传感器和用于串行地传送传感器的数据的方法技术

传感器和用于串行地传送传感器的数据的方法。本发明专利技术涉及将传感器的数据从传感器串行地传送给安全控制设备的方法，其中传感器具有两个数据处理单元，其检查和处理传感器的数据以及安全控制设备的询问数据，其中给每个数据处理单元同时输送安全控制设备的相同询问数据，并且数据处理单元在接收数据之后同时执行对询问数据的检查，其中数据处理单元彼此独立工作。本发明专利技术还涉及传感器单元，其具有传感器、安全控制设备和分配给传感器的数据处理单元，其中安全控制设备经由共同的串行总线与数据处理单元连接，并且数据处理单元彼此独立并且在此被设计为同时执行数据处理。本发明专利技术还涉及用于保护制造设备的危险区的系统，其具有按照本发明专利技术的传感器单元。

Sensors and Methods for Serially Transferring Sensor Data

Sensors and methods for serial transmission of sensor data. The present invention relates to a method for serially transferring sensor data from sensors to safety control equipment, in which the sensor has two data processing units, which check and process sensor data and inquiry data of safety control equipment, in which the same inquiry data of safety control equipment are transmitted to each data processing unit at the same time, and the data processing unit receives data. At the same time, the examination of the inquiry data is performed, in which the data processing units work independently of each other. The invention also relates to a sensor unit, which has a sensor, a security control device and a data processing unit assigned to the sensor, in which the security control device is connected to the data processing unit via a common serial bus, and the data processing units are independent of each other and are hereby designed to perform data processing at the same time. The invention also relates to a system for protecting dangerous areas of manufacturing equipment, which has a sensor unit according to the invention.

【技术实现步骤摘要】
传感器和用于串行地传送传感器的数据的方法
本专利技术涉及按照权利要求1的前序部分所述的一种用于将传感器的数据串行地传送给安全控制设备的方法。本专利技术还涉及按照权利要求9的前序部分所述的一种传感器单元、尤其是用于执行所述方法的传感器单元和一种具有这种传感器单元的系统。
技术介绍
通常，安全传感器对安全区进行观察或者保护这些安全区并且提供关于安全区的状态的信息。例如，这种安全传感器可以被用在用于机床或者尤其是具有机器人的工业制造设备的安全门上。在这种机器的情况下有如下安全要求：在这些机器运行期间不允许有人处在机器的工作区内。为此，例如机器操作员为了设置、调整或维护机器而必须停留的那个区域被保护墙围起来并且经由所谓的安全门来进入。例如，尤其是如下传感器可以被理解为安全传感器，所述传感器可以以接近传感器的方式无接触地探测对象的接近。为此已知使用所谓的RFID(radio-frequencyidentification(射频识别))元件。这些RFID元件由大多无源的RFID发送器(也被称作RFID标签)和RFID接收器(其经常也被称作RFID读取设备)组成。在RFID发送器接近RFID接收器时，RFID发送器被由RFID接收器发射的交变电磁场激励并且被供应能量。接着，RFID发送器的微控制器能够对由RFID接收器发送的指令进行解码并且采取相对应的行动，诸如输出该RFID发送器的所存储的信息或者登记新的存储内容。现在，例如通过如下方式来保护安全门：在第一门元件处安装RFID发送器并且在第二门元件处安装RFID接收器。如果安全门关闭，则RFID发送器处在RFID接收器的接收范围内，RFID发送器和RFID接收器因此耦合并且指令和信息交换是可能的。如果安全门打开，则RFID接收器不再能够探测到或读取RFID发送器，并且RFID接收器接着可以将相对应的信息传送给安全控制设备并且因此接下来传送给机器或其它制造设备的上级控制装置，该信息阻止机器开动和使可能处在危险区内的人员受伤。安全控制设备可以由相对简单的安全继电器直至复杂的存储器可编程控制器(SPS)来构成。对于这种类型的安全装置来说，应遵循按照IEC61508标准的安全完整性等级3(SIL3)。这些装置要确保双重安全性，也就是说出现的错误、例如在数据传输中或在数据处理时出现的错误在这仍不导致安全装置失灵的程度上是冗余的。因而，例如已知的是：将由安全传感器所确定的数据读入到第一数据处理单元中并且对其进行处理，并且然后在第二数据处理单元中重新处理所读入的数据或检查经处理的数据。接下来，这两个数据处理单元将它们的结果进行比较，并且只有当检查的结果一致并且因此出发点可以是存在数据一致性时，才将尤其是安全相关的信息、诸如信息“门是关闭的”(这对于上级控制装置来说可意味着机器允许开动)转发给安全控制设备或转发给机器的上级控制装置。通常，分开的数据处理单元被不同地构建，例如通过使用不同的电子构件来构造，其中尽管如此两个数据处理单元在功能正确时产生相同的结果。一般地，在安全传感器中存在如下要求：传感器的所检测到的数据可以快速地被转发给安全控制设备或被转发给机器的控制装置，以便使风险时间最小化。之前提及的、两级的并且相继进行的检查虽然保证了对数据的安全接收和正确的处理，但是可以理解地与控制装置的快速反应时间的目标背道而驰。已提供了不同的标准，以便能够在传感器或执行器与控制和监视装置之间实现通信。这些标准之一是所谓的按照IEC61131-9或按照IO-Link系统描述的所谓的IO-Link标准——技术与应用，2013年7月版本，4.392号，该标准已被扩展，以便即使在安全相关的应用中也可被使用。已知的是该扩展是在IO-Link安全标准下按照IO-Link安全系统扩展规范，1.0版本，2017年4月，10.092号。安全相关的应用的其它已知标准例如是：AS-i总线标准或者CANopen安全标准。这些安全标准确保了在传感器或执行器与控制和监视装置之间的安全通信。牵涉到本专利技术，这意味着，例如遵循IO-Link安全标准导致：即使只通过唯一的传输路径来发送数据，在安全控制设备与传感器之间或在安全控制设备与传感器的数据处理单元之间的安全相关的通信也是无错误的。因此，冗余并不是由于双重地实施电路装置或诸如此类的而存在，而是通过遵循IO-Link安全标准来确保。因此，传输路径是无错误的，但是安全相关的数据或者这些安全相关的数据的电信号在安全相关的设备中必须如何安全地被处置、也即如何被导入或导出以及存储和处理以便确保IEC61508的要求，是保持开放的。另外，以已知的方式通过使用已知的现场总线系统来实现在安全控制设备与上级系统之间的通信。DE102007019846描述了一种用于监视车辆中的功能单元的方法和设备。该设备包括：数据总线、具有第一分析单元、第二分析单元的分析设备、用于检测测量值的至少一个传感器和控制设备，其中每个分析单元都与至少一个传感器连接。每个分析单元都从至少一个传感器获得数据并且借助于计算和对结果的可信性检查来分析这些数据。为了输出结果，第二分析单元通过数据总线与控制设备连接，并且为了读入结果，第一分析单元同样与数据总线连接。第一分析单元从数据总线读入结果并且将该结果与自己的结果进行比较。在有错误情况下，第一分析单元阻止将其它结果输出到数据总线上。这种方法能够省去在分析单元之间的耗费的双向通信步骤。因此，所描述的方法的主要优点是：双重地使用被输出到数据总线上的关于第二分析单元的信息和关于控制设备的信息的结果，并且因此省去了在分析单元之间的耗费的协调方法。DE102011102274公开了一种用于运行安全控制设备的方法，该安全控制设备根据输入信号来确定浮点值。经由信号线将所确定的浮点值转发给两个计算单元，这两个计算单元根据该浮点值分别确定输入区间。结果区间被转发给两个独立的比较单元，这两个独立的比较单元经由其它线路接收另一计算单元的相应结果区间。在比较单元内将这些结果区间相互进行比较。如果这些结果区间重叠，则检查是否满足输出标准。当这些结果区间都包含共同的值，该值对应于打开的保护门时，才满足所述输出标准。该方法的优点是：通过浮点值，相对于整数运算提高了安全控制设备在检测输入信号时的准确度。EP-A-2339415公开了一种用于工程机械的具有至少一个传感器和至少一个控制器的控制系统，其中在该传感器与该控制器之间存在串行连接。传感器和控制器优选地实施为双通道或更多通道的。至少两个测量值传感器敏感元件(Meβwertaufnehmer)和至少两个处理单元冗余地和/或彼此差异化地布置在一个传感器内。此外，该传感器的至少两个处理单元通过数据连接相互耦合，其中这些处理单元同步地运行。在运行时，来自传感器的测量值在内部被检查正确性并且紧接着被存放在测量值记录的数据包中，该测量值记录配备有安全信息。为此，在各个处理单元之间交换测量值并且执行可信性检查。如果测量值的偏差位于所限定的公差极限内，则测量被归入为可信的，并且所涉及的处理单元对适用于所有处理单元的测量值达成一致。优选地，该控制器同样具有两个冗余地和/或彼此差异化地布置的控制单元，所述控制单元经由任意的总线系统来相互联结，使得在这些控制单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于将传感器(1)的数据串行地传送给安全控制设备(2)的方法，其中所述传感器(1)具有两个数据处理单元(3、4)，所述数据处理单元检查和处理输送给它们的数据，其特征在于，给每个数据处理单元(3、4)同时输送相同的数据，所述两个数据处理单元彼此独立地工作，并且所述数据处理单元(3、4)在接收到数据之后同时执行对所输送的数据的检查。

【技术特征摘要】
2017.10.18 CH 01275/171.用于将传感器(1)的数据串行地传送给安全控制设备(2)的方法，其中所述传感器(1)具有两个数据处理单元(3、4)，所述数据处理单元检查和处理输送给它们的数据，其特征在于，给每个数据处理单元(3、4)同时输送相同的数据，所述两个数据处理单元彼此独立地工作，并且所述数据处理单元(3、4)在接收到数据之后同时执行对所输送的数据的检查。2.根据权利要求1所述的用于串行地传送传感器的数据的方法，其特征在于，所输送的数据要么是所述安全控制设备(2)的询问数据要么是所述传感器(1)的过程数据。3.根据权利要求1或2所述的用于串行地传送传感器的数据的方法，其特征在于，所述数据处理单元(3、4)将它们的检查的结果相互比较并且在缺乏一致时将错误报告给所述安全控制设备(2)。4.根据权利要求1、2或3所述的用于串行地传送传感器的数据的方法，其特征在于，在检查时，对所接收到的数据的数据一致性进行检查。5.根据上述权利要求中任一项所述的用于串行地传送传感器的数据的方法，其特征在于，第一数据处理单元(3)的应答数据同时返回到所述安全控制设备(2)和第二数据处理单元(4)，并且所述安全控制设备(2)和所述第二数据处理单元(4)同时执行对所述应答数据的检查。6.根据上述权利要求中任一项所述的用于串行地传送传感器的数据的方法，其特征在于，所述第二数据处理单元(4)和所述安全控制设备(2)将它们的检查的结果相互比较并且在缺乏一致时将所述应答数据判断为有误的。7.根据上一权利要求所述的用于串行地传送传感器的数据的方法，其特征在于，所述检查不仅包括数据一致性而且包括数据的处理。8.根据上述权利要求中任一项所述的用于串行地传送传感器的数据的方法，其特征在于，在遵循IO-Link安全标准、AS-i总线标准...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·斯坦内，A·甘利，R·莫尔，
申请(专利权)人：埃利斯塔有限公司，奥斯特菲尔登德国，巴特拉加茨分公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH