安全临界零部件的驱动装置和相应的方法制造方法及图纸

安全临界的电气零部件在安全切断过程中的反应时间应该有所改进。为此，建议两个控制器（Ｃ１，Ｃ２）的输出端进行“与”门连接，这样，它们就可以对开关设备的两个串联在一起的、控制着电气零部件或电气设备的开关（Ｓ１，Ｓ２）进行控制。这样，如果其中一个控制器（Ｃ１）接收来自于输入端（Ｘ）的切断信号，而另一个控制器（Ｃ２）负责两个开关（Ｓ１，Ｓ２）的联合通断，在安全切断过程中就不再会产生两个控制器间的传输时间。与此相应地，安全切断过程中的平均反应时间就会有所缩减。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种调节或控制安全临界(safety-critical)零部件的驱动装置，用于安全临界零部件的开环或者闭环控制，它具有一个开关设备、一个第一控制设备和一个第二控制设备。其中，开关设备有一个第一开关和一个与第一开关串联在一起的第二开关，它们的功能是通断安全临界零部件；第一控制设备的功能是接收一个输入信号和输出一个第一控制信号；第二控制设备的功能是接收上述输入信号和输出一个第二控制信号。此外，本专利技术还涉及一种与此相应的、调节控制安全临界零部件的方法。
技术介绍
在安全技术应用中，处理一项紧急切断请求通常要求很短的反应时间。尽管现代安全设备一般都使用了微控制器，因而能很快地执行内部函数，但为了达到最大的可用性，必须使用滤波器算法来对抗突发干扰和高频干扰。其他的边际效应，例如电缆容量对消和动态输入检查，最终所导致的结果是分析周期相当长。另一个实际问题是，具有SIL3(IEC61508)以上安全等级的安全设备出于硬件备援和容错的原因必须配备两个控制器。申请人为这个问题找到的解决方法是，为安全设备配备两个与硬件相同的、具有相同固件的控制器。为了能够识别系统故障，采用了一种“主从原则”(Master/Slave Principle)。也即，在一小段时间内，其中一个控制器为主控制器，另一个控制器为辅控制器。在一段规定的时间后，两个控制器之间进行状态互换。其中一个控制器一般用于控制某些开关，例如电气设备的负荷电路开关，而另一个控制器则用于监控这些开关的工作状态，并独立地对其他零部件的开关进行控制。处于主控模式的控制器读取全部的输入端，并确定与其相连或从属于它的开关的输出状态。如请求等重要状态要和辅控制器一同调控并进行内部测试。紧急切断请求先由处于主控模式的控制器进行记录。在此过程中存在着这样一个缺点，即，只有在主控制器将紧急切断请求传输给辅控制器后，才可以切断由处于辅控模式的控制器控制的输出端。由主控制器直接控制的输出端可以较快地被切断。这样，切断受控零部件所需的反应时间就取决于哪个控制器先接收到这个请求，以及期望的输出端是否也可以由这个控制器切断。迄今为止，使用所述电路系统所能达到的请求时间都不低于45微秒。使用速度相应更快的硬件后，这个请求时间可以缩短到35微秒。然而对于一些临界性请求，例如压力机操纵而言，这个时间是不够的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种驱动装置和一种相应的方法，借助于这两者可以用平均缩短了的反应时间对安全临界零部件进行调节或控制。根据本专利技术，这个目的通过一种调节或控制安全临界零部件的驱动装置达到，它具有一个开关设备、一个第一控制设备和一个第二控制设备。其中开关设备有一个第一开关和一个与第一开关串联在一起的第二开关，它们的功能是通断安全临界零部件；第一控制设备的功能是接收一个输入信号和输出一个第一控制信号；第二控制设备的功能是接收上述输入信号和输出一个第二控制信号。其中，开关设备的第一开关可以由第一控制设备控制，开关设备的第二开关可以由第二控制设备控制。此外，本专利技术还提供了一种调节或控制安全临界零部件的方法。具体而言，这种方法就是提供一个开关设备，它有一个第一开关和一个与第一开关串联在一起的第二开关，它们的功能是通断安全临界零部件；提供一个与第一开关连接在一起的第一控制设备和一个与第二开关连接在一起的第二控制设备；接收一个输入信号，并在这个输入信号的基础上将一个第一控制信号从第一控制设备传输到开关设备的第一开关上，其中，在上述输入信号的基础上，有一个第二控制信号从第二控制设备传输到开关设备的第二开关上。本专利技术的主导思想是，输出端的切断并不取决于哪个开关先被断开。由于现在两个控制器，或者更确切地说是两个控制设备都控制着由这两个开关组成的串联连接，从而形成了一个由控制器输出端构成的“与”门逻辑电路，开关设备上的输出端在任何情况下只需这两个控制器较短的反应时间就可以被切断。这种存在时间间隔的通断的一个积极副效应是，可以排除两个开关，例如接触器，同时熔接的可能性。这样，即使在开关的一个触点熔接后，也还能确保紧急切断功能。此外，两个开关的断开时间上存在着时间间隔，其优点是，可以使得这两个开关具有差不多同样长的使用寿命。这是因为，据统计，每个开关在无电流的状态下和在加载了电流的状态下被断开的频率是一样的。具体实施时，开关设备中的第一和第二开关优选地是两个继电器或两个接触器。但也可以将第一和第二开关设计成半导体开关，或者，第一和第二开关可以包括一个光电耦合器。对第一和第二开关进行控制的时间上可以存在间隔。此外，第一和第二控制设备可以根据主从原则进行工作，由此会产生一个明确的时间间隔。这个时间间隔的产生主要是由于主控制器向辅控制器传输信息需要一段时间。有利的做法是，为具有一个负荷电路的电气设备配备上述按本专利技术的驱动装置。驱动装置在这里可以主要用于安全切断或紧急切断控制。附图说明下面根据附图对本专利技术作进一步说明，其中图1按本专利技术的驱动装置的电路图；以及图2图1所示的驱动装置的时间信号图。具体实施例方式下文所述的实施例是本专利技术的优选实施形式。图1所示的电路图中，两个串联在一起的接触器S1和S2通过接线柱K1和K2对一个电气设备的负荷电路(图中未显示)进行控制。两个控制设备，或者更确切地说是两个控制器C1和C2控制着这两个接触器S1和S2。控制器C1和C2的输出信号由其各自的输出单元Y1和Y2分别转换成接触器S1和S2的相应运动。控制器C1和C2的输入信号来自于一个输入单元X，该输入单元在具体实施时可以是一个紧急开关。控制器C1和C2通过它们各自的时钟信号T1和T2在输入端X上对这个输入信号进行询问。为此，图2显示的是各个组件的信号波形图或状态图。在时间点t0上，输入端X上的紧急开关被按动。这时，控制器C1读取输入端X。经过一段反应时间后，输出单元Y1在时间点t1上被切断。由于控制器C2在时间点t0上不起作用，因此只有当控制器C1将“紧急开关被按动”的信息传达给它时，才能切断输出单元Y2。所以，这里所需的反应时间会相应更长，输出单元Y2要到时间点t2上才会被切断。具体实施时，可以将按本专利技术的驱动装置用在一个具有两个串联连接的零电位继电器输出端的安全设备，例如申请人的型号系列3TK2845中。这时，主控制器应对一个紧急切断请求所需的最长反应时间为8微秒。主控制器将这个紧急切断请求传输给辅控制器从属控制器所需的最长时间为15微秒。继电器的最长跳闸时间为12微秒。如果采用的是具有当前技术水平的标准布线，也即仅用一个控制器对多个串联在一起的继电器进行控制，反应时间则最长可达8微秒+15微秒+12微秒＝35微秒。但如果使用的是按本专利技术的、具有所谓的“级联输出端”(kaskadierter Ausgang)的布线方式，反应时间则最长为8微秒+12微秒＝20微秒，这是因为每个控制器C1、C2分别控制一个继电器或接触器S1、S2，因而在切断负荷电路时无须将紧急切断请求传输给辅控制器。这样，即使在实际应用中时间非常紧迫的情况下，也能执行这样的请求。通过按本专利技术的这种对以“与”门逻辑电路形式连接在一起的继电器或开关设备的接触器S1、S2的控制方法，可以继续使用一直在用的设备，而不需要在硬件或固件上进行任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调节或控制安全临界零部件的驱动装置，具有一个开关设备，该开关设备具有一个第一开关（Ｓ１）和一个与第一开关串联在一起的第二开关（Ｓ２），它们用于通断安全临界零部件，一个第一控制设备（Ｃ１），其是用于接收一个输入信号和输出一 个第一控制信号，以及一个第二控制设备（Ｃ２），其是用于接收上述输入信号和输出一个第二控制信号，其特征是：开关设备的第一开关（Ｓ１）可以由第一控制设备（Ｃ１）控制，开关设备的第二开关（Ｓ２）可以由第二控制设备（Ｃ２）控制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2003-6-3 03012628.81.一种调节或控制安全临界零部件的驱动装置，具有一个开关设备，该开关设备具有一个第一开关(S1)和一个与第一开关串联在一起的第二开关(S2)，它们用于通断安全临界零部件，一个第一控制设备(C1)，其是用于接收一个输入信号和输出一个第一控制信号，以及一个第二控制设备(C2)，其是用于接收上述输入信号和输出一个第二控制信号，其特征是开关设备的第一开关(S1)可以由第一控制设备(C1)控制，开关设备的第二开关(S2)可以由第二控制设备(C2)控制。2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征是第一和第二开关是两个继电器或两个接触器。3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征是第一和第二开关是两个半导体开关。4.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征是第一和第二开关分别包括一个光电耦合器。5.根据上述权利要求中任一权利要求所述的驱动装置，其特征是对第一开关(S1)和第二开关(S2)进行控制的时间上可以存在间隔，第一和第二控制设备根据主从原则进行工作。6.一种具有一个负荷电路和一个上述权利要求中任一权利要求所述的驱动装...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯贝林杰，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]