用于单线安全通信的诊断和增强功能制造技术

本发明专利技术涉及用于单线安全通信的诊断和增强功能，提供了一种单线安全系统架构，其在不需要双冗余信号通道的情况下得到可靠的安全装置监视。安全系统包括充当通信主装置的安全继电器以及经由单线通信电路与该安全继电器串联连接的一个或多个兼容的安全输入装置。安全回路上距安全继电器最远的安全输入装置利用可识别的脉冲模式来调制安全信号，该安全信号横穿单线安全回路经由中间安全装置到达安全继电器。只要接收到并识别脉冲模式，安全继电器就保持安全模式。除了传达安全信号之外，该架构还允许经由单线安全通道进行初始化、配置和诊断消息的双向通信。该架构还有利于使用异步子链路检测和装置枚举对安全通道进行快速初始化。

【技术实现步骤摘要】

本文所公开的主题总体上涉及工业安全系统，并且更具体地涉及有助于安全输入装置的安全相关监视以及单线通信通道上的诊断和增强功能的单线安全架构。
技术实现思路
下面给出简要总结以便提供对在本文中所描述的一些方面的基本理解。本总结并不是广泛的概述，也非旨在识别关键/重要要素或限定在本文中所述的各个方面的范围。本总结的目的仅是以简单的形式给出一些概念作为稍后给出的更为详细的描述的前序。在一个或多个实施方式中，提供了一种安全输入装置，包括：安全状态检测部件，配置成确定安全输入装置是否处于安全状态；脉冲检测部件，配置成验证在安全输入装置的输入端子上接收的安全信号的调制脉冲模式对应于限定脉冲模式；安全信号中继部件，配置成响应于验证调制脉冲模式对应于限定脉冲模式以及确定安全输入装置处于安全状态而在安全输入装置的输出端子上输出安全信号；以及消息处理部件，配置成：对经由输入端子接收的第一输入消息进行处理；对经由输出端子接收的第二输入消息进行处理；经由输入端子发送第一输出消息；以及经由输出端子发送第二输出消息。此外，一个或多个实施方式提供了一种用于对单线安全回路上的安全输入装置进行操作的方法，包括：通过包括处理器的安全输入装置来确定安全输入装置是否检测到安全状态；通过安全输入装置将在安全输入装置的输入端子接收的安全信号所携带的脉冲模式与限定脉冲模式进行比较；响应于基于所述比较而确定所述脉冲模式与限定脉冲模式匹配以及确定安全输入装置检测到安全状态，经由安全输入装置的输出端子输出安全信号；对经由输入端子接收的第一输入消息进行处理；对经由输出端子接收的第二输入消息进行处理；经由输入端子发送第一输出消息；以及经由输出端子发送第二输出消息。此外，根据一个或多个实施方式，提供了一种其上存储有指令的非暂态计算机可读介质，该指令响应于执行而使系统执行操作，所述操作包括：确认在安全输入装置的输入端子上接收的安全信号携带有对应于限定脉冲模式的调制脉冲模式；响应于所述确认以及对安全输入装置处于安全状态的确定，经由其安全功能有效的安全输入装置的输出端子输出安全信号；对经由输入端子接收的第一输入消息进行处理；对经由输出端子接收的第二输入消息进行处理；经由输入端子发送第一输出消息；以及经由输出端子发送第二输出消息。为了实现前述目的以及相关目的，在本文中结合下面的描述以及附图描述了某些说明性方面。这些方面指出了可以实践的各种方式，所有所述各种方式旨在被本文所覆盖。在结合附图考虑的情况下，根据下面的详细描述，其他优点和新颖性特征可以变得明显。附图说明图1是利用冗余信号路径来提高安全可靠性的示例性安全回路的框图。图2是示例性单线安全系统架构的框图。图3是可以通过安全主装置生成的示例性脉冲信号的时序图。图4是示例性通信主装置的框图。图5是示例性SWS+安全装置的框图。图6是示出了安全装置与通信主站之间的连接的示例性接线示意图。图7是示出了单线安全输入装置的SWS+输出端子的使能条件的示例性逻辑图。图8是可以用来确认在通信主装置的SWS+输入端子上接收限定的脉冲信号的示例性广义电子示意图。图9是示出关于单线安全架构的操作顺序的状态图。图10A至图10E是示出示例性单线安全系统的上电、自动检测和子链路阶段的框图。图11A至图11F是示出示例性单线安全系统的枚举阶段的框图。图12A至图12B是示出示例性单线安全系统的装置故障的诊断的框图。图13A至图13G是示出示例性单线安全系统的链路识别阶段的框图。图14A至图14C是示出其中在先前建立的单线安全链路上的安全装置已经重启并且清除其地址的场景的框图。图15A至图15D是示出示例性单线安全系统的安全模式和诊断模式的框图。图16A至图16F是示出在其中多个安全装置切换进入其安全状态的场景中如何执行发送消息的框图。图17是用于控制安全继电器的安全继电器输出的示例性方法的流程图。图18是用于响应于所检测的安全信号的丢失而从在单线安全回路上的一个或多个安全输入装置获得诊断信息的示例性方法的流程图。图19是用于响应于所检测的安全信号的丢失而从在单线安全回路上的一个或多个安全输入装置获得诊断信息的示例性方法的流程图。图20是用于通过安全继电器枚举在单线安全回路上的安全输入装置的示例性方法的流程图。图21是用于在单线安全回路上建立通信主站的示例性方法的流程图。图22是用于在单线安全回路上建立通信主站的示例性方法的流程图。图23是用于通过充当通信主站的安全继电器来检测和记录在单线安全回路上的替换安全输入装置的示例性方法的流程图。图24是用于配置在单线安全回路上的安全输入装置的作用的示例性方法的流程图。图25是用于在单线安全回路上的安全输入装置之间建立子链路的示例性方法的流程图。图26是用于枚举在单线输入电路上的安全输入装置的示例性方法的流程图。图27是用于通过安全装置来处理来自通信主站的装置信息的请求的示例性方法的流程图。图28是用于处理经由单线安全通道在安全输入装置处接收的脉冲安全信号的示例性方法的流程图。图29是示例性计算环境。图30是示例性网络环境。具体实施方式现在，参照附图描述本主题公开内容，其中，贯穿全文，相同的附图标记用于指代相同的元件。在以下描述中，为便于说明起见，阐述多个具体细节以提供对以下描述的透彻理解。然而，可以明显的是，在没有这些具体细节的情况下也可以对主题公开内容进行实践。在其他示例中，以框图的形式示出公知的结构和装置，以便有助于对主题公开内容的描述。如在本申请中所使用的，术语“组件”、“系统”、“平台”、“层”、“控制器”、“终端”、“站”、“节点”、“接口”意在指代计算机相关实体或者与具有一个或多个具体功能的操作装置有关或作为具有一个或多个具体功能的操作装置的一部分的实体，其中，这样的实体可以为硬件、硬件和软件的组合、软件或者执行中的软件。例如，组件可以为但不限于处理器上运行的处理、处理器、硬盘驱动器、包括附加固态存储驱动器(螺丝拧紧或螺栓固定的)或者可移除的附加固态存储驱动器(光存储介质或磁存储介质的)的多个存储驱动器、对象、可执行软件、执行的线程、计算机可执行程序和/或计算机。通过例示，服务器上运行的应用和服务器二者均可以为组件。一个或多个组件可以存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安全输入装置，包括：存储器，其存储计算机可执行部件；以及处理器，其可操作地耦接至所述存储器，所述处理器执行所述计算机可执行部件，所述计算机可执行部件包括：安全状态检测部件，配置成确定所述安全输入装置是否处于安全状态；脉冲检测部件，配置成验证在所述安全输入装置的输入端子上接收的安全信号的调制脉冲模式对应于限定脉冲模式；安全信号中继部件，配置成：响应于验证所述调制脉冲模式对应于所述限定脉冲模式以及确定所述安全输入装置的安全功能有效，在所述安全输入装置的输出端子上输出所述安全信号；以及消息处理部件，配置成：对经由所述输入端子接收的第一输入消息进行处理；对经由所述输出端子接收的第二输入消息进行处理；经由所述输入端子发送第一输出消息；以及经由所述输出端子发送第二输出消息。

【技术特征摘要】
2014.12.22 US 14/580,1781.一种安全输入装置，包括：
存储器，其存储计算机可执行部件；以及
处理器，其可操作地耦接至所述存储器，所述处理器执行所述计算机
可执行部件，所述计算机可执行部件包括：
安全状态检测部件，配置成确定所述安全输入装置是否处于安全
状态；
脉冲检测部件，配置成验证在所述安全输入装置的输入端子上接
收的安全信号的调制脉冲模式对应于限定脉冲模式；
安全信号中继部件，配置成：响应于验证所述调制脉冲模式对应
于所述限定脉冲模式以及确定所述安全输入装置的安全功能有效，在所述
安全输入装置的输出端子上输出所述安全信号；以及
消息处理部件，配置成：对经由所述输入端子接收的第一输入消
息进行处理；对经由所述输出端子接收的第二输入消息进行处理；经由所
述输入端子发送第一输出消息；以及经由所述输出端子发送第二输出消
息。
2.根据权利要求1所述的安全输入装置，其中，所述安全输入装置
是以下中的至少一个：紧急停止按钮、光幕装置、安全门开关、安全垫装
置、紧急拉绳装置、激光扫描仪或光电传感器。
3.根据权利要求1所述的安全输入装置，还包括：
脉冲生成部件，配置成生成所述调制脉冲模式；以及
安全主模式部件，配置成：响应于检测到终结器连接至所述输入端子
而启用所述脉冲生成部件；以及响应于确定所述终结器未连接至所述输入
端子而禁用所述脉冲生成部件。
4.根据权利要求1所述的安全输入装置，其中，经由所述输出端子
接收的所述第二输入消息指示下游安全装置是活动的，并且其中，所述消
息处理部件进一步被配置成：响应于接收到所述第二输入消息，发送指示
所述安全装置是活动的第二输出消息。
5.根据权利要求3所述的安全输入装置，其中，所述第一输出消息
指示所述安全输入装置活动，并且所述第一输入消息指示上游安全装置活

\t动，并且其中，所述安全输入装置进一步包括单线通信部件，所述单线通
信部件被配置成：响应于接收到所述第一输入消息，在所述安全输入装置
与所述上游安全输入装置之间建立安全通道子链路。
6.根据权利要求3所述的安全输入装置，其中，经由所述输出端子
接收的所述第二输入消息是包含下游安全装置的地址的枚举消息，并且其
中，所述安全输入装置进一步包括装置寻址部件，所述装置寻址部件被配
置成：响应于接收到所述第二输入消息，将所述地址递增以得到递增的地
址，并且将所述递增地址分配给所述安全输入装置。
7.根据权利要求6所述的安全输入装置，其中，所述第二输出消息
包括枚举响应消息，所述枚举响应消息至少包含：所述递增地址；所述安
全输入装置是否是安全回路上的最后可寻址装置的指示；以及所述安全输
入装置是否正在安全主模式下操作的指示。
8.根据权利要求6所述的安全输入装置，其中，所述消息处理部件
进一步被配置成：响应于确定所述递增地址已被分配给所述安全输入装
置，经由所述输入端子发送所述第一输出消息，并且其中，所述第一输出
消息包含所述递增地址。
9.根据权利要求8所述的安全输入装置，其中，所述消息处理部件
进一步被配置成：响应于作为对所述第一输出消息的响应而接收到经由所
述输入端子接收的第一输入消息，经由所述输出端子输出所述第一输入消
息，并且其中，所述第一输入消息至少包含：上游安全输入装置的地址；
所述上游安全输入装置是否正在安全主模式下操作的指示；以及所述上游
安全输入装置是否是安全回路上的最后可寻址装置的指示。
10.根据权利要求1所述的安全输入装置，其中，经由所述输出端子
接收的所述第二输入消息包括对装置信息的请求，并且其中，所述消息处
理部件进一步被配置成：
响应于确定所述第二输入消息中所包含的目标地址与所述安全输入
装置的地址匹配，经由所述输入端子发送所述第二输出消息，其中，所述
第二输出消息包含从所述存储器检索的装置信息，并且
响应于确定所述第二输入消息中所包含的目标地址与所述安全输入
装置的地址不匹配，经由所述输入端子输出所述第二输入消息。
11.根据权利要求10所述的安全输入装置，其中，所述装置信息包
括...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏雷什·R·奈尔，韦恩·R·福斯特，克里斯托弗·布尔克，亚历克斯·哈里斯，鲁道夫·劳伦茨·帕彭布雷尔，迪尔克·洛伦茨，诺贝特·马初莱茨，奥利弗·赫克尔，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US