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Title:
SAFETY SWITCHING UNIT AND METHOD FOR SETTING AN OPERATIONAL MODE OF A SAFETY SWITCHING UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/075532
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a safety switching unit for switching on and safely switching off an electrical consumer according to a switching event of a safety detector (50). The inventive safety switching unit comprises at least one switching element (30) and an operational mode setting device for selecting an operational mode according to a defined input signal (E1). The unit is characterized in that an input (70) is provided which is connected to the operational mode setting device so that the input signal (E1) can be fed to said setting device. The operational mode setting device is configured in such a manner that it recognizes the defined input signal (E1) as one of at least three different defined input signals, and based on the recognition, selects one of at least three defined operational modes. The invention also relates to a corresponding method for setting an operational mode.

Inventors:
PULLMANN JUERGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/003381
Publication Date:
October 11, 2001
Filing Date:
March 24, 2001
Export Citation:
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Assignee:
PILZ GMBH & CO (DE)
PULLMANN JUERGEN (DE)
International Classes:
G05B9/03; F16P7/02; (IPC1-7): G05B9/03
Foreign References:
DE19707241A11998-09-03
EP0428338A21991-05-22
US4473876A1984-09-25
Other References:
See also references of EP 1269274A1
Attorney, Agent or Firm:
Lindner, Michael (Weller & Partner Postfach 105462 Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Sicherheitsschaltgerät zum Einund sicheren Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers abhängig von einem Schalt ereignis eines Sicherheitsgebers (50), mit zumindest einem Schaltelement (30) und einer BetriebsmodusEinstellein richtung (85) zur Auswahl eines Betriebsmodus abhängig von einem definierten Eingangssignal (E1), dadurch gekenn zeichnet, daß ein Eingang (70) vorhanden ist, der mit der BetriebsmodusEinstelleinrichtung (85) verbunden ist, so daß ihr das Eingangssignal (El) zuführbar ist, wobei die BetriebsmodusEinstelleinrichtung (85) derart ausgebildet ist, daß sie das definierte Eingangssignal (El) als eines von zumindest drei unterschiedlichen definierten Eingangs signalen erkennt und in Abhängigkeit davon einen von zu mindest drei definierten Betriebsmodi auswählt.
2. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß es interne Signalerzeugungsmittel (60,62) beinhaltet, die die zumindest drei unterschiedlichen defi nierten Eingangssignale (El) an zumindest einem Ausgang (64,66,75,76) bereitstellen.
3. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die BetriebsmodusEinstelleinrichtung (85) ein Vergleichsmittel (87) zum Vergleich des Eingangs signals (E1) mit zumindest drei verschiedenen Vergleichs signalen umfaßt.
4. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Takterzeugungsmittel (60,62), das ein Takt signal erzeugt und dieses als eines der Vergleichssignale bereitstellt.
5. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß das Takterzeugungsmittel (60,62) zwei un terschiedliche Taktsignale erzeugt und diese als zwei der zumindest drei verschiedenen Vergleichssignale bereit stellt.
6. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß zumindest ein Ausgang (64,66) vorgese hen ist, der mit dem Takterzeugungsmittel (60,62) verbun den ist und ein Taktsignal bereitstellt.
7. Sicherheitsschaltgerät nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal (E1) ein Taktsignal des Takterzeugungsmittels (60,62), ein konstantes Signal mit einem ersten Spannungspegel, vorzugsweise Masse, oder ein konstantes Signal mit einem zweiten Spannungspegel, vorzugsweise Betriebsspannung, ist.
8. Sicherheitsschaltgerät nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrich tung (80) vorhanden ist, die mit der Betriebsmodus Einstelleinrichtung (85) verbunden ist und abhängig von zumindest einem Ausgangssignal (A1A4) der Betriebsmodus Einstelleinrichtung (85) den ausgewählten Betriebsmodus einstellt.
9. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuereinrichtung (80) ein Eingangs signal (P) für ein nachgeordnetes Sicherheitsschaltgerät (20) erzeugt und an einem Ausgang (77) bereitstellt.
10. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß das Eingangssignal für das nachgeordnete Sicherheitsschaltgerät (P) ein Taktsignal des Takterzeu gungsmittels, ein konstantes Signal mit einem ersten Span nungspegel, vorzugsweise Masse, oder ein konstantes Signal mit einem zweiten Spannungspegel, vorzugsweise Betriebs spannung, ist.
11. Sicherheitsschaltgerät nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang (43) zum Anlegen eines Startsignals (S3) vorgesehen ist, um einen von mehreren StartBetriebsmodi auszuwählen.
12. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Auswahlmittel (89) vorgesehen ist, dem das Eingangssignal (El) und das Startsignal (S3) zugeführt sind und das abhängig von einem Steuersignal eines der beiden Signale der BetriebsmodusEinstelleinrichtung (85) zuführt.
13. Sicherheitsschaltgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (80) die BetriebsmodusEinstelleinrichtung (85) umfaßt.
14. Verfahren zur Einstellung eines Betriebsmodus eines Si cherheitsschaltgeräts (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei dem Sicherheitsschaltgerät (20) ein definiertes Eingangssignal (El) zugeführt wird, dadurch gekennzeich net, daß das definierte Eingangssignal (El) über einen Eingang (70) einer BetriebsmodusEinstelleinrichtung (85) zugeführt wird, wobei die BetriebsmodusEinstelleinrich tung (85) das definierte Eingangssignal (El) als eines von zumindest drei unterschiedlichen definierten Eingangs signalen erkennt und in Abhängigkeit davon einen von zu mindest drei definierten Betriebsmodi auswählt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest drei unterschiedlichen definierten Eingangs signale (E1) an zumindest einem Ausgang (64,66,75,76) des Sicherheitsschaltgeräts (20) bereitgestellt werden.
Description:
Sicherheitsschaltqerät und Verfahren zur Einstellung eines Betriebsmodus eines Sicherheitsschaltqeräts Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitsschaltgerät zum Ein-und sicheren Ausschalten eines elektrischen Verbrau- chers abhängig von einem Schaltereignis eines Sicherheits- gebers, mit zumindest einem Schaltelement und einer Betriebs- modus-Einstelleinrichtung zur Auswahl eines Betriebsmodus ab- hängig von einem definierten Eingangssignal.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Einstellung ei- nes Betriebsmodus eines solchen Sicherheitsschaltgeräts.

Ein solches Sicherheitsschaltgerät und ein entsprechendes Ver- fahren sind aus der DE 197 07 241 AI bekannt.

Sicherheitsschaltgeräte der vorgenannten Art sind allgemein be- kannt. So bietet die Anmelderin beispielsweise Sicherheits- schaltgeräte in unterschiedlichen Varianten unter dem Namen "PNOZ"an. Derartige Sicherheitsschaltgeräte werden vor allem im industriellen Bereich verwendet, um elektrisch angetriebene Maschinen, wie beispielsweise eine Presse oder ein Fräswerk- zeug, ein-und sicher auszuschalten. Sie dienen insbesondere in Verbindung mit einem mechanisch betätigbaren Sicherheitsgeber, beispielsweise einem Not-Aus-Taster, dazu, die Maschine in ei- ner Notfallsituation schnell und sicher abzuschalten. Hierzu wird die Stromversorgung der abzuschaltenden Maschine über Ar- beitskontakte von zwei elektromechanischen Schaltelementen ge- führt. Sobald auch nur eines der beiden Schaltelemente seine Arbeitskontakte öffnet, wird die Stromzuführung der Maschine unterbrochen.

Dem Sicherheitsschaltgerät kommt somit die Aufgabe zu, das von dem Sicherheitsgeber erzeugte Schaltereignis sicher auszuwerten und davon abhängig elektronische bzw. elektromechanische Schaltelemente zu betätigen, die die Stromversorgung der Ma- schine dann abschalten.

Aufgrund ihrer Verwendung in sicherheitskritischen Bereichen benötigen die hier betroffenen Sicherheitsschaltgeräte in vie- len Ländern eine gesonderte Betriebszulassung durch zuständige Aufsichtsbehörden. Dazu muß die Eigenfehlersicherheit der Gerä- te anhand vorhandener Normen, wie beispielsweise der europa- schen Norm EN 954-1, nachgewiesen werden. Dies beeinträchtigt die Gestaltungsfreiheit bei der Konstruktion und Entwicklung von Sicherheitsschaltgeräten im Vergleich zu"normalen"Schalt- geräten erheblich. Infolgedessen werden unter dem Begriff "Sicherheitsschaltgerät"hier nur solche Geräte verstanden, die eine einschlägige Betriebszulassung besitzen oder bei Fehlen einer solchen Zulassung zumindest die Anforderungen der Sicher- heitskategorie 3 der zuvor genannten Norm erfüllen.

Neben dem erwähnten Not-Aus-Schalter werden eine Vielzahl von anderen Sicherheitsgebern eingesetzt, beispielsweise Schutztür- schalter, Lichtschutzzäune etc. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen und Ausrichtungen dieser Sicherheitsgeber ist es erforderlich, das Sicherheitsschaltgerät hinsichtlich seines Betriebsmodus an den eingesetzten Sicherheitsgeber-Typ anzupas- sen.

Dabei bezieht sich der Begriff"Betriebsmodus"in diesem Zusam- menhang sowohl auf die Einstellung von bestimmten Funktionsar- ten des Gerätes, beispielsweise ob stationäre oder getaktete Ausgangssignale erzeugt werden, als auch auf die Einstellung bestimmter Betriebsparameter, beispielsweise von unterschied- lich langen Verzögerungszeiten beim Abschalten.

Eine Möglichkeit zur Anpassung der Geräte an unterschiedliche Erfordernisse bestand einfach darin, für jeden Typ von Sicher- heitsgeber ein eigenes Sicherheitsschaltgerät vorzusehen. Die Folge ist jedoch eine erhöhte Lagerhaltung und Probleme bei der Reparatur, weil nur das jeweils an den entsprechenden Typ des Sicherheitsgebers angepaßte Sicherheitsschaltgerät eingesetzt werden kann. Um hier Abhilfe zu schaffen, hat die Anmelderin in der eingangs genannten DE 197 07 241 AI ein Sicherheitsschaltgerät vorge- schlagen, an das unterschiedliche Sicherheitsgeber eines Satzes von möglichen anschließbaren Sicherheitsgebern angeschaltet werden können. Dabei ist für jeden Sicherheitsgeber des Satzes eine typische Kombination von verwendeten Ein-und Ausgängen vorgesehen. Die Art der Anschaltung des Sicherheitsgebers ist für jeden Sicherheitsgeber innerhalb des Satzes eindeutig, wo- mit das Sicherheitsschaltgerät beim Anlauf aufgrund der ge- schlossenen galvanischen Verbindungen erkennen kann, welche Art von Sicherheitsgeber angeschlossen ist bzw. welche Funktion bei gleichen Sicherheitsgebern erforderlich ist. Entsprechend die- ser Zuordnung steuert sich das Sicherheitsschaltgerät selbsttä- tig in den erforderlichen Betriebsmodus. Mit anderen Worten bedeutet das, daß das Sicherheitsschaltgerät eine Vielzahl von Eingängen aufweist, und der Benutzer die Möglichkeit besitzt, durch gezieltes Verbinden des Sicherheitsgebers mit einem die- ser Eingänge einen von mehreren Betriebsmodi auszuwählen.

Obgleich sich dieses Sicherheitsschaltgerät in der Praxis be- währt hat, bleibt der Wunsch bestehen, ein Sicherheitsschalt- gerät gleicher Flexibilität zu schaffen, das jedoch konstruktiv einfacher ausfällt. Insbesondere soll das Sicherheitsschalt- gerät bei gleicher Flexibilität kostengünstiger herstellbar sein.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das eingangs erwähnte Sicherheitsschaltgerät so auszugestalten, daß mit konstruktiv einfachen Mitteln mehrere Betriebsmodi ein- stellbar sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird von einem Sicherheitsschaltgerät der eingangs genannten Art dadurch ge- löst, daß ein Eingang vorhanden ist, der mit der Betriebsmodus- Einstelleinrichtung verbunden ist, so daß ihr das Eingangs- signal zuführbar ist, wobei die Betriebsmodus-Einstellein- richtung derart ausgebildet ist, daß sie das definierte Ein- gangssignal als eines von zumindest drei unterschiedlichen de- finierten Eingangssignalen erkennt und in Abhängigkeit davon einen von zumindest drei definierten Betriebsmodi auswählt. Die Betriebsmodus-Einstelleinrichtung kann über die Auswertung ei- nes einzigen Signals an einem einzigen Eingang daher einen von zumindest drei Betriebsmodi auswählen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das definierte Eingangssignal über einen Eingang einer Be- triebsmodus-Einstelleinrichtung zugeführt wird, wobei die Be- triebsmodus-Einstelleinrichtung das definierte Eingangssignal als eines von zumindest drei unterschiedlichen definierten Ein- gangssignalen erkennt und in Abhängigkeit davon einen von zu- mindest drei definierten Betriebsmodi auswählt.

Der Vorteil dieses Sicherheitsschaltgeräts liegt insbesondere in seinem einfachen Aufbau. So ist es ausreichend, einen einzi- gen Eingang zur Zuführung des Eingangssignals vorzusehen. Dies läßt einerseits die Verringerung der Baugröße des Sicherheits- schaltgeräts zu und führt andererseits zu Kosteneinsparungen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß auf aufwen- dige und zur Erzielung der geforderten Sicherheit redundant ausgeführte Schaltelemente zur Einstellung der verschiedenen Betriebsmodi verzichtet werden kann.

In einer Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet das Sicher- heitsschaltgerät interne Signalerzeugungsmittel, die die zumin- dest drei unterschiedlichen definierten Eingangssignale an zu- mindest einem Ausgang bereitstellen.

Diese Maßnahme besitzt den Vorteil, daß die zumindest drei un- terschiedlichen definierten Eingangssignale ohne weiteren Auf- wand stets zur Verfügung stehen. Die Verwendung des Sicher- heitsschaltgeräts ist daher ohne zusätzliche weitere Hilfsmit- tel möglich. Darüber hinaus ist ein besonderer Vorteil, daß beim Austausch eines defekten, alten Sicherheitsschaltgeräts das neue Sicherheitsschaltgerät allein durch die Übernahme der vorherigen Klemmenbelegung in den richtigen Betriebsmodus ver- setzt wird. Dies ist sehr einfach und komfortabel, und es ver- meidet zudem sicherheitskritische Fehler beim Austausch eines defekten Gerätes. Außerdem kann ein Austausch eines defekten Gerätes hierdurch schneller durchgeführt werden als bei her- kömmlichen Einstellelementen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Be- triebsmodus-Einstelleinrichtung ein Vergleichsmittel zum Ver- gleich des Eingangssignals mit zumindest drei verschiedenen Vergleichssignalen.

Diese Maßnahme führt zu einem einfachen Aufbau und läßt es ins- besondere zu, bereits im Sicherheitsschaltgerät vorhandene Signale, beispielsweise Betriebsspannungssignal, 0-Volt-Signal etc., als Vergleichssignale einzusetzen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Takt- erzeugungsmittel vorgesehen, das ein Taktsignal erzeugt und dieses als eines der Vergleichssignale bereitstellt. Vorzugs- weise erzeugt das Takterzeugungsmittel zwei unterschiedliche Taktsignale und stellt diese als zwei der zumindest drei ver- schiedenen Vergleichssignale bereit.

Diese Maßnahmen machen es möglich, als Eingangssignal nicht nur ein Signal mit konstanter Spannung, also beispielsweise Be- triebsspannung oder 0 Volt, zuzuführen, sondern das Eingangs- signal zu takten. Dies führt zu dem Vorteil, daß das Eingangs- signal unterschiedliche Zustände annehmen kann und damit auch eine Erkennung unterschiedlicher Betriebsmodi (mehr als zwei) erlaubt. In baulicher Hinsicht ist es besonders vorteilhaft, vier unterschiedliche Eingangssignale einzusetzen, nämlich ein Signal mit Betriebsspannung, mit 0 Volt, mit einem ersten Takt oder mit einem zweiten Takt. Da die Sicherheitsschaltgeräte zur Erkennung von Querschlüssen in Verbindungsleitungen zwischen Sicherheitsgeber und Sicherheitsschaltgerät bereits Takterzeu- gungsmittel für zwei unterschiedliche Taktsignale umfassen, ist zur Bereitstellung der Vergleichssignale deshalb kein zusätzli- cher Aufwand erforderlich. Es ist aber durchaus denkbar, das Takterzeugungsmittel zu erweitern, so daß mehr als die genann- ten zwei Taktsignale erzeugt werden und damit eine Auswahl von mehr als vier Betriebsmodi ermöglicht wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eine Ausgang vorgesehen, der mit dem Takterzeugungsmittel ver- bunden ist und eines der Taktsignale bereitstellt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein im Sicherheitsschalt- gerät bereits für die Querschlußerkennung erzeugtes Taktsignal für die Einstellung der Betriebsmodi nutzbar wird. Damit erüb- rigen sich zusätzliche bauliche Maßnahmen, um entsprechende Eingangssignale für die Betriebsmodus-Einstelleinrichtung zu erzeugen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuer- einrichtung vorhanden, die mit der Betriebsmodus-Einstell- einrichtung verbunden ist und abhängig von zumindest einem Aus- gangssignal der Betriebsmodus-Einstelleinrichtung den ausge- wählten Betriebsmodus einstellt. Vorzugsweise ist die Betriebs- modus-Einstelleinrichtung Teil der Steuereinrichtung.

Weiter bevorzugt ist es, daß die Steuereinrichtung ein Ein- gangssignal für ein nachgeordnetes Sicherheitsschaltgerät er- zeugt und an einem Ausgang bereitstellt. Dieses Eingangssignal kann ein Taktsignal des Takterzeugungsmittels, ein konstantes Signal mit einem ersten Spannungspegel, vorzugsweise Masse, oder ein konstantes Signal mit einem zweiten Spannungspegel, vorzugsweise Betriebsspannung, sein.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß es möglich wird, daß das Steuerschaltgerät den Betriebsmodus des nachgeordneten, in Rei- he geschalteten Sicherheitsschaltgeräts einstellt. Somit kann das nachgeordnete Sicherheitsschaltgerät an die Art des Aus- gangssignals, beispielsweise ein Taktsignal oder ein konstantes Signal, des vorgeordneten Sicherheitsschaltgeräts angepaßt wer- den.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Eingang zum Anlegen eines Startsignals vorgesehen, um eine von mehreren Start-Betriebsmodi auszuwählen. Dabei sind beispielsweise mög- liche Start-Betriebsmodi"Automatischer Start","Manueller Start"oder"Manueller überwachter Start".

Diese Maßnahme ermöglicht eine weitere Erhöhung der Flexibili- tät des Sicherheitsschaltgeräts, da über die Auswahl des über den Startschalter zugeführten Startsignals der gewünschte Start-Betriebsmodus ausgewählt werden kann. So kann das Start- signal, wie bei dem zuvor erläuterten Eingangssignal zur Aus- wahl des Betriebsmodus, ein Taktsignal oder ein konstantes Si- gnal sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Auswahl- mittel vorgesehen, dem das Eingangssignal und das Startsignal zugeführt sind und das abhängig von einem Steuersignal eines der beiden Signale der Betriebsmodus-Einstelleinrichtung zu- führt.

Mit anderen Worten heißt das, daß die zuvor erläuterte Be- triebsmodus-Einstelleinrichtung auch für die Einstellung des Start-Betriebsmodus genutzt werden kann, wobei die Steuer- einrichtung ein entsprechendes Steuersignal an das Auswahl- mittel schickt, um das Startsignal oder das Eingangssignal aus- zuwählen. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt insbesondere in ei- ner Vereinfachung des Aufbaus und damit in Kostenersparnissen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach- stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Be- zug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen : Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungs- gemäßen Sicherheitsschaltgeräts ; und Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm eines Kanals des in Fig. 1 gezeigten Sicherheitsschaltgeräts.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein Sicherheits- schaltgerät gezeigt und mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeich- net. Das Sicherheitsschaltgerät 20 umfaßt eine schematisch an- gedeutete sichere Auswerte-und Steuereinheit 22. Diese Auswer- te-und Steuereinheit ist aus bekannten Bauelementen aufgebaut, wie sie auch in dem vorgenannten Sicherheitsschaltgerät"PNOZ der Anmelderin verwendet werden. Die Aufgabe dieser Auswerte- und Steuereinheit besteht insbesondere darin, zugeführte Schaltsignale sicher auszuwerten und entsprechende Ausgangs- signale zu erzeugen.

Die Auswerte-und Steuereinheit 22 ist im gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel zweikanalig aufgebaut, wobei die beiden Kanäle mit den Bezugszeichen 24a und 24b gekennzeichnet sind. Selbst- verständlich sind auch andere Ausgestaltungen der Auswerte-und Steuereinheit 22 möglich. Zur näheren Erläuterung einer solchen Auswerte-und Steuereinheit 22 wird beispielsweise auf das Buch "Maschinensicherheit", Winfried Graf, Hüthig Verlag, 1997, Be- zug genommen.

Das Sicherheitsschaltgerät 20 umfaßt ferner Schaltelemente 30, die von der Auswerte-und Steuereinheit 22 Steuersignale erhal- ten. Dies ist in Fig. 2 durch Leitungen 26 verdeutlicht.

Bei dem Schaltelement 30 handelt es sich im einfachsten Fall um einen Transistor, dessen Basis das Steuersignal empfängt und an dessen Emitter oder Kollektor ein Ausgangssignal abgegriffen wird, wobei das Ausgangssignal von dem Schaltelement auf zwei unterschiedliche Potentiale schaltbar ist.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfaßt das Schaltelement 30 neben einem Transistor 32 zwei in Reihe geschaltete Widerstände 34 und einen Verstärker 36. Der Kollektor des Transistors 32 liegt an einem ersten Bezugspotential UB, während der Emitter des Transistors 32 über die Reihenschaltung der Widerstände 34 an einem zweiten Potential 0 (Masse) liegt. Der Verstärker 36 ist mit seiner Eingangsseite mit dem Knoten der beiden Wider- stände 34 verbunden und stellt an seinem Ausgang 37 ein Rück- koppellesesignal zur Verfügung.

Das Ausgangssignal des Schaltelements 30 wird am Emitter des Transistors 32 abgenommen und steht an einem Ausgang 38 zur Verfügung. Ferner gelangt das Ausgangssignal der Auswerte-und Steuereinheit 22 über einen Eingang 39 des Schaltelements 30 an die Basis des Transistors 32.

Das Schaltelement 30 ist so aufgebaut, daß abhängig von dem Signal am Eingang 39 das am Ausgang 38 des Schaltelements an- liegende Signal zwischen dem ersten Potential und dem zweiten Potential geschaltet wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt am Ausgang 38 das erste Potential UB an, wenn das Ein- gangssignal am Eingang 39 in etwa dieses Potential hat. Wenn das Ausgangssignal nahe am zweiten Potential liegt, ist auch das Ausgangssignal am Ausgang 38 auf dem zweiten Potential 0.

Das Schaltelement 30 ist aus Übersichtlichkeitsgründen in Fig.

1 stark vereinfacht dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß die Schaltelemente 30 entsprechend dem gerade beschriebenen Aufbau ausgebildet sind. Es gibt jedoch auch andere Ausgestal- tungsmöglichkeiten, um die beschriebene Funktion des Schalt- elements 30 zu erreichen.

Das in Fig. 1 gezeigte Sicherheitsschaltgerät 20 umfaßt zwei Eingangsklemmen 41,42, die mit der Auswerte-und Steuereinheit 22 verbunden sind. An diese beiden Eingangsklemmen 41,42 wird -im vorliegenden Ausführungsbeispiel-ein zweikanaliger Schalter 50 angeschlossen, derart, daß die Eingangsklemme 41 bei geschlossenem Schalter mit einem Signal S1 und die Ein- gangsklemme 42 mit einem Signal S2 beaufschlagt sind. Bei dem Schalter 50 handelt es sich hier beispielsweise um einen Not- Aus-Schalter einer Maschine. Selbstverständlich kann es sich bei dem Schalter 50 auch um einen Schalter einer Schutztürüber- wachung handeln.

Je nach gewünschter Sicherheitskategorie sind die Signale S1 und S2 Signale mit konstantem Potential, beispielsweise Be- triebsspannung oder 0 Volt, oder mit Taktsignale verbunden, um Querschlüsse zwischen den beiden Leitungen zu den Eingangs- klemmen 41,42 feststellen zu können.

Das Sicherheitsschaltgerät 20 umfaßt neben den erwähnten Ein- gangsklemmen auch Ausgangsklemmen 44,45, wobei jeweils eine Ausgangsklemme 44,45 mit dem Ausgang 38 eines Schaltelements 30 verbunden ist. Somit ist jeder Ausgangsklemme 44,45 ein Schaltelement 30 zugeordnet, wobei das Ausgangssignal des Schaltelements 30 über die entsprechende Ausgangsklemme 44,45 von außen abgreifbar ist.

An die Ausgangsklemme 44 ist ein Eingangskreis 46 eines Relais 47 oder eines Schützes oder allgemein ein Aktor oder ein weite- res Sicherheitsschaltgerät angeschlossen. In gleicher Weise ist an der Ausgangsklemme 45 ein Eingangskreis 46 eines weiteren Relais oder Schützes 47 oder allgemein ein weiterer Aktor oder ein weiteres Sicherheitsschaltgerät angeschlossen. Jeweilige Arbeitskontakte 48 der beiden Relais 47 liegen in Reihe und dienen zum Schließen oder Öffnen einer Energieversorgungs- leitung zu einer schematisch angedeuteten Maschine 49. Die Ma- schine 49 läuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur dann, wenn beide Arbeitskontakte geschlossen sind, d. h., wenn an bei- den Ausgangsklemmen 44,45 ein zur Aktivierung der Eingangs- kreise 46 ausreichendes Signal anliegt.

Das Sicherheitsschaltgerät 20 weist eine weitere Eingangsklemme 43 auf, der ein Startsignal zuführbar ist. Dieses Startsignal wird von einem Startschalter 52 erzeugt, indem eine Verbindung zu einer Signalquelle S3 geschaffen wird. Diese Signalquelle S3 liefert beispielsweise ein konstantes Signal (Betriebsspannung, 0 Volt) oder ein Taktsignal. In Reihe zu dem Startschalter 52 liegen zwei weitere Arbeitskontakte 48'des Relais 47, die mit den Arbeitskontakten 48 zwangsgeführt sind und im Gegensatz zu diesen als Öffner ausgebildet sind. Damit wird erreicht, daß die Eingangsklemme 43 auf jeden Fall dann von der Signalquelle S3 getrennt wird, wenn zumindest einer der beiden Arbeits- kontakte 48 geschlossen ist.

Die grundsätzliche Funktion eines solchen Sicherheitsschalt- geräts 20 ist an sich bekannt, so daß nur kurz darauf eingegan- gen werden soll.

Das Sicherheitsschaltgerät 20 hat die Aufgabe, die Arbeits- kontakte 48 zu schließen, wenn ein Startsignal an der Eingangs- klemme 43 anliegt. Die Maschine 49 läuft daraufhin an. Wenn bei Eintreten eines Notfalls der Not-Aus-Schalter 50 gedrückt wird, wertet die Auswerte-und Steuereinheit dieses Schaltereignis aus und steuert die Schaltelemente 30 entsprechend an. Die Aus- gangssignale werden auf das zweite Potential (Masse) gebracht, so daß die Bestromung der beiden Eingangskreise 46 der Relais 47 unterbrochen wird, mit dem Ergebnis, daß die beiden Arbeits- kontakte 48 öffnen und die Maschine zum Stillstand kommt. Die Auswerte-und Steuereinheit 22 arbeitet dabei sicher im Sinne europäischer Sicherheitsnormen, so daß beispielsweise ver- schweißte Arbeitskontakte 48 des Relais 47 oder beispielsweise ein Querschluß zwischen den beiden Eingangsklemmen 41,42 er- kannt werden. Ferner läßt sich über das am Ausgang 37 anliegen- de Rückkoppellesesignal ein Fehler des Schaltelements 30 erken- nen.

Weitere Erläuterungen zu diesem Sicherheitsschaltgerät 20 sowie zu Abwandlungen davon und der Möglichkeit, derartige Sicher- heitsschaltgeräte in unterschiedlicher Art und Weise zu kop- peln, beispielsweise in Reihe zu schalten, sind in der Anmel- dung der Anmelderin DE 100 11 211.0, angemeldet am 8. März 2000, offenbart. Zur Vereinfachung werden die dort beschriebe- nen Ausführungsbeispiele durch Bezugnahme hier aufgenommen.

In Fig. 1 ist zu erkennen, daß die Auswerte-und Steuereinheit 22 einen ersten Taktgeber 60 und einen zweiten Taktgeber 62 um- faßt. Die Taktgeber 60,62 erzeugen jeweils ein Taktsignal, wo- bei sich die beiden Taktsignale in ihrer Taktperiode und/oder der Phase unterscheiden. Das jeweils erzeugte Taktsignal wird einerseits den Kanälen 24a, 24b zugeführt (hier nur für Kanal 24a dargestellt) und andererseits an Ausgangsklemmen 64,66 be- reitgestellt. An diesen beiden Ausgangsklemmen 64,66 lassen sich die zuvor angegebenen Signale S1, S2 abgreifen und über den Schalter 50 den beiden Eingangsklemmen 41,42 zuführen. Bei geschlossenem Schalter 50 werden die Signale S1 und S2 von dem jeweiligen Kanal 24a, 24b ausgewer- tet, indem beispielsweise die Signale jeweils mit dem vom Takt- geber 60 bzw. 62 erzeugten Taktsignal verglichen werden. Falls der Vergleich zu einer Nichtübereinstimmung führt, ist der Schalter 50 entweder geöffnet, oder es liegt ein Querschluß zwischen den Leitungen vor, wobei in beiden Fällen das Ergebnis ein Abschalten der Maschine 49 sein wird.

Das in Fig. 1 gezeigte Sicherheitsschaltgerät 20 umfaßt eine weitere Eingangsklemme, die mit dem Bezugszeichen 70 gekenn- zeichnet ist. Diese Eingangsklemme 70 ist mit der Auswerte-und Steuereinheit 22 und dort sowohl mit dem Kanal 24a als auch mit dem Kanal 24b verbunden. Die Eingangsklemme 70 dient der Zufüh- rung eines Eingangssignals E1, das festlegt, in welchem Be- triebsmodus das Sicherheitsschaltgerät 20 arbeiten soll. Zur Vereinfachung wird nachfolgend bei der Beschreibung der Funkti- on dieses Signals lediglich auf den Kanal 24a Bezug genommen.

Es versteht sich, daß genau die gleiche Funktion auch von Kanal 24b ausgeführt wird, um einen zweikanaligen Aufbau zu errei- chen, d. h. also, daß eine Einstellung des Betriebsmodus beider Kanäle über das Eingangssignal erfolgt.

In Fig. 1 ist durch gestrichelte Linien angegeben, woher das Signal E1 stammt. Eine Möglichkeit besteht darin, die Eingangs- klemme 70 mit der Ausgangsklemme 64 über eine Drahtbrücke Dl zu verbinden, so daß das Signal E1 von dem Taktgeber 60 geliefert wird. Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Eingangsklemme 70 über eine Drahtbrücke D2 mit der Ausgangsklemme 66 zu ver- binden, so daß der zweite Taktgeber 62 das Signal El liefert.

Die dritte Möglichkeit ist eine Drahtbrücke D3 zwischen Ein- gangsklemme 70 und beispielsweise einer Klemme 75, an der die Betriebsspannung anliegt. Die vierte in Fig. 1 gestrichelt an- gedeutete Lösung besteht in einer Drahtbrücke D4 zwischen einer Klemme 76, an der 0 Volt anliegt, und der entsprechenden Ein- gangsklemme 70. Diese Lösung ließe sich beispielsweise auch da- durch realisieren, daß an die Eingangsklemme 70 kein Signal an- gelegt wird.

Auf diese Art und Weise ist es also möglich, durch eine einfa- che Drahtbrücke eines von vier im Sicherheitsschaltgerät 20 be- reits vorgesehenen Signalen der Eingangsklemme 70 und damit dem Kanal 24a und dem Kanal 24b der Auswerte-und Steuereinheit 22 zuzuführen. Folglich lassen sich auch vier unterschiedliche Be- triebsmodi über ein einziges Eingangssignal E1 auswählen.

Zuvor wurde erwähnt, daß über die Eingangsklemme 43 ein Start- signal S3 dem Sicherheitsschaltgerät 20 zugeführt werden kann.

Wie bei dem Eingangssignal E1, läßt sich dieses Startsignal S3 von den Ausgangsklemmen 64,66, oder 75 abgreifen (aufgrund in- terner Verschaltung kann ein 0V Signal nicht erkannt werden), so daß insgesamt drei unterschiedliche Startsignale möglich sind, ohne das Sicherheitsschaltgerät 20 um weitere Signal- erzeugungsmittel ergänzen zu müssen. Vielmehr werden die be- reits vorhandenen Mittel für zusätzliche Funktionen eingesetzt.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild des in Fig. 1 gezeigten Kanals 24a stellvertretend für beide Kanäle 24a und 24b. Dieser Kanal 24a umfaßt eine Steuereinrich- tung 80, die im wesentlichen die sichere Auswertung des über die Eingangsklemme 41 zugeführten Signals Sl übernimmt. Dieses Signal Sl wird über eine elektrische Verbindung 81 übertragen.

Abhängig von diesem Signal Sl wird am Ausgang 26 der Steuerein- richtung 80 ein das nachgeordnete Schaltelement 30 ansteuerndes Signal erzeugt.

Zur Auswertung des Eingangssignals El ist eine Vergleichs- einrichtung 85 vorgesehen, der die Aufgabe zukommt, den Typ des Eingangssignals zu bestimmen, d. h. anzugeben, welcher der mög- lichen-im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier-Eingangs- signal-Typen angelegt ist. Eine Möglichkeit, diese Aufgabe auszuführen, besteht darin, das Eingangssignal El mit jedem der möglichen Signaltypen, also mit den Taktsignalen der beiden Taktgeber 60,62, mit der Betriebsspannung UB oder der Spannung 0 zu vergleichen. Hierfür sind vier Vergleicher 87.1,87.2, 87.3 und 87.4 vorgesehen. Jedem dieser Vergleicher 87 wird einerseits das Signal El und andererseits eines der vorgenann- ten Signale zugeführt. So ist beispielsweise ein Eingang des Vergleichers 87.4 mit dem Taktgeber 62, ein Eingang des Ver- gleichers 87.3 mit dem anderen Taktgeber 60 oder ein Eingang des Vergleichers 87.2 mit der Betriebsspannung UB verbunden.

Die vier Vergleicher 87.1 bis 87.4 liefern insgesamt vier Aus- gangssignale Al bis A4, die zur weiteren Auswertung der Steuer- einrichtung 80 zugeführt werden. Anhand dieser Ausgangssignale Al bis A4 kann die Steuereinrichtung entscheiden, welche der vier möglichen Betriebsmodi gewünscht ist, und kann diese dann auch entsprechend einstellen. Die vier Ausgangssignale Al bis A4 können auch zu einem 2-Bit-Signal zusammengefaßt werden, so daß lediglich zwei Signale an die Steuereinrichtung 80 übermit- telt werden müssen. Ferner ist es auch denkbar, die Funktiona- lität der Vergleichseinrichtung 85 von der Steuereinrichtung 80 übernehmen zu lassen. Dies ist durch entsprechende Ausgestal- tung dieser Steuereinrichtung 80, vorzugsweise eines Mikrocon- trollers, möglich.

Zur Erhöhung der Flexibilität und zur Reduzierung des baulichen Aufwands ist es möglich, die Vergleichseinrichtung 85 auch dazu einzusetzen, den Typ des Eingangssignals S3 zu bestimmen. Um nur eines der beiden Signale El oder S3 der Vergleichseinrich- tung 85 zuzuführen, ist ein Umschalter 89 schematisch angedeu- tet, der über ein Steuersignal der Steuereinrichtung 80 (in Fig. 2 nicht gezeigt) umschaltbar ist. Somit lassen sich auch die drei unterschiedlichen Start-Betriebsmodi über die entspre- chende Auswahl des Signals S3 einstellen.

Wie eingangs bereits angedeutet, besteht beispielsweise ein Be- triebsmodus darin, an den Eingangsklemmen 41 und 42 Taktsignale zuzulassen, so daß ein Querschluß zwischen den beiden zuführen- den Leitungen erkennbar ist. Ein anderer Betriebsmodus besteht darin, das Schaltelement 30 von dem jeweiligen Kanal 24a, 24b so ansteuern zu lassen, daß an den Ausgangsklemmen 44,45 ein Taktsignal anliegt. Dies ist dann vorteilhaft, wenn ein in Fig.

1 gezeigtes Sicherheitsschaltgerät 20 mit einem weiteren Si- cherheitsschaltgerät 20 in Reihe geschaltet werden soll. Eine genaue Beschreibung einer solchen Reihenschaltung ist in der Patentanmeldung DE 100 11 211.0 der Anmelderin angegeben, so daß der Einfachheit wegen auf diese entsprechende Beschreibung Bezug genommen wird.

Ein weiter Betriebsmodus ist dann einzustellen, wenn das Si- cherheitsschaltgerät 20 sowohl von einem vorgelagerten Sicher- heitsschaltgerät Taktsignale zugeführt bekommt und an ein nach- geordnetes Sicherheitsschaltgerät auch Taktsignale liefern muß.

Ein vierter Betriebsmodus ist dann auszuwählen, wenn das Si- cherheitsschaltgerät 20 von einem vorgelagerten Sicherheits- schaltgerät 20 Taktsignale empfängt, aber an den Ausgangs- klemmen 44,45 ein konstantes Signal, also kein Taktsignal, be- reitstellen muß. Dies wären vier mögliche Betriebsmodi, die durch Verbinden der Eingangsklemme 70 mit der Ausgangsklemme 64, der Ausgangsklemme 66, der Ausgangsklemme 75 oder der Aus- gangsklemme 76 (oder alternativ Weglassen der Verbindung) ein- gestellt werden könnten.

Darüber hinaus sind aber auch andere Betriebsmodi denkbar. Be- vorzugt ist, daß das Eingangssignal El nicht alleine für diesen Zweck erzeugt werden muß, sondern vielmehr bereits im Sicher- heitsschaltgerät 20 vorhanden ist und nur über eine einfache Drahtbrücke an die Ausgangsklemme 70 geführt werden muß. Eine Sicherheit gegen Kurzschluß etc. wird vorteilhafterweise da- durch erreicht, daß die über die Drahtbrücken D1 bis D4 zu ver- bindenden Klemmen nicht unmittelbar nebeneinander am Sicher- heitsschaltgerät 20 liegen. Die Auswertung des Signals El erfolgt üblicherweise erst, nach- dem geprüft wurde, ob Verdrahtungsfehler im Zusammenhang mit dem Schalter 50 vorliegen, was beispielsweise über die unter- schiedlichen Taktsignale erreicht wird. Liegt kein Verdrah- tungsfehler vor, liest die Steuereinrichtung 80 das Ergebnis des von der Vergleichseinrichtung 85 gelieferten Vergleichs aus und stellt daraufhin den gewünschten Betriebsmodus ein.

Fig. 2 läßt noch erkennen, daß die Steuereinrichtung 80 ein weiteres Ausgangssignal P liefert, das an einer in Fig. 1 zu erkennenden Ausgangsklemme 77 anliegt. Dieses Signal P kann bei einer Reihenschaltung von mehreren Sicherheitsschaltgeräten beispielsweise das Eingangssignal El für ein nachgeordnetes Si- cherheitsschaltgerät bilden, so daß an diesem Sicherheits- schaltgerät keine Drahtbrücken zur Verbindung der Klemme 70 mit einer der Klemmen 64,66,75 oder 76 notwendig werden. Damit ist es möglich, daß die Steuereinrichtung 80 die Betriebsmodi des nachgeordneten Sicherheitsschaltgeräts 20 festlegt.

In einem weiteren, hier nicht näher dargestellten Ausführungs- beispiel wird über das Eingangssignal El ein Betriebsparameter, beispielsweise eine Verzögerungszeit beim Abschalten, einge- stellt. In einem bevorzugten Anwendungsfall eines solchen Aus- führungsbeispiels sind zwei funktionsgleiche Eingangsklemmen 70 vorhanden, so daß dem Sicherheitsschaltgerät hier zwei Ein- gangssignale El zugeführt werden können. Jedes der beiden Ein- gangssignale El kann entweder 24 Volt, 0 Volt, ein erstes oder ein zweites Taktsignal sein. Insgesamt lassen sich daher bei diesem Ausführungsbeispiel 16 verschiedene Verzögerungszeiten auswählen, ohne daß hierzu ein aufwendiger und teurer Mehrstel- lungsschalter benötigt wird. Bevorzugt sind die verschiedenen Verzögerungszeiten den beiden Eingangssignalen so zugeordnet, daß bei Anliegen der beiden 0 Volt Signale die kürzestmögliche Verzögerungszeit ausgewählt ist. Dies bedeutet, daß die kürze- ste und damit im Hinblick auf Notfallsituationen sicherste Ver- zögerungszeit auch dann ausgewählt ist, wenn die Eingangssigna- le El infolge eines Fehlers fehlen oder wegfallen. Bei einem notwendigen Austausch des Gerätes ist diese Ausführung beson- ders schnell, da keine Einstellelemente für die Verzögerungs- zeit betätigt werden müssen.