用于控制安全关键过程的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于控制安全关键过程的方法和装置，例如，具体而言，对防护门（２４）、紧急停止开关（２６）、光幕（３２）等的监控。控制单元（１２）经由数据传输链路（２２）与多个Ｉ／Ｏ单元相连接（１４－２０）。所述Ｉ／Ｏ单元（１４－２０）向所述控制单元（１２）传输过程数据（４６，４８），所述过程数据被利用多样性多路传输进行保护以防传输错误。根据本发明专利技术的一个方面，利用可变关键字（４４）对所述过程数据（４６）进行至少一次编码，以生成可变编码的过程数据（４８）。作为所述多样性多路传输的一部分，所述可变编码的过程数据（４８）被传输给所述控制单元（１２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制安全关键过程的方法和装置
本专利技术涉及一种用于控制安全关键过程的方法，其包括如下步骤：提供用于处理安全关键过程数据的控制单元，提供经由数据传输链路与所述控制单元相连接的I/O单元，以及将所述过程数据从所述I/O单元传输到所述控制单元，所述过程数据被利用多样性多路传输(diversitary multiple transmission)进行保护。本专利技术还涉及一种用于控制安全关键过程的装置，其包括用于处理安全关键过程数据的控制单元，还包括经由数据传输链路与所述控制单元相连接的I/O单元，所述控制单元和所述I/O单元被设计为利用多样性多路传输将过程数据从所述I/O单元传输到所述控制单元。
技术介绍
可从DE 197 42 716 A1了解这种方法和相应的装置。在本专利技术意义下的安全关键过程为技术性的序列、关系和/或事件，对于它们，需要保证无错误的操作，以避免任何对人员或实物价值的风险。具体而言，这涉及在机械和设备工程领域中自动进行的以防止事故发生的操作监控和控制。典型的例子有，压弯机装置的安全防护，自动操作机器人的安全防护，或者对技术装置的维修工作的安全状态保证。对于这些过程，欧洲标准EN 954-1将安全类别划分为1到4，其中4为最高安全类别。本专利技术涉及的安全关键过程至少需要满足EN 954-1中的类别3。在本专利技术意义下的安全关键过程的控制需要与所述控制有关的设备和元件，以具有内在的故障自动保护。这意味着，即使所述安全相关设备出现故障或发生错误时，所需的安全，例如，机械装置上的操作人员所需的安全，需要得到维持。由于这个原因，安全相关的装置和设备通常被冗余-->设计，并且在许多国家，需要来自主管机关的适当批准。作为批准过程的一部分，所述安全相关设备的制造商通常需要证明所需的内在故障自动保护是适当的，由于需要考虑大量的错误情况，这是非常复杂且昂贵的。在起先提到的DE 197 42 716 A1公开了一种现有技术装置，在其中，实际控制单元经由所谓的现场总线与物理上远程的I/O单元相连接。所述I/O单元与传感器相连接，以接收过程数据，并与致动器(actuator)相连接，以启动控制操作。安全
中的典型传感器为紧急停止开关、防护门(protective door)、双手开关(two-hand switch)、旋转速度传感器或光障配置(light barrier arrangement)。典型的致动器为用于停用在被监控的装置中的驱动机构的接触器，或者为电磁阀。在这种配置中的所述I/O单元基本上被用作物理上分布的信号拾波器和信号输出站，而所述过程数据的实际处理以及用于致动器的控制信号的生成在高级控制单元中进行。在许多情况下，所使用的高级控制单元为可编程逻辑控制器(PLC)。为了能够使用这种基于现场总线的系统来控制安全关键过程，从所述I/O单元向所述控制单元的数据传输必须有故障自动保护(failsafety)。具体地，需要保证在所传输的过程数据有误的情况下，以及/或者在远程I/O单元中出现故障的情况下，在所述整个装置中不会出现危险状态。在DE 197 42 716 A1的已知系统中，这可以通过在所述高级控制单元和所述远程I/O单元中提供“安全相关”设备来实现。例如，这牵涉到全信号拾波(all signal pickup)、信号处理和冗余设计信号输出途径。所述冗余通道互相监控，并且当发生故障或者未定义的状态时，将所述装置转移到安全状态，例如，断开连接。另外，多次将所述过程数据传输到所述控制器。在所述已知装置的情况下，这可以通过将二进制过程数据第一次以未变的形式传输，第二次以求反的形式传输，第三次以从该过程数据得到的校验和的形式传输，来实现。这种不同的传输方式被称为多样性(diversitary)。在所述已知的装置中，所述安全相关设备同时存在于所述控制单元和所述远程I/O单元中的事实意味着实际数据传输可经由单通道现场总线来-->实现。所述过程数据既由发送方也由接收方来检查安全性。然而，这种方法的缺点在于，作为批准过程的一部分，需要对所有的远程I/O单元验证所需要的内在故障自动保护。这将非常复杂且昂贵。一种可选方法涉及将所述远程I/O单元设计为“非故障自动保护的”，并且替之以用双通道形式产生所述数据传输链路，即，利用两个分开的信号通道。在这种情况下，具有故障自动保护设计的所述高级控制单元，可以选择利用两个通道访问所述过程数据，以及进行必须的故障检查。此方法的缺点在于，所述整个数据传输链路需要以双通道形式，这意味着增加了布线复杂度。DE 37 06 325 A1公开了一种装置，在其中，除了所述实际现场总线外，远程I/O单元还经由单独的断开路径与所述高级控制单元相连接。然而，此文献没有揭示从所述I/O单元向所述控制器对于所述过程数据的传输处于故障自动保护形式的程度。
技术实现思路
鉴于这种背景，本专利技术的目的在于确定一种可选的方法和相应的装置，其能够在给定相同安全要求的情况下，被更廉价地提供和实现。此目的通过起先提到的那种类型的方法来实现，在其中，利用可变关键字对所述过程数据至少进行一次编码，以生成可变编码的(variablyencoded)过程数据，并且在其中，作为所述多样性多路传输的一部分，所述可变编码的过程数据被传输给所述控制单元。此目的还通过起先提到的那种类型的装置来实现，在其中提供了一种编码芯片，其被设计为利用可变关键字对所述过程数据进行至少一次编码，以生成可变编码的过程数据，并且，在其中，作为所述多样性多路传输的一部分，所述可变编码的过程数据被传输给所述控制单元。本专利技术解决方案沿用DE 197 42 716 A1中已知的方法，根据此方法，作为多样性多路传输的一部分，将所述过程数据传输给所述控制单元。然而，根据本专利技术的一方面，所述多样性现在依靠被利用可变关键字至少编-->码一次的过程数据来实现。关于这一点，编码的意思是，通常为二进制信息形式的所述过程数据被利用所述可变关键字进行逻辑上的组合。显然，所述逻辑组合必须可逆，从而所述高级控制单元能够从所述已编码的过程数据检索冗余信息。例如，所述逻辑组合可为所述实际过程数据与所述可变关键字的逻辑异或组合。异或组合改变所述过程数据的每一个比特，但不会损失信息。或者，所述过程数据可以被加到所述关键字，或以其它方式与其进行逻辑上的组合，在这种情况下，所述逻辑组合可优选地影响所述过程数据的每一个比特(在二进制表示的情况下)。利用可变关键字对将被传输的所述过程数据进行编码可以产生一种已定义的动态特性，其使得所述安全功能仅在所述高级控制单元的区域中被控制。因此，可以省却在所述I/O单元处的故障自动保护设计，例如，双通道冗余。于是，也不需要将验证所述I/O单元是故障自动保护的作为所述批准过程的一部分。另一方面，由于现在的所述动态多路传输，所述数据传输可以经由单通道连接继续进行，并且这将降低布线复杂度。总的来说，可以更廉价地实现所述专利技术设计和相应的方法。以上目的全部得到实现。在本专利技术的一种改进中，由所述控制单元生成所述可变关键字，并将其传输给所述I/O单元。作为替代，通常还可以在所述I/O单元的区域或整个系统中的另一位置生成所述可变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制安全关键过程的方法，其包括如下步骤：提供用于处理安全关键过程数据（４６，４８）的控制单元（１２），提供经由数据传输链路（２２）与所述控制单元（１２）相连接的Ｉ／Ｏ单元（１４－２０），以及将所述过程数据（４ ６，４８）从所述Ｉ／Ｏ单元（１４－２０）传输到所述控制单元（１２），所述过程数据（４６，４８）被利用多样性多路传输进行保护，其特征在于，利用可变关键字（４４）对所述过程数据（４６）进行至少一次编码，以生成可变编码的过程数据（４８）， 并且在于，作为所述多样性多路传输的一部分，所述可变编码的过程数据（４８）被传输给所述控制单元（１２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2003-5-2 103 20 522.51.一种用于控制安全关键过程的方法，其包括如下步骤：提供用于处理安全关键过程数据(46，48)的控制单元(12)，提供经由数据传输链路(22)与所述控制单元(12)相连接的I/O单元(14-20)，以及将所述过程数据(46，48)从所述I/O单元(14-20)传输到所述控制单元(12)，所述过程数据(46，48)被利用多样性多路传输进行保护，其特征在于，利用可变关键字(44)对所述过程数据(46)进行至少一次编码，以生成可变编码的过程数据(48)，并且在于，作为所述多样性多路传输的一部分，所述可变编码的过程数据(48)被传输给所述控制单元(12)。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述可变关键字由所述控制单元(12)生成，并被传输给所述I/O单元(14-20)。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，为所述过程数据到所述控制单元(12)的每一传输改变所述可变关键字(44)。4.根据权利要求1到3的方法，其特征在于，所述控制单元(12)循环地从所述I/O单元(14-20)读取所述过程数据(46，48)。5.根据权利要求1到4中任何一个的方法，其特征在于，在所述I/O单元(14-20)中的独立的编码芯片(62)中对所述过程数据进行编码，所述芯片优选地具有硬连线逻辑部分。6.根据权利要求1到5中任何一个的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：D赛青格，
申请(专利权)人：皮尔茨公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]