Sicherheitseinrichtung zur Überwachung eines Sensors

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung eines Sensors, der mindestens einen ersten und einen zweiten potenzialfreien Kontakt aufweist, mit einem Auswertegerät, das mit den Kontakten verbunden ist.

Eine derartige Einrichtung findet bereits in der Sicherheitstechnik zur Überwachung von Maschinen und Anlageteilen, von denen eine Gefahr ausgeht, praktische Anwendung. Gemäß dem Stand der Technik sind solche Sensoren mit potenzialfreien Kontakten bekannt, die zweikanalig an einem Auswertegerät an- geschlossen werden, und bei Anforderung, z.B. beim Auftreten von Fehlern, sicherheitsgerichtet abschalten. Die zweikanali- ge Ausführung erfordert am Auswertegerät vier Klemmstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung der oben genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine

Zustands- und Fehlererkennung auf einfache Weise möglich ist.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei sind die Kontakte über eine Verbindungsleitung mit ei- ner Reihenschaltung aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Widerstand mit dem Auswertegerät verbunden. Zu einem der Widerstände liegt einer der beiden Kontakte und zu einem zweiten der Widerstände der jeweils andere Kontakt parallel.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht, wenn gemäß Anspruch 2 der Sensor über die Verbindungsleitung zweikanalig über zwei Anschlüsse am Auswertegerät angeschlossen ist. Der Vorteil besteht darin, dass weniger Klemmen auf dem Auswertegerät erforderlich sind. Durch die nur noch zweidräh- tige Ausführung der Verbindungsleitung sind nur zwei Klemmen am Auswertegerät erforderlich, was bei gleicher Funktionalität ein schmaleres Gehäuse des Auswertegeräts zulässt. Außerdem ist die Verbindungs- bzw. Sensorleitung entsprechend kür- zer und erfordert demgemäß einen geringeren Montage- und Installationsaufwand.

Bei zweidrähtiger Verbindungs- bzw. Sensorleitung kann zwi- sehen den Sensorleitungen kein Querschluss wie bei vierdräh- tigen Sensorleitungen auftreten. Folglich kann auf einer Testung mit mehreren Testsignalen verzichtet werden.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 3 die Wi- derstände im Sensor integriert sind.

Ein besonderer Vorteil besteht außerdem, wenn gemäß Anspruch 4 die Einrichtung zur Bestimmung des Widerstandswertes des Sensorkreises dient, indem das Auswertegerät über seine An- Schlüsse eine Sensorspannung an die Verbindungsleitung anlegt und über eine Strommessung der Widerstandswert des Sensorkreises berechnet wird, wobei der Sensorkreis die möglichen Strompfade über die Verbindungsleitung mit den Widerständen und den hierzu parallel geschalteten Kontakten umfasst. Auf diese Weise lässt sich nicht nur erkennen, dass ein Fehler vorliegt, sondern die Fehlerursache kann genau benannt werden. Durch die schnellere fehlende Diagnose lassen sich die Anlagenstillstandszeiten für den Anlagenbetreiber verringern.

Außerdem ist von Vorteil, wenn gemäß Anspruch 5 das Auswertegerät den Widerstandswert als Zustands- und Fehlerkriterium der Einrichtung verwendet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Einrichtung durch Mittel zur Messung der an den Anschlüssen anliegenden Spannung gekennzeichnet, die zum Vergleich mit der Sensorspannung dient.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden an- hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

FIG 1 den Schaltungsaufbau einer erfindungsgemäßen Einrichtung und FIG 2 mögliche Fehlerzustände der Einrichtung gemäß FIG 1.

In FIG 1 ist eine Einrichtung zur Überwachung eines Sensors 1 mit einem ersten und einem zweiten potenzialfreien Kontakt Kl und K2 dargestellt. Die Einrichtung umfasst ein Auswertegerät 3, das mit den Kontakten Kl und K2 über eine Verbindungsleitung 2, auch als Sensorleitung bezeichnet, verbunden ist. Die Verbindungsleitung 2 weist eine Reihenschaltung aus einem ersten Rl, einem zweiten R2 und einem dritten Widerstand R3 auf. Zu einem der Widerstände R1,R2,R3 liegt einer der beiden Kontakte Kl, K2 und zu einem zweiten der Widerstände R1,R2,R3 der jeweils andere Kontakt Kl, K2 parallel. Der Sensor 1 ist über die Verbindungsleitung 2 zweikanalig über zwei Anschlüsse INI, IN2 am Auswertegerät 3 angeschlossen. Die Widerstände R1,R2,R3 sind im Sensor 1 integriert. Zur Zustands- und Fehlererkennung wird eine Sensorspannung U _Se n _so r an die Anschlüsse IN1,IN2 des Auswertegeräts 3 gelegt, so dass abhängig vom Widerstandswert WRs _e n _so r des Sensorkreises in diesem ein entsprechend hoher Strom I _Se n _so r fließt. Dabei umfasst der Sensorkreis die möglichen Strompfade über die Verbindungsleitung 2 mit den Widerständen R1,R2,R3 und den hierzu parallel geschalteten Kontakten Kl, K2. Ausgehend von der angelegten Sensorspannung Usensor wird durch Messung des Stromes I _Se nsor im Sensor ^¬ kreis der Widerstandswert WR _Se nsor des Sensorkreises berechnet. Der Widerstandswert WR _Se nsor des Sensorkreises wird als Zu ^¬ Stands- und Fehlerkriterium der Einrichtung verwendet. Weiterhin umfasst die Einrichtung Mittel Z zur Messung der an den Anschlüssen IN1,IN2 anliegenden Spannung, die mit der im fehlerfreien Betrieb anliegenden Sensorspannung U _Se n _so r vergli- chen wird, um z.B. Querschüsse der Verbindungsleitung 2 aufzudecken .

Das Auswertegerät 3 ist einerseits mit einem Versorgungsspan- nungspotenzial U _B und andererseits mit dem Massepotenzial M verbunden.

In FIG 2 sind verschiedene Fehlerzustände a,b,c,d,e und f dargestellt, die sich mithilfe der oben beschriebenen Ermitt- lung des Widerstandswerts WR _Se nsor des Sensorkreises und der Spannungsmessung detailliert diagnostizieren lassen. In beistehender Tabelle sind die zur Zustands- und Fehlererkennung betreffenden Messdaten mit folgenden Widerstandswerten enthalten .

Dabei gilt folgendes

WRl: Widerstandswert von Rl

WR2 : Widerstandswert von R2

WR3 : Widerstandswert von R3

WR _Le i _tu ng: Widerstandswert der Verbindungsleitung 2

WRs _e n _so r: Zustandsabhängiger Widerstandswert der Sensorlei- tung

P-Schluss: Potenzial-Schluss

M-Schluss: Masse-Schluss . Zum Beispiel stellt Fehlerzustand a einen Kurzschluss der Verbindungsleitung 2 dar. Hierfür gilt:

WRsensor kleiner WR _Lei tung .

Bei Drahtbruch der Verbindungsleitung 2 gemäß Fehlerzustand b ergibt sich: WR _Sensor =unendlich.

Die Fehlerzustände c,d,e und f geben Querschlüsse der Verbindungsleitung 2 wider, die eine Potenzialänderung an den An- Schlüssen IN1,IN2 zur Folge haben und sich durch entsprechende Spannungsmessung ermitteln lassen. Dabei gilt folgendes:

UINI/IN2 : Spannung an den Anschlüssen IN1,IN2 Usensor: SensorSpannung U _B / _INI : Spannungsdifferenz zwischen Versorgungsspannungspo- tenzial U _B und dem Spannungspotenzial am Anschluss INI

U _IN2 / _M : Spannungsdifferenz zwischen dem Spannungspotenzial am Anschluss IN2 und dem Massepotenzial M.

Durch die beschriebene Zustands- und Fehlererkennung kann das Auswertegerät 3 nicht nur erkennen, dass ein Fehler vorliegt, sondern die Fehlerursache genau benennen. Für den Anlagenbetreiber lassen sich durch die schnellere Fehlerdiagnose die Anlagenstillstandszeiten verringern. Dem Anwender ist es möglich, die Spannungen und Ströme auf der Sensorleitung zur Fehlereingrenzung mit einem einfachen Multimeter zu messen.