Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingangsschaltung für ein Sicherheitsschaltgerät, wobei das Sicherheitsschaltgerät eine Mehrzahl Steuerkontakte und eine Mehrzahl Sicherheitskontakte für diesen nachschaltbare Ausgangskreise aufweist und die Ausgangskreise unabhängig voneinander durch an den Steuerkontakten anlegbare Schaltsignale steuerbar sind, wobei die Eingangsschaltung eine Mehrzahl Sensorkreise zum Erzeugen der Schaltsignale aufweist, und jeder Sensorkreis zur Verbindung mit einer Mehrzahl Steuerkontakte des Sicherheitsschaltgeräts ausgeführt ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Sicherheitsschaltung mit einer oben angegebenen Eingangsschaltung und einem Sicherheitsschaltgerät, wobei das Sicherheitsschaltgerät eine Mehrzahl Steuerkontakte und eine Mehrzahl Sicherheitskontakte für diesen nachschaltbare Ausgangskreise aufweist und die Ausgangskreise unabhängig voneinander durch an den Steuerkontakten anlegbare Schaltsignale steuerbar sind, wobei das Sicherheitsschaltgerät mit der Eingangsschaltung beschaltet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung von einer Mehrzahl Sicherheitsfunktionen mit einer solchen Sicherheitsschaltung.
Sicherheitsschaltungen werden in Installationen von elektrischen Anlagen oder Maschinen verwendet, um verschiedene Sicherheitsfunktionen zu überwachen. Zu diesen Sicherheitsfunktionen gehören eine Notabschaltung mit einem Not-Aus-Schalter, der beispielsweise als Taster ausgeführt ist, und Tür- oder Bereichsüberwachungen mit Schutztürschaltern, Lichtschranken, Lichtgittern oder ähnlichem. Die Eingangsschaltung umfasst entsprechend verschiedene Sensorkreise für die Überwachung der Sicherheitsfunktionen. Das Sicherheitsschaltgerät erfasst von den Sensorkreisen erzeugte Schaltsignale und steuert die Ausgangskreise entsprechend. Ein solches Eingangschaltung ist aus dem
Die meisten Sicherheitsschaltgeräte sind zur Überwachung von nur wenigen Sensorkreisen ausgeführt und beispielsweise in einem 22,5 mm breiten Gehäuse bereitgestellt. Diese Bauform des Gehäuses ist weit verbreitet. Die Sicherheitsschaltgeräte verfügen entsprechend über Steuerkontakte für die Verbindung mit dem wenigstens einen Sensorkreis und Sicherheitskontakte für die Verbindung mit dem wenigstens einen Ausgangskreis. Mit derartigen Sicherheitsschaltgeräten kann die Stoppkategorie 0 und die höchste Sicherheitskategorie 4 erreicht werden.
In kleinen bis mittelgroßen Anlagen oder Maschinen werden häufig nur wenige Sicherheitsfunktionen benötigt. Oftmals ist die Anzahl der benötigten Sicherheitsfunktionen nicht größer als 2 oder 3. Das bedeutet, dass mit aktuell verfügbaren Sicherheitsschaltgeräten der oben genannten Art zwei bis drei Sicherheitsschaltgeräte benötigt würden, um die benötigte Anzahl Sicherheitsfunktionen zu realisieren. Dies führt zu erhöhten Kosten für die Anlage oder Maschine und impliziert einen hohen Aufwand für Installation und Wartung. Außerdem wird durch die Mehrzahl Sicherheitsschaltgeräte ein großer Platzbedarf in einem Schaltschrank, in dem elektrische Komponenten der Anlagen oder Maschine installiert sind, erforderlich.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Eingangsschaltung, eine Sicherheitsschaltung und ein Verfahren zur Überwachung von einer Mehrzahl Sicherheitsfunktionen mit einem Sicherheitsschaltgerät anzugeben, wobei eine Mehrzahl Sicherheitsfunktionen auf einfache Weise und kostengünstig überwacht werden kann. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Eingangsschaltung, eine Sicherheitsschaltung und ein Verfahren zur Überwachung von einer Mehrzahl Sicherheitsfunktionen anzugeben, um die Anzahl der mit einem Sicherheitsschaltgerät überwachbaren Sicherheitsfunktionen zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch eine Eingangsschaltung für ein Sicherheitsschaltgerät gelöst, wobei das Sicherheitsschaltgerät eine Mehrzahl Steuerkontakte und eine Mehrzahl Sicherheitskontakte für diesen nachschaltbare Ausgangskreise aufweist und die Ausgangskreise unabhängig voneinander durch an den Steuerkontakten anlegbare Schaltsignale steuerbar sind, wobei die Eingangsschaltung eine Mehrzahl Sensorkreise zum Erzeugen der Schaltsignale aufweist, und jeder Sensorkreis zur Verbindung mit einer Mehrzahl Steuerkontakte des Sicherheitsschaltgeräts ausgeführt ist, wobei die Eingangsschaltung einen Hauptsensorkreis mit einer Mehrzahl Kanäle zur Verbindung mit jeweils zwei Steuerkontakten umfasst, wobei der Hauptsensorkreis in einer übergeordneten Ebene angeordnet und derart mit der Mehrzahl Sensorkreise verschaltet ist, dass jeweils ein Kanal des Hauptsensorkreises mit einem Sensorkreis einen gemeinsamen Steuerkontakt aufweist.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine Sicherheitsschaltung umfassend eine oben angegebene Eingangsschaltung und ein Sicherheitsschaltgerät, wobei das Sicherheitsschaltgerät eine Mehrzahl Steuerkontakte und eine Mehrzahl Sicherheitskontakte für diesen nachschaltbare Ausgangskreise aufweist und die Ausgangskreise unabhängig voneinander durch an den Steuerkontakten anlegbare Schaltsignale steuerbar sind, wobei das Sicherheitsschaltgerät mit der Eingangsschaltung beschaltet und ausgeführt ist, jeden Ausgangskreis individuell beim Erzeugen eines Schaltsignals in einem entsprechenden Sensorkreis zu steuern, und alle Ausgangskreise gemeinsam beim Erzeugen eines Schaltsignals in dem Hauptsensorkreis zu steuern.
Außerdem wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Überwachung von einer Mehrzahl Sicherheitsfunktionen mit einer oben angegebenen Sicherheitsschaltung gelöst, wobei eine Sicherheitsfunktion eine übergeordnete Sicherheitsfunktion, insbesondere ein Not-Halt-Überwachung, darstellt, die übergeordnete Sicherheitsfunktion in dem Hauptsensorkreis überwacht wird, und verbleibende Sicherheitsfunktionen in den Sensorkreisen überwacht werden.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es somit, Sensorkreise und einen Hauptsensorkreis derart zu organisieren und miteinander zu verschalten, dass sich eine Mehrzahl Sicherheitsfunktionen realisieren lassen, welche die Anzahl der seitens des Sicherheitsschaltgeräts bereitgestellten Sicherheitsfunktionen übersteigt. Dazu wird eine übergeordnete Sicherheitsfunktion, beispielsweise eine Not-Aus-Überwachung mit einem Not-Aus-Taster, mit einem mehrkanaligen Hauptsensorkreis ausgeführt, wobei jeweils ein Kanal des Hauptsensorkreises mit einem der Sensorkreise erfindungsgemäß verschaltet wird. Durch die gemeinsame Nutzung eines Steuerkontaktes kann entsprechend zu jedem Sensorkreis ein Schaltsignal zum Steuern von dem Sicherheitsschaltgerät nachgeschalteten Ausgangskreisen erzeugt werden, wenn entweder der jeweilige Sensorkreis oder der übergeordnete Hauptsensorkreis das Schaltsignal erzeugen. Somit kann jeder Sensorkreis durch das Erzeugen eines Schaltsignals wie gewohnt ein Steuern wenigstens eines Ausgangskreises bewirken. Durch die hierarchische Anordnung von Hauptsensorkreis und Sensorkreisen wird sichergestellt, dass alle Sicherheitsfunktionen wirksam überwacht und alle Ausgangskreise wirksam gesteuert werden können. Schaltsignale sind bevorzugt Potentialänderungen, beispielsweise das Anlegen oder Entfernen eines Potentials. Das Steuern der Ausgangskreise umfasst ein Absteuern wie auch ein Ansteuern, und kann für eine Mehrzahl Ausgangskreise unterschiedlich ausgeführt sein. Gleichzeitig kann ein einzelnes Sicherheitsschaltgerät mit geringen Abmessungen verwendet werden, so dass kein zusätzlicher Platz in einem Schaltschrank erforderlich ist. Auch bestehende Anlagen können leicht auf diese Weise erweitert werden. Ein Kanal des Hauptsensorkreises bzw. des Sensorkreises umfasst eine Leiterschleife mit einem Schaltelement zum Unterbrechen bzw. Kurzschließen der Leiterschleife. Die Schaltelemente können beliebige im Stand der Technik bekannte Schalter sein, beispielsweise manuell zu betätigende Notausschalter, Sicherheitsschalter, die beispielsweise beim Öffnen einer Wartungsklappe der Anlage betätigt werden, Schutztürschalter oder auch elektrische Schalter, beispielsweise Magnetschalter oder Lichtschranken bzw. Lichtgitter. Die Schaltelemente können jeweils individuell als Öffner oder Schließer ausgeführt sein. Die Leiterschleife ist mit zwei Steuerkontakten des Sicherheitsschaltgeräts verbunden oder verbindbar. Das Betätigen dieses Schaltelements aktiviert eine Sicherheitsfunktion, so dass einer, mehrere oder alle Ausgangskreise gesteuert werden. Bei der mehrkanaligen Ausführung des Hauptsensorkreises sind die Schaltelemente gekoppelt und werden somit gemeinsam betätigt, beispielsweise durch einen Not-Aus-Schalter. Das Sicherheitsschaltgerät ist bevorzugt derart ausgeführt, dass es an einem der Steuerkontakte einer Leiterschleife ein Potential führt, und an dem anderen der Steuerkontakte das Potential überwacht, um ein Betätigen des jeweiligen Schaltelements zu detektieren. Bevorzugt ist der gemeinsame Steuerkontakt der potential führende Steuerkontakt, so dass die Betätigung des Schaltelements des Hauptsensorkreises oder des jeweiligen untergeordneten Sensorkreises individuell erfasst werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anzahl der Sensorkreise der Anzahl der nachschaltbaren Ausgangskreise entspricht. Dies ermöglicht eine 1:1-Zuordnung von Sensorkreisen und nachschaltbaren Ausgangskreisen, so dass jeder Ausgangskreis individuell durch einen Sensorkreis steuerbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hauptsensorkreis zweikanalig ausgeführt ist und die Eingangsschaltung zwei Sensorkreise umfasst. Die resultierende Eingangsschaltung ist durch ihren einfachen Aufbau mit geringem Aufwand zu realisieren. Die entsprechende Sicherheitsschaltung kann unter Verwendung eines Sicherheitsschaltgeräts mit geringen Abmaßen ausgeführt werden, so dass sich insgesamt ein kompakter Aufbau ergibt. Somit können Sicherheitsschaltgeräte durch die Kombination mit der erfindungsgemäßen Eingangsschaltung von der Überwachung von zwei Sicherheitsfunktionen mit zwei Sensorkreisen auf die Überwachung von insgesamt drei Sicherheitsfunktionen in den zwei Sensorkreisen und dem Hauptsensorkreis erweitert werden. Damit ist die Sicherheitsschaltung besonders zur Überwachung von kleineren bis mittelgroßen Anlagen bzw. Maschinen geeignet, da die benötigen Sicherheitsfunktionen kostengünstig und mit nur geringem Aufwand realisiert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl Sensorkreise jeweils mehrkanalig ausgeführt ist, und der Hauptsensorkreis derart mit der Mehrzahl Sensorkreise verschaltet ist, dass jeweils ein Kanal des Hauptsensorkreises mit einem Kanal des Sensorkreises einen gemeinsamen Steuerkontakt aufweist. Der entsprechende Kanal des Hauptsensorkreises weist somit einen gemeinsamen Steuerkontakt mit einem der Kanäle des Sensorkreises auf. Die mehrkanalige Ausführung von Sensorkreisen ermöglicht die Überwachung von Sicherheitsfunktionen mir einer hohen Sicherheit. Üblicherweise wird in der entsprechenden Sicherheitsschaltung ein Ausgangskreis gesteuert, sobald ein Kanal des jeweiligen Sensorkreises das Schaltsignal erzeugt. Bevorzugt sind die Schaltelemente zur gemeinsamen Betätigung miteinander gekoppelt, um eine Redundanz in dem Sensorkreis zu erzielen. Die übergeordnete Überwachung der Sicherheitsfunktion durch den Hauptsensorkreis bleibt von der mehrkanaligen Ausführung der untergeordneten Sensorkreise unberührt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl Sensorkreise zweikanalig ausgeführt ist. Dies ist üblicherweise ausreichend, um Sicherheitsfunktionen zuverlässig zu überwachen, so dass die Eingangsschaltung und die entsprechende Sicherheitsschaltung insgesamt einen kompakten Aufbau aufweisen. In der Sicherheitsschaltung ist das Sicherheitsschaltgerät bevorzugt ausgeführt, jeden Ausgangskreis individuell beim Erzeugen eines Schaltsignals in einem Kanal des entsprechenden Sensorkreises zu steuern.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hauptsensorkreis zur Not-Halt-Überwachung ausgeführt ist. Die Not-Halt-Überwachung bewirkt ein Abschalten der gesamten Anlage oder Maschine und ist daher als übergeordnete Sicherheitsfunktion zur Überwachung in dem Hauptsensorkreis besonders geeignet. Die Not-Halt-Überwachung kann durch einen entsprechenden Not-Aus-Schalter implementiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl der Sensorkreise zur Überwachung von wenigstens einer Schutztür und/oder wenigstens einer Lichtschranke und/oder wenigstens einem Lichtgitter ausgeführt ist. Es können unterschiedliche Schaltelemente abhängig von dem jeweiligen Verwendungszweck bzw. von der jeweiligen zu überwachenden Sicherheitsfunktion verwendet werden. Die Schaltelemente können beliebig mechanisch, magnetisch oder elektrisch ausgeführt sein. Jeder Sensorkreis kann individuell mit einem unterschiedlichen Schaltelement ausgeführt sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Sicherheitsschaltgerät für jeden Sensorkreis eine Mehrzahl Steuerkontakte und für den jeweiligen Kanal des Hauptsensorkreises einen zusätzlichen Steuerkontakt aufweist, wobei ein Steuerkontakt des Sensorkreises mit dem jeweiligen Kanal des Hauptsensorkreises verbunden ist. Entsprechend kann die übergeordnete Sicherheitsfunktion über den Hauptsensorkreis mit nur einem zusätzlichen Steuerkontakt für jeden Sensorkreis realisiert werden. Der zusätzliche Steuerkontakt bildet zusammen mit dem Steuerkontakt, der gemeinsam mit einem Kanal des Sensorkreises verwendet wird, Verbindungspunkte für die Leiterschleife des jeweiligen Kanals des Hauptsensorkreises. Dies ermöglicht die Verwendung eines Sicherheitsschaltgeräts mit kompakten Abmessungen und ist somit für die Verwendung in kleinen Maschinen bzw. Anlagen mit kleinen Schaltschränken gut geeignet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steuerkontakt des Sensorkreises, der mit dem jeweiligen Kanal des Hauptsensorkreises verbunden ist, ein potentialführender Steuerkontakt ist. Der potentialführende Steuerkontakt stellt eine Spannung bereit, die bei Betätigung des jeweiligen Schaltelements ein Schaltsignal in der Form einer Potentialänderung erzeugt. Dieses Schaltsignal wird ausgehend von dem potentialführenden Steuerkontakt über die Leiterschleife des Kanals des Hauptsensorkreises oder des jeweiligen Sensorkreises an einem Steuerkontakt angelegt und von dem Sicherheitsschaltgerät erfasst. Auf diese Weise kann ermittelt werden, ob das Schaltsignal zum Steuern des entsprechenden Ausgangskreises durch den Sensorkreis oder den übergeordneten Hauptsensorkreis erzeugt wurde.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Sicherheitsschaltgerät mit einer Mehrzahl Ausgangskreise in Übereinstimmung mit der Anzahl der Sensorkreise beschaltet wird, wobei jeder Ausgangskreis individuell durch einen Sensorkreis gesteuert wird, und alle Ausgangskreise gemeinsam durch den Hauptsensorkreis gesteuert werden. Das gemeinsame Steuern der Ausgangskreise durch den Hauptsensorkreis erlaubt das Hinzufügen einer zusätzlichen, übergeordneten Sicherheitsfunktion, wobei jeder Ausgangskreis durch einen Sensorkreis individuell steuerbar ist. Die Zuordnung von Ausgangskreisen und Sensorkreisen ist dabei prinzipiell beliebig. Das Sicherheitsschaltgerät der Sicherheitsschaltung ist entsprechend ausgeführt, um das Steuern der Ausgangskreise wie angegeben durchzuführen. Prinzipiell ist es auch möglich, dass durch einen Sensorkreis eine Mehrzahl Ausgangskreise gemeinsam gesteuert werden, wobei diese abhängigen Ausgangskreise einen unabhängigen Ausgangskreis im Sinne dieser Ausführungsform bilden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen
Die
Jeder Sensorkreis 2 und der Hauptsensorkreis 1 umfassen jeweils zwei Leiterschleifen 9, die je einen Kanal 9 des jeweiligen Sensorkreises 2 bzw. Hauptsensorkreises 1 bilden und mit zwei Steuerkontakten 7 des Sicherheitsschaltgeräts 6 verbunden sind. In jeder Leiterschleife 9 ist ein Schaltelement 10 angeordnet, das als Öffner ausgeführt ist, wobei die Schaltelemente 10 jedes Sensorkreises 2 bzw. des Hauptsensorkreises 1 auf nicht dargestellte Weise zur gemeinsamen Betätigung miteinander gekoppelt sind. In einer alternativen Ausführungsform ist das Schaltelement 10 als Schließer ausgeführt.
Jeweils einer der Steuerkontakte 7, die mit einer Leiterschleife 9 verbunden sind, ist als potentialführender Sicherheitskontakt 7 ausgeführt. Das Sicherheitsschaltgerät 6 ist weiter ausgeführt, an dem jeweils anderen Steuerkontakt 7 ein anliegendes Potential zu überprüfen. Ein Kanal 9 des Hauptsensorkreises 1 ist jeweils mit einem Kanal 9 eines Sensorkreises 2 derart verschaltet, dass sie gemeinsam mit einem potentialführenden Steuerkontakt 7 des Sicherheitsschaltgeräts 6 verbunden sind.
Die Sicherheitsschaltung 4 der beschriebenen Ausführungsform ist zur Überwachung von drei Sicherheitsfunktionen ausgeführt. Der Hauptsensorkreis 1 ist zur Not-Halt-Überwachung als übergeordnete Sicherheitsfunktion ausgeführt, wobei die Schaltelemente 10 des Hauptsensorkreises 1 durch einen nicht gezeigten Not-Aus-Schalter betätigt wird. Die Sensorkreise 2 sind zur Überwachung von zwei weiteren, unabhängigen Sicherheitsfunktionen ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Sensorkreise 2 zur Überwachung einer Schutztür bzw. eines Lichtgitters ausgeführt. Entsprechend werden die Schaltelemente 10 des einen Sensorkreises 2 durch einen mechanischen Schalter und die Schaltelemente 10 des anderen Sensorkreises 2 elektrisch durch das Lichtgitter betätigt.
Das Sicherheitsschaltelement 6 umfasst eine Schaltlogik 11, welche ausgehend von an den Steuerkontakten 7 angelegten Schaltsignalen zwei Unterbrecher 12 unabhängig ansteuert, um die den Sicherheitskontakten 8 nachgeschalteten Ausgangskreise 3 in Übereinstimmung mit der Darstellung in
Zusätzlich weist das Sicherheitsschaltgerät 6 zwei Versorgungskontakte 13 auf, über die das Sicherheitsschaltgerät 6 mit einer 24V-Spannung versorgt wird. Weiterhin umfasst das Sicherheitsschaltgerät 6 zwei Reset-Kontakte 14, über die das Sicherheitsschaltgerät 6 nach der Auslösung einer Sicherheitsfunktion zurückgesetzt werden kann. Dabei kann über jeden der Reset-Kontakte 14 einer der Ausgangskreise 3 individuell zurückgesetzt werden, das heißt der entsprechende Ausgangskreis 3 wird angesteuert. Auch weist das Sicherheitsschaltgerät 6 für jeden Ausgangskreis 3 einen Meldekontakt 15 auf, über den das Steuern eines Ausgangskreises 3 angezeigt wird.
Im Weiteren wird das Verhalten der Sicherheitsschaltung 4 im Betrieb erläutert.
Die Sicherheitsschaltung 4 überwacht, wie in
Durch das Schaltelement 10 wird für den entsprechenden Kanal 9 das Potential des potentialführenden Steuerkontakts 7 an den jeweils anderen Steuerkontakt 7 angelegt. Dies wird als Schaltsignal von der Schaltlogik 11 erfasst. Die Schaltlogik 11 ermittelt anhand des Steuerkontakts 7, an dem das Schaltsignal anliegt, welcher Sensorkreis 2 das Schaltsignal erzeugt hat, oder ob das Schaltsignal von dem Hauptsensorkreis 1 erzeugt wurde. Entsprechend steuert die Schaltlogik 11 die Unterbrecher 12 individuell. Die Schaltlogik 11 steuert entsprechend bei der Erfassung eines Schaltsignals in einem der Kanäle 9 eines Sensorkreises 2 individuell den Unterbrecher 12 zum Steuern des diesem Sensorkreis 2 zugeordneten Ausgangskreises 3. Bei der Erkennung eines entsprechenden Schaltsignals in einem der Kanäle 9 des Hauptsensorkreises 1 steuert die Steuerlogik 11 beide Ausgangskreise 3 über die beiden Unterbrecher 12 gemeinsam ab. Durch die Unterbrecher 12 wird beim Steuern jeweils ein Meldesignal an dem entsprechenden Meldekontakt 15 angelegt.
Sofern das Schaltelement 10 zurückgesetzt ist und die für den entsprechenden Kanal 9 das Potential des potentialführenden Steuerkontakts 7 nicht mehr an dem anderen Steuerkontakt 7 angelegt, kann der jeweilige Unterbrecher 12 zurückgesetzt werden. Dazu wird ein ResetSignal an den entsprechenden Resetkontakt 14 angelegt und der jeweilige Ausgangskreis 3 erneut wie vor der Betätigung des Schaltelements 10 gesteuert.
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