[发明专利]用于连接和故障保护断开技术系统的安全开关装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于接通和故障保护断开技术装备的安全开关装置，该安全开关装置包括用于接收经由馈电线供给的时钟信号的第一输入部，以及包括用于处理时钟信号以响应于所述时钟信号来生成用于接通和断开技术装备的输出信号的故障保护控制/评估单元，所述时钟信号具有限定的时钟频率f_T。

背景技术

从本申请人的安全开关设备X2的编号为19 238-01的操作手册中已知该类型的安全开关装置。

在本发明方面，如果需要保护人类，则安全开关装置用于对危险的机器或装备进行故障保护断开。安全开关装置通常监测来自紧急停止按钮、安全门开关、挡光板、光栅以及其他安全相关通知设备的通知信号。安全开关装置能够响应于所述通知信号而中断针对被监测的机器或装备的电流供给路径。可以容易地看出，总是保障安全功能以及克服和/或及早检测安全开关装置的区域中的故障是非常重要的。因此，安全开关装置的设计通常是冗余的和/或具有自检功能。至少在对安全性要求高的情况下，还冗余地实现针对安全开关装置的通知信号。

然而，如果通知设备与安全开关装置之间的连接线发生短路，那么丧失通过冗余实现的故障保护。一种用于防止短路的可能性是分立地铺设各个连接线。然而，这将导致各个通知设备与安全开关装置之间的混乱且复杂的布线并且通常不能在技术上实现。因此，冗余的连接线通常通过多芯线缆的不同导线来路由。然而，这需要安全开关装置具有对短路检测的单独测量。

根据现有技术已知用于短路检测的主要两种方法。第一种方法采用连接线上的静态电位操作，在两条线路短路的情况下使熔断器跳闸。例如，从DE 44 23 704 C1或从DE 197 58 332 B4中已知该类型的方法。就这些方法而言的缺点是它们极大地依赖于温度熔断器，温度熔断器的跳闸点由于温度依赖性而不能被精确确定。这是开发使用连接线上的动态信号的另一种方法的原因之一。

在动态方法的情况下，使用连接线上的针对通知设备的不同时钟信号。因此，分立的通知线上的信号能够彼此不同并且可以检测短路。文中作为示例引用DE 100 33 073 A1、DE 197 02 009 C2和DE 198 05 722 A1。然而，就动态方法而言的缺点是对于发生短路必须首先检查通知信号。换言之，在第一步骤中，必须进行信号评估，其中所接收的输入信号通常与预期值进行比较。只有在该评估之后，才可以通过安全装置产生用于输出部的信号，所述信号选择性地导致断开技术装备。

上述信号评估由于输入电流的持续减小而变得越来越复杂，借助于输入电流的持续减小意在减小输入部处的功率损耗。由于输入电流的减小，确实有利于使控制系统的电流消耗最小化；然而，较低的输入电流导致更容易被干扰的输入部，因此，特别是可能在前述动态信号的评估中出现问题。这些可以使用附加的滤波器来抵消但是代价是设备的反应时间。

特别是如果通知设备例如接触开关大部分时间不使用并且因此经由“开放”线路连接至安全开关装置，那么在输入部处发生干扰。在这方面，“开放”是指线路仅连接至限定的电位的一侧。因为作为示例，信号可以通过电容性耦接至并联线路或通过感应电磁场来在开放线路上传输，所以开放线路特别易于受到干扰。所述干扰信号当读取输入部时增大错误率。

发明内容

鉴于这样的背景，本发明的目的是提供一种安全开关装置，该安全开关装置可以采用低输入电流来操作、在输入部处具有低错误率并且能够实现快速反应时间。

根据本发明的一个方面，该目的通过在开头所提到的类型的安全开关装置来实现。该安全开关装置包括具有时钟频率f_R的时钟基准以及包括具有开关元件的电流增大设备，其中，开关元件耦合至时钟基准并且开关元件响应于时钟频率f_R接通和断开电流增大设备。

因此，新发明基于通过循环增大输入电流来主动抵消输入部处的可能干扰的理念。因此，不会连续增大电流而仅在限定的时刻增大电流。当电流增大被启用时，电流增大确保对输入部的可靠且快速的评估。如果当对输入部进行评估时考虑到例如由串扰引起的错误，那么电流增大优选地被启用。由于在输入部处的增大的电流流动，所以可以更快地调整在输入部处的限定电压电平形式的数字状态。特别地，能够更快速且更可靠地检测其中在输入部处通常预期为零电位的数字断开状态。