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Die
Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für einen motorischen Antrieb
einer Tür- oder
Fensteranlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1.
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Die
DE 43 02 035 A1 zeigt
eine Steuerungseinrichtung für
einen motorischen Antrieb einer Tür- oder Fensteranlage mit mindestens
einem angetriebenen Flügel.
Die Steuerungseinrichtung weist einen Rechner mit Speicher und eine
Sicherungseinrichtung auf, wobei die Steuerungseinrichtung mit einem ersten
und einem zweiten Mikroprozessor ausgestattet ist, die miteinander
kommunizieren können.
Die Signale von Sensoren und Schaltern werden jeweils beiden Mikroprozessoren
zugeleitet, so dass eine doppelte Überwachung dieser Sensoren
und Schalter erfolgt. Diese Anordnung ist in der Verdrahtung relativ
aufwändig
und bedarf außerdem
der Verwendung zweier geeigneter Mikroprozessoren, d.h. jeweils
mit einer ausreichenden Anzahl von Eingängen für alle Eingangsinformationen.
Eine Nachrüstbarkeit einer
bestehenden Steuerungseinrichtung mit einem Mikroprozessor auf eine
doppelte Überwachung
der Sensoren und Schalter ist somit praktisch unmöglich.
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In
der
DE 43 44 729 A1 wird
eine Steuerung einer automatischen Türanlage beschrieben. Die Steuerung
weist eine Grundeinheit und daran über ein Bussystem anschließbare Erweiterungsmodule auf,
wobei an die Erweiterungsmodule Sensoren anschließbar sind
und die Sensorsignale in den Erweiterungsmodulen verarbeitet werden.
Mehrere, miteinander kommunizierende Mikroprozessoren sind nicht
vorhanden.
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Die
DE 43 37 828 A1 zeigt
eine weitere Ausführung
einer Steuerung einer automatischen Türanlage. Die Steuerungseinheit
weist einen einzigen Mikroprozessor auf. Eine gewisse Sicherheit
wird dadurch erreicht, dass bestimmte Sensoren, z.B. Rauchschalter, über einen
redundanten Abschaltzweig direkt auf die Motorstromversorgung wirken. Diese
Anordnung ist jedoch konstruktiv aufwändig.
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Aus
der
DE 93 14 870 U1 geht
eine Sicherungseinrichtung für
eine Tür
in Flucht- und Rettungswegen
hervor. Verschiedene Sensoren und Aktoren sind über einen Multiplexer mit dem
einzigen Mikroprozessor der Steuerungseinrichtung verbunden.
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Aus
der
DE 36 43 324 A1 ,
der
DE 43 37 015 A1 und
der
DE 42 07 058 A1 sind
weitere Vorrichtungen zur Steuerung von automatischen Türantrieben bekannt.
Sie realisieren jedoch keinen optimalen Einbruchschutz und keine
hinreichende Betriebssicherheit im Notfallbetrieb.
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Die
DE 39 40 762 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zur elektronischen Steuerung einer automatischen
Schiebetür,
die mit einer selbstüberwachenden
elektronischen Zusatzsteuerung versehen ist, die als separater Sicherheitsbaustein
ausgeführt
ist. Der Sicherheitsbaustein überwacht
die Öffnungsbewegung
der Schiebetür
und testet das Arbeiten des Antriebsmotors. Die Steuerungseinrichtung
ist jedoch konstruktiv relativ aufwändig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungseinrichtung
für eine
automatische Türanlage
zu entwickeln, die die Sicherheit der Anlage erhöht, wobei die Steuerungseinrichtung
außerdem
einfach im Aufbau sowie für
bereits bestehende Türanlagen
nachrüstbar
sein soll.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Dadurch, dass der zweite Mikroprozessor ohne eine parallele Verarbeitung
der Eingangsinformationen ausschließlich der Überwachung des ersten Mikroprozessors dient,
beschränkt
sich der Verkabelungsaufwand für den
zweiten Mi kroprozessor im Wesentlichen auf die Verbindung des zweiten
Mikroprozessors mit dem mindestens einen ersten Mikroprozessor.
Dies kann über
eine serielle Schnittstelle erfolgen. Gleichzeitig wird auch die
Nachrüstbarkeit
bereits bestehender Türanlagen
erreicht, indem die zu verarbeitenden Signale von Sensoren und Schaltern
dem zweiten Mikroprozessor nicht zugeführt werden, sondern nur dem
bereits vorhandenen ersten Mikroprozessor. Also sind außer der
Verbindung des zweiten Mikroprozessors mit dem mindestens einen
ersten Mikroprozessor keine wesentlichen weiteren Hardware-Arbeiten
erforderlich. Dadurch, dass der erste Mikroprozessor von dem zweiten
Mikroprozessor überwacht
wird, wird außerdem
auch die Sicherheit der Anlage erhöht.
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Bei
herkömmlichen
automatischen Türanlagen
ist die mit ihr gekoppelte Alarmanlage mit einem Schalter des Türverschlussriegels
elektrisch verbunden. Wird der Riegel geöffnet, so schließt sich
der Riegelschalter und die Alarmanlage gibt Alarm. Aufgrund dieser
Anordnung kann es zu Fehlalarm kommen, wenn die Tür berechtigterweise über den Schlüsselschalter
geöffnet
wird und die Alarmanlage nicht vorher ausgeschaltet wurde. Bei herkömmlichen
automatischen Türanlagen
besteht auch die Gefahr, dass bei gewaltsamer Beschädigung des Riegels
bei einem Einbruch die Alarmanlage nicht reagiert, da der Riegelschalter
zerstört
wurde. Bai der erfindungsgemäßen Verbindung
zwischen der mit einem Mikroprozessor ausgestatteten Steuerungseinheit
und der Alarmanlage kann die Tür
ohne vorheriges Abschalten der Alarmanlage berechtigt geöffnet werden
und es sind zusätzliche
logische Verknüpfungen,
z.B. mit der in der Steuereinheit integrierten Zeitschalteinrichtung
und/oder dem in der Steuereinheit integrierten Programmschalter,
möglich,
die die Sicherheit weiter erhöhen.
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Im
Unterschied zu herkömmlichen
Türanlagen,
welche einen Schlüsselschalter
aufweisen, der mit einem Schlüssel
betätigt
wird, um die Tür
zu öffnen,
und es somit relativ leicht möglich
ist, das Gehäuse
dieses Schlüsselschalters
zu zerstören
und den Schalter kurzzuschließen,
die sieht Erfindung einen Sabotagekontakt im Schlüsselschaltergehäuse vor,
der bei Beschädigung
des Gehäuses
Alarm auslöst
und/oder die zum öffnen
der Tür
erforderlichen Steuer- und Regelmechanismen blockiert. Die Tür kann anschließend nur
von innen oder mittels eines speziellen Codes auch von außen wieder
geöffnet werden.
Hierdurch wird die Sicherheit der Türanlage deutlich erhöht.
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Im
Unterschied zu einer bei herkömmlichen automatischen
Türanlagen
separat ausgeführten
Zutrittskontrolleinheit beschreibt die Erfindung eine Zutrittskontrolleinheit,
die in die Steuerungseinheit der Türanlage integriert ist.
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Herkömmliche
Türanlagen
verfügen über eine
Zeitschaltuhr, mit der unterschiedliche Programme, z.B. in Abhängigkeit
von der Tageszeit oder dem Wochentag, eingestellt werden können. Hierbei
ist es möglich,
dass z.B. durch Fehlbedienung die automatische Türöffnungsfunktion selbsttätig zu einem
nicht gewünschten
Zeitpunkt aktiviert wird. Dahingegen beschreibt die Erfindung ein
Programm, durch das die Bedienungssicherheit erhöht wird.
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Herkömmliche
Türanlagen
verfügen über einen
separaten Sicherheitsbaustein, der die Funktion der mit nur einem
Mikroprozessor versehenen Steuerungseinheit und des Antriebsmotors überwacht. Bei
Rettungs- und Fluchttüren
aktiviert der Sicherheitsbaustein bei Funktionsstörungen eine
Notlauffunktion, um die Tür
zu öffnen.
Dahingegen beschreibt die Erfindung eine Steuerungseinheit, die mit
mehreren Mikroprozessoren ausgestattet ist, die sich gegenseitig
selbsttätig überwachen
und eine echte parallele Informationsverarbeitung (Multiprocessing)
ermöglichen.
Hierdurch wird die Türanlage sicherer
und die Informationsverarbeitung in der Steuereinheit effektiver.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit den Figuren näher
erläutert.
Dabei zeigt:
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1 eine
schematische Frontansicht einer automatischen Schiebetüranlage
mit einem elektrischen Antriebsmotor und einer elektronischen Steuerung;
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2 eine
schematische Darstellung einer Türanlage
mit Steuerungseinheit, Alarmanlage und Schlüsselschalter;
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3 die
schematische Darstellung der in die Steuerungseinheit integrierten
Zutrittskontrolleinheit;
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4 die
schematische Darstellung der Schaltung eines herkömmlichen
Sicherheitsbausteins;
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5 die
schematische Darstellung der Schaltung einer multiprozessoralen,
selbstüberwachenden
Steuerungseinheit;
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6 die
schematische Darstellung der Schaltung einer alternativen multiprozessoralen, selbstüberwachenden
Steuerungseinheit.
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Bei
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich
um eine automatische Schiebetüranlage.
Sie weist zwei Schiebetürflügel 1, 2 auf, die
motorisch gegenläufig
angetrieben sind. Die Schiebetürflügel 1, 2 sind über Rollenwagen 3 in
einer horizontalen ortsfesten Laufschiene 4 verschiebbar
geführt.
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Der
Antrieb weist einen Elektromotor 5 auf, der mit einer elektronischen
Steuereinrichtung 10 verbunden ist. Der Motor 5 treibt
einen Zahnriemen 15 an, der über an der Laufschiene ortsfest
gelagerte Umlenkrollen 15a, 15b umlaufend geführt ist
und mit den Schiebetürflügeln 1, 2 gekoppelt
ist.
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Hierzu
ist das untere Trum des Zahnriemens 15 über einen Mitnehmer 1a mit
dem Schiebeflügel 1 verbunden
und das obere Trum über
einen Mitnehmer 2a mit dem Schiebeflügel 2, so daß sich die
Flügel 1, 2 nur
in jeweils entgegengesetzten Richtungen bewegen können.
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Die
Ansteuerung des Motors 5 erfolgt über ein mit einem elektronischen
Rechner und Speicher ausgestattetes Steuer- und Regelgerät 10,
das beispielsweise an der Laufschiene ortsfest gelagert ist. Durch
einen nicht dargestellten externen Schalter oder einen Ansteuerungssensor
werden die Schiebeflügel 1, 2 aus
der in 1 dargestellten Schließlage über den Motor geöffnet und
später
wieder automatisch gesteuert über
den Motor geschlossen.
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2 zeigt
in schematischer Darstellung den Aufbau einer automatischen Türanlage
mit Alarmanlage 11. Die Tür kann mit einem Schlüssel über den Schlüsselschalter 16 geöffnet werden. Durch
den Schlüssel
wird im Schlüsselschalter
ein elektrischer Kontakt 16a geschlossen, der elektrisch mit
der Steuerungseinheit 10 verbunden ist. Die Steuerungseinheit öffnet dann
den Sperriegel 13 und führt
dem Motor 5 Strom zu, so daß die Tür 1, 2 geöffnet wird. Über den
mit dem Riegel gekoppelten Schalter 13b erhält die Steuerung
ein Signal, daß der Riegel
geöffnet
wurde.
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Über die
Verbindung 12 wird der Schalter 13b, mit Logik
verknüpft,
an die Alarmanlage 11 vermittelt. Bei Stromausfall wird
z. B. eine herkömmliche Schaltung
aktiviert.
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Es
ist möglich,
in der Steuerungseinheit 10 logische Verknüpfungen
mit der Informationsübertragung
an die Alarmanlage vorzunehmen. Beispielsweise kann die Steuerungseinheit
so programmiert werden, daß bei
einer Betätigung
des Schlüsselschalters
außerhalb
bestimmter programmierter Zeiten (z. B. außerhalb der Geschäftszeit,
entsprechend der „Nachtstellung" der Zeitschaltuhr)
Alarm ausgelöst
wird. Die Tür
kann dann außerhalb
dieser Zeiten nur dann ohne Alarm auszulösen geöffnet werden, wenn vorher die
Alarmanlage ausgeschaltet wurde. Hierdurch erhöht sich die Sicherheit der
Türanlage.
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3 zeigt
in schematischer Darstellung den Schlüsselschalter 16 mit
dem durch einen Schlüssel
schaltbaren Schaltkontakt 16a, wie dies aus herkömmlichen
automatischen Türanlagen
bekannt ist. Zusätzlich
sind im Schlüsselschaltergehäuse ein
oder mehrere Sabotagekontakte 16b, vorzugsweise gehäusefest,
angebracht. Der Sabotageschalter ist in seiner normalen Betriebsstellung
geschlossen. Er ist über
eine zweiadrige elektrische Leitung 17 mit der Zutrittskontrolleinheit 19 verbunden.
Die Zutrittskontrolleinheit kann weiterhin mit anderen Einrichtungen
zum Erkennen der Zugangsberechtigung verbunden sein, z.B. einem
Codekartenleser 20 oder einer Zahlencode-Tastatur 21.
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In
der erfindungsgemäßen Ausführung ist die
Zutrittskontrolleinheit mit einem Mikroprozessor ausgestattet. Sie
ist ein Bestandteil der Steuerungseinheit 10.
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Wird
nun, beispielsweise bei einem Einbruchversuch, das Gehäuse des
Schlüsselschalters beschädigt, so öffnet sich
der Sabotagekontakt 16b. Der Mikroprozessor in der Zutrittskontrolleinheit 19 kann
so programmiert werden, daß bei
einmaliger Unterbrechung des durch den Sabotageschalter 16b und
die Leitungen 17 gebildeten Stromkreises alle zum Öffnen der
Tür erforderlichen
Steuer- und Regeleinheiten (z.B. Sperriegel 13, Motor 5)
blockiert oder außer
Funktion gesetzt werden.
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Auch
bei einer Überbrückung des
Sabotageschalters 16b, z.B. durch Kurzschließen der
Leitungen 17 bleiben diese Steuer- und Regeleinheiten dann
außer
Funktion.
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Ein
automatisches Öffnen
der Tür
ist dann erst wieder möglich,
wenn die durch den Mikroprozessor in der Zutrittskontrolleinheit 19 aufrechterhaltene
Funktionsblockade wieder aufgehoben wurde. Dies ist z.B. über die
Programmschaltereinheit 22 also von innen möglich. Eine
Reaktivierung kann auch durch das Eingeben einer bestimmten Impulsfolge über den
Schlüsselschalter
erfolgen (z. B. fünfmaliges
Einschalten mit dem Schlüssel
mit bestimmten Pausen dazwischen).
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Die
Reaktivierung kann auch durch den Anschluß eines Codesenders an die
Leitungen 17 des Sabotageschalters und/oder die mit dem
Schaltkontakt 16a verbundenen Leitungen 18 und/oder
eine andere mit der Zutrittskontrolleinheit 19 verbundene Leitung
erfolgen. Ebenso ist die Reaktivierung durch Eingabe eines bestimmten
Zahlencodes über
die Codetastatur 21 und/oder einer speziellen Reaktivierungskarte
in den Codekartenleser 20 möglich. Die richtige Pulsfolge
wird dann jeweils im Mikroprozessor der Zutrittskontrolleinheit 19 erkannt
und der Türöffnungsvorgang
wird ausgelöst.
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Der
Programmablauf der Zeitschaltuhr kann über die Programmschaltereinheit 22 eingestellt
werden. In erfindungsgemäßer Ausführung ist
die Steuereinheit 10 bzw. die mit ihr zusammenarbeitende Zeitschaltuhr
so programmiert, daß nach
Abschalten der automatischen Türöffnungsfunktion
durch die Zeitschaltuhr, z.B. nach Geschäftsschluß, die Reaktivierung der automatischen Öffnungsfunktion
nur manuell erfolgen kann. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Öffnungsautomatik nicht
versehentlich, z.B. wegen eines Bedienfehlers, durch die Schaltuhr
reaktiviert werden kann.
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4 zeigt
in symbolischer Darstellung die Funktionsweise einer herkömmlichen
automatischen Türanlage
mit Überwachung
der Steuerungseinheit 10 durch den separaten Sicherheitsbaustein 25.
Der in der Steuerungseinheit enthaltene Mikroprozessor 31 erhält alle
Eingangssignale, z.B. Signale aus einem Näherungsmelder 26,
einer Lichtschranke 27 oder einem Endschalter 28.
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Die
Signalverarbeitung erfolgt nacheinander Der Sicherheitsbaustein
erhält
die gleichen Eingangssignale wie die Steuerungseinheit. Steuerungseinheit
und Sicherungsbaustein kommunizieren miteinander, so daß der Sicherungsbaustein
eine Funktionsstörung
der Steuerungseinheit erkennen kann und gegebenenfalls über den
Relaisschalter 29 einen Notlauf des Motors 5 aktiviert.
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5 zeigt
die erfindungsgemäße Ausführung der
Steuerungseinheit 10, die mehrere Mikroprozessoren 31, 32 enthält. Jeder
der Mikroprozessoren 31 ist für die Signalverarbeitung nur
eines der Eingangssignale 26, 27 oder 28 zuständig. Hierdurch ist
eine echte parallele Signalverarbeitung (Multiprocessing) möglich, die
effektiver und schneller als die herkömmliche Verarbeitungsweise
ist. Der Mikroprozessor 32 kommuniziert mit den Mikroprozessoren 31 und
kann so deren Funktion überwachen.
Bei Funktionsstörungen
kann der Mikroprozessor 31 gegebenenfalls über einen
Schalter den Motor 5 zu einem Notlauf aktivieren. Ein Netzteil 33 ist
vorgesehen. Die Sicherheitsfunktion übernehmen alle Mikroprozessoren
gemeinsam, indem sie sich gegenseitig überwachen. Im Fehlerfall wird
zuerst ein Notbetrieb aktiviert und falls dieser fehlschlägt, die
Versorgungsspannung der gesamten Anlage abgeschaltet, so daß die für diesen
Fall vorhandenen Sicherheitseinrichtungen zum Tragen kommen.
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In 6 ist
eine alternative Ausführung
der Steuerungseinheit 10 dargestellt. Die Steuerungseinheit 10 weist
zwei Mikroprozessoren 31, 32 auf, welche beispielsweise über ein
Bussystem miteinander verbunden sind. Im Unterschied zur vorhergehenden Ausführung werden
alle Eingangssignale 26, 27, 28 direkt
dem ersten Mikroprozessor 31 zugeführt und dort verarbeitet. Der
erste Mikroprozes sor 31 steuert zudem den Motor 5.
Der zweite Mikroprozessor 32 dient ausschließlich der Überwachung
des ersten Mikroprozessors 31, jedoch ohne eine parallele
Verarbeitung der Eingangsinformationen. Es werden Mitteilungen über den
jeweiligen Betriebsstatus zwischen beiden Einheiten 3i, 32 ausgetauscht
und über die
Softwarefunktion eine gegenseitige Ablaufüberwachung durchgeführt. Insbesondere
meldet der erste Mikroprozessor 31 jede Änderung
seines Betriebsstatus an den zweiten Mikroprozessor 32,
welcher eine Plausibilitätsprüfung anhand
der dem Betrieb der Automatikschiebetür 1 zu Grunde liegenden
Ablaufprogramme durchführt.
Unter anderem wird dabei berücksichtigt,
welche Betriebsstati zugelassen sind und wie deren Verkettung und
zeitliche Abfolge beschaffen ist. Wird vom zweiten Mikroprozessor 32 eine
Fehlfunktion des ersten Mikroprozessors 31 erkannt, so
wird ein Fehlersignal generiert und einer in der Steuereinheit 10 vorhandenen
Logikschaltung 34, welche im einfachsten Fall aus einem
ODER-Gatter besteht, zugeführt.
Der zweite Mikroprozessor 32 wird entsprechend in seiner
Funktion durch den ersten Mikroprozessor 31 überwacht.
Auch hier wird bei Erkennung einer Fehlfunktion oder eines Ausfalls
ein Fehlersignal der Logikschaltung 34 zugeführt. Bei Vorliegen
eines Fehlersignals von wenigstens einem der beiden Mikroprozessoren 31, 32 steuert
die Logikschaltung 34 ein Relais 35 an, welches
die Steuereinheit 10 komplett abschaltet, indem ein Schalter 35a in
der Zuleitung vom Netzteil 33 zu der Steuereinheit 10 geöffnet wird.
Alternativ kann bei einer Fehlfunktion des zweiten Mikroprozessors 32 dieser separat
abgeschaltet werden und die Steuerungseinheit 10 allein
mit dem ersten Mikroprozessor weiterbetriaben werden.
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Um
bestehende Anlage nachzurüsten
ist es auch möglich
den zweiten Mikroprozessor 32 und die Logikschaltung 34 über eine
vorhandene Schnittstelle mit dem ersten Mikroprozessor 31 zu
verbinden.