DE19754141C2 - Sicherheitseinrichtung für Rolltreppen und Rollsteige - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung von Funktionseinheiten an Rolltreppen und Rollsteigen.

Es ist allgemein bekannt, Funktionseinheiten an Rolltreppen und Rollsteigen, wie z. B. den Antriebsmotor für die Stufen bzw. die Paletten oder den Handlaufantrieb mittels Sicherheitseinrichtungen zu überwachen. Zur Anwendung gelangen vielfach Schütze, die mit Hilfe einer Elektronik auf Basis einer fest verdrahteten Logik die Rolltreppe oder den Rollsteig im Fehlerfall stillsetzen. Nachteilig ist hier festzustellen, daß infolge dieser elektrischen Bauteile ein erhöhter Raumaufwand sowie ein erhöhter Verdrahtungsaufwand betrieben werden muß.

Rolltreppen und Rollsteige müssen gem. geltenden in- und ausländischen Sicherheitsvorschriften so ausgerüstet sein, daß sie selbsttätig stillgesetzt werden, bevor die Geschwindigkeit beispielsweise den 1, 2 fachen Wert der Nenngeschwindigkeit überschreitet. Dieser Maßgabe wird durch die bekannten Überwachungseinrichtungen auf der Grundlage von Schützen oder ihren Vorschützen zwar Rechnung getragen, der Bauaufwand wird jedoch als zu hoch angesehen.

Als nächstkommender Stand der Technik zeigt die US 5,526,256 eine Kontrolleinrichtung für Personenförderan­ lagen, welche aus mehreren Prozessoren besteht. Zwei die­ ser Prozessoren überwachen dabei unabhängig voneinander unterschiedliche Parameter von unterschiedlichen Funkti­ onseinheiten. Bei Ausfall eines der Prozessoren wird die Personenförderanlage nicht stillgesetzt, vielmehr über­ nimmt der zweite Prozessor die Funktionen des ersten, wo­ durch der Betrieb der Rolltreppe aufrecht erhalten wird. Dabei können erhebliche Risiken entstehen, da der Fehler nicht behoben, sondern lediglich verlagert wird.

Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, eine Überwachungseinrichtung für Rolltreppen und Rollsteige bereitzustellen, die eine redundante Überwachung von Funktionseinheiten vorsieht und den heutigen technischen Möglichkeiten entspricht. Darüber hinaus ist es Ziel der Erfindung eine Überwachungseinrichtung gegenüber dem bisher auf diesem Gebiet bekannten St. d. T. zu schaffen, die einerseits preislich wesentlich günstiger und andererseits leistungsfähiger bei geringerer Baugröße ist. Die Überwachungseinrichtung soll darüber hinaus flexibel in der Anpassung an unterschiedliche in- und ausländische Sicherheitsstandards sein.

Dieses Ziel wird erreicht durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Prinzip der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung beruht somit, in Anlehnung an im In- und Ausland geltende Sicherheitsvorschriften, auf einer im Bedarfsfalle gegenseitigen Überwachung der Prozessoren. Diese bei Rolltreppen und Rollsteigen bisher noch nicht verwirklichte Art der Überwachung von Funktionseinheiten entspricht dem heutigen technischen Stand und genügt auch den einschlägigen in- und ausländischen Sicherheitsstandards.

Der bauliche Aufwand ist gegenüber dem St. d. T. wesentlich günstiger. Die Überwachungseinrichtung ist flexibel an in- und ausländische Sicherheitsvorschriften anpaßbar, wobei der konstruktive Aufbau bezüglich der Vorratshaltung im wesentlichen gleich bleibt und ggf. einzelne mögliche Funktionen - angepaßt an den jeweiligen Standard - nicht aktiv sind.

Es kommen mindestens zwei Mikroprozessoren zum Einsatz, die insbesondere die Geschwindigkeit der jeweiligen Funktionseinheit (Antriebsmotor Stufen/Paletten/­ Handlauf) kontrollieren. Bei zwei Mikroprozessoren findet eine redundante Überwachung von zwei Geschwindigkeiten statt, während vier Mikroprozessoren bei Bedarf für die Geschwindigkeitsüberwachung von 2 × 2 Geschwindigkeiten einsetzbar sind, bei Bedarf 2 × redundant.

Ebenfalls denkbar ist die gleichzeitige Überwachung mehrerer voneinander unabhängiger Funktionseinheiten einer Rolltreppe oder eines Rollsteiges, z. B. des Stufen- oder Palettenbandes und des Handlaufantriebes, durch Vorsehen mehrerer Mikroprozessoren auf ein- und derselben Platine.

Die zur Überwachung der Funktionseinheiten dienenden Prozessoren stehen mit mindestens einem weiteren Prozessor in Wirkverbindung, der beispielsweise für die Steuerung und/oder die Fehlerdiagnose vorgesehen sein und auch auf der gleichen Platine angeordnet werden kann.

Zum Einsatz gelangt eine sicherheitsgerichtete Software, durch welche u. a. folgende Parameter abgedeckt werden können:

Überwachung von Übertragungsfehlern
Erkennung von Datenverlusten oder Datenverfälschung
Programmdurchlauf Überwachung
Redundanz durch Kreuzvergleich zwischen den Prozessoren
Quersummenvergleich

Für höchstmögliche Sicherheit gegen versuchte Softwaremanipulationen kommt eine solche Technologie zum Einsatz, durch welche im Betriebszustand der Funktionseinheit Änderungen des Programmes oder Bestandteilen desselben weder zulässig noch durchführbar sind.

Desweiteren ist eine ebenfalls sicherheitsgerichtete Hardware (Fail-Safe, d. h. immer zum sicheren Zustand hin gerichtet) vorgesehen, bestehend aus mindestens 2 Prozessoren, entsprechend zwei Kanälen (Redundanz), in Verbindung mit einem Vergleicherkanal über die Software und Kontrolle des Vergleichers.

Eine Ausfallüberwachung für die nachgeschalteten Sicherheitsrelais und für den Datentransfer zwischen den Prozessoren ist ebenfalls auf einfache Art und Weise realisierbar.

Folgende Parameter sind an Funktionseinheiten von Rolltreppen bzw. Rollsteigen überwachbar:
Geschwindigkeit
Temperatur
Sensorüberwachung
Unterdrehzahl
Überdrehzahl
Laufrichtungsumkehr
Kabelbruchüberwachung

Die Auswahl des jeweils günstigsten Parameters bleibt dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann vorbehalten.

Bei Ansprechen der Überwachungseinrichtung und Stillsetzen der Rolltreppe bzw. des Rollsteiges soll darüber hinaus vermieden werden, daß die Rolltreppe bzw. der Rollsteig wieder anfahren kann, ehe nicht eine eingehende Überprüfung des Fehlverhaltens durch Fachpersonal vorgenommen worden ist. Durch die Software muß demzufolge eine Einschaltverriegelung bei auftretenden Störungen realisierbar sein, die erst durch das Fachpersonal wieder entriegelbar ist.

Ferner kann für Erweiterungszwecke auch ein sogenannter lokaler Peripheriebus vorgesehen werden.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in Form von Prinzipskizzen dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 Steuerung einer Rolltreppe mit integriertem Motorwächter

Fig. 2 Steuerung eines Rollsteiges mit Überwachung des Hauptantriebes für die Paletten sowie des Handlaufantriebes

Fig. 3 Redundante Geschwindigkeits- und Handlaufgeschwindigkeitsüberwachung an einer Rolltreppe

Fig. 4 Weitere alternative Steuerung eines Rollsteiges

Fig. 1 zeigt eine Steuerung einer hier nicht weiter dargestellten Rolltreppe mit integriertem Motorwächter als Prinzipskizze, die dem europäischen Standard genügen soll.

Erkennbar sind folgende auf einer Platine A angeordnete Bauteile: der Antriebsmotor 1 für die Stufen der Rolltreppe, Mikroprozessoren 2, 3, für die Geschwindigkeitsüberwachung des Antriebsmotors 1, ein weiterer Mikroprozessor 4 zur Steuerung und Diagnose von nicht sicherheitsrelevanten Rolltreppenfunktionen, z. B. der Laufrichtungsvorwahl, der mit einer seriellen Schnittstelle 5 für einen Datenaustausch in Wirkverbindung steht.

Mit der gestrichelten Linie soll lediglich eine optische Trennung der Funktionen Überwachung (Mikroprozessoren 2, 3) und Diagnose bzw. Steuerung (Mikroprozessor 4) angedeutet werden. Diese Bauteile sind aus Fertigungs- und Funktionsgründen alle auf der gleiche Platine A angeordnet, werden jedoch in Anpassung an den jeweils geltenden Standard entweder nur teilweise oder aber ganz in Funktion genommen.

Optional kann für Erweiterungszwecke ein lokaler Peripheriebus 6 vorgesehen werden. Am Antriebsmotor 1 werden versetzt zueinander Sensoren 7, 8 angeordnet, die 2 × die Drehzahl des Antriebsmotors 1, beispielsweise an dessen Abtriebswelle, messen und in entsprechende digital verwertbare Impulse umwandeln, die dann über Signalleitungen 9, 10 dem jeweils zuständigen Mikroprozessor 2 bzw. 3 zur Verfügung gestellt werden.

Die Mikroprozessoren 2, 3 sind über weitere Datenleitungen 11 miteinander verbunden, so daß eine gegenseitige Überwachung gewährleistet ist. Somit kontrollieren sich die Mikroprozessoren 2, 3 nicht nur selbst auf lokal anfallende Störungen, sondern überprüfen auch, ob die dem jeweils anderen Mikroprozessor 3, 2 zugeleiteten, in diesem Beispiel Geschwindigkeitsimpulse im Toleranzfeld liegen.

Mit den Bezugszeichen 12, 13 sind einerseits die Spannungsversorgung der sogenannten Sicherheitskette und andererseits die Spannungsversorgung der Steuerung selbst bezeichnet. Über die Datenleitung 14 stehen die Mikroprozessoren 2, 3 mit dem für die Steuerung und Diagnose zuständigen Mikroprozessor 4 in Wirkverbindung.

Im Falle einer Störung im Bereich des Antriebsmotors 1 wird über den Mikroprozessor 2 bzw. 3 der Kontakt 15, 16 hier nicht weiter dargestellter Sicherheitsrelais betätigt, was zum sofortigen Stillsetzen der Rolltreppe führt. Des weiteren vorhanden sind Optokoppler-Eingänge 17, die mit Kontakten 18, 19, 20 weiterer Sicherheitselemente 21, 22, 23, z. B. Not-Aus-Kontakten, verbunden sind.

Der Mikroprozessor 4 steht ferner noch in Wirkverbindung mit digitalen Eingängen 32 sowie digitalen Ausgängen 33 für Steuerungsaufgaben, z. B. der einer Energiesparsteuerung.

Fig. 2 zeigt ebenfalls als Blockschaltbild die Steuerung eines nicht weiter dargestellten Rollsteiges, die den US- Standards (ANSI) genügen soll. Gleiche Bauteile, wie in Fig. 1 werden mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Dargestellt ist der Antriebsmotor 1 in Verbindung mit lediglich einem Sensor 7. Zum Antreiben des Handlaufes (nicht dargestellt) dienen zwei weitere Elektromotore 24, 25, an welchen ebenfalls Sensoren 26, 27 angebracht sind. Über Signalleitungen 10, 28, 29 stehen die Antriebsmotore 1, 24, 25 mit zwei Mikroprozessoren 2', 3' in Wirkverbindung.

Ein weiterer Mikroprozessor 4 ist über die Datenleitung 14 mit den Prozessoren 2', 3' verbunden. Eine gegenseitige Überwachung der beiden Mikroprozessoren 2', 3' ist hier nicht notwendig, da die US-Standards eine Redundanz derzeit noch nicht vorschreiben. Aus Fertigungsgründen wird diese Funktion - auch wenn sie hier nicht genutzt werden soll - dennoch vorgehalten, da Sicherheitsvorschriften einer ständigen Weiterentwicklung unterliegen. Insofern kann der Prozessor 3' andere Funktionseinheiten des Rollsteiges, nämlich den bzw. die Handlaufantriebe 24, 25 überwachen. Die Funktion dieser Steuerung ist - mit Ausnahme der Erweiterung - analog zu Fig. 1 zu sehen, wobei auch die Peripherie identisch ist.

Fig. 3 zeigt eine weitere alternative Steuerung, die eine Kombination der Fig. 1 und 2 darstellt.

Analog zu Fig. 2 sollen auch hier einerseits der Antriebsmotor 1 einer Rolltreppe (nicht dargestellt) und andererseits die Elektromotore 24, 25 für die Handläufe (nicht dargestellt) überwacht werden.

Vorgesehen werden zu diesem Zweck jeweils zwei Mikroprozessoren 2, 3 für die Überwachung des Antriebsmotors 1 und zwei Mikroprozessoren 3', 3" für die Überwachung der Elektromotore 24, 25. Über entsprechende Signalleitungen 9, 10, 28, 29 sind die Sensoren 7, 8, 26, 27 mit dem jeweiligen Prozessor verbunden. Über Datenleitungen 14 sind die Prozessoren 2, 3, 3', 3" mit dem bereits angesprochenen Mikroprozessor 4 für Steuerung und Diagnose verbunden. Die Peripherie ist auf dieser Seite analog zu den Fig. 1 und 2 anzusehen. Die Mikroprozessoren 2, 3 sind entsprechend Fig. 1 mit Kontakten verbunden, die bei auftretenden Störungen ein sofortiges Stillsetzen der Rolltreppe bewirken.

Die Prozessoren 3', 3" wirken mit äquivalenten Kontakten 30, 31 zusammen, die bei auftretenden Problemen im Bereich der Handlaufantriebe 24, 25 (z. B. bei Bruch eines Handlaufes) zu einem unverzüglichen Stillsetzen der Rolltreppe führen.

Fig. 4 zeigt eine weitere alternative Steuerung, beispielsweise eines Rollsteiges. Während bisher lediglich Motore in Wirkverbindung mit Sensoren als Überwachungselementen dargestellt worden sind, geht dieses Beispiel aus von einem einzelnen Antriebsmotor 34, der sowohl das Palettenband (nicht dargestellt) als auch die Handläufe über einen nicht weiter dargestellten mechanischen Abgriff antreibt. Gleiche Bauteile sind der besseren Übersicht halber auch hier mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Mit S sind weitere Sensoren bezeichnet, die im Bereich des mechanischen Abgriffes für die Handläufe vorgesehen sind und z. B. deren Geschwindigkeiten messen und diese Ergebnisse als digitale Impulse über die Signalleitungen 35, 36, 37, 38 den Mikroprozessoren 2, 3 zur Verfügung stellen. Im Bereich des Antriebsmotors ist jeweils ein weiterer Sensor 7, 8 angeordnet, der über eine zugehörige Datenleitung 9, 10 mit dem jeweiligen Prozessor 2, 3 in Wirkverbindung steht. Die Prozessoren 2, 3 überwachen sich in diesem Beispiel wieder gegenseitig. Die übrigen Bauteile, wie insbesondere der weitere Mikroprozessor 4 in Wirkverbindung mit dessen Peripherie entspricht den Funktionen, die bereits in den vorangegangenen Beispielen beschrieben worden sind.

Claims (8)

1. Einrichtung zur Überwachung von Funktionseinheiten an Rolltreppen und Rollsteigen, bestehend aus mehreren unabhängig voneinander vorgebbaren Parametern der jeweiligen Funktionseinheit kontrollierenden Prozessoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozessoren (2, 3, 3', 3") unabhängig voneinander gleichzeitig zur Überwachung des Antriebsmotors (1) für die Stufen bzw. Paletten und/oder des Antriebsmotors (24, 25, 34) für den bzw. die Handläufe vorgesehen sind und insbesondere die Geschwindigkeit(en) des bzw. der Antriebsmotoren (1, 24, 25, 34) überwachen, wobei die Prozessoren (2, 3, 3', 3") mit Sicherheitskontakten (15, 16, 30, 31) zum unverzüglichen Stillsetzen der Rolltreppe bzw. des Rollsteiges verbunden sind, und daß die Prozessoren (2, 3, 3', 3") in Wirkverbindung mit minde­ stens einem weiteren Prozessor (4) stehen, der für die Steuerung und/oder Diagnose von nicht sicherheitsrelevanten Funktionen vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Prozessoren (2, 3, 3', 3") mindestens einen Baustein beinhaltet, dessen Programm im Betriebszustand der Funktionseinheit nicht veränderbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Prozessoren (2, 3, 3', 3") auf der gleichen Platine (A) vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozessoren (2, 3, 3', 3") Statusmeldungen des jeweiligen Betriebszustandes einerseits der Funktionseinheiten und andererseits des eigenen Zustandes innerhalb vorgebbarer Zeitintervalle untereinander austauschen.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Prozessoren (2, 3, 3', 3") dezentral, d. h. nicht im Bereich der zu überwachenden Funktionseinheit, insbesondere des Antriebsmotors (1, 24, 25, 34), vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Überwachung des Antriebsmotors (1) mindestens ein Prozessor (2') und für die Überwachung des Handlaufantriebes (24, 25) mindestens ein weiterer Prozessor (3') vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Überwachung des Antriebsmotors (1, 34) zwei Prozessoren (2, 3) und für die Überwachung des Handlaufantriebes (24, 25) zwei weitere Prozessoren (3', 3") vorgesehen sind, wobei sich die Prozessoren (2, 3 und 3', 3") gegenseitig überwachen.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Prozessor (4) ebenfalls auf der Platine (A) angeordnet ist und über mindestens eine Datenleitung (14) mit den Prozessoren (2, 3, 3', 3") verbunden ist, wobei der Prozessor (4) mit Peripherieeinrichtungen, wie digitalen Ein- und Ausgängen (32, 33) für Steuerungsaufgaben, seriellen Schnittstellen (5) für den Datenaustausch und ggf. mit mindestens einem lokalen Peripheriebus (6) für Erweiterungsmöglichkeiten in Wirkverbindung steht.