自動識別和區分連接至安全組合設備的電子傳感器的裝置及方法

2023-10-04 10:25:39 3

專利名稱：自動識別和區分連接至安全組合設備的電子傳感器的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種用於自動識別和區分連4妄到雙通道安全組合 i殳備的單或雙通道電子傳感器的裝置和方法。
背景技術：
安全組合設備被安裝到在失靈或故障的情況下對人體和環境 產生巨大危害的區域中，例如核電站中。安全組合設備的作用在於， 將緊急停止裝置，諸如緊急停止按鈕或激活緊急停止動作的電子傳 感器與緊急切斷裝置連接，其中緊急停止裝置以及在緊急停止裝置 和安全裝置之間的連接導線的功能性被長期地監測。這可以通過在安全組合設備和緊急停止裝置之間的連接導線 上的持續或脈衝的低壓電流來實現。因為經常會發生這樣的情況，即^:計成緊急停止按^^醜的緊急停止裝置被枳4成地鎖死並由此而不 能被操作，所以通常使用所謂的雙通道的安全組合設備，兩個非常 靠近地設置的緊急停止按4醜相互並聯連接到該安全組合設備上，這 兩個緊急停止按鈕通過一個共用的開關按4醜來操作。通常在雙通道 的安全組合設備中，也被描述成通道的、由通向兩個緊急停止按鈕 的和來自兩個緊急停止按鈕的導線構成的連接導線對相互平4亍地 向延伸。由此產生了所謂4黃向短路的危險，在該4黃向短路中導電的 連接導線彼此連接。在此，安全組合設備可能不再能確定出，緊急 停止按鈕是否被操作，或是沒有被操作。一種所謂的^黃向短路識別#1作為應對措施來<吏用，通過該4晉施 可以識別出兩個通道之間的電流。這通過對穿過兩個並聯設置的緊 急停止按鈕的電流接連交替地脈沖調製來實現。如果在一個時間點確定出與第 一 緊急停止按鈕連接的安全組合i殳備的輸入端上的電 流，那麼在電流脈沖被發送到與第二緊急停止按鈕連接的安全組合 設備的輸出端上時，這將表現出橫向短路。在使用電子傳感器來代替緊急停止按鈕時的區別在於，傳感器 或其輸出端的性能被定期地檢測，這通過電子傳感器的自監測來執 行。為此，電子傳感器發出一個低壓信號，該低壓信號以規律的時 間間隔短暫地切斷該電子傳感器。同時，傳感器內部被檢測，在輸 出端上低壓是否被切斷或是沒有被切斷。如果低壓被切斷，那麼信 號又被施加在輸出端上。短暫的切斷、檢測及再次接通如此快速地 實現，即這對於安全組合設備來"i兌不能被識別。從經濟的觀點出發，在製造安全組合設備時，在用於激活緊急 停止動作的電子傳感器的單-和雙通道的安全組合設備之間和緊急 停止按鈕之間進行—區分是沒有意義的。此外，經常發生的是，已經 安裝的安全組合設備從緊急停止按鈕調整為電子傳感器，或反之亦 然，這是因為必要條件在時間運行中都發生變化。因此，安全組合設備首先被設計為雙通道的。這種雙通道的安 全組合設備具有在單和雙通道工作之間的內部切換。在單通道工作 時，傳感器或緊急停止按鈕被連接。在雙通道工作時，安全組合設 備通過脈沖調製的電流執行才黃向短路識別。此夕卜，在安全組合i殳備 中設置有轉接的電橋，通過該電橋在單通道工作中兩個通道要相互 電連接。如果在這樣設計的雙通道安全組合設備上連^妻一種雙通道的 電子傳感器，那麼如在兩個並聯的緊急停止按鈕中 一樣也要執行橫向短路識別。在這時，在緊急停止按鈕中安全組合設備承擔了直到 安全組合設備上的橫向短路監測，在安全組合設備上，電子傳感器 本身承擔了直到安全組合設備的接線端子上的橫向短路監測，這是 因為雙通道的傳感器總歸也要像單通道的傳感器一樣自身進行監 測。為了能夠實現這樣的情況，安全組合設備必須切換到單通道工 作中，由此安全組合設備的橫向短路識別被失效，並且通過移除或 轉接至少一個電橋來中斷兩個通道之間的電子連接。這種設計方式易於出錯、時間成本高並由此而費用昂貴並且是 潛在的故障源並且由此產生安全隱患。發明內容本發明的目的在於，開發一種用於自動識別和區分連接到安全 組合i殳備的單或雙通道電子傳感器的裝置及方法。該目的通過權利要求1的特徵或權利要求6的特徵來實現。本發明的第 一 目的相應地涉及 一 種用於自動地識別和區分至 少單或雙通道電子傳感器的裝置，該電子傳感器通過用於緊急^f止 裝置(電子傳感器或緊急停止按鈕的形式)的兩個連接導線對連接 到雙通道的安全組合設備，該電子傳感器設置有用於用於安全組合 i殳備的單通道工作的第一連4妻導線對，以及用於安全組合設備的雙 通道工作的第一和第二連接導線對。根據本發明，該裝置包括一個在第二連"^妄導線對的至少 一條第 一連接導線中i殳置的歐姆電阻，以 及一個以其發射極或集電極與歐姆電阻的第 一側連接、並且以其基 極與歐姆電阻的第二側這樣地連接的電晶體，即在低壓信號的電流 通過連接到兩個連接導線對上的雙通道電子傳感器時，在歐姆電阻 上下降的電壓接通電晶體，從而在電晶體的集電極或發射極上產生 輸出信號，該輸出信號表示雙通道的電子傳感器的連接。在這裡，概念接通表示電晶體的一種狀態變化。相應地在本發 明的範疇中不僅可以考慮，即在以其發射極與歐姆電阻的第 一側連 接並且以其基極與歐姆電阻的第二側連接的電晶體中，在連接雙通 道電子傳感器時在其集電極上施加電壓或流過電流，還可以考慮， 即電壓或流通的電流被中斷。概念電晶體包括各種類型電子開關或 電機械開關，在特定的極性的電壓被施加到輸出端上時，這些開關 產生電流或電壓變化。本發明的一個並非不重要的因素是，當電流 從傳感器通過雙通道電子傳感器流到安全組合設備時，電晶體優選 隨後僅僅淨皮接通。因此，根據本發明，要考慮通過歐姆電阻的電流 的方向。可通過本發明實現的優點由此獲得，即提供輸出信號，該輸出 信號例如可以用於才喿作開關，才艮據雙通道的電子傳感器是否連4矣到 安全組合設備或沒有連接，該開關可以電性地斷開或連接兩個連接導線對。此外，特殊的"i殳計方案通過歐姆電阻來確〗呆，即裝置乂人電 子傳感器觀察以及在橫向短路識別時從安全組合設備觀察都是透 明的，也就是說從兩個方向上觀察在歐姆電阻的後方發生的橫向短 路也可以被識別。在使用二極體時，這或許不能實現，至少不能在 兩個工作模式之間的安全組合設備中實現， 一種工作模式是用於單 通道工作及用於連接雙通道的電子傳感器，以及另 一種工作才莫式是 用於具有兩個並聯的緊急停止按4醜的雙通道工作，在這種工作才莫式 中安全組合設備承擔橫向短路檢測的功能。當然，歐姆電阻也由用 於連接導線的材料的特殊的電阻構成。根據本發明的裝置的有利的設計方案提出，裝置包括開關，其 電性地相互連4妄或斷開兩個連4妄導體對的第 一和/或第二連接導線， 並通過l俞出信號可以這樣切換，即在雙通道的電子傳感器淨皮連才妄 時，在兩個連4妄導線對之間的另外存在的電連接^皮斷開。通過豐命出信號實現的可切換性當然也包括輸出信號的放大和/或逆轉，以及所 有可想像的可能性，通過輸出信號直接或間接地控制開關。由此獲得這樣的優點，即在雙通道安全組合設備上能夠可選地 連接單或雙通道的緊急停止裝置，而不必在安全組合設備中的內部 通過設置或移除電橋形成、中斷或改變通道之間的任何連接。這由 此而實現，即監測形成第二通道的連接導線對並且在識別雙通道的 電子傳感器的^f氐壓4言號時，兩個通道之間的內部電橋通過對開關的 控制來自動中斷。這種識別不會影響到電子傳感器，由此電子傳感 器的橫向短路識別 一直保持到安全組合設備的4妻線端子。因此，無論安全組合設備的運輸人員、還是製造人員或裝配人 員都要注意，是否將緊急停止按鈕或電子傳感器連接到安全組合設 備上。根據本發明的裝置自動地識別緊急停止裝置的類型，並且自 動地接通或斷開在需要時在兩個通道之間建立電連接的開關。由此 避免了 ^"誤的設定和由此帶來的潛在的安全隱患。優選地，開關設置在安全組合設備中。由此避免了損壞並且排 除了安全隱患。根據本發明的裝置的有利的設計方案，安全組合設備具有兩個 可切換的工作4莫式，即用於連4妄單通道緊急4亭止按4醜或單或雙通道 的電子傳感器的單通道工作模式，以及用於並聯雙通道緊急停止按 確醜的雙通道工作才莫式。在此，雙通道的緊急停止按4醜:帔連接的情況下，開關額外地利 用通過安全組合設備在單通道工作模式中發出的第二切換信號來 進行切換。本發明的第二個目的涉及一種用於自動i也識別和區分單或雙 通道電子傳感器的方法，其中，單或雙通道電子傳感器利用用於緊 急停止裝置(電子傳感器或緊急停止按鈕的形式)的兩個連接導線對至少連接到雙通道的安全組合設備，其中，i殳置有用於安全組合 設備的單通道工作的第一連接導線對，以及用於安全組合設備的雙 通道工作的第一和第二連接導線對。根據本發明的方法提出，在電 流通過連接到兩個連接導體對的雙通道電子傳感器時，沿著第二連 4妄導線對的至少一個連4妾導線來測量電壓下降，該電壓下降的才及性 是已連接的雙通道電子傳感器的指標。才艮據本發明的方法通過例如歐姆電阻的兩個端部之間的電勢 和通過電勢之間的才及性不^f叉可以識別雙通道的工作才莫式，也可以識 別連接的雙通道電子傳感器。該方法可以用於，根據連接的緊急停 止裝置全自動地配置安全組合i殳備。因此例如可以考慮，根據本發 明的方法用於，即首先才艮據歐姆電阻的兩個端部之間的電勢識別雙 通道的工作，並隨後根據兩個電勢之間電壓的才及性來推導出是否兩 個緊急停止按鈕並聯到構成通道的兩個連接導線對上，或者推導出 其是否是雙通道的電子傳感器。由此，在通道之間的電連接不4又可 以自動地形成或斷開，也可以在安全組合設備的工作才莫式之間進4亍 白動地切換。因此，本發明的有利的設計方案提出，例如使用到設置在一個 供電導線對(用於連接雙通道緊急停止裝置)的一個供電導線中的 歐姆電阻上出現的電壓降，以使得雙通道電子傳感器被連接時斷開 兩個連4矣導線對之間的另外存在的電連接。


隨後根據一個實施例來詳細說明本發明。圖中示出圖1示出了才艮據本發明的裝置的i殳置方案的示意圖，以及圖2詳細地示出了圖1中的裝置的用於生成輸出信號的部分的 示意圖。
具體實施方式
在圖1中示出了用於自動識別和區分雙通道電子傳感器6的裝 置l，該電子傳感器利用用於緊急停止裝置4的兩對連接導線2、 3 連4妄到雙通道安全組合設備5。緊急停止裝置4以雙通道電子傳感 器12、單通道電子傳感器6或單通道緊急停止按4醜22的形式設置， 參見圖2。在此，沒置有用於安全組合設備5的單通道工作(通道 1 )的第一連接導體對2,以及用於安全組合設備的雙通道工作(通 道1和2 )的第一連接導線對2和第二連接導線對3。裝置1基本 上包括信號識別裝置20、以及可通過信號識別裝置20的ilr出4言號 來切換的開關7。在此，可通過信號識別裝置20的輸出信號來切換的開關7用 於電性地連接或斷開兩個連接導體對2、 3的第一連接導線8、 9和 /或第二連接導線10、 11 (圖2)，即在雙通道的電子傳感器被連接 時，中斷兩個供電導線對之間的另外存在的電連接。裝置1的信號識別裝置20包括至少設置在第二連接導線對3 的第一連衝妄導線9中的歐姆電阻13以及電晶體18，該電晶體以其 發射極14通過第一連接導線9連接到歐姆電阻13的第一側15上 並且以其基才及16通過第一連接導線9連衝妄到歐姆電阻13的第二側 17上。在此，電晶體18這樣在歐姆電阻13的兩側與第一連接導線 9連接，即在電流流過連接到兩個連接導線對2、 3的雙通道電子傳 感器6時，在歐姆電阻13上下降的電壓接通電晶體18，從而在雙 通道傳感器6被連接時，在電晶體18的集電極9上產生輸出信號，該輸出信號用於控制開關7。為此，集電極19與通道1和通道2之 間的電橋連4妾。需要著重強調的是，通過兩個連接導線對2、 3連接到安全組 合設備的雙通道的電子傳感器6的信號(通過電流發射該信號)的 識別被如下進行。在形成第二連接導線對3的輸入導線的供電導線 9中插入小歐姆電阻13。在單通道的緊急停止按鈕或單通道的電子 傳感器12時，這個輸出端是不4妻通的，從而在該電阻13上不出現 電流。在接通雙通道傳感器6時，在該輸出端上出現電流，該電流 在歐姆電阻13上帶來電壓降。這種電壓降用於控制電晶體18。該 電晶體18控制內部的存々者元件，該存々者元件中斷兩個連4妻導體對2、 3之間的內部連接。如果該連接沒有中斷，則雙通道的電子傳感器 6可能識別出片黃向短路並斷開。在此，對雙通道的電子傳感器6是否連4妻的識別在安全組合i殳 備5的輸入端實現，這是因為電子傳感器在外部以電壓供應並且因 此除了通過電子傳感器初始化的電流之外不會形成其他可以l吏用 的信號。此外，本發明的基本構思在於，雙通道的傳感器6的連4妄 的識別對於傳感器本身來說必須是不可見的，因此傳感器的橫向短 路識別一直保持到安全組合設備5的接線端子21上。由此，去除 了用於退耦的半導體。如果例如為了退耦使用到二極體並且如果在 二極體之後出現橫向短路，那麼電子傳感器6就不能識別這種橫向 短路。此外，安全組合設備5的內部保護功能必須保留，其防止了 雙通道緊急停止按鈕沒有橫向短路識別的工作。
權利要求
1.一種用於自動地識別和區分單或雙通道電子傳感器(12、6)的裝置(1)，所述電子傳感器利用用於以所述電子傳感器(6、12)或緊急停止按鈕(22)形式的緊急停止裝置(4)的兩個連接導線對(2、3)連接到所述雙通道的安全組合設備(5)，其中，設置有用於所述安全組合設備(5)的單通道工作的所述第一連接導線對(2)，以及用於所述安全組合設備的雙通道工作的所述第一連接導線對(2)和所述第二連接導線對(3)，其特徵在於，所述裝置包括一個在所述第二連接導線對(3)的至少一條第一連接導線(9)中設置的歐姆電阻(13)，以及一個以其發射極(14)或以其集電極(19)與所述歐姆電阻(13)的第一側(15)連接、並且以其基極(16)與所述歐姆電阻(13)的第二側(17)這樣地連接的電晶體(18)，即在電流通過連接到所述兩個連接導線對(2、3)上的所述雙通道電子傳感器(6)時，在所述歐姆電阻(13)上下降的電壓接通所述電晶體(18)，從而在所述電晶體(18)的所述集電極(19)或所述發射極(14)上產生輸出信號，所述輸出信號表示雙通道的電子傳感器(6)的連接。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述裝置(1)包 括開關(7 ),所述開關可通過輸出信號這樣地切換來將所述兩 個連接導體對(2、 3)的所述第一連接導線(8、 9)和/或所 述第二連4妄導線(10、 11 )電性地相互連4妻或斷開，即在所述 雙通道的電子傳感器(12 ) 一皮連接時，在所述兩個連接導體對(2、 3 )之間的另外存在的電連接被斷開。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述開關(7)設 置在所述安全組合設備(5 )中。
4. 根據權利要求2或3所述的裝置，其特徵在於，所述安全組合 設備(5)具有兩個可切換的工作模式，即用於連接所述單通 道緊急停止按4醜(22 )或所述單通道電子傳感器(12 )或所述 雙通道的電子傳感器(6)的單通道工作模式，以及用於並聯 連接所述雙通道緊急停止按鈕的雙通道工作模式。
5. 根據權利要求4所迷的裝置，其特徵在於，在所述雙通道的緊 急停止按鈕被連接的情況下，所述開關(7)額外地利用通過 安全組合設備(5)在單通道工作模式中發出的第二切換信號 來進行切換。
6.電子傳感器(6)的方法，所述電子傳感器利用用於以所述電 子傳感器(6、 12)或所述緊急停止按鈕(22)形式的所述緊 急停止裝置(4)的所述兩個連接導線對(2、 3)連接到所述 雙通道的安全組合設備(5),其中，設置有用於所述安全組合 設備的單通道工作的所述第一連接導線對(2 )，以及用於所述 安全組合設備(5)的雙通道工作的所述第一連接導線對(2) 和所述第二連接導線對(3 ),其特徵在於，在電流通過連4妾到 所述兩個連4妄導線對(2、 3)的所述雙通道電子傳感器時，沿 著所述第二連接導線對(3)的至少一個連接導線(9、 10)來 測量電壓降，所述電壓降的才及性是已連4妄的所述雙通道電子傳 感器(6)的指標。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，使用所述電壓降， 從而在所述雙通道電子傳感器(6) ^皮連4妄時切斷所述兩個連 接導線對(2、 3)之間的另外存在的電連接。
全文摘要
本發明涉及一種用於識別和區分電子傳感器(12、6)的裝置(1)，該裝置包括在第二連接導線對(3)的至少一第一連接導線(9)中設置的歐姆電阻(13)，及以其發射極(14)或以其集電極(19)與歐姆電阻(13)的第一側(15)連接，並且以其基極(16)與歐姆電阻(13)的第二側(17)這樣連接的電晶體(18)，即電流通過連接到兩連接導體對(2、3)上的電子傳感器(6)時，在歐姆電阻(13)上下降的電壓接通電晶體(18)，從而在電晶體(18)的集電極(19)或發射極(14)上產生輸出信號，該輸出信號表示電子傳感器(6)的連接。此外，還涉及一種用於識別和區分連接安全組合設備(5)的電子傳感器(6)的方法。
文檔編號H03K17/60GK101271787SQ20081008402
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月18日 優先權日2007年3月19日
發明者曼弗雷德·舍費爾 申請人:西門子公司