[发明专利]防护模块、具有防护模块的控制装置及控制方法

说明书

提供了防护模块、具有防护模块的控制装置及控制方法。用于控制技术设备的具有防护模块的控制装置(10)具有模块化结构，该控制装置具有输入模块(14)和输出模块(16)，输入模块(14)接收表示技术设备的状态的输入信号，输出模块(16)输出基于输入信号控制技术设备的输出信号。防护模块(100)被集成至模块化结构中以监控输入模块(14)和输出模块(16)的可操作性。防护模块(100)基于其对输入模块和输出模块的监控来确认输出模块(16)的输出信号。在模块化结构内，输入模块(14)和输出模块(16)形成第一电位组(30)，其中，防护模块(100)在模块化结构内形成第二电位组(32)，第二电位组(32)独立于第一电位组(30)。

技术领域

本公开内容涉及模块化控制装置、用于这样的控制装置的防护模块以及相应的方法。

背景技术

控制装置在自动化技术领域中是已知的。它们对诸如机器或处理的技术设备执行控制。在链路编程控制器与可编程逻辑控制器(PLC)之间进行区分，链路编程控制器通过硬连线逻辑执行开环和闭环控制任务，可编程逻辑控制器可自由编程并且因此可以执行各种开环和闭环控制任务。由于其灵活性和适应性，后者已经成为用于过程和自动化技术中复杂或动态变化的控制任务的标准。

如果控制装置是由每个部件均执行特定任务的各个部件组成的单个单元，则控制装置被称为模块化的。通常，控制装置包括至少一个中央处理单元，其也被称为头模块。头模块通常形成一行模块中的第一个模块，该头模块还包括至少一个输入模块和至少一个输出模块。如果不需要区分，则术语“外围模块”在下文中用于输入或输出模块。输入模块连接至编码器或传感器，以确定技术设备的状态。输出模块提供连接至致动器的输出，以根据期望的控制任务并基于输入的状态来控制技术设备。

特殊的控制装置是安全控制器(也是故障安全(failsafe，FS)控制器)。安全控制器执行与普通控制装置相同的功能，但不同之处在于它们还执行与安全相关的任务。安全控制器主要源自能够通过以与标准控制器类似的方式进行编程来实现安全互连的期望。在功能方面，安全控制器与用于标准任务的控制器仅略有不同。然而，在内部，安全控制器具有用于安全相关功能的附加硬件和软件。

简单地说，安全控制器可以包括两个标准控制器，这两个标准控制器并行运行应用程序，使用输入/输出的相同处理图像并且不断彼此同步。此外，安全控制器由至少两个单独的通道、具有不同硬件的多样化结构、输入和输出的连续测试、用户数据的连续比较、电压和时间监控以及在故障或危险的情况下的安全关闭行为来限定。

安全控制器所面临的特殊类型的故障是所谓的共因故障(common causefailure，CCF)，即，由于单一故障原因或单一事件而发生的故障。当共因故障从安全相关子系统去除冗余并且因此阻止安全功能的执行时，它们是很重要的。对于基本原理是提供冗余的安全控制器，检测和排除共因故障因此是非常重要的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供更好地防止共因故障的控制装置。此外，一个目的是提供在具有灵活的适应性的同时防止共因故障的控制装置。最后，一个目的是指定用于减少由于共因故障而引起的故障的方法，该方法可以被容易地更新至现有的控制装备。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制技术设备的具有模块化结构的控制装置，该控制装置包括：输入模块，其被配置成接收表示技术设备的状态的输入信号；输出模块，其被配置成输出基于输入信号控制技术设备的输出信号；以及防护模块，其被集成在模块化结构中并且被配置成监控输入模块和输出模块的可操作性，并且根据对输入模块和输出模块的该可操作性的监控来确认输出模块的输出信号；输入模块和输出模块在模块化结构内形成第一电位组；以及防护模块在模块化结构内形成独立于第一电位组的第二电位组。