输入设备、控制设备和用于运行输入设备的方法技术

本发明专利技术涉及一种输入设备，其特别是用于工业控制设备，包括：输入电路，其具有用于施加输入信号的输入连接点和从输入连接点通向分析输入端的输入信号路径，在输入信号路径上将输入信号转换为分析信号；分析装置，其包括分析输入端且被构造为基于分析信号识别输入信号的输入信号电平，其中分析装置还被构造为执行输入设备的功能性测试，并在功能性测试的范围内通过提供测试信号引发分析信号的第一次改变，并基于引发的分析信号的第一次改变来测试输入设备的功能性，其中输入电路包括连接到输入信号路径中的晶体管且被构造为基于测试信号来操控晶体管的控制连接端，以引发分析信号的第一次改变。的第一次改变。的第一次改变。

【技术实现步骤摘要】
输入设备、控制设备和用于运行输入设备的方法


[0001]本专利技术涉及一种输入设备，特别是用于工业控制设备的输入设备，所述输入设备包括输入电路，该输入电路具有用于施加输入信号的输入连接点以及从所述输入连接点通向分析输入端的输入信号路径，在所述输入信号路径上将所述输入信号转换为分析信号。所述输入设备还包括分析装置，所述分析装置包括所述分析输入端并且被构造为基于所述分析信号识别所述输入信号的输入信号电平。所述分析装置还被构造为执行所述输入设备的功能性测试，并在所述功能性测试的范围内通过提供测试信号引发所述分析信号的第一次改变，并且基于引发的所述分析信号的第一次改变来测试所述输入设备的功能性。

技术介绍

[0002]DE 10 2011 015 498 B4描述了一种用于安全地读取所施加的输入信号的输入电路。设置第一测试电路以检查比较电路和耦合元件的可能部件失效。

技术实现思路

[0003]本专利技术的任务是提供一种输入设备，所述输入设备可以通过执行功能性测试以特别可靠的方式检查其自己的功能性。
[0004]该任务通过根据权利要求1的输入设备来解决。所述输入电路包括连接到所述输入信号路径中的晶体管并且被构造为基于所述测试信号来操控所述晶体管的控制连接端，以引发所述分析信号的第一次改变。
[0005]所述分析信号的第一次改变特别是用于模拟所述输入信号的改变（从所述分析装置的角度来看），而不必为此实际更改所述输入信号或额外加载所述输入信号。由于所述分析信号的第一次改变是借助于连接在所述输入信号路径中的晶体管进行的，因此可以利用第一次改变来模拟正常运行期间进行的输入信号改变（从所述分析装置的角度来看）。因此可以以特别可靠的方式测试所述输入设备的功能性。
[0006]特别是可以借助于功能性测试来检测所述输入设备的所有危险故障（例如，部件失效）。作为危险故障特别是应当表示导致尽管在输入连接点处施加第一输入信号电平（例如“逻辑0”），但是所述输入设备仍错误地检测到第二输入信号电平（例如“逻辑1”）的故障。在特别优选的设计中，所述晶体管附加地用于限制流入所述输入连接点的输入电流，特别是在正常运行期间和/或在所述功能性测试期间。由此可以实现所述输入设备的特别节能的运行。
[0007]有利的扩展是从属权利要求的主题。
[0008]本专利技术还涉及一种具有上述输入设备的控制设备。所述控制设备被构造为基于所确定的输入信号电平和/或基于所述功能性测试来执行控制。
[0009]本专利技术还涉及一种用于运行上述输入设备的方法。所述方法包括以下步骤：提供测试信号，基于所述测试信号操控晶体管的控制连接端，并由此引发分析信号的改变，以及基于引发的所述分析信号的改变来测试所述输入设备的功能性。
附图说明
[0010]下面参考附图解释其他示例性细节以及示例性实施方式。在此图1示出了输入设备的电路图，图2示出了比较器电路的电路图，图3示出了具有分析信号电平和参考信号电平的简图，图4示出了具有多个信号电平范围的电流
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电压简图，图5示出了控制设备的示意图，以及图6示出了用于运行输入设备的方法的流程图。
具体实施方式
[0011]图1示出了输入设备10。输入设备10特别是用在工业控制设备30中。输入设备10特别是被构造用于接收和分析输入信号ES。输入设备10提供数字输入端，特别是安全的数字输入端，用于接收输入信号ES。
[0012]输入信号ES例如是数字信号，特别是二进制信号。输入信号ES例如是0
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24V信号。所述输入信号可以适宜地采取两个不同的信号值，这些信号值通过所述输入信号的电平，特别是电压电平和/或电流电平表示。所述输入信号的电平也应称为输入信号电平。
[0013]例如，所述输入信号可以采取第一输入信号电平。所述第一输入信号电平例如是L电平—即低电平。所述第一输入信号电平例如对应于信号值“逻辑0”。作为“第一输入信号电平”适宜地应当表示低于电压切换阈值UT（例如参见图4）的任何输入信号电平。因此，术语“第一输入信号电平”特别是意味着第一输入信号电平范围。
[0014]此外，所述输入信号可以采取第二输入信号电平。第二输入信号电平例如是H电平—即高电平。所述第二输入信号电平例如对应于信号值“逻辑1”。作为“第二输入信号电平”，适宜地应当表示高于电压切换阈值UT（例如参见图4）的任何输入信号电平。因此，术语“第二输入信号电平”特别是意味着第二输入信号电平范围。
[0015]输入设备10特别是用于提供安全的输入端。优选地，利用输入设备10接收并分析作为输入信号ES的安全信号，例如紧急停止信号。例如，通过所述第一输入信号电平，即特别是通过信号值“逻辑0”来指示安全操作，例如紧急停止操作和/或采取安全状态、例如紧急停止状态。因此，重要的是确保输入设备10能够正确地识别所述第一输入信号电平。
[0016]适宜地，输入设备10满足EN 61508
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2 SIL2对安全输入端的要求。两个输入设备10的组合适宜地满足EN 61508
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2 SIL3或ISO 13849
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1至KAT 4/Ple的要求。特别地，所述输入设备满足对所述标准的危险故障的出现概率和诊断的要求。危险故障特别是指，输入信号ES具有第一输入信号电平，但输入设备10错误地识别到第二输入信号电平。例如，当输入信号ES位于下面还要更详细解释的第一信号电平范围SPB1内（参见图4）但被错误地分析为“逻辑1”时得出了危险故障。
[0017]输入设备10包括输入电路4，该输入电路具有用于施加输入信号ES的输入连接点1。输入连接点1例如通过线路连接端，特别是电缆连接端（例如插拔连接器）来提供。适宜地，外部设备（例如传感器40）可以连接到输入连接点1或已连接到输入连接点1。连接在输入连接点1上的外部设备优选地提供输入信号ES，该输入信号由输入设备10接收和分析。
[0018]输入电路4还包括从输入连接点1通向分析输入端3的输入信号路径。输入电路4被
构造为在所述输入信号路径上将输入信号ES转换为分析信号AS。
[0019]适宜地，所述输入信号路径是电流路径，也就是说特别是电流（例如直流电流）可以沿着其流动的路径。因此，分析输入端3优选地经由所述输入信号路径与输入连接点1电流连接。适宜地，施加在所述输入信号路径的各个节点上的电位在输入信号路径的方向上（即，从输入连接点1到分析输入端3）单调下降。特别地，输入电路4被构造为（作为转换）在所述输入信号路径上执行电平转换，即从所述输入信号电平转换为分析信号电平。
[0020]适宜地，所述分析信号电平与所述输入信号电平相比减小。例如，输入电路4将所述第一输入信号电平转换为第一分析信号电平AP1，并且将所述第二输入信号电平转换为第二分析信号电平AP2。第一分析信号电平AP1适宜地对应于信号值“逻辑0”。术语“第一分析信号电平”特别是意味着第一分析信号电平范围。例如，术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.输入设备（10），特别是用于工业控制设备（30）的输入设备，所述输入设备包括：输入电路（4），所述输入电路具有用于施加输入信号（ES）的输入连接点（1）以及从所述输入连接点（1）通向分析输入端（3）的输入信号路径，在所述输入信号路径上将所述输入信号（ES）转换为分析信号（AS）；分析装置（2），所述分析装置包括所述分析输入端（3）并且被构造为基于所述分析信号（AS）识别所述输入信号（ES）的输入信号电平，其中所述分析装置（2）还被构造为执行所述输入设备（10）的功能性测试，并在所述功能性测试的范围内通过提供测试信号（TS）引发所述分析信号（AS）的第一次改变，并且基于引发的所述分析信号（AS）的第一次改变来测试所述输入设备（10）的功能性，其中所述输入电路（4）包括连接到所述输入信号路径中的晶体管（T1）并且被构造为基于所述测试信号（TS）来操控所述晶体管（T1）的控制连接端（B），以引发所述分析信号（AS）的第一次改变。2.根据权利要求1所述的输入设备（10），其中，所述晶体管（T1）包括第一载流连接端（C）和第二载流连接端（E），并且所述输入信号路径经由所述第一载流连接端（C）和所述第二载流连接端（E）延伸。3.根据前一权利要求所述的输入设备（10），其中，所述输入电路（4）被构造为使用所述晶体管（T）提供限流、特别是恒定电流宿，以便限制经过所述输入连接点（1）流入所述输入电路（4）的输入电流，使得在所述限流中所述输入电流在输入信号电平进一步升高时保持恒定。4.根据前一权利要求所述的输入设备（10），其中，所述输入电路（4）被构造为在所述功能性测试的范围内，通过提供测试信号来减少经过所述输入连接点（1）流入所述输入电路（4）的输入电流。5.根据前一权利要求所述的输入设备（10），其中，所述输入电路（4）还包括具有第一电阻（R1）和第二电阻（R2）的第一分压器（ST1），其中所述第一电阻（R1）在所述输入信号路径中连接在所述晶体管（T1）之后。6.根据前述权利要求中任一项所述的输入设备（10），其中，所述分析装置（2）被构造为将所述测试信号（TS）的测试信号电平从第二测试信号电平改变为第一测试信号电平，以引发所述分析信号（AS）的第一次改变，以及将所述测试信号（TS）的测试信号电平从所述第一测试信号电平改变为所述第二测试信号电平，以引发所述分析信号（AS）的第二次改变，并且在所述功能性测试中考虑所述分析信号（AS）的第一次改变和第二次改变。7.根据前述权利要求中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：费斯托股份两合公司，
类型：发明
国别省市：