DE10016712A1 - Sicherheitsschaltgerät und Verfahren zur Einstellung einer Betriebsart eines Sicherheitsschaltgeräts - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Betriebsart eines Sicherheitsschaltgeräts und ein Sicherheitsschaltgerät zum Ein- und sicheren Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers abhängig von einem Schaltereignis eines Sicherheitsgebers, mit zumindest einem Schaltelement (30) und einer Betriebsarten-Einstelleinrichtung (85) zur Auswahl einer Betriebsart abhängig von einem Eingangssignal (E1, S3). Das Sicherheitsschaltgerät zeichnet sich dadurch aus, daß die Betriebsarten-Einstelleinrichtung (85) derart ausgebildet ist, daß sie zumindest drei unterschiedliche Eingangssignale zur Auswahl von zumindest drei Betriebsarten erkennt (Fig. 1).

Description

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 arten-Einstelleinrichtung zur Auswahl einer Betriebsart abhän­ gig von einem Eingangssignal. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Einstellung einer Betriebsart eines solchen Sicherheitsschaltgeräts.

Sicherheitsschaltgeräte der vorgenannten Art sind allgemein be­ kannt. So bietet die Anmelderin beispielsweise Sicherheits­ schaltgeräte in unterschiedlichen Varianten unter dem Namen "PNOZ" an. Aus der DE 197 36 183 C1 ist beispielsweise ein Sicherheitsschaltgerät bekannt. Derartige Sicherheitsschalt­ geräte werden vor allem im industriellen Bereich verwendet, um elektrisch angetriebene Maschinen, wie beispielsweise eine Presse oder ein Fräswerkzeug, ein- und sicher auszuschalten. Sie dienen insbesondere in Verbindung mit einem mechanisch be­ tätigbaren Sicherheitsgeber, beispielsweise einem Not-Aus- Taster, dazu, die Maschine in einer Notfallsituation schnell und sicher abzuschalten. Hierzu wird die Stromversorgung der abzuschaltenden Maschine über Arbeitskontakte von zwei elektro­ mechanischen Schaltelementen geführt. 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.

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 selbst hinsichtlich seiner Betriebsweise an den eingesetzten Sicherheitsgeber-Typ anzupassen.

Eine Möglichkeit dieser Anpassung bestand einfach darin, für jeden Typ von Sicherheitsgeber ein eigenes Sicherheitsschalt­ gerät vorzusehen. Die Folge ist jedoch eine erhöhte Lagerhal­ tung und Probleme bei der Reparatur, weil nur das jeweils an den entsprechenden Typ des Sicherheitsgebers angepaßte Sicher­ heitsschaltgerät eingesetzt werden kann.

Um hier Abhilfe zu schaffen, hat die Anmelderin in DE 197 07 241 A1 ein Sicherheitsschaltgerät vorgeschlagen, an das unter­ schiedliche Sicherheitsgeber eines Satzes von möglichen an­ schließbaren Sicherheitsgebern angeschaltet werden können. Da­ bei ist für jeden Sicherheitsgeber des Satzes eine typische Kombination von verwendeten Ein- und Ausgängen vorgesehen. Die Art der Anschaltung des Sicherheitsgebers ist für jeden Sicher­ heitsgeber innerhalb des Satzes eindeutig, womit das Sicher­ heitsschaltgerät beim Anlauf aufgrund der geschlossenen galva­ nischen Verbindungen erkennen kann, welche Art von Sicherheits­ geber angeschlossen ist bzw. welche Funktion bei gleichen Si­ cherheitsgebern erforderlich ist. Entsprechend dieser Zuordnung steuert sich das Sicherheitsschaltgerät selbsttätig in die er­ forderliche Betriebsart. Mit anderen Worten bedeutet das, daß das Sicherheitsschaltgerät eine Vielzahl von Eingängen auf­ weist, und der Benutzer die Möglichkeit besitzt, durch geziel­ tes Verbinden des Sicherheitsgebers mit einem dieser Eingänge eine von mehreren Betriebsarten 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 Sicherheitsschaltgerät 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 Betriebsarten einstellbar sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird von einem Sicherheitsschaltgerät der eingangs genannten Art dadurch ge­ löst, daß die Betriebsarten-Einstelleinrichtung derart ausge­ bildet ist, daß sie zumindest drei unterschiedliche Eingangs­ signale zur Auswahl von zumindest drei Betriebsarten erkennt. D. h., daß die Betriebsarten-Einstelleinrichtung über die Aus­ wertung eines einzigen Signals an einem einzigen Eingang eine von zumindest drei Betriebsarten auswählen kann.

Der Vorteil dieses Sicherheitsschaltgeräts liegt insbesondere in seinem einfachen Aufbau. So ist es ausreichend, eine einzige Eingangsklemme zur Zuführung des Eingangssignals vorzusehen. Dies läßt einerseits die Verringerung der Baugröße des Sicher­ heitsschaltgeräts zu und führt andererseits zu Kosteneinsparun­ gen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil kann darin gesehen werden, daß auf aufwendige und zur Erzielung der geforderten Sicherheit redundant ausgeführte Schaltelemente zur Einstellung der ver­ schiedenen Betriebsarten verzichtet werden kann.

Der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendete Ausdruck "Betriebsart" bezeichnet eine Betriebsweise des Sicherheitsschaltgeräts, die beispielsweise von dem angeschlos­ senen Sicherheitsgeber abhängt. So läßt sich beispielsweise das Sicherheitsschaltgerät über die Betriebsarten-Einstelleinrich­ tung in eine Betriebsart setzen, die die Zuführung von Takt­ signalen über die Sicherheitsgeber zuläßt, so daß beispiels­ weise Querschlüsse in den Leitungen vom Sicherheitsgeber zum Sicherheitsschaltgerät erkennbar sind. Bei einer anderen Be­ triebsart liefert beispielsweise das Schaltelement des Sicher­ heitsschaltgeräts ein Taktsignal, das an ein weiteres in Reihe geschaltetes Sicherheitsschaltgerät über einen weiteren Sicher­ heitsgeber übertragen wird. Auch hier dient das Taktsignal da­ zu, Querschlüsse zu erkennen.

Es versteht sich, daß eine abschließende Aufzählung der denk­ baren Betriebsarten nicht möglich ist, so daß die zuvor erwähn­ ten Betriebsarten rein beispielhaft gewählt sind und stell­ vertretend für alle möglichen Betriebsarten stehen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Betriebsarten- Einstelleinrichtung ein Mittel zum Vergleich des Eingangs­ signals 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. Vorzugsweise ist eine Ein­ gangsklemme vorgesehen, die mit der Betriebsarten-Einstell­ einrichtung verbunden ist, so daß das Eingangssignal über die Eingangsklemme zuführbar ist.

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 Betriebsarten (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 selbstverständlich denk­ bar, das Takterzeugungsmittel zu erweitern, so daß mehr als die genannten zwei Taktsignale erzeugt werden und damit eine Aus­ wahl von mehr als vier Betriebsarten ermöglicht wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest eine Ausgansgklemme vorgesehen, die mit dem Takterzeugungs­ mittel verbunden ist und eines der Taktsignale bereitstellt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein im Sicherheitsschalt­ gerät für die Querschlußerkennung erzeugtes Taktsignal für die Einstellung der Betriebsart nutzbar wird. Damit erübrigen sich zusätzliche bauliche Maßnahmen, um entsprechende Eingangssigna­ le für die Betriebsarten-Einstelleinrichtung zu erzeugen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuer­ einrichtung vorgesehen, die mit der Betriebsarten-Einstell­ einrichtung verbunden ist und abhängig von zumindest einem Aus­ gangssignal der Betriebsarten-Einstelleinrichtung die ausge­ wählte Betriebsart einstellt. Vorzugsweise ist die Betriebs­ arten-Einstelleinrichtung Teil der Steuereinrichtung.

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

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß es möglich wird, daß das Steuerschaltgerät die Betriebsart des nachgeordneten, in Reihe geschalteten Sicherheitsschaltgeräts einstellt. Somit kann das nachgeordnete Sicherheitsschaltgerät an die Art des Ausgangs­ signals, beispielsweise ein Taktsignal oder ein konstantes Signal, des vorgeordneten Sicherheitsschaltgeräts angepaßt wer­ den.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Ein­ gangsklemme zum Anlegen eines Startsignals vorgesehen, um eine von mehreren Start-Betriebsarten auszuwählen. Dabei sind bei­ spielsweise mögliche Start-Betriebsarten "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 die gewünschte Start-Betriebsart ausgewählt werden kann. So kann das Start­ signal, wie bei dem zuvor erläuterten Eingangssignal zur Aus­ wahl der Betriebsart, ein Taktsignal oder ein konstantes Signal 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 Betriebsarten-Einstelleinrichtung zu­ führt.

Mit anderen Worten heißt das, daß die zuvor erläuterte Be­ triebsarten-Einstelleinrichtung auch für die Einstellung der Start-Betriebsart 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 einer Vereinfachung des Aufbaus und damit in Kostenersparnis­ sen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Einstellung einer Betriebsart eines erfindungs­ gemäßen Sicherheitsschaltgeräts gelöst, das sich dadurch aus­ zeichnet, daß eines von zumindest drei verschiedenen Signalen einer Eingangsklemme zugeführt wird, und daß abhängig von die­ sem Signal die Betriebsart ausgewählt wird, wobei zumindest eines der Signale vom Sicherheitsschaltgerät erzeugt wird.

Dieses Verfahren führt ebenfalls zu den zuvor erläuterten Vor­ teilen.

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 eines Ausführungsbeispiels mit Bezug 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 Gräf, Hüttig 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. Selbstverständlich gibt es auch andere Ausgestaltungsmöglichkeiten, um die eben beschriebene Funktion des Schaltelements 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. Beide Taktgeber 60, 62 erzeugen jeweils ein Taktsignal, wobei sich die beiden Taktsignale in ihrer Taktperiode und/oder der Phase unterscheiden. Das jeweils erzeugte Taktsignal wird einerseits dem Kanal 24a zugeführt, und andererseits an Aus­ gangsklemmen 64, 66 bereitgestellt. An diesen beiden Ausgangs­ klemmen 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 welcher Be­ triebsart das Sicherheitsschaltgerät 20 arbeiten soll. Zur Ver­ einfachung wird nachfolgend bei der Beschreibung der Funktion 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 der Betriebsart beider Kanäle über ein Eingangssignal erfolgt.

In Fig. 1 soll durch gestrichelte Linien angegeben werden, wo­ her dieses Signal S1 stammt. Eine Möglichkeit besteht darin, die Eingangsklemme 70 mit der Ausgangsklemme 64 über eine Drahtbrücke D1 zu verbinden, so daß das Signal E1 von dem Takt­ geber 60 geliefert wird. Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Eingangsklemme 70 über eine Drahtbrücke D2 mit der Aus­ gangsklemme 66 zu verbinden, so daß der zweite Taktgeber 62 das Signal E1 liefert. Die dritte Möglichkeit ist eine Drahtbrücke D3 zwischen Eingangsklemme 70 und beispielsweise einer Klemme 75, an der die Betriebsspannung anliegt. Die vierte in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Lösung besteht in einer Drahtbrücke D4 zwischen einer Klemme 76, an der 0 Volt anliegt, und der ent­ sprechenden Eingangsklemme 70. Diese Lösung ließe sich bei­ spielsweise auch dadurch realisieren, daß an die Eingangsklemme 70 kein Signal angelegt wird.

Auf diese Art und Weise ist es also möglich, durch eine einfa­ che Drahtbrücke eines von vier im Sicherheitsschaltgerät 20 be­ reits für andere Funktionen vorgesehenen Signalen der Eingangs­ klemme 70 und damit dem Kanal 24a und dem Kanal 24b der Auswer­ te- und Steuereinheit 22 zuzuführen. Folglich lassen sich auch vier unterschiedliche Betriebsarten über ein einziges Eingangs­ signal 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 S1 übernimmt. Dieses Signal S1 wird über eine elektrische Verbindung 81 übertragen.

Abhängig von diesem Signal S1 wird am Ausgang 26 der Steuerein­ richtung 80 ein das nachgeordnete Schaltelement 30 ansteuerndes Signal erzeugt.

Zur Auswertung des Eingangssignals E1 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 E1 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 E1 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 A1 bis A4, die zur weiteren Auswertung der Steuer­ einrichtung 80 zugeführt werden. Anhand dieser Ausgangssignale A1 bis A4 kann die Steuereinrichtung entscheiden, welche der vier möglichen Betriebsarten gewünscht ist, und kann diese dann auch entsprechend einstellen. Selbstverständlich lassen sich die vier Ausgangssignale A1 bis A4 auch zu einem 2-Bit-Signal zusammenfassen, so daß lediglich zwei Signale an die Steuer­ einrichtung 80 übermittelt werden müssen. Ferner ist es auch denkbar, die Funktionalität der Vergleichseinrichtung 85 von der Steuereinrichtung 80 übernehmen zu lassen. Dies ist durch entsprechende Ausgestaltung dieser Steuereinrichtung 80, vor­ zugsweise eines Mikrocontrollers, ohne weiteres 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 E1 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-Betriebsarten über die ent­ sprechende Auswahl des Signals S3 einstellen.

Wie eingangs bereits erläutert, besteht beispielsweise eine Be­ triebsart darin, an den Eingangsklemmen 41 und 42 Taktsignale zuzulassen, so daß ein Querschluß zwischen den beiden zuführen­ den Leitungen erkennbar ist. Eine weitere Betriebsart 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 notwendig, wenn ein in Fig. 1 gezeigtes Sicherheitsschaltgerät 20 mit einem weiteren Sicher­ heitsschaltgerät 20 in Reihe geschaltet werden soll. Eine ge­ naue Beschreibung einer solchen Reihenschaltung ist in der oben angegebenen Patentanmeldung DE 100 11 211.0 der Anmelderin an­ gegeben, so daß der Einfachheit wegen auf diese entsprechende Beschreibung Bezug genommen wird.

Eine weitere Betriebsart ist dann einzustellen, wenn das Sicherheitsschaltgerät 20 sowohl von einem vorgelagerten Sicherheitsschaltgerät Taktsignale zugeführt bekommt und an ein nachgeordnetes Sicherheitsschaltgerät auch Taktsignale liefern muß. Eine vierte Betriebsart ist dann auszuwählen, wenn das Sicherheitsschaltgerät 20 von einem vorgelagerten Sicherheits­ schaltgerät 20 Taktsignale empfängt aber an den Ausgangsklemmen 44, 45 ein konstantes Signal, also kein Taktsignal, bereitstel­ len muß. Dies wären vier mögliche Betriebsarten, die durch Ver­ binden der Eingangsklemme 70 mit der Ausgangsklemme 64, der Ausgangsklemme 66, der Ausgangsklemme 75 oder der Ausgangs­ klemme 76 (oder alternativ Weglassen der Verbindung) einge­ stellt werden könnten.

Es versteht sich, daß auch andere Betriebsarten möglich sind. Entscheidend dabei ist, daß das Eingangssignal E1 nicht alleine für diesen Zweck erzeugt werden muß, sondern vielmehr bereits im Sicherheitsschaltgerät 20 vorhanden ist und nur über eine einfache Drahtbrücke an die Ausgangsklemme 70 geführt werden muß. Die Sicherheit gegen Kurzschluß etc. wird dadurch er­ reicht, daß die über die Drahtbrücken D1 bis D4 zu verbindenden Klemmen nicht unmittelbar nebeneinander am Sicherheitsschalt­ gerät 20 liegen.

Die Auswertung des Signals E1 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 die gewünschte Betriebsart 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 für ein nachgeordnetes Si­ cherheitsschaltgerät E1 bilden, so daß an diesem Sicherheits­ schaltgerät keine Drahtbrücken zur Verbindung der Klemme 70 mit einer der Klemmen 64, 66, 75 oder 76 notwendig wird. Damit ist es möglich, daß die Steuereinrichtung 80 die Betriebsart des nachgeordneten Sicherheitsschaltgeräts 20 festlegt.

Nach alledem zeigt sich, daß das erfindungsgemäße Sicherheits­ schaltgerät eine einfache Möglichkeit schafft, eine von zumin­ dest drei, vorzugsweise vier Betriebsarten (im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier) auszuwählen, ohne aufwendige Schalter oder mehrere Eingangsklemmen vorsehen zu müssen. Vielmehr ge­ nügt ein Eingangssignal E1, das von einer bereits für andere Zwecke vorgesehenen Signalquelle geliefert wird, um beide Kanä­ le des Sicherheitsschaltgeräts anzusteuern. Es ist damit nicht notwendig, zusätzliche Mittel vorzusehen, die ein entsprechen­ des Eingangssignal E1 erzeugen.

Claims (14)

1. Sicherheitsschaltgerät zum Ein- und sicheren Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers abhängig von einem Schalt­ ereignis eines Sicherheitsgebers, mit zumindest einem Schaltelement (30) und einer Betriebsarten-Einstell­ einrichtung (85) zur Auswahl einer Betriebsart abhängig von einem Eingangssignal (E1, S3), dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsarten-Einstelleinrichtung (85) derart aus­ gebildet ist, daß sie zumindest drei unterschiedliche Ein­ gangssignale zur Auswahl von zumindest drei Betriebsarten erkennt.

2. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Betriebsarten-Einstelleinrichtung (85) ein Mittel zum Vergleich (87; Vergleichsmittel) des Ein­ gangssignals (E1, S3) mit zumindest drei verschiedenen Vergleichssignalen umfaßt.

3. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Takterzeugungsmittel (60, 62), das ein Takt­ signal erzeugt und dieses als eines der Vergleichssignale bereitstellt.

4. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Takterzeugungsmittel (60, 62) zwei un­ terschiedliche Taktsignale erzeugt und diese als zwei der zumindest drei verschiedenen Vergleichssignale bereit­ stellt.

5. Sicherheitsschaltgerät nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangsklemme (70) vorgesehen ist, die mit der Betriebsarten-Einstell­ einrichtung (85) verbunden ist, so daß das Eingangssignal (E1) über die Eingangsklemme (70) zuführbar ist.

6. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest eine Ausgangsklemme (64, 66) vor­ gesehen ist, die mit dem Takterzeugungsmittel (60, 62) verbunden 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) vorgesehen ist, die mit der Betriebsarten- Einstelleinrichtung (85) verbunden ist und abhängig von zumindest einem Ausgangssignal (A1-A4) der Betriebsarten- Einstelleinrichtung (85) die ausgewählte Betriebsart ein­ stellt.

9. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinrichtung (80) ein Eingangs­ signal (P) für ein nachgeordnetes Sicherheitsschaltgerät (20) erzeugt und an einer Ausgangsklemme (77) bereit­ stellt.

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 eine Eingangsklemme (43) zum Anlegen eines Startsignals (S3) vorgesehen ist, um eine von mehreren Start-Betriebsarten auszuwählen.

12. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Auswahlmittel (89) vorgesehen ist, dem das Eingangssignal (E1) und das Startsignal (S3) zugeführt sind und das abhängig von einem Steuersignal eines der beiden Signale der Betriebsarten-Einstelleinrichtung (85) zuführt.

13. Sicherheitsschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuereinrichtung (80) die Betriebs­ arten-Einstelleinrichtung (85) umfaßt.

14. Verfahren zur Einstellung einer Betriebsart eines Sicher­ heitsschaltgeräts (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eines von zumindest drei ver­ schiedenen Signalen einer Eingangsklemme (70) zugeführt wird, und daß abhängig von diesem Signal die Betriebsart ausgewählt wird, wobei zumindest eines der Signale vom Sicherheitsschaltgerät (20) erzeugt wird.