备和所属的运行方法。本专利技术还涉及一种计算机程序产品，利用该计算机程序产品，在安全导向的开关装置中实现根据本专利技术的运行方法。此外，本专利技术涉及一种开关系统，在其中使用了要求保护的安全导向的开关装置。
技术介绍
从2011年7月14日的US2011/0169345A1(OmronCorporation，JP)已知一种用于电动机的控制系统，其连接到可编程逻辑控制器(＝SPS)和门开关。控制系统还有两个接触器，由门开关和SPS分开驱控。通过SPS还监控两个接触器之一的由门开关触发的开关行为。根据US2011/0169345A1的控制系统旨在满足根据ISO13849-1的安全类别2的要求。现有技术解决方案中已知的缺点是它们包括大量单件，这些单件的布线成本非常大。此外，在自动化
中存在以下对开关装置和开关系统的需求，其提供高度安全性，同时能够简单且经济地制造，并且装配简单。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种安全导向的开关设备，其克服了现有技术中概述的缺点，并且以简单的方式提供了相关标准意义上的高度安全性。该目的通过一种安全导向的开关设备实现，该开关设备具有磁线圈，通过该磁线圈可以断开和闭合负载电路，例如电动机的电源。根据本专利技术的安全导向的开关设备还具有控制单元，该控制单元适于接收、评估和传输信号。此外，安全导向的开关设备具有第一开关装置，该第一开关装置设计用于直接地启动和停用磁线圈。根据第一开关装置接收的信号来启用和停用磁线圈。根据本专利技术，第一开关装置设计用于接收线圈控制信号，该线圈控制信号由控制单元产生或由控制单元触发而产生。同样，第一开关装置设计用于接收监控信号，利用该监控信号可以确定控制单元与正常运行状态的偏差。此外，第一开关装置接收第一上级控制信号。安全导向的开关设备还具有接收单元，该接收单元设计用于接收外部控制信号，该外部控制信号由上级控制机构发送到安全导向的开关设备。接收单元设计用于从外部控制信号中产生第一和第二上级控制信号，并提供给第一开关装置或控制单元；因此，接收单元被配置为从外部控制信号中产生第一上级控制信号和第二上级控制信号，其中，该第一上级控制信号被转发到第一开关装置，该第二上级控制信号被发送到控制单元。通过接收单元对外部信号进行相应的编辑，使得第一和/或第二上级控制信号以合适的形式转发到控制单元或第一开关装置。第一和第二上级控制信号可以是相同的或彼此互补的，从而可以从第一上级控制信号中明确地导出第二上级控制信号。反向地，可以从第二上级控制信号中以明确的方式导出第一上级控制信号。由此，由接收单元多通道地检测和处理外部控制信号。此外，控制单元设计用于接收第二上级控制信号。第一开关装置设计用于将线圈控制信号、监控信号和第一上级控制信号相互地逻辑联接，并且基于逻辑联接来确定是否要启用磁线圈。当由第一开关装置接收的至少一个信号提供了磁线圈的停用时，将停用信号发送到磁线圈。通过线圈控制信号、监控信号和第一上级控制信号的联接，在许多运行场景中防止了将错误的启用信号发送给磁线圈。因此，实现了对于磁线圈的运行来说的高度安全性。因此，第一开关装置中的第一上级控制信号由来自控制单元的线圈控制信号确认。这又通过监控信号的存在来确认，在安全导向的开关设备的正常操作期间，该监控信号对应于控制单元的一种正常运行状态。因此，安全导向的开关设备追溯到在安全导向的开关设备中为了其他功能产生的信号。因此，通过第一开关装置，即使在安全导向的开关设备中的部件发生故障的情况下，也实现了磁线圈的可靠的正常启用或停用。在本专利技术的解决方案中，不需要用于将信号从外部发送到安全导向的开关设备的额外布线。这使得安全导向的开关装置能够更简单地装配到自动化系统中。接收单元允许以适当的方式将来自上级控制机构的单信道信号提供给安全导向的开关设备。通过使用第二上级控制信号，确保了对单通道外部控制信号的双通道进一步处理。由于双通道能力，对于由外部上级控制机构的驱控达到了为一的故障容错度。在更高的多通道能力的情况下，将实现相应更高的故障容错度。在安全导向的开关设备的一个优选实施方式中，接收单元和第一开关装置为了将第一上级控制信号从接收单元传输到第一开关装置而直接彼此连接，优选地通过信号线彼此连接。因此，第一上级控制信号可以直接地，也就是说在不经过其他处理单元和过程的情况下，从接收单元发送到第一开关装置。在安全导向的开关设备的一个优选实施方式中，控制单元设计用于基于接收到的第二上级控制信号来触发线圈控制信号的发送或者产生线圈控制信号。除了第二上级控制信号之外，在产生线圈控制信号时也考虑配置数据项和/或参数项，它们存储在控制单元中。例如，配置数据项和/或参数项包括关于安全导向的开关设备的尺寸等级的信息和/或线圈控制信号的编码信息。利用第二上级控制信号确保第一开关装置接收的信号的一致性。在安全导向的开关设备的优选实施方式中，其设置有第二开关装置。第二开关装置构成受控的空载电路并连接到控制单元和磁线圈。通过空载电路，借助于控制单元来控制对磁线圈的供电。由此，实现了受控的空载电路的原理。第二开关装置耦合到控制单元并适于通过停用命令中断对磁线圈的供电。利用空载电路中的第二开关装置，又能够监控第一开关装置的功能性。同样，第二开关装置的功能性能够由第一开关装置监控。如果例如由于第一开关装置中的错误而与线圈控制信号、监控信号和/或第一上级控制信号相违背地依然由第一开关装置命令启用磁线圈，那么这将由第二开关装置抵制。特别地，由此防止了单个组件(例如，第一开关装置)的错误而导致整个安全导向的开关设备的失效。因此，第二开关装置属于受控空载电路并且用作冗余关断元件。在本专利技术的另一实施方式中，接收单元也可以设计为，第一和第二上级控制信号已经分别包含在外部控制信号中，因此存在双通道外部控制信号。由此产生至上级控制机构的简单且同时安全有效的连接，并且防止了在磁线圈运行期间错误状态的出现。这还进一步增加了所要求保护的开关设备可达到的安全性。在本专利技术的另一有利实施方式中，如果输入进来的信号、即第一上级控制信号、线圈控制信号或监控信号中的至少一个规定了线圈停用，则第一开关装置设计为将磁线圈停用。根据本专利技术的安全导向的开关设备基于以下事实，即正确地识别安全导向的开关设备或上级控制机构的至少一个部件所出现的错误状态并且启动相应的对策。使用第一上级控制信号作为停用磁线圈的标准，这使用了上级控制机构的安全导向的能力。控制单元能够评估大量安全导向信息并通过线圈控制信号以安全导向的方式作用于磁线圈。作为磁线圈的停用标准的监控信号允许不仅将看门狗的鲁棒性使用于控制单元的安全操作，而且还使用于磁线圈的直接启动或停用。通过第一上级控制信号、线圈控制信号和监控信号的相应逻辑联接，可以利用简单且可靠的部件来触发磁线圈的停用。本专利技术在降低建造成本的情况下提供了整体的高度安全性增益。或者，根据本专利技术的安全导向的开关设备还可以具有附加控制单元，其监控控制单元的高效能性。优选地，附加控制单元在结构上与控制单元相同。此外，安全导向的开关设备可以配属有第二开关装置，该第二开关装置也用于停用磁线圈。第二开关装置可以独立于第一开关装置地操作，并且经由单独的空载电路耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全导向的开关设备(10)，具有磁线圈(12)、控制单元(20)和第一开关装置(22)，其中，所述第一开关装置(22)设计用于启用和停用所述磁线圈(12)，并且所述第一开关装置设计用于接收线圈控制信号(24)、监控信号(32)和第一上级控制信号(26)，其特征在于，所述安全导向的开关设备(10)具有用于接收外部控制信号(29)的接收单元(40)，所述接收单元(40)设计为从所述外部控制信号(29)中产生所述第一上级控制信号(26)和第二上级控制信号(28)，并且所述控制单元(20)设计用于接收所述第二上级控制信号(28)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.26 EP 16185891.51.一种安全导向的开关设备(10)，具有磁线圈(12)、控制单元(20)和第一开关装置(22)，其中，所述第一开关装置(22)设计用于启用和停用所述磁线圈(12)，并且所述第一开关装置设计用于接收线圈控制信号(24)、监控信号(32)和第一上级控制信号(26)，其特征在于，所述安全导向的开关设备(10)具有用于接收外部控制信号(29)的接收单元(40)，所述接收单元(40)设计为从所述外部控制信号(29)中产生所述第一上级控制信号(26)和第二上级控制信号(28)，并且所述控制单元(20)设计用于接收所述第二上级控制信号(28)。2.根据权利要求1所述的安全导向的开关设备(10)，其中，为了将所述第一上级控制信号(26)从所述接收单元(40)传输给所述第一开关装置(22)，所述接收单元(40)与所述第一开关装置(22)直接相互连接。3.根据前述权利要求中任一项所述的安全导向的开关设备(10)，其中，所述控制单元(20)设计用于基于接收到的所述第二上级控制信号(28)触发所述线圈控制信号(24)的发送。4.根据前述权利要求中任一项所述的安全导向的开关设备(10)，其中，所述安全导向的开关设备(10)具有第二开关装置(23)，所述第二开关装置构成位空载电路(33)，所述空载电路与所述控制单元(20)连接并且设计用于启用和停用所述磁线圈(12)。5.根据前述权利要求中任一项所述的安全导向的开关设备(10)，其中，所述第一开关装置(22)设计用于，在至少通过所述第一上级控制信号(26)、所述线圈控制信号(24)或所述监控信号(32)规定了线圈停用时，停用所述磁线圈(12)。6.根据权利要求4或5中的一项所述的安全导向的开关设备(10)，其中，当在所述空载电路(33)中的当前电流强度与额定值的偏差在数值上大于可选容差值时，所述第二开关装置(23)设计用于停用所述磁线圈(12)。7.根据前述权利要求中任一项所述的安全导向的开关设备(10)，其中，所述第一开关装置(22)包括半导体开关(34)和/或至少一个逻辑模块(36)，所述半导体开关特别是IGBT或MOSFET。8.根据前述权利要求中任一项所述的安全导向的开关设备(10)，其中，所述线圈控制信号(24)设计为脉冲宽度调制信号和/或所述监控信号(32)设计为与所述控制单元(20)连接的看门狗(30)的输出信号。9.根据权利要求4至8中任一项所述的安全导向的开关设备(10)，其中，所述第二开关装置(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·奥夫施内德尔，迈克尔·莱纳，曼弗雷德·普勒尔斯，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE