CN102741766A - Asi安全装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种监视***(100，200，300，400)，包括第一部分(130，230，330，430)和第二部分(110，210，310，410)。第一部分包括用于提供代码集的控制器(132，232，332，432)。第一部分被配置成将所述***连接到共同数据总线(170，270，370，470)。第一部分(130，230，330，430)被配置成当两个部分在预定位置时向所述第二部分(110，210，310，410)提供同步信号。第二部分包括用于向所述第一部分转送代码序列的控制器，并且所述第一部分还被配置成输出来自所述第二部分的所述代码序列用于由验证实体验证。

Description

ASI安全装置
技术领域
本发明主要地涉及安全设备，并且具体地涉及监视设备。
背景技术
工业场所的自动化意味着主要安全考虑。AS-i(致动器传感器接口)安全(例如AS接口的面向安全的扩展)有助于标准和安全传感器技术在接合总线连接中的标准操作，该连接具有AS接口的所有公知***优点。从2000年起，AS-i Safety已经被
Figure BPA00001547452700011
-Nord of theBerufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit认证为用于上至第4类(EN 954-1)应用的可靠总线***。
通常例如当在安全***中监视大门时，用于为至少两个位置生成信号的传感器连接到总线，并且评估传感器的状态(打开的大门、关闭的大门)，并且如果无错误，则传感器生成它处于正确位置这样的消息。
图5图示了安全监视***500，该***包括：共同总线551(比如AS-i总线)；控制器552，包括电源和驱动器/主控器；以及多个监视的设备和传感器(未全部图示)，比如非接触传感器553、互锁设备、磁开关、止动器554、具有双切换的紧急抓线开关、三位置设备、继电器555、两手控制设备556、脚踏开关557、安全接触轨、缓冲器、垫、防护***、安全旋转门等。
WO 03/093999公开一种固有故障保护处理，该处理具有两个处理单元：第一处理单元，具有第一数据处理器和/或控制器；至少一个输入端口，用于输入从至少一个远程单元接收的数据；至少一个输出端口，用于输出将向至少一个远程单元发送的数据。第一处理单元包括：用于生成唯一代码的装置，该唯一代码用于执行的处理和/或接收和/或发送步骤的功能控制；以及用于发送生成的校验字的端口。提供功能校验器和保护单元，该单元由第二固有故障保护处理单元构成，该处理单元执行用于校验第一处理单元的功能步骤的程序以及用于校验功能控制代码及其时间序列的正确性的程序。校验器和保护单元与第一处理单元通信，并且生成用于在校验字正确时启用第一处理单元的信号，以及用于禁用第一处理单元和/或用于强制发送用于故障保护远程单元控制的预定输出数据的信号，或者自行生成用于故障保护远程单元控制的预定输出数据和/或启用/禁用远程单元的和/或第一处理单元的重要功能。
发明内容
本发明以提供一种将控制装置用于增强安全监视的新型方式为目的。
出于这一原因，提供一种包括第一部分和第二部分的监视***。第一部分包括用于提供代码集的控制器并且被配置成将所述***连接到共同数据总线。第一部分被配置成向所述第二部分提供同步信号，所述第二部分包括用于向所述第一部分转送代码序列的控制器。第一部分还被配置成输出来自所述第二部分的所述代码序列用于由验证实体验证。优选地，但是并非排他地，总线为AS-i总线。第一部分包括用于比较所述代码集的逻辑。在一个实施例中，第二部分包括至少一个微处理器和收发器。第一部分可以包括至少一个微处理器、总线驱动器和收发器。***被配置成监视非接触传感器、互锁设备、磁开关、止动器、具有双切换的紧急抓线开关、三位置设备、双手控制设备、脚踏开关、安全接触轨、缓冲器、垫、防护***和安全旋转门中的一项或者若干项。优选地，同步信号为同步脉冲。
本发明还涉及一种用于在安全控制装置中使用的设备。该设备包括收发器、微处理器MCU和总线驱动器。收发器和MCU被连接并且通过收发器发送同步信号和所述MCU用代码行答复来通信。MCU通过发送同步信号并且接收代码行来与总线驱动器通信。设备被配置成借助所述收发器接收同步信号并且发送所述同步信号，并且通过所述收发器接收代码序列用于验证和/或发送以供进一步验证。设备还可以包括用于控制所述接收的代码序列的监视逻辑。收发器可以使用无线电、IR或者相似通信介质来通信。
本发明还涉及一种包括收发器和微处理器MCU的安全设备。收发器和MCU被连接并且通过收发器发送同步信号和所述MCU用代码序列答复来通信。MCU还被配置成在接收所述同步信号时生成所述代码序列并且将它提供给收发器用于发送。在一个实施例中，外部地接收同步信号。在一个实施例中，向外部设备发送代码序列。收发器可以使用无线电、IR或者相似通信介质来与对应收发器通信。
附图说明
下文将参照以下附图借助非限制示例进一步说明本发明，附图中：
图1示意地示出了根据本发明的***的第一实施例，
图2示意地示出了根据本发明的***的第二实施例，
图3示意地示出了根据本发明的***的第三实施例，
图4示意地示出了根据本发明的***的第四实施例，
图5是示意监视***，并且
图6是根据一个示例实施例的时序图。
具体实施方式
根据本发明，将传感器划分成两个部分。一个部分包括朝向例如用于发送与安全有关的信息的数据总线的接口，而第二部分包括验证部分并且包括来自传感器的输出消息这一形式的信息。当两个部分相邻或者在预定位置时传感器将发送有效消息，而当未满足位置条件时不发送有效消息。
在图1的第一实施例中图示了本发明的原理。本发明的装置100包括第一部分110、接口部分、第二部分130、基础部分和与外部总线的连接150。
基础部分110包括收发器111和微处理器(MCU)112以及存储器113。收发器111和MCU 112被连接并且通过收发器111发送同步脉冲114(sync pulse)和MCU用代码行115答复来通信。存储器113除了用于执行MCU操作的指令之外还可以包括代码表。代码表也可以存储于MCU 112的内部存储器中或者存储器113可以是MCU 112的内部存储器。收发器111使用无线电、IR或者相似通信装置来与对应收发器通信。
基础部分130包括收发器131、微处理器(MCU)132、监视逻辑134和总线驱动器137。收发器131和MCU 132被连接并且通过收发器131发送同步脉冲134和MCU用代码行135答复来通信。MCU 132通过发送代码行136并且接收代码状态138来与监视逻辑134通信。MCU 132通过发送同步脉冲139并且接收代码行140来与总线驱动器138通信。总线驱动器137向监视电路提供新代码标志141。存储器143可以包括用于执行MCU操作的指令。存储器143可以是MCU 132的内部存储器。收发器131使用无线电、IR或者相似通信介质来与对应收发器通信。
装置100与可以用总线控制器171监视和控制的共同通信总线170通信。
在这一情况下假设使用AS-i总线，因此总线驱动器138、总线170和总线控制器171为AS-i专用设备。本发明当然可以应用于任何用于安全和监视应用的通信总线(例如CAN)上。
MCU 112包括代码表，该表的每行(例如8行)包括某一数目的位(例如4位)。优选地，从MCU 112向收发器111逐行发送表。收发器111向接口设备的收发器131发送接收的行，该收发器向MCU 132提供每个接收的行。MSU 132向监视逻辑134提供获得的代码，该监视逻辑用对应安全代码控制该代码。如果所有行正确，则监视逻辑134向MCU 132提供有效代码，该MCU在共同总线171上输出接收的行。安全性依赖于如下事实：基础部分130无需存储代码，并且它如果未从接口部分110接收整个代码表则不能发送它。监视逻辑仅能接收代码行并且代码与从总线控制器171接收的代码相比是否被评估为正确而提供有效或者无效信号。
在操作中并且参照AS-i标准，使用同步脉冲从接口部分110向基础部分130“逐行”拉取AS-i安全代码。同步脉冲用来同步两个部分。为了避免安全监视器或者控制器171中的关键错误，先在监视逻辑134或者非安全监视器中校验代码。这减少发送错误安全代码从而例如造成潜在***锁定的风险。
非安全监视器134将包含安全代码(例如存储于存储器中)，但是由于它仅被启用发送一位(“代码正确标志”)，所以可以从总线驱动器137向AS-i总线170发送代码的风险有限。
AS-i控制器137向非安全监视器134发送从总线控制器171接收的代码表(逐行)。如果将节点地址设置成零则它是可能的。当从总线驱动器137接收“传授新代码标志”141时，MCU 132逐行发送代码。非安全监视器134“学习”(即存储)用于压缩的新代码并且在它在总线上发送之前比较它与传入代码。
在例如用于监视大门或者入户门的安全应用中，基础部分130可以组装于门框上，而接口部分110组装于大门或者入户门上。当两个部分处于视为安全的位置时，接口设备向AS-i安全监视器发送实现安全的数据。
图2是本发明的第二简化实施例。本发明的装置200也包括第一部分210、接口、第二部分230、基础部分和与外部总线的连接250。
接口部分210包括收发器211和微处理器(MCU)212以及存储器213。收发器211和MCU 212被连接并且通过收发器211发送同步脉冲214和MCU用代码行215答复来通信。存储器213可以如上文描述的那样工作。收发器211使用无线电、IR或者相似通信装置来与对应收发器通信。
基础部分230包括收发器231、微处理器(MCU)232和总线驱动器237。收发器231和MCU 232被连接并且通过收发器231发送同步脉冲234和MCU用代码行235答复来通信。MCU 232通过接收同步脉冲240并且发送代码行239来与总线驱动器238通信。
在图2和图1的实施例之间的不同在于在图1的实施例中包括“过滤器”，这进一步减少在总线上发送可能引起操作扰动的无效消息的风险。在这一实施例中，MCU 232作为过滤器来工作并且确认代码行而不是监视器134。代码未存储于存储器中，并且逐行确认代码行。在一个实施例中，例如Manchester代码可以用于在部分之间的发送，并且可以发送代码行若干次用于确认。
装置200与可以用总线控制器271监视和控制的通信总线270通信。
在这一情况下也假设总线为AS-i总线并且总线驱动器238、总线270和总线控制器271为AS-i专用设备。
在操作中，如更早描述的那样，使用同步脉冲从接口部分210向基础部分230拉取AS-i安全代码。同步脉冲同步两个部分。图3是根据本发明的安全装置300的又一实施例，该装置包括第一部分310、接口、第二部分330、基础和与外部总线370的连接350。
接口部分310包括收发器311、至少两个微处理器(MCU)312a和312b以及至少两个信道输入318a和318b。收发器311以及MCU312a和312b被连接并且通过收发器311发送同步脉冲314和MCU用代码行315(来自每个MCU)答复来通信。信道输入318a/318b可以连接到其它监视的设备(未示出)，比如非接触传感器、互锁设备、磁开关、止动器、具有双切换的紧急抓线开关、三位置设备、双手控制设备、脚踏开关、安全接触轨、缓冲器、垫、防护***和安全旋转门等。在这一情况下，为每个MCU 312a和312b存储部分代码表，并且二者必须生成相同判决(即数据输出)，从而在总线370上输出正确活跃信号。两个MCU用相同的同步脉冲319同步。
同样可以存在存储器(未示出)，该存储器除了用于执行MCU操作的指令之外还包括代码表。收发器311使用无线电、IR或者相似通信装置来与对应收发器通信。
基础部分330包括收发器331、微处理器(MCU)332、监视逻辑334和总线驱动器337。收发器331和MCU 332被连接并且通过MCU 332发送同步脉冲334并且收发器331用代码行335答复来通信。MCU 332通过发送代码行336并且接收代码状态338来与监视逻辑334通信。MCU 332通过接收同步脉冲340和发送代码行339来与总线驱动器337通信。总线驱动器337向监视电路提供新代码标志341。存储器333可以包括用于执行MCU操作的指令。存储器333可以是MCU 332的内部存储器。收发器331使用无线电、IR或者相似通信装置来与对应收发器通信。
装置300与可以用总线控制器371监视和控制的通信总线370通信。在这一情况下假设使用AS-i总线，因此总线驱动器338、总线370和总线控制器371为AS-i专用设备。本发明当然可以应用于任何用于安全和监视应用的通信总线上。
在操作中并且参照AS-i标准，使用同步脉冲从接口部分310向基础部分330“逐行”拉取AS-i安全代码。同步脉冲同步两个部分。为了避免安全监视器或者控制器371中的关键错误，先在监视电路334或者非安全监视器中校验代码。非安全监视器334将包含安全代码，但是由于仅启用发送一位“代码正确标志”，所以可以从总线驱动器337向AS-i总线370发送代码的风险有限。
图3的实施例对于如下应用而言尤其有利，在这些应用中，监视的设备远离监视装置，并且必须更长距离发送来自设备的信号。它也可以用于无线发送。
图4是根据本发明的安全装置400的又一实施例，该装置包括第一部分410、接口部分、第二部分430、基础部分和与外部总线470的连接450。
接口部分410包括收发器411、至少两个微处理器(MCU)412a和412b以及至少两个信道输入418a和418b。收发器411和MCU412a/412b被连接并且通过收发器411发送同步脉冲414和MCU用代码行415答复来通信。信道输入418a/418b可以连接到其它监视的设备(未示出)，比如非接触传感器、互锁设备、磁开关、止动器、具有双切换的紧急抓线开关、三位置设备、双手控制设备、脚踏开关、安全接触轨、缓冲器、垫、防护***和安全旋转门等。在这一情况下，为每个MCU 412a和412b存储部分代码表，并且二者必须生成相同判决(即数据输出)，从而在总线470上输出正确活跃信号。两个MCU用相同的同步脉冲419同步。
基础部分430包括收发器431、微处理器(MCU)432和总线驱动器437。收发器431和MCU 432被连接并且通过MCU 432发送同步脉冲434和收发器431用代码行435答复来通信。MCU 432通过发送代码行439并且接收同步脉冲440来与总线驱动器438通信。总线驱动器437向监视电路提供新代码标志441。存储器433可以包括用于执行MCU操作的指令。存储器433可以是MCU 432的内部存储器。收发器431使用无线电、IR或者相似通信装置来与对应收发器通信。
在这一情况下，MCU 432判决接收的代码行的有效性。
在一个实施例中，接口部分可以包括无源单元(比如由总线天线单元的发送器供能的RFID)。在这一情况下，可以在向接口供能时实现同步。
一般而言，每个单元可以具有内部时钟并且各自通过接收同步信号而不是同步脉冲来同步。
图6图示了用于在基础部分(330，430)与接口部分(310，410)之间的通信的时序图。S1表示从基础部分到安全监视器的信号，S2是从基础部分到接口部分的信号，而S3是从接口部分到基础部分的响应。信号包括(每个“事件”表示脉冲的一个边沿)：
-事件1：从总线驱动器(371，471)向微控制器提供的同步脉冲，
-事件2-3和4-5：基础部分向接口部分发送一个或者若干同步脉冲。同步脉冲数目可以依赖于要求重发或者新响应代码(通常为四位)的安全监视器，
-事件6-10：接口部分发送来自它的由基础部分控制器接收的代码表(可以是32位)的代码(通常为四位)。
-事件6a-6c、8a-8c和9a-9c是控制器对传入代码采样以在下一同步脉冲接通S 1时经由总线向安全监视器发送代码的时刻。
应当注意词语“包括”未排除存在除了列举的单元或者步骤之外的单元或者步骤，并且在单元之前的词语“一个/一种”并未排除存在多个/多种这样的单元。还应当注意任何参考标号并未限制权利要求书的范围、可以至少部分借助硬件和软件二者来实施本发明，并且若干“装置”、“单元”或者“设备”可以由同一项硬件代表。术语基础和接口并未使单元限于具体功能。
上文提到和描述的实施例仅作为示例来给出而不应限制本发明。在如所附专利权利要求书中要求保护的本发明范围内的其它解决方案、用途、目的和功能应当为本领域技术人员所清楚。

Claims (16)

1.一种监视***(100，200，300，400)，包括第一部分(130，230，330，430)和第二部分(110，210，310，410)，所述第一部分被配置成将所述***连接到共同数据总线(170，270，370，470)，其特征在于，所述第一部分(130，230，330，430)被配置成当所述两个部分在预定位置时，向所述第二部分(110，210，310，410)提供同步信号，所述第二部分包括用于向所述第一部分转送代码序列的控制器，并且所述第一部分还被配置成输出来自所述第二部分的所述代码序列用以由验证实体验证。
2.根据权利要求1所述的***，其中所述总线(170，270，370，470)为AS-i总线或者CAN总线。
3.根据权利要求1所述的***，其中第一第二(130，230，330，430)部分包括用于比较所述代码集的逻辑(134，334)。
4.根据任一前述权利要求所述的***，其中所述第二部分包括至少一个微处理器和收发器。
5.根据任一前述权利要求所述的***，其中所述第一部分包括至少一个微处理器、总线驱动器和收发器。
6.根据任一前述权利要求所述的***，其中所述第一部分被连接成监视非接触传感器、互锁设备、磁开关、止动器、具有双切换的紧急抓线开关、三位置设备、双手控制设备、脚踏开关、安全接触轨、缓冲器、垫、防护***和安全旋转门中的一项或者若干项。
7.根据任一前述权利要求所述的***，其中所述同步信号为同步脉冲。
8.根据任一前述权利要求所述的***，其中所述预定位置是在两个部分彼此相邻时。
9.根据任一前述权利要求所述的***，其中所述第二部分将在所述位置发送有效消息，并且当未满足位置条件时不发送有效消息。
10.一种用于在安全控制装置中使用的设备(130，230，330，430)，所述设备包括收发器(131，231，331，431)、微处理器，MCU(132，232，332，432)和总线驱动器(137，237，337，437)，所述收发器(131，231，331，431)和MCU(132，232，332，432)被连接，并且通过发送同步信号(134，234，334，434)通过收发器(131，231，331，431)通信，所述MCU通过发送同步信号(139)和接收代码行(140)与所述总线驱动器(138)通信，其特征在于，所述设备(130)被配置成当在预定位置时接收同步信号，借助所述收发器发送所述同步信号，并且通过所述收发器接收代码序列用以验证和/或发送以供进一步验证。
11.根据权利要求10所述的设备，还包括用于控制所述接收的代码序列的监视逻辑。
12.根据权利要求10所述的设备，其中所述收发器使用无线电信号、红外线(IR)或者相似通信介质来通信。
13.一种安全设备(110，210，310，410)，包括收发器(111，211，311，411)和微处理器，MCU(112，212，312，412)，所述收发器(111，211，311，411)和MCU(112，212，312a，312b，412)被连接，并且通过收发器(111，211，311，411)发送同步信号(114，214，314，414)和MCU用代码序列(115，215，315，415)答复来通信，其特征在于，所述MCU还被配置成在预定位置接收所述同步信号时，生成所述代码序列，并且将它提供给所述收发器用以发送。
14.根据权利要求13所述的安全设备，其中外部地接收所述同步信号。
15.根据权利要求13所述的安全设备，其中向外部设备发送所述代码序列。
16.根据权利要求13所述的安全设备，其中所述收发器(111)使用无线电、IR或者相似通信介质来与对应收发器通信。
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