Beschreibung Vorrichtung und Verfahren zur parametrierbaren Steuerung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung mit mehreren Eingängen zum Aufnehmen jeweils eines Eingangs- istwerts, mehreren Ausgängen zum Ausgeben jeweils eines digi- talen Ausgangswerts, einer Speichereinrichtung zum Speichern von Sollwerten und einer Zuordnungseinrichtung zum Zuordnen eines digitalen Ausgangswerts zu einem der digitalen Ausgänge in Abhängigkeit eines Vergleichs von mindestens einem der Eingangsistwerte mit einem entsprechenden Sollwert. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Steuern eines Geräts.

Bei zahlreichen Anwendungen der Steuerungstechnik werden Aus- gänge Yj in Abhängigkeit von Eingängen Xi ein-oder ausge- schaltet. Dabei ist eine Steuerungsvorrichtung gekennzeichnet durch die Anzahl der Ausgänge jmax und Anzahl der Eingänge imax. Bei jeweils zwei Ein-und Ausgängen, d. h. imax = 2 und imax = 2 sind grundsätzlich sechzehn verschiedene Zustände denkbar. Bei Steuergeräten mit achtzehn Ein-und Ausgängen, wie sie durchaus in der Steuerungstechnik verwendet werden, sind dementsprechend bereits über 260.000 verschiedene Zu- stände möglich.

In bislang realisierten Geräten wurden sämtliche Ein-und Ausgänge programmiertechnisch ausgewertet. Dies hat jedoch bei steigender Anzahl von Ein-und Ausgängen (Ios) folgende Nachteile : Es besteht ein hoher Bedarf an ROM und RAM. Des Weiteren erfordert die im Umfang exponentiell steigende Para- metriertabelle ein sehr großes EEPROM, lange Lesezeiten usw.

Die hohe Anzahl an Zuständen erfordert ferner eine sehr kom- plexe Parametrierung und bedingt sehr hohe Laufzeiten. Letz- teres ist speziell für die Sicherheitstechnik ein großes Problem im Hinblick auf NOTAUS-Reaktionszeiten und maximale Testzeiten für Zweitfehlerwiedereintrittszeit.

Ein Steuerungsgerät derart hoher Komplexität ist beispiels- weise von der Firma Pilz unter der Bezeichnung"PNOZ MULTI" bekannt. Ein großer Teil der Logik ist dabei in Hardware rea- lisiert. Diese ist aufgrund von Redundanz und Diversität, verbunden mit einem SFF-Level über 90 % für den Sicherheits- standard KAT4 entsprechend umfangreich ausgestaltet. Es wer- den dabei zwei verschiedene Controllertypen mit unterschied- licher Firmware benutzt. Dies hat den Zweck, dass der schnel- lere Controller die Steuerungsfunktionen ausführt und der langsamere zur Kontrolle dient.

Die vorliegende Anmelderin vertreibt ihrerseits auf dem Markt Sicherheitsgeräte der Siguard-Reihe, die mit einer Firmware und einem Controllertyp auskommen, wobei jedoch ein Master- Slave-Betrieb notwendig ist, bei dem beide Controller alle Steuerfunktionen abarbeiten und somit im Prinzip doppelte Laufzeit gegenüber dem oben genannten Gerät benötigen. Dieser Nachteil muss durch einen Algorithmus hoher Leistungsfähig- keit kompensiert werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein weniger aufwändiges Steuerungsgerät und entsprechendes Verfahren für die Sicherheitstechnik vorzuschlagen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Steue- rungsvorrichtung mit mehreren Eingängen zum Aufnehmen jeweils eines Eingangsistwerts, mehreren Ausgängen zum Ausgeben je- weils eines digitalen Ausgangswerts, einer Speichereinrich- tung zum Speichern von Sollwerten hinsichtlich der Ein-und Ausgänge und einer Zuordnungseinrichtung zum Zuordnen eines digitalen Ausgangswerts zu einem der digitalen Ausgänge in Abhängigkeit eines Vergleichs von mindestens einem der Ein- gangsistwerte mit einem entsprechenden Sollwert, wobei in der Speichereinrichtung mindestens einer der Sollwerte mit einem Unabhängigkeitszustandswert belegbar ist und mit der Zuord- nungseinrichtung das Zuordnen eines digitalen Ausgangswerts

zu einem der digitalen Ausgänge unabhängig von demjenigen mindestens einen Eingangsistwert durchführbar ist, dessen zu- geordneter Sollwert den Unabhängigkeitszustandswert besitzt.

Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen ein Verfahren zum Steu- ern eines Geräts durch Aufnehmen mehrerer Eingangsistwerte, Bereitstellen von Sollwerten bezüglich Ein-und Ausgängen, Festlegen eines digitalen Ausgangswerts in Abhängigkeit eines Vergleichs von mindestens einem der Eingangsistwerte mit ei- nem entsprechenden der Sollwerte, Ausgeben des digitalen Aus- gangswerts, Belegen von mindestens einem der Sollwerte mit einem Unabhängigkeitszustandswert und Festlegen des digitalen Ausgangswerts unabhängig von demjenigen mindestens einen Ein- gangsistwert, dessen zugeordneter Sollwert den Unabhängig- keitszustandswert besitzt.

In der Sicherheitstechnik steht die Fehleranfälligkeit und die Verifizierbarkeit des Algorithmus im Vordergrund. Wenn daher der Rechenaufwand erfindungsgemäß reduziert wird, kann leicht eine sichere Steuerfunktion im Master-Slave-Betrieb erzielt werden.

Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung kann eine erste Auswerteeinrichtung umfassen, um Eingangsrohwerte in digitale Eingangswerte zur Weiterverarbeitung als Eingangsistwerte zu wandeln. Damit ist es möglich, beispielsweise analoge Ein- gangssignale als aktiven oder inaktiven Eingang zu klassifi- zieren.

Darüber hinaus kann eine zweite Auswerteeinrichtung in der Steuerungsvorrichtung vorgesehen sein, die der ersten Auswer- teeinrichtung nachgeschaltet ist. Damit lassen sich die digi- talen Eingangswerte logischen Eingangszuständen zur Weiter- verarbeitung als Eingangsistwerte zuordnen.

Vorteilhafterweise besitzen die Sollwerte jeweils einen der Zustandswerte 1, 0 und Unabhängigkeitszustandswert. Damit

können beispielsweise die binären Zustände"WAHR"und "FALSCH"sowie ein Zustand, der für das Ausgangsergebnis un- erheblich ist, realisiert werden.

In der Speichereinrichtung werden vorzugsweise mehrere Sätze von Sollwerten jeweils für einen Ausgangswert oder Satz von Ausgangswerten gespeichert. Damit können mehrere Parametrie- rungen in dem Gerät gleichzeitig hinterlegt werden.

Das erfindungsgemäße Steuergerät kann eine Sicherheitsein- richtung aufweisen, mit der das zu steuernde Gerät in einen Sicherheitszustand schaltbar ist. Es kann beispielsweise in den Sicherheitszustand geschaltet werden, falls die Ausgangs- istwerte länger als eine vorgegebene Zeit von den entspre- chenden Sollwerten abweichen. In einem speziellen Beispiel hierzu kann die Steuerungsvorrichtung zwei Controller umfas- sen, die beide den Algorithmus abarbeiten und in binärer Form alle erfüllten Parametrierungen sowie den Ausgangsvektor Yj ablegen. Diese abgelegten Werte werden in jedem Zyklus ver- glichen. Weichen sie für eine Zeit, die länger als eine vor- gegebene Maximalzeit ist, ab, so wird das zu steuernde Gerät in einen sicheren Zustand geschaltet.

Die Sicherheitseinrichtung kann dahingehend optimiert werden, dass die Sätze von Sollwerten in festen Zeitabständen mit ei- ner Prüfsumme überprüft werden. Speziell kann eine Sollwert- matrix, d. h. eine feste Parametrierung, die im Speicher ab- gelegt ist, blockweise mit einer zyklischen CRC (cyclic re- dundancy check sum) gesichert und in festen Zeitabständen ve- rifiziert werden, um Fehler in der Matrix S beziehungsweise im Speicher aufzudecken. Somit kann auf einfache Weise eine variable Funktion auf Fehler überprüft werden.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen :

FIG 1 ein prinzipielles Ablaufdiagramm zur Vorverarbeitung von Eingangsistwerten ; und FIG 2 ein Logikdiagramm für die erfindungsgemäße Zuordnung von Ausgangszuständen.

Die nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfin- dung dar.

Die Ausgänge Y eines Steuerungs-Sicherheitsgeräts sind das Ergebnis einer Schaltfunktion H mit Eingang X : Y = H (X) Dabei kann der Eingang X beziehungsweise die mehreren Eingän- ge Xi jeweils unabhängig von seiner/ihrer Funktion folgende Zustände besitzen : O ("FALSE") Eingang muss inaktiv sein Xj = 1 ("TRUE") Eingang muss aktiv sein D ("DONTCARE") Eingangszustand kann beliebig sein In der Steuerungstechnik wird ein aktiver Ausgangszustand Yj in der Regel bei genau einem oder sehr wenigen Eingangszu- standsvektoren erreicht. Bei dem größten Teil der Eingangszu- standsvektoren Xi werden der beziehungsweise die Ausgänge in- aktiv gestaltet. Bei unkorrelierten Eingängen, d. h. Eingän- ge, die nicht aufeinander wirken, wie z. B. Betriebswahl- schalter, Muting, Schlüsselschalter oder Ähnliche, existieren üblicherweise höchstens jmax Eingangszustandsvektoren für jmax aktive Ausgänge Yj.

Sind die Eingänge dagegen korreliert, so gilt : Anzahl der aktiven Ausgangszustände Dabei entspricht Zi der Anzahl der Korrelationen der Eingänge Xj. Im Grenzfall der unkorrelierten Eingänge ist Z = 1, da die Eingänge dann nur mit sich selbst korreliert sind.

Die Auswertung der Eingänge erfolgt entsprechend diesem er- findungsgemäßen Beispiel in zwei Stufen, wie dies in FIG 1 angedeutet ist. Roheingangsdaten Rj, z. B. Analogsignale oder Digitalsignale beliebigen Pegels, werden zunächst einer phy- sikalischen Auswertung unterzogen_ Es erfolgt hier beispiels- weise die Zuordnung Xi = 1, wenn der entsprechende Eingang aktiv ist, und Xi = 0, wenn der Eingang inaktiv ist.

In einem zweiten Schritt S2 werden die digitalen Eingangswer- te Xi logisch ausgewertet. Dabei besitzt jeder Eingang eine Funktions-ID, z. B. ID1 = ID EINTASTER. Jedem digitalen Ein- gangswert Xi wird ein logischer Eingangszustand beziehungs- weise Funktionswert Fi zugeordnet. Im Beispiel wäre Fi wenn der Eintaster erfolgreich betätigt wurde, und Fol 0, wenn der Eintaster nicht oder nicht erfolgreich betätigt wur- de.

Im weiteren Schritt S3 erfolgt eine Logikzuordnung, wobei je- der Istwert Fi mit einem Sollwert Si verglichen wird. Aus die- sem Vergleich resultiert ein entsprechender Ausgangswert Yj.

Vorzugsweise ist das Steuergerät so ausgelegt, dass in ihm nmax verschiedene Parametrierungen hinterlegt werden können.

Dies bedeutet, dass für sämtliche nmax Parametrierungen je- weils ein Satz Sollwerte Sjnabgespeichert ist. Diese besitzen die Werte 0 ("FALSE") Eingang muss inaktiv sein Sin 1 ("TRUE") Eingang muss aktiv sein D ("DONTCARE) Eingangszustand kann beliebig sein

FIG 2 zeigt ein Flussdiagramm zum Ermitteln der Ausgangszu- stände Yj. In einem Initialisierungsschritt S4 wird die Num- mer des Parametersatzes auf n = 1 gesetzt und die Ausgangs- werte Yj auf Null. In einem weiteren Schritt S5 werden die logischen Eingangszustände Fi für jede Parametrierung n mit dem zugeordneten Sollwert Si, n verglichen (Vergleichsoperator =="). Sämtliche Vergleiche werden mit dem UND-Operator"&&" verknüpft. Ist das Gesamtergebnis der Vergleiche"WAEIR", so erhält der jeweilige Ausgang Yj den Wert der Verknüpfung"Yj ODER Yjn. Dabei entspricht Yj, n dem als Sollwert zusammen mit Sin hinterlegten Wert.

Die Vergleichsroutine von Schritt S5 wird gemäß Schritt S6 n- mal wiederholt. Danach ist die Ausgangswertzuweisung gemäß Schritt S7 zu Ende.

Demnach kann für jede Parametrierung der Ausgang Yj mit Yj, n 1 angeschaltet beziehungsweise aktiviert werden. Andernfalls ist der jeweilige Ausgang Yj inaktiv.

Erfindungsgemäß wird bei den Vergleichen in Schritt S5 nicht jeder Istwert Fj mit dem entsprechenden Sollwert Sjn vergli- chen. Vielmehr wird ein Vergleich nur dann durchgeführt, wenn der Sollwert Si, n nicht den Wert"D"besitzt. Damit kann eine Vielzahl von Vergleichsoperationen vermieden werden. Dement- sprechend reduziert sich die Gesamtlaufzeit zur Ermittlung der Ausgangszustände.

Falls die Eingänge unabhängig voneinander sind, z. B-bei pa- rallelen Schaltern, ist die Anzahl der Parametrierungen nmax gleich der Gesamtzahl der Ausgänge jmax. Falls dagegen die Eingänge voneinander abhängig sind, z. B. bei in Reihe ver- bundenen Schaltern, können beispielsweise zwei Parametrierun- gen für einen Ausgang notwendig sein.

In einem konkreten Beispiel werden an das Steuergerät elf un- abhängige Eingänge angelegt, um vier Ausgänge zu steuern.

Dementsprechend müssen in dem Steuergerät vier unterschiedli- che Parametrierungen abgelegt werden.