用於控制安全裝置的控制裝置,和io鏈路的用於將安全協議傳輸至安全裝置的用途

2023-08-10 09:58:56 2

用於控制安全裝置的控制裝置,和io鏈路的用於將安全協議傳輸至安全裝置的用途
【專利摘要】一種用於控制安全裝置的控制裝置，所述安全裝置可通過IO鏈路連接至主控組件，所述控制裝置的特徵在於安全協議可通過IO鏈路連接來傳輸。
【專利說明】用於控制安全裝置的控制裝置，和1鏈路的用於將安全協議傳輸至安全裝置的用途

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種如權利要求1所述的用於控制安全裝置的控制裝置。另外，本發明涉及1鏈路的用於將安全協議從主控組件傳輸至安全裝置的用途。

【背景技術】
[0002]在機械與設備工程以及在自動化工程的領域中，眾多的標準化現場總線系統具被證明為平行單獨線路布線提供了良好的替代品。這種情況下，多個所謂的現場總線模塊通過現場總線連接至中央控制裝置。繼而，終端裝置被連接至現場總線模塊。最近，1鏈路連接已用於將終端裝置連接至現場總線模塊。當進行這種連接時，現場總線模塊發揮1鏈路主控機的功能。終端裝置可例如為傳感器、致動器、顯示裝置、操作員裝置或機器中的較小驅動設備。在許多組件設施中，對用於電安裝設備的電纜布線/線路布線和配電箱的空間要求常常超過機械作業系統的安裝空間。安裝用於向機器進行信號傳輸的硬體所需的工時和材料的成本幾乎總是超過所連接二進位傳感器和致動器的購買成本。出於這個原因，鑑於要避免昂貴和複雜線路布線並且降低成本，常常免除了具有模擬信號或串行接口的傳感器、具有診斷功能的多通道可參數化傳感器或裝置，儘管實際上使用所述傳感器或裝置是有利的。
[0003]為了解決這個問題，所涉及的製造商聯盟(consortium)已指定了用於更智能傳感器/致動器接口的新標準，這種接口被稱為「10鏈路」。計劃根據IEC 61131-9基準將1鏈路標準化為國際開放式標準。1鏈路裝置是通過說明文件10DD，即1鏈路裝置說明書來描述。作為說明用語，1DD將根據ISO 15745基準來標準化為開放式標準。1鏈路為用於在傳感器和致動器與機器的1階層之間進行信號傳輸的串聯點對點連接。原則上，1鏈路在1鏈路主控機與作為從裝置的所連接1鏈路裝置之間傳輸數據。現場總線模塊以及SPS接口組件組可利用來用作1鏈路主控機。1鏈路與二進位標準傳感器向下兼容，並且1鏈路通常使用未屏蔽三線路或五線路標準電纜。雖然現場總線階層負責將單獨機器或所述單獨機器的部件與設備的控制系統互連，但是1鏈路是分派到機器或傳感器致動器階層。現場總線階層包括如通常用於機械與設備工程的大多數標準化現場總線。常用的現場總線例如為 PROFIBUS-DP、Interbus、DeviceNet、CC_Link 和 CANopen。最近，也已使用基於乙太網的現場總線標準，如PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT以及乙太網P0WERLINK。現場總線以尤其有利的方式來橋接單獨參與方之間的較大距離，所述單獨參與方可位於數百米直到有時超過1km之間。然而，問題和缺點在於:實際上不可能以經濟上可行的方式對傳感器/致動器階層使用這些高性能總線系統。
[0004]除了純功能信號之外，還總是存在將會在機器中發現的信號，所述信號與安全性有關並且所述信號用於對人員以及器具提供安全性。常用的安全信號來自安全裝置和安全開關，如門安全開關、門鎖開關裝置、光幕、急停開關等。下文中，術語「安全性裝置」始終指的是這些安全裝置和安全開關。
[0005]正如對純功能信號的情況一樣，當針對安全信號時，在充分的傳輸形式方面產生問題。基於現場總線的解決方案在市場上是可獲得的，但是所述解決方案相比較來說都是複雜的。常見的是安全信號的平行線路布線，然而，所述布線涉及到高的勞力消耗並常常導致混亂複雜的電纜布線系統。此外，還存在具有需要加以參數化的介質複雜性的安全裝置。
[0006]因此，本發明是基於進一步開發用於控制安全裝置的控制裝置的目標，所述安全裝置可通過1鏈路連接至主控組件，所述連接方式使所述1鏈路還促進安全信號的傳輸，而同時以儘可能少的技術消耗來執行這個連接而且無需提供其它的電纜布線。
[0007]具體來說，還應可能通過利用常用的安全協議來傳輸安全性相關信號，所述安全協議允許通過現有的通信結構來傳輸安全信號。這些協議例如為PROFIsave、CIPsafety,OpenSafety、CC-Link 安全性等。


【發明內容】

[0008]由權利要求1的特徵表徵的如本發明所述的控制裝置具有以下優點:以安全協議可通過1鏈路連接來傳輸的方式來設計。換句話說，1鏈路連接本身是用於傳輸安全性協議。以這種方式，可免除用於傳輸安全信號的其它電纜布線。
[0009]藉助於從屬權利要求中指定的手段，如獨立權利要求中指出的控制裝置的有利的其它改進形式和加強形式是可能的。因此，如在極為有利的實施方案中所設想，1鏈路連接充當黑色通道(black channel)。以這種方式，1鏈路連接可用於傳輸任何所需的安全協議，因為1鏈路連接僅用作用於傳輸的介質，也就是，用作所謂的黑色通道。根據本發明的解決方案的重大優點在於以下事實:安全1鏈路裝置通過1鏈路連接來傳輸安全數據，或簡單來說，1鏈路使用可商購的安全協議中的一種，同時還可能在需要時同時地傳輸其它非安全數據。在這種用於傳輸安全信號的方法中尤其有利的是:10鏈路主控機可保留標準主控機，也就是，所述1鏈路主控機不必是安全裝置，因為從可通過使用1鏈路連接至主控組件並且將在下文簡稱為1鏈路裝置的安全裝置直到安全控制的整個傳輸距離可視為黑色通道，所述黑色通道意指1鏈路主控機是所述黑色通道的部分並且因此無須符合任何特殊的安全性要求。
[0010]也為極其有利的是以下事實:可通過1鏈路連接對安全裝置供應能量。以這種方式，可節省其它單獨的電力電纜，因而減少與線路布線相關聯的消耗，並因此節省材料和安裝成本。
[0011]除此之外，可提供的一個有利的特徵是:安全裝置或連接至安全裝置的裝置的裝置狀態可通過1鏈路發送和/或接收。
[0012]此外，可提供的一個有利的特徵是:安全裝置被配置用於通過1鏈路連接發送和/或接收至少一個信號或數據(例如，來自傳感器的測量值或識別和診斷數據)。
[0013]此外，可提供的一個有利的特徵是:安全裝置供應識別數據，可基於這些識別數據來識別製造商以及配備有1鏈路裝置的安全裝置的類型。尤其當針對安全應用時，如果可識別出裝置，那麼將是極為有利的。因此，例如在維護情況下，可識別已與有缺陷裝置交換的替換裝置，並且必要時，如果所述替換裝置的識別不正確，那麼可拒絕所述替換裝置。
[0014]另外，可提供的一個有利的特徵是:安全裝置被配置用於通過1鏈路連接發送和/或接收至少一個參數，其中安全參數的傳輸也可藉助於適合手段來進行。
[0015]根據另一實施方案，安全裝置可以具有安全輸入的轉接器形式實現，如可在市場上獲得的常規安全裝置可通過所述安全裝置的本機接口(如0SSD)連接至所述轉接器，或多通道機械觸點可連接至所述轉接器。
[0016]此外，根據有利的設計特徵，可提供的是:作為1鏈路裝置的安全裝置以具有安全輸出的轉接器形式實現，任何所需的致動器可連接至所述轉接器，所述致動器可通過安全輸出以安全方式切斷。
[0017]另外，可根據有利的設計提供的是:安全裝置以具有安全輸出的轉接器形式實現，任何種類的致動器可連接至所述轉接器，所述致動器可通過安全輸出以安全方式切斷，並且所述致動器通過強制致動觸點促進向轉接器的反饋，以便滿足較高安全性能水平的要求。在這種情況下，轉接器包括其它輸入，即所謂的EDM輸入(外部裝置監測)。
[0018]最後，可提供的是:安全裝置被配置用於通過1鏈路連接發送和/或接收至少一個診斷信息。
[0019]與如RS-232或USB的其它串行接口對比，1鏈路不需要屏蔽電纜，並且更重要的是，所述1鏈路與具有三線路結合的二進位傳感器和非1鏈路啟用的具有3核心或5核心連接的致動器向下兼容。
[0020]根據本發明的解決方案提供1鏈路的用於將安全協議從主控組件傳輸至安全裝置[和]從安全裝置傳輸至主控組件的用途。這種情況下，有利地提供的是:安全協議通過用作黑色通道的1鏈路數據位來傳輸。在這種情況下，極為有利的是，在安全信號通過1鏈路連接從安全裝置傳輸至主控組件期間，利用本身已知的1鏈路傳輸協議，以便一如已在以上所揭示一主控組件本身無須為安全裝置，因為從作為1鏈路裝置的安全裝置到安全控制的傳輸距離被視為所謂的黑色通道。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本發明的實施方案示於圖式中並且在以下描述中更詳細地描述。
[0022]在圖中:
[0023]圖1示出本發明所利用的控制裝置的示意表示。
[0024]圖2a、2b示出1鏈路數據位作為用於安全協議的黑色通道的用途的示意表示。

【具體實施方式】
[0025]圖1示意地示出用於控制終端裝置的控制裝置，所述控制裝置以1鏈路裝置形式實現。中央控制裝置，即控制器100 —方面體現為PLC (可編程邏輯控制)，而另一方面體現為F控制裝置(故障安全控制裝置)。這意味著，控制器100能夠控制普通終端裝置以及安全裝置，或所述控制器可處理所述控制器的數據。主控組件110、140通過現場總線102連接至這個中央控制器100，其中1鏈路裝置113通過1鏈路連接111連接，所述1鏈路裝置113與安全無關，即1鏈路裝置113不是安全裝置。另外，安全裝置114通過1鏈路連接112連接，所述安全裝置114例如光幕、光柵、收發器、光屏障、雷射掃描器等。圖1示出光幕的示意表示。這種光幕可布置在例如機器的安全相關區域中，並且意圖確保這種光幕在人員位於光幕的光線區域中時機器可不進行工作。
[0026]與安全無關的其它1鏈路裝置143、147通過1鏈路141、145連接至另一主控組件140，所述其它1鏈路裝置例如像RFID閱讀裝置、測量裝置等。另外，安全裝置142通過1鏈路連接148連接，所述安全裝置142可例如採用具有安全輸入和輸出的分配器形式，例如，急停開關144或液壓閥146可連接至所述分配器。急停開關144的致動是安全相關控制參數，以便控制液壓閥146或光幕114的光線的中斷。這些安全相關信號必須通過安全協議傳輸至主控組件110、140。原則上，可能將安全裝置114、144、146直接連接至現場總線102(未示出)。然而，這將導致龐大的安裝工作量並且還將需要多個其它電纜。為避免這種額外的消耗，根據本發明的解決方案提供的是:安全裝置114、142(和因此144、146)通過1鏈路連接112、148連接至主控組件110、140，其中1鏈路連接112、148將用作用於傳輸安全協議的黑色通道。如何進行這種連接是結合圖2a、2b來示意地描述。在圖2a中，示意地描述用於傳輸本身已知的1鏈路協議的1鏈路數據位。除報頭位201、209之外，提供例如用於傳輸數據信號位的多個區域210、220、230、240、250。通過1鏈路連接本身的數據傳輸是已知的。現在，這一組數據位的1鏈路連接用作實現傳輸安全協議目的的黑色通道。這意味著，數據位區域210、220、230、240、250用於傳輸安全協議，所述數據位區域被保留來用於信號傳輸。因此，例如，區域210可用作另一報頭，例如，區域220用作編號，例如，區域230用作時間戳，並且例如，區域240用作CRC，並且例如，區域250用作另一報頭。在這種情況下，1鏈路連接並不「識別(realize)」在這裡傳輸的安全協議。1鏈路連接僅用作似乎透明的通道，所述通道也稱為「黑色通道」。這裡，巨大的優點在於以下事實:10鏈路連接可用於不同的安全協議，例如像，PROFIsafe> CIPsafety> OpenSafety> CC-Link安全等。在任何情況下，1鏈路連接都用作黑色通道。
[0027]藉助於適合安全機制的保護，可參數化1鏈路裝置也可通過1鏈路接口接收安全參數。這種安全1鏈路裝置的有利的設計也可通過1鏈路參數化的使用在所需安全協議之間進行切換，以便可有利地藉助於單一裝置來操作不同的系統環境，並且不會不必要地增加所涉及類型的多樣性。以這種方式，不僅可能通過1鏈路連接來連接本身已知的1鏈路裝置，即與安全無關的裝置，而且促進作為安全相關1鏈路裝置的安全裝置的連接。
[0028]這種安全信號的傳輸中尤其有利的是，作為主控組件的1鏈路主控機可保留標準主控組件，這意味著所述1鏈路主控機無須為安全裝置，因為從1鏈路裝置到安全控制的全部傳輸路徑都視為黑色通道，其中主控組件組是所述黑色通道的部分並且無須符合任何特定安全要求。
【權利要求】
1.用於控制安全裝置(114342)的控制裝置，所述安全裝置可通過10鏈路連接至主控組件(110340),所述控制裝置的特徵在於安全協議可通過10鏈路連接來傳輸。
2.如權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於所述10鏈路連接用作黑色通道。
3.如權利要求1或2所述的控制裝置，其特徵在於可通過所述10鏈路連接對所述安全裝置(114,142)供應能量。
4.如權利要求1至3中任一項所述的控制裝置，其特徵在於所述安全裝置(114342)被配置用於通過所述10鏈路連接發送和/或接收裝置狀態。
5.如權利要求1至4中任一項所述的控制裝置，其特徵在於所述安全裝置(114342)被配置用於通過所述10鏈路連接發送和/或接收至少一個安全或非安全信號。
6.如權利要求1至5中任一項所述的控制裝置，其特徵在於所述安全裝置(114342)被配置用於通過所述10鏈路連接發送和/或接收參數。
7.如權利要求1至6中任一項所述的控制裝置，其特徵在於所述安全裝置(114342)被配置用於通過所述10鏈路連接發送所述安全裝置(114342)的識別數據。
8.如權利要求1至7中任一項所述的控制裝置，其特徵在於所述安全裝置(114342)被配置用於通過所述10鏈路連接發送和/或接收診斷信息。
9.如權利要求1至8中任一項所述的控制裝置，其特徵在於所述安全裝置(142)具有用於將其它安全裝置與本機接口連接的安全輸入。
10.如前述權利要求中任一項所述的控制裝置，其特徵在於所述安全裝置(142)具有用於以安全方式切斷電負載的安全輸出。
11.如權利要求10所述的控制裝置，其特徵在於所述控制裝置包括其它201輸入，所述其它￡01輸入通過安全輸出連接並且促進對外部裝置的監測。
12.如前述權利要求中任一項所述的控制裝置，其特徵在於所述安全裝置(114342)具有可同步的實時時鐘。
13.10鏈路的用於將安全協議從主控組件(110340)傳輸到安全裝置(111142)的用途。
14.如權利要求13所述的10鏈路的用途，其特徵在於所述安全協議通過10鏈路數據位傳輸，以便所述10鏈路連接用作黑色通道。
15.如權利要求13或14所述的10鏈路的用途，其特徵在於所述能量也通過所述10鏈路提供。
16.如權利要求13至15中的一項所述的10鏈路的用途，其特徵在於通過所述10鏈路傳輸裝置狀態或切斷信號或診斷信息或參數。
17.如權利要求13至16中的一項所述的10鏈路的用途，其特徵在於所述連接是藉助於10鏈路轉接器來實現。
【文檔編號】G05B19/042GK104364720SQ201380031645
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年5月8日 優先權日:2012年5月14日
【發明者】阿爾伯特·法伊諾伊格勒 申請人:巴魯夫公司