EP0535205B1 - Überwachungseinrichtung für eine steuervorrichtung - Google Patents

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EP0535205B1
EP0535205B1 EP92909211A EP92909211A EP0535205B1 EP 0535205 B1 EP0535205 B1 EP 0535205B1 EP 92909211 A EP92909211 A EP 92909211A EP 92909211 A EP92909211 A EP 92909211A EP 0535205 B1 EP0535205 B1 EP 0535205B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
monitoring
primary control
control
monitoring device
switching unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP92909211A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0535205A1 (de
Inventor
Karl-Otto SCHÖLLKOPF
Werner Böhm
Gerhard Kellings
Michael Bollerott
Klaus Scherer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
TK Aufzuege GmbH
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Thyssen Aufzuege GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV, Thyssen Aufzuege GmbH filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP0535205A1 publication Critical patent/EP0535205A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0535205B1 publication Critical patent/EP0535205B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B13/00—Doors, gates, or other apparatus controlling access to, or exit from, cages or lift well landings
    • B66B13/22—Operation of door or gate contacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/0006—Monitoring devices or performance analysers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/0006—Monitoring devices or performance analysers
    • B66B5/0037—Performance analysers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/0087—Devices facilitating maintenance, repair or inspection tasks
    • B66B5/0093—Testing of safety devices

Definitions

  • the invention relates to a monitoring device for a control device having a safety chain, in particular for elevator and conveyor systems, with a contactlessly triggerable, electronic, testable switching device comprising a sensor, with the aid of which the state of the sensor can be detected.
  • a monitoring device of this type is known from EP-A-0 357 888, in which a safety light barrier in the form of a so-called failsafe arrangement is used as the sensor arrangement, in which an error by doubling the components and by comparing the output signals is to be avoided .
  • a switching device which can be actively checked at any time in the sense of the present invention is not described in EP-A-0 357 888. Rather, a functional test is only carried out there if the sensor arrangement on a car passes through an actuation flag permanently installed in the elevator shaft, in accordance with the use of the elevator system.
  • a simple test option would be particularly important in elevator systems, since there are a large number of safety switches that are never operated in normal operation, but should work in an emergency. With these switches, a functional test has so far often only been carried out at large time intervals, since the parts to be monitored had to be moved for the test, which was all the more problematic the more unfavorable the switch or the part in question was accessible to a fitter for testing .
  • each switching device can also be connected to the bus Control connected and in this case be queried in the desired order with regard to their respective switching state, but the query takes more and more time with increasing number of security points.
  • the invention has for its object to provide an improved monitoring device that enables the implementation of a reliable control for elevator and conveyor systems with a safety chain and high safety requirements with comparatively little effort.
  • a monitoring device of the type specified at the outset which has contactlessly triggerable, electronic, testable switching device with control electronics, with the aid of which the state of the sensor is independent of changes in the external states of the monitoring device for test purposes by controlling the sensor can be changed with the help of the control electronics that the switching device has input and output connections for establishing data exchange connections with a higher-level control system, which are designed such that they connect the input and output connections of further switching devices for data exchange with a higher-level control system serving and thus connectable monitoring loop can be connected and by two separate sections for each ascending and returning branch of the monitoring loops are formed such that the monitoring loop each switching device twice, namely outgoing and incoming, runs through and that this enables data exchange by means of a higher-level control and that the switching device has an electronic switching device which, in the event of a safety criterion not being fulfilled, short-circuits the monitoring loop between the ascending and the returning branch in such a way that the switching device in question Status data can be transmitted to
  • the electronic changeover switch of the control electronics can be used as a switch of a safety chain or a safety switch chain, as in the case of a mechanically operated switching device.
  • the monitoring device comprises further testable switching devices and a higher-level control, since this opens up the possibility of establishing a monitoring loop by connecting the switching devices to one another.
  • An output of the higher-level control system can then apply a continuous signal to the input-side end of the monitoring loop, the interruption of which can be detected at the output-side end of the monitoring loop at an input of the higher-level control system.
  • a so-called quiescent current loop can be implemented in a monitoring device according to the invention, which in a further embodiment of the invention takes the form of a continuous signal a defined pulse sequence forms a "digital quiescent current loop".
  • FIG. 1 schematically shows a monitoring device according to the invention in the form of a non-contact electronic switching device with sensor electronics 10 and a magnetic field sensor 12, for example a Hall element, which responds to an external magnetic field.
  • This external magnetic field can be generated, for example, by a permanent magnet 14, which is usually attached to a movable component 15 to be monitored, namely, for example, an elevator door.
  • the sensor 12 supplies a signal in which an electronic (toggle) switch 48 of the sensor electronics 10, indicated by dashed lines, is held in an "unactuated" state , especially when open.
  • the Permanent magnet 14 then, starting from the previously described state, approaches sensor 12 to a predetermined minimum distance, then said switch is switched into its “actuated” state, in particular into its closed state, so that output A of sensor electronics 10 and thus a corresponding control signal is emitted to the switching device as a whole, which indicates that the movable component 15 with the permanent magnet 14 is in the position required for carrying out a specific action, in particular for safety reasons.
  • a magnetic coil 16 is provided, which is dimensioned and arranged with respect to the sensor 12 in such a way that with its help in In the area of the sensor 12, a magnetic field can be generated, which can compensate for the effect of the magnetic field of the permanent magnet 14 present in the detection area of the sensor 12.
  • the switching device under consideration is designed in such a way that the functional test takes place before the initiation of an action monitored by the switching device, a corresponding signal being applied to an input E of the sensor electronics 10 depending on the planned action in order to have a bring about appropriate control of the solenoid 16.
  • the functional test can also be carried out periodically at suitable short intervals, it being possible for the clock for the test processes to be generated in the sensor electronics itself by means of a suitable clock generator.
  • a sensor 12 can be used in the practical implementation of a switching device according to the invention for carrying out the method according to the invention, which has a Hall sensor 18 in the form of an integrated circuit with an open-drain output and a pull-up resistor 20 connected to it includes.
  • One connection of this resistor 20 is connected to a connection terminal to which a supply voltage V DD is present, while the other connection is connected to a circuit point 22 which forms an input of an internal control circuit 24 of the sensor electronics 10.
  • the control circuit 24 which is part of the sensor electronics 10, supplies an output signal for a control block 26, to which a second input signal for activating the magnetic coil 16 can be fed via a signal line 28, which via a corresponding input circuit 30 with a higher-level control, namely a bus control 32 (cf. FIG. 3), can be connected and can be connected on the output side via an output circuit 34 to further sensor electronics circuits which belong to further contactless electronic switching devices.
  • a bus control 32 cf. FIG. 3
  • control block 26 supplies a control signal by which a transistor 36 is controlled to be conductive so that a current can flow through the excitation winding 38 of the magnet coil 16, the excitation winding 38 being connected in parallel with a free-wheeling diode 40 in a conventional manner is.
  • the sensor electronics 10 further comprises a data input line 42 and a data output line 44, these two lines each being provided with an input circuit and an output circuit.
  • the data input line 42 represents an ascending data path starting from the bus control 32 (FIG. 3), via which the sensor electronics circuits 10 of all switching devices belonging to a safety chain are connected.
  • the signal line 28 and the data input line 42 with their assigned input circuits thus correspond to the input E, which is only indicated schematically in FIG. 1.
  • the data output line 44 which corresponds to the output A in FIG. 1, provides one of the connected switching devices to the bus control 32 returning data path.
  • the data input line 42 is connected to a receiving part 46, which samples the data running over the data input line 42 and forms an input register.
  • the receiving part 46 is additionally provided with an input connected to the control circuit 24.
  • a switchover device or switch 48 is inserted into the data output line 44, which is controlled by the output signal of an OR gate 50, the two inputs of which have the switching point 22 or one output of a Transmitting part 52 are connected, either the data output of the transmitting part 52, which supplies status and address signals, or connects the input side of the data output line 44 to its output side.
  • the transmitting part 52 is connected to the control circuit 24 via a further output and a further input.
  • the sensor electronics 10 comprises a clock generator 54 and is otherwise fed from a schematically indicated voltage supply 56, which generates the regulated supply voltage V DD of, for example, 5 V from a possibly unregulated input voltage of 24 V.
  • the voltage V DD is also applied to the solenoid 16.
  • the open-drain output of the Hall sensor 18 is drawn to the supply voltage V DD via the resistor 20 in the absence of a magnetic field and to the reference potential in the presence of a magnetic field. These voltages are at the switching point 22. If an excitation current flows through the magnet coil 16 when the switching device is initially actuated, that is to say starting from a state in which the permanent magnet 14 acts on the sensor 18 and the switching point 22 is at reference potential, then this causes this Previously existing magnetic field on the sensor 18 compensated so that the voltage V DD is supplied to the node 22. This signal change indicates that sensor 18 is functioning properly as the most important part of the switching device.
  • n sensor electronics circuits 10.1, 10.2 to 10.n are provided, to which, as explained for the switching device according to FIG. 2, a sensor 12.1 to 12.n and a magnet coil 16.1 to 16.n are assigned, each sensor cooperates with a permanent magnet 14.1 to 14.n.
  • the permanent magnets 14.1 to 14.n are each connected to a door 15.1 to 15.n as a movable component to be monitored.
  • the individual magnetic coils 16.1 to 16.n can be activated via lines 28 and 42 for test purposes in order to determine whether the associated switching devices are working properly.
  • a coil activation signal is applied to line 28 when a functional test is to be carried out, while the individual switching devices or sensor electronics circuits are called up via address 42 in line with the address.
  • the line 44 provides feedback on the correct functioning of the individual switching devices and on their switching status. If all the switching devices are working properly and all the doors are in the correct position, the bus control 32, which can optionally be connected to other bus controls belonging to other safety circuits, as shown in FIG.
  • FIG. 3 shows that the interconnected sections of line 42 and the interconnected sections of line 44 together with a cross-connection 43 between data input line 42 and data output line 44 of the sensor electronics furthest away from bus controller 32 10.n provided that the switches 48 all occupy such a position that they create a continuous connection, form a closed loop.
  • This loop can serve as a monitoring loop, the ascending branch of which is connected on the input side to an output of the bus control 32 and the returning branch is connected at its end to an input of the bus control 32. Via this monitoring loop, the bus controller 32 can send a continuous signal, the presence of which is monitored on the returning branch of the loop, so that in the end there is a type of quiescent current loop. If the bus controller 32 instead of a simple continuous signal, e.g.
  • a sequence of digital signals on the monitoring loop then a "digital closed-circuit loop" is obtained, which offers particularly advantageous monitoring options, wherein the bus controller 32 checks whether the signal sequence received on the returning branch corresponds to the transmitted signal sequence.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 3 can be supplemented in a further embodiment of the invention in that a signal converter 72 is inserted between the upper end of the ascending branch and the beginning of the descending branch in the cross connection 43 between the two branches, as indicated by dashed lines through which the sequence of digital signals arriving via the ascending branch of the monitoring loop is converted in a defined manner into a changed digital signal sequence.
  • this also makes it possible to detect errors which are based on an undesired cross-connection between the ascending and the descending or returning branch of the monitoring loop.
  • Such cross connections can occur, for example, in the event of short circuits in the individual sensor electronics circuits.
  • the monitoring device according to the invention enables a relatively simple structure of a complete control device and ensures reliable, trouble-free operation of the same.

Landscapes

  • Maintenance And Inspection Apparatuses For Elevators (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)
  • Programmable Controllers (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Beans For Foods Or Fodder (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für eine eine Sicherheitskette aufweisende Steuervorrichtung, insbesondere für Aufzugs- und Förderanlagen, mit einer berührungslos auslösbaren, elektronischen, prüfbaren, einen Sensor umfassenden Schalteinrichtung, mit deren Hilfe der Zustand des Sensors erfaßbar ist.
  • Eine Überwachungseinrichtung dieser Art ist aus der EP-A-0 357 888 bekannt, bei der als Sensoranordnung eine Sicherheits-Lichtschranke in Form einer sogenannten Failsafe-Anordnung verwendet wird, bei der ein Fehler durch Verdoppelung der Komponenten und durch Vergleich der Ausgangssignale vermieden werden soll. Eine jederzeit aktiv prüfbare Schalteinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist in der EP-A-0 357 888 nicht beschrieben. Vielmehr erfolgt dort lediglich dann gegebenenfalls eine Funktionsprüfung, wenn entsprechend der Benutzung der Aufzugsanlage die Sensoranordnung an einem Fahrkorb eine fest im Aufzugsschacht installierte Betätigungsfahne passiert.
  • Bei verschiedenen elektromechanischen Anlagen, insbesondere bei Aufzugs- und Förderanlagen, werden einzelne Aktionen, beispielsweise eine Fahrt des Aufzugs oder die Betätigung einer Fördervorrichtung, generell mit Hilfe von Schalteinrichtungen überwacht, von denen häufig mehrere einen bestimmten Schaltzustand haben müssen, um die beabsichtigte Aktion sicher durchführen zu können.
  • Insbesondere muß bei einer Aufzugsanlage sichergestellt sein, daß vor Beginn einer Fahrt des Fahrkorbes und während der Fahrt desselben alle Türen geschlossen und mechanisch verriegelt bleiben. Ebenso muß z.B. bei hydraulischen Auffahrpuffern sichergestellt sein, daß die Puffer ganz ausgefahren sind, bevor der Fahrkorb im Normalbetrieb zu einer Fahrt gestartet werden kann.
  • Bei Anlagen der betrachteten Art werden an den verschiedenen "Sicherheitspunkten", an denen die Position beweglicher Bauteile, wie z.B. Türen, vor der Einleitung einer Aktion und ggf. während des Ablaufs derselben überwacht werden muß, häufig mechanische Sicherheitsschalter eingesetzt, von denen insbesondere mehrere zu einer sogenannten "Sicherheitskette" in Reihe geschaltet sind, so daß die Aktion nur dann gestartet bzw. fortgesetzt werden kann, wenn sämtliche Sicherheitsschalter bzw. - allgemeiner gesagt Schalteinrichtungen einen vorgegebenen Schaltzustand einnehmen.
  • Bei allen elektromechanischen Sicherheitsschaltern ergeben sich große Probleme hinsichtlich der Schaffung einwandfreier, elektrischer Kontakte, da die mechanische Berührung der Kontaktelemente zu einer Kontaktverstellung führen kann und außerdem die Einstellung des Schaltpunktes von Anfang an schwierig ist. Darüber hinaus ergibt sich bei derartigen elektromechanischen Schaltern im Verlauf des Betriebes ein beträchtlicher Verschleiß und die Gefahr einer Verschmutzung. Insgesamt können beim Einsatz elektromechanischer Sicherheitsschalter leicht Fehlfunktionen auftreten, die ein Stillsetzen der überwachten Anlage erzwingen, wobei die Häufigkeit der Fehlfunktionen bei Sicherheitsketten mit zahlreichen Schaltkontakten erheblich ansteigt. Dies hat zur Folge, daß beispielsweise bei Förderanlagen und Aufzügen ein großer Teil der Betriebsstörungen auf irgendwelche Schalterdefekte zurückzuführen ist.
  • Eine gewisse Verbesserung der vorstehend geschilderten Situation ergibt sich bei Verwendung von elektronischen Schaltern bzw. Sensoren, die berührungslos betätigt werden können, beispielsweise durch Annäherung oder Entfernung eines Magneten. Bei diesen Schaltern ist der Schaltpunkt im allgemeinen einfacher einzustellen und bleibt auch während längerer Betriebszeiten stabil. Außerdem entfallen die Störungsursachen, die bei elektromechanischen Schaltern auf einen Verschleiß der Kontaktstücke und anderer beweglicher Bauteile zurückzuführen sind. (Anders als bei mechanischen Sicherheitsschaltern ist dabei jedoch keine Zwangsläufigkeit bei Betätigung gegeben.) Dennoch wäre es auch bei diesem Schaltertyp wichtig, die einwandfreie Funktion prüfen und außerdem im Störfall möglichst einfach feststellen zu können, welcher Schalter in einer Sicherheitskette zu einer Fehlfunktion geführt und die Kette unterbrochen hat. Im Unterschied zu mechanischen Schaltern kann man aber bei den magnetbetätigten elektronischen Schaltern den Schaltzustand optisch nicht feststellen, wie dies bei typischen mechanischen Sicherheitsschaltern der Fall ist.
  • Gerade in Aufzugsanlagen wäre eine einfache Prüfmöglichkeit besonders wichtig, da es dort eine große Anzahl von Sicherheitsschaltern gibt, die im normalen Betrieb nie betätigt werden, jedoch im Ernstfall funktionieren sollen. Bei diesen Schaltern wurde bisher eine Funktionsprüfung häufig nur in großen Zeitabständen durchgeführt, da für die Prüfung die zu überwachenden Teile bewegt werden mußten, was umso problematischer war, je ungünstiger der betreffende Schalter bzw. das betreffende zu überwachende Teil für einen Monteur zur Prüfung erreichbar war.
  • Prinzipiell besteht die Möglichkeit, zur Feststellung der Störungsstelle jede Schalteinrichtung einzeln mit einer Steuerung zu verbinden, was einen hohen Material- und Montageaufwand mit sich bringt. Die einzelnen Schalteinrichtungen können auch über Busverbindungen mit der Steuerung verbunden sein und in diesem Fall in der gewünschten Reihenfolge bezüglich ihres jeweiligen Schaltzustandes abgefragt werden, wobei jedoch die Abfrage mit steigender Anzahl der Sicherheitspunkte immer mehr Zeit benötigt.
  • Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend erläuterten Problematik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Überwachungseinrichtung anzugeben, die mit vergleichsweise geringem Aufwand die Realisierung einer zuverlässigen Steuerung für Aufzugs- und Förderanlagen mit einer Sicherheitskette und hohen Sicherheitsanforderungen ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Überwachungseinrichtung der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, die berührungslos auslösbare, elektronische, prüfbare Schalteinrichtung eine Steuerelektronik aufweist, mit deren Hilfe der Zustand des Sensors jederzeit unabhängig von Änderungen der äußeren Zustände der Überwachungseinrichtung zu Prüfzwecken durch Ansteuerung des Sensors mit Hilfe der Steuerelektronik veränderbar ist, daß die Schalteinrichtung Eingangs- und Ausgangsanschlüsse zur Herstellung von dem Datenaustausch mit einer übergeordneten Steuerung dienenden Verbindungen aufweist, die derart ausgebildet sind, daß sie mit den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen weiterer Schalteinrichtungen zu einer dem Datenaustausch mit einer übergeordneten Steuerung dienenden und damit verbindbaren Überwachungsschleife verbindbar sind und durch zwei getrennte Streckenabschnitte für jeweils einen aufsteigenden sowie einen zurückführenden Zweig der Überwachungsschleife gebildet sind, derart, daß die Überwachungsschleife jede Schalteinrichtung zweimal, nämlich abgehend und ankommend, durchläuft und daß dadurch ein Datenaustausch mittels einer übergeordneten Steuerung ermöglicht wird, und daß die Schalteinrichtung eine elektronische Umschalteinrichtung aufweist, die im Falle eines nicht erfüllten Sicherheitskriteriums die Überwachungsschleife derart zwischen dem aufsteigenden und dem zurückführenden Zweig kurz schließt, daß die betreffende Schalteinrichtung Zustandsdaten entspechend dem betreffenden Sicherheitskriterium an eine übergeordnete Steuerung übermitteln kann.
  • Es ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung bzw. der diese Überwachungseinrichtung bildenden Schalteinrichtung, daß der elektronische Umschalter der Steuerelektronik wie bei einer mechanisch betätigten Schalteinrichtung als Schalter einer Sicherheitskette bzw. einer Sicherheits-Schalterkette verwendet werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Überwachungseinrichtung weitere prüfbare Schalteinrichtungen und eine übergeordnete Steuerung umfaßt, da hierdurch die Möglichkeit eröffnet wird, durch die Verbindung der Schalteinrichtungen miteinander eine Überwachungsschleife aufzubauen. An das eingangsseitige Ende der Überwachungsschleife kann dann von einem Ausgang der übergeordneten Steuerung ein Dauersignal angelegt werden, dessen Unterbrechung am ausgangsseitigen Ende der Überwachungsschleife an einem Eingang der übergeordneten Steuerung erfaßt werden kann. Auf diese Weise kann bei einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung eine sog. Ruhestromschleife realisiert werden, die in weiterer Ausgestaltung der Erfindung bei einem Dauersignal in Form einer definierten Impulsfolge gewissermaßen eine "digitale Ruhestromschleife" bildet.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein stark schematisiertes Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung in Form einer einzelnen elektronischen Schalteinrichtung;
    Fig. 2
    eine detaillierte Darstellung der Schalteinrichtung gemäß Fig. 1; und
    Fig. 3
    ein schematisches Schaltbild einer eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung umfassenden Steuervorrichtung für eine Aufzugsanlage.
  • Im einzelnen zeigt Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung in Form einer berührungslos arbeitenden, elektronischen Schalteinrichtung mit einer Sensorelektronik 10 und einem beispielsweise ein Hallelement umfassenden Magnetfeld-Sensor 12, welcher auf ein externes Magnetfeld anspricht. Dieses externe Magnetfeld kann beispielsweise von einem Permanentmagneten 14 erzeugt werden, welcher üblicherweise an einem beweglichen, zu überwachenden Bauteil 15, nämlich beispielsweise einer Aufzugtür, angebracht ist. Solange sich der Sensor 12 außerhalb des Wirkungsbereichs des von dem Permanentmagneten 14 erzeugten externen Magnetfelds befindet, liefert der Sensor 12 ein Signal, bei dem ein mit gestrichelten Linien angedeuteter elektronischer (Um-) Schalter 48 der Sensorelektronik 10 in einem "unbetätigten" Zustand gehalten wird, insbesondere im geöffneten Zustand. Wenn sich der Permanentmagnet 14 dann ausgehend von dem zuvor beschriebenen Zustand dem Sensor 12 bis auf einen vorgegebenen Mindestabstand nähert, dann wird der genannte Schalter in seinen "betätigten" Zustand, insbesondere in seinen geschlossenen Zustand, umgeschaltet, so daß an einem Ausgang A der Sensorelektronik 10 und damit der Schalteinrichtung insgesamt ein entsprechendes Steuersignal abgegeben wird, welches anzeigt, daß sich das bewegliche Bauteil 15 mit dem Permanentmagneten 14 in der für die Durchführung einer bestimmten Aktion, insbesondere aus Sicherheitsgründen, geforderten Position befindet.
  • Um nun bei einer elektronischen Schalteinrichtung der betrachteten Art eine Prüfmöglichkeit zu schaffen, die es gestattet, das einwandfreie Arbeiten dieser elektronischen Schalteinrichtung zu überprüfen, ist eine Magnetspule 16 vorgesehen, die so dimensioniert und bezüglich des Sensors 12 derart angeordnet ist, daß mit ihrer Hilfe im Bereich des Sensors 12 ein Magnetfeld erzeugbar ist, welches die Wirkung des im Erfassungsbereich des Sensors 12 vorhandenen Magnetfelds des Permanentmagneten 14 kompensieren kann.
  • Wenn sich nunmehr der Permanentmagnet 14 in seiner in Fig. 1 gezeigten Position vor dem Sensor 12 befindet und die elektronische Schalteinrichtung folglich ihren betätigten Zustand einnimmt, dann kann mit Hilfe der Sensorelektronik 10 erfindungsgemäß ein solcher Erregerstrom für die Magnetspule 16 erzeugt werden, daß sich die Magnetfelder des Permanentmagneten 14 einerseits und der Magnetspule 16 andererseits im Erfassungsbereich des Sensors 12 kompensieren, was bedeutet, daß der Einfluß des Permanentmagneten auf den Sensor 12 aufgehoben wird, so daß aufgrund der Ansteuerung der Magnetspule 16 die Schalteinrichtung für die Dauer der Ansteuerung der Magnetspule 16 in ihren unbetätigten Zustand übergehen muß, wenn ihre Elemente einwandfrei arbeiten. Zur Prüfung der einwandfreien Funktion der elektronischen Schalteinrichtung muß also lediglich festgestellt werden, ob ausgehend vom betätigten Zustand der Schalteinrichtung für die Dauer der Erregung der Magnetspule 16 der unbetätigte Zustand der Schalteinrichtung herbeiführbar ist. Nur wenn dies tatsächlich der Fall ist, kann von einer einwandfreien Funktion der elektronischen Schalteinrichtung und des aktiven Sensorelements ausgegangen werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die betrachtete Schalteinrichtung so ausgebildet ist, daß die Funktionsprüfung jeweils vor der Einleitung einer durch die Schalteinrichtung überwachten Aktion erfolgt, wobei in Abhängigkeit von der geplanten Aktion ein entsprechendes Signal an einen Eingang E der Sensorelektronik 10 angelegt wird, um eine entsprechende Ansteuerung der Magnetspule 16 herbeizuführen. Gegebenenfalls kann die Funktionsprüfung aber auch periodisch in geeigneten kurzen Abständen erfolgen, wobei der Takt für die Prüfvorgänge mittels eines geeigneten Taktgenerators in der Sensorelektronik selbst erzeugt werden kann.
  • Während vorstehend davon ausgegangen wurde, daß bei der Funktionsprüfung der Permanentmagnet 14 eine solche Lage einnehmen muß, daß die Schalteinrichtung sich in ihrem betätigten Zustand befindet, wird aufgrund der vorausgehenden Erläuterung deutlich, daß durch das Vorhandensein der Magnetspule 16 auch dann, wenn sich der Sensor 12 außerhalb des Einwirkungsbereiches des Magnetfeldes des Permanentmagneten 14 befindet, Prüfmöglichkeiten gegeben sind. Wenn nämlich der Sensor 12 nicht durch das externe Magnetfeld des Permanentmagneten 14 beeinflußt wird, dann muß das Fließen eines Erregerstroms durch die Magnetspule 16 dazu führen, daß die Schalteinrichtung vom unbetätigten Zustand in den betätigten Zustand umgeschaltet wird, da ja in diesem Fall das dem Magnetfeld der Spule entgegenwirkende Magnetfeld des Permanentmagneten 14 fehlt. Somit läßt sich eine Funktionsprüfung für die Schalteinrichtung beispielsweise auch bei einer geöffneten Aufzugtüre durchführen, wenn sich der an der Türe angebrachte Permanentmagnet 14 in einer bezüglich des Sensors 12 unwirksamen Position befindet.
  • Wie Fig. 2 zeigt, kann bei der praktischen Realisierung einer erfindungsgemäßen Schalteinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Sensor 12 verwendet werden, welcher einen Hallsensor 18 in Form eines integrierten Schaltkreises mit Open-drain-Ausgang und einen damit verbunden Pull-up-Widerstand 20 umfaßt. Dabei ist der eine Anschluß dieses Widerstandes 20 mit einer Anschlußklemme verbunden, an der eine Versorgungsspannung VDD anliegt, während der andere Anschluß an einen Schaltungspunkt 22 angeschlossen ist, der einen Eingang einer internen Steuerschaltung 24 der Sensorelektronik 10 bildet. Die Steuerschaltung 24, welche Bestandteil der Sensorelektronik 10 ist, liefert ein Ausgangssignal für einen Ansteuerblock 26, dem ein zweites Eingangssignal zur Aktivierung der Magnetspule 16 über eine Signalleitung 28 zuführbar ist, die über eine entsprechende Eingangsschaltung 30 mit einer übergeordneten Steuerung, nämlich einer Bussteuerung 32 (vgl. Fig. 3), verbindbar ist und ausgangsseitig über eine Ausgangsschaltung 34 mit weiteren Sensorelektronik-Schaltungen verbindbar ist, die zu weiteren berührungslos arbeitenden elektronischen Schalteinrichtungen gehören.
  • In Abhängigkeit von den Signalen an seinen Eingängen liefert der Ansteuerblock 26 ein Steuersignal, durch welches ein Transistor 36 leitend gesteuert wird, so daß ein Strom durch die Erregerwicklung 38 der Magnetspule 16 fließen kann, wobei der Erregerwicklung 38 in konventioneller Weise eine Freilaufdiode 40 parallel geschaltet ist.
  • Bei der in Fig. 2 gezeigten Schalteinrichtung umfaßt die Sensorelektronik 10 ferner eine Dateneingangsleitung 42 und eine Datenausgangsleitung 44, wobei diese beiden Leitungen jeweils mit einer Eingangsschaltung und einer Ausgangsschaltung versehen sind. Die Dateneingangsleitung 42 stellt dabei einen von der Bussteuerung 32 (Fig. 3) ausgehenden, aufsteigenden Datenpfad dar, über den die Sensorelektronik-Schaltungen 10 aller zu einer Sicherheitskette gehörenden Schalteinrichtungen zusammengeschlossen sind. Die Signalleitung 28 und die Dateneingangsleitung 42 mit ihren zugeordneten Eingangsschaltungen entsprechen also dem in Fig. 1 nur schematisch angedeuteten Eingang E. In entsprechender Weise stellt die Datenausgangsleitung 44, die dem Ausgang A in Fig. 1 entspricht, einen von den angeschlossenen Schalteinrichtungen zu der Bussteuerung 32 zurückführenden Datenpfad dar. Die Dateneingangsleitung 42 ist mit einem Empfangsteil 46 verbunden, der die über die Dateneingangsleitung 42 laufenden Daten abtastet und ein Eingangsregister bildet. Dabei ist der Empfangsteil 46 ergänzend mit einem an die Steuerschaltung 24 angeschlossenen Eingang versehen. In die Datenausgangsleitung 44 ist eine Umschalteinrichtung bzw. ein Umschalter 48 eingefügt, welcher unter Steuerung durch das Ausgangssignal eines Oder-Gatters 50, dessen zwei Eingänge mit dem Schaltungspunkt 22 bzw. mit einem Ausgang eines Sendeteils 52 verbunden sind, entweder den Datenausgang des Sendeteiles 52, welcher Status- und Adressensignale liefert, oder die Eingangsseite der Datenausgangsleitung 44 mit deren Ausgangsseite verbindet. Der Sendeteil 52 ist dabei über einen weiteren Ausgang und einen weiteren Eingang mit der Steuerschaltung 24 verbunden. Wie in Fig. 2 angedeutet, umfaßt die Sensorelektronik 10 einen Taktgenerator 54 und wird im übrigen aus einer schematisch angedeuteten Spannungsversorgung 56 gespeist, die aus einer gegebenenfalls ungeregelten Eingangsspannung von 24 V die geregelte Versorgungsspannung VDD von z.B. 5 V erzeugt. Die Spannung VDD liegt außer an dem Sensor 12 auch an der Magnetspule 16.
  • Bei der betrachteten Schalteinrichtung wird der Open-drain-Ausgang des Hallsensors 18 bei fehlendem magnetischen Feld über den Widerstand 20 auf die Versorgungsspannung VDD gezogen und bei vorhandenem Magnetfeld auf Bezugspotential. Diese Spannungen liegen am Schaltungspunkt 22. Wenn nun bei zunächst betätigter Schalteinrichtung, d.h. ausgehend von einem Zustand, in dem der Permanentmagnet 14 auf den Sensor 18 einwirkt und der Schaltungspunkt 22 auf Bezugspotential liegt, ein Erregerstrom durch die Magnetspule 16 fließt, dann wird dadurch das zuvor vorhandene Magnetfeld am Sensor 18 kompensiert, so daß an den Schaltungspunkt 22 die Spannung VDD geliefert wird. Dieser Signalwechsel zeigt ein einwandfreies Funktionieren des Sensors 18 als wichtigstem Teil der Schalteinrichtung an.
  • Fig. 3 zeigt, wie die Sensorelektronik-Schaltungen 10.1 bis 10.n von n prüfbaren elektronischen Schalteinrichtungen zu einer Sicherheitskette geschaltet und mit der eine übergeordnete Steuerung bildenden, zugeordneten Bussteuerung 32 verbunden sind, um einen Schalter 58 in einem Motorschaltkreis 60 zu betätigen. Im einzelnen sind n Sensorelektronik-Schaltungen 10.1, 10.2 bis 10.n vorgesehen, denen, wie für die Schalteinrichtung gemäß Fig. 2 erläutert, jeweils ein Sensor 12.1 bis 12.n und eine Magnetspule 16.1 bis 16.n zugeordnet sind, wobei jeder Sensor mit einem Permanentmagneten 14.1 bis 14.n zusammenwirkt. Die Permanentmagneten 14.1 bis 14.n sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 jeweils mit einer Türe 15.1 bis 15.n als beweglichem zu überwachenden Bauteil verbunden. Über die Leitungen 28 und 42 können die einzelnen Magnetspulen 16.1 bis 16.n zu Prüfzwecken aktiviert werden, um festzustellen, ob die zugehörigen Schalteinrichtungen einwandfrei arbeiten. Dabei wird an die Leitung 28, wenn eine Funktionsprüfung erfolgen soll, ein Spulenaktivierungssignal angelegt, während die einzelnen Schalteinrichtungen bzw. Sensorelektronik-Schaltungen über die Leitung 42 adressenmäßig aufgerufen werden. Über die Leitung 44 erfolgt die Rückmeldung über die einwandfreie Funktion der einzelnen Schalteinrichtungen und über deren Schaltzustand. Wenn alle Schalteinrichtungen einwandfrei arbeiten und alle Türen die richtige Position einnehmen, kann über die Bussteuerung 32, die gegebenenfalls mit weiteren, zu anderen Sicherheitskreisen gehörenden Bussteuerungen verbunden sein kann, wie dies in Fig. 3 durch Paare von Eingangs- und Ausgangsleitungen für die Bussteuerung 32 angedeutet ist, die Betätigung des Schalters 58 des Motorschaltkreises 60 erfolgen, so daß das in diesem Schaltkreis liegende Motorschütz 64 anzieht und über seinen Schaltkontakt 64a den Motorstromkreis 66 schließt, in dem ein Motor 68 und eine Spannungsquelle 70 in Reihe geschaltet sind.
  • Eine nähere Betrachtung des Schaltbilds gemäß Fig. 3 macht deutlich, daß die miteinander verbundenen Teilstücke der Leitung 42 und die miteinander verbundenen Teilstücke der Leitung 44 zusammen mit einer Querverbindung 43 zwischen der Dateneingangsleitung 42 und der Datenausgangsleitung 44 der von der Bussteuerung 32 am weitesten entfernten Sensorelektronik 10.n unter der Voraussetzung, daß die Schalter 48 sämtlich eine solche Lage einnehmen, daß sie eine durchgehende Verbindung schaffen, eine geschlossene Schleife bilden. Diese Schleife kann als Überwachungsschleife dienen, deren aufsteigender Zweig eingangsseitig mit einem Ausgang der Bussteuerung 32 verbunden ist und deren zurückführender Zweig an seinem Ende mit einem Eingang der Bussteuerung 32 verbunden ist. Über diese Überwachungsschleife kann von der Bussteuerung 32 ein Dauersignal gesendet werden, dessen Vorhandensein am zurückführenden Zweig der Schleife überwacht wird, so daß im Endeffekt eine Art Ruhestromschleife vorhanden ist. Wenn die Bussteuerung 32 anstelle eines einfachen Dauersignals, wie z.B. eines bestimmten Gleichspannungspegels, eine Folge digitaler Signale auf die Überwachungsschleife ausgibt, dann wird eine "digitale Ruhestromschleife" erhalten, die besonders vorteilhafte Überwachungsmöglichkeiten bietet, wobei von der Bussteuerung 32 überprüft wird, ob die auf dem zurückkehrenden Zweig empfangene Signalfolge der gesendeten Signalfolge entspricht.
  • Die in Fig. 3 gezeigte Schaltungsanordnung kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dahingehend ergänzt werden, daß zwischen dem oberen Ende des aufsteigenden Zweigs und dem Anfang des absteigenden Zweigs in die Querverbindung 43 zwischen den beiden Zweigen, wie gestrichelt angedeutet, ein Signalumsetzer 72 eingefügt wird, durch den die über den aufsteigenden Zweig der Überwachungsschleife eintreffende Folge digitaler Signale in definierter Weise in eine geänderte digitale Signalfolge umgesetzt wird. Dadurch wird es insbesondere auch möglich, solche Fehler zu erfassen, die auf einer unerwünschten Querverbindung zwischen dem aufsteigenden und dem absteigenden bzw. zurückführenden Zweig der Überwachungsschleife basieren. Solche Querverbindungen können beispielsweise bei Kurzschlüssen in den einzelnen Sensorelektronik-Schaltungen entstehen.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung einen relativ einfachen Aufbau einer kompletten Steuervorrichtung ermöglicht und ein zuverlässiges, störungsfreies Arbeiten derselben gewährleistet.

Claims (11)

  1. Überwachungseinrichtung für eine eine Sicherheitskette aufweisende Steuervorrichtung, insbesondere für Aufzugs- und Förderanlagen, mit einer berührungslos auslösbaren, elektronischen, prüfbaren, einen Sensor (12) umfassenden Schalteinrichtung (10, 12), mit deren Hilfe der Zustand des Sensors erfaßbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß die berührungslos auslösbare, elektronische, prüfbare Schalteinrichtung (10, 12) eine Steuerelektronik (10) aufweist, mit deren Hilfe der Zustand des Sensors (12) jederzeit unabhängig von Änderungen der äußeren Zustände der Überwachungseinrichtung zu Prüfzwecken durch Ansteuerung des Sensors (12) mit Hilfe der Steuerelektronik (10) veränderbar ist, daß die Schalteinrichtung (10, 12) Eingangs- und Ausgangsanschlüsse zur Herstellung von dem Datenaustausch mit einer übergeordneten Steuerung (32) dienenden Verbindungen aufweist, die derart ausgebildet sind, daß sie mit den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen weiterer Schalteinrichtungen (10, 12) zu einer dem Datenaustausch mit einer übergeordneten Steuerung (32) dienenden und damit verbindbaren Überwachungsschleife verbindbar sind und durch zwei getrennte Streckenabschnitte für jeweils einen aufsteigenden sowie einen zurückführenden Zweig der Überwachungsschleife gebildet sind, derart, daß die Überwachungsschleife jede Schalteinrichtung (10, 12) zweimal, nämlich abgehend und ankommend, durchläuft und daß dadurch ein Datenaustausch mittels einer übergeordneten Steuerung (32) ermöglicht wird, und daß die Schalteinrichtung (10, 12) eine elektronische Umschalteinrichtung (48) aufweist, die im Falle eines nicht erfüllten Sicherheitskriteriums die Überwachungsschleife derart zwischen dem aufsteigenden und dem zurückführenden Zweig kurz schließt, daß die betreffende Schalteinrichtung (10, 12) Zustandsdaten entspechend dem betreffenden Sicherheitskriterium an eine übergeordnete Steuerung (32) übermitteln kann.
  2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weitere prüfbare Schalteinrichtungen (10.2 bis 10.n, 12.2 bis 12.n) und eine übergeordnete Steuerung (32) umfaßt, daß die Ein- und Ausgangsanschlüsse der Schalteinrichtungen (10, 12) miteinander zu einer Überwachungsschleife verbunden sind, deren aufsteigender Zweig mit einem Ausgang der übergeordneten Steuerung (32) verbunden ist und deren zurückführender Zweig die Umschalteinrichtungen (48) der Schalteinrichtungen enthält, und mit einem Eingang der übergeordneten Steuerung (32) verbunden ist und daß von der übergeordneten Steuerung (32) an deren Ausgang ein Dauersignal für die Überwachungsschleife erzeugbar ist, dessen Unterbrechung durch die übergeordnete Steuerung (32) erfaßbar ist.
  3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die übergeordnete Steuerung (32) als Dauersignal eine definierte Impulsfolge erzeugbar ist, die am Eingang der übergeordneten Steuerung hinsichtlich ihrer Übereinstimmung mit der ausgesendeten Impulsfolge überprüfbar ist.
  4. Überwachungseinrichtung nach Anspruche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die übergeordnete Steuerung (32) Adressiereinrichtungen umfaßt, durch die ein Empfangsteil (46) jeder Schalteinrichtung (10, 12) individuell adressierbar ist und daß jede Schalteinrichtung (10, 12) einen Sendeteil (52) umfaßt, von dem der übergeordneten Steuerung (32) an deren Eingang über den zurückführenden Zweig eine Zustandsinformation über die betreffende Schalteinrichtung (10, 12) zuführbar ist.
  5. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Steuerung abgewandten Enden des aufsteigenden Zweigs und des zurückführenden Zweigs der Überwachungsschleife über einen Signalumsetzer (72) miteinander verbunden sind, durch den die über den aufsteigenden Zweig der Überwachungsschleife eintreffende Folge digitaler Signale in definierter Weise in eine geänderte digitale Signalfolge umsetzbar ist.
  6. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (10,12) einen Magnetfeldsensor (12) zur Überwachung des Zustands einer mechanischen Verriegelung mit einem beweglichen Permanentmagneten (14) aufweist.
  7. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sensor (12) der Schalteinrichtung eine durch die Steuerelektronik (10) selektiv aktivierbare Prüfspule (16) zugeordnet ist, mit deren Hilfe ein das Magnetfeld des Permanentmagneten (14) kompensierendes Magnetfeld erzeugbar ist.
  8. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (10) zur Durchführung einer logischen Informationskontrolle von an ihren Eingang (E) angelegten Daten ausgebildet ist.
  9. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (10) als Prüfeinrichtung zur logischen Informationskontrolle der Funktion ihres zugeordneten Sensors (12) ausgebildet ist.
  10. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustand jedes Sensors (12) durch die übergeordnete Steuerung (32) einzeln abfragbar ist.
  11. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sensoren (12) durch die übergeordnete Steuerung (32) mit Hilfe eines Dauersignals auf der Überwachungsschleife auf einen gleichförmigen Zustand überwachbar sind.
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