用于检测错误输入的安全开关装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于以故障安全方式关断技术装备的安全开关装置，所述安全开关装置包括用于接收来自信号发出装置的输入信号的第一输入端和至少第二输入端。
[0002]本发明还涉及用于对安全开关装置的输入端进行测试的方法。
【背景技术】
[0003]通常，本发明涉及在保护人员和/或材料贵重物品免于由以自动方式作用的机器或技术装备(诸如，例如全自动机器人)带来的危险方面的机械安全领域。为了使这种类型的装备安全，可以使用不同的信号发出装置，诸如例如紧急断开开关、位置开关或电敏防护装置如光栅和光阵列，使用这些装置可以监测至装备的接入以及监测装备正以安全方式作用。信号发出装置耦接至安全开关装置，借此，信号发出装置可以将技术装备变换到安全非临界状态，特别是变换到装备被关断的状态。因此，通过安全开关装置正确地识别由信号发出装置变换的状态特别是装备是被关断的断开状态是非常重要的。
[0004]为了在不正确输入的情况下使技术装备能够进行故障安全关断，信号发出装置通常通过两个输入端以双通道、冗余方式耦接至安全开关装置。冗余确保装备即使在通道中之一出现错误的情况下仍被关断。该过程防止临界错误的影响但不会立即识别出临界错误。换言之，确保了装备的安全运行，但不会发现通道中之一本身的错误。为了不仅能防止错误的影响而且还能识别出错误，安全开关装置的输入端配备有自测试功能，所述安全开关装置能够使用自测试功能来测试单个输入端的检测能力。例如根据DE 10 2006 030 114B4或根据DE 10 2011 015 498A1可以知晓这种类型的输入电路。
[0005]DE 10 2006 030 114 B4公开了用于读取来自信号发出装置的输入信号的输入电路，该输入电路包括可以通过耦接构件接通的信号输入电路和评估电路。耦接构件连接至基准电压源以设置要被输入信号超过的开关阈值。此外，输入电路包括第一测试电路和第二测试电路，第一测试电路用于测试基准电压源，使用第二测试电路可以将电压注入到信号输入电路中以测试耦接构件。然而，所示的输入电路的缺点在于:在每种情况下，测试电路具有彼此被电流阻断的一个耦接元件或两个耦接元件以提供信号输入电路与发起测试的后续逻辑单元之间的电流阻断。相较于输入端的其他组件，这种类型的耦接元件是昂贵的并且需要大量安装空间以及具有高失败率。
[0006]DE 10 2011 015 498 A1公开了具有可以通过耦接构件接通的信号输入电路和评估电路的另一输入电路。在耦接构件之前布置附加晶体管电路以使得可以通过输入信号的电流或输入信号的电压来检测安全状态。通过电压基准设定开关阈值。如在DE 10 2006030 114 B4的情况下，设置有两个测试电路。第一测试电路对耦接构件和晶体管进行测试，以及第二测试电路用于测试基准电压。第一测试电路和第二测试电路包括耦接元件，所述耦接元件用于提供信号输入电路与后续连接的逻辑单元之间的电流阻断。总体上，对于测试装置需要至少三个耦接元件。所示输入电路的优点是需要仅一个基准电压源并且因此需要用于所述基准电压源的仅一个测试电路。然而，缺点是:由于在所示电路中的开关阈值不仅取决于电压基准还取决于其他组件的参数，特别是连接至其上游的晶体管电路的参数，所以借助于第二测试电路不能全面检查用于设定开关阈值的所有参数。
【发明内容】
[0007]在这种背景下，本发明的目的是提供引言中提到的安全开关装置的替代输入电路，该替代输入电路提供了改进的测试功能，具有更高的成本效益以及需要更少的安装空间。
[0008]根据本发明的一个方面，通过用于以故障安全方式关断技术装备的安全开关装置来达到目的，该安全开关装置包括第一输入端和至少第二输入端，其中，第一输入端借助于第一输入电路接收第一输入信号，以及第二输入端借助于第二输入电路接收第二输入信号，其中，第一输入电路和第二输入电路被划分为彼此电流阻断的第一电路和第二电路，其中，第一输入电路的第一信号输入电路、第一阈值元件和第一耦接元件以及第二输入电路的第二信号输入电路、第二阈值元件和第二耦接元件布置在第一电路中，其中，第一电路还包括具有第三耦接元件的第一测试装置，其中，第一测试装置被配置为中断从第一阈值元件和第二阈值元件到接地端子的电流通路，以及其中，第二电路包括第一输入端的第二测试装置和第一转换电路以及第二输入端的第三测试装置和第二转换电路，其中，第一耦接元件、第二耦接元件和第三耦接元件将第一电路和第二电路彼此连接。
[0009]根据本发明的另一方面，通过用于从安全开关装置的第一输入端和至少一个第二输入端以故障安全方式读取二进制状态的方法来达到目的，其中，第一输入端借助于第一输入电路接收第一输入信号，以及第二输入端借助于第二输入电路接收第二输入信号，其中，第一输入电路和第二输入电路被划分为彼此电流阻断的第一电路和第二电路，其中，第一输入电路的第一信号输入电路、第一阈值元件和第一耦接元件以及第二输入电路的第二信号输入电路、第二阈值元件和第二耦接元件布置在第一电路中，其中，第一电路还包括具有第三耦接元件的第一测试装置，其中，第一测试装置被配置为中断从第一阈值元件和第二阈值元件到接地端子的电流通路，以及其中，第二电路包括第一输入端的第二测试装置和第一转换电路以及第二输入端的第三测试装置和第二转换电路，其中，第一耦接元件、第二耦接元件和第三耦接元件将第一电路和第二电路彼此连接。
[0010]因此，本发明的想法是将一个输入电路划分成彼此电流阻断并且通过耦接元件仅在限定的、尽可能少的位置处连接的两个单独的区域。每个区域包括单独的测试装置，在两阶段的测试过程中使用测试装置一方面可以测试输入端的检测能力，以及另一方面可以检测出后续冗余电路部件中的错误的累积。
[0011]对于每个输入端，第一电路包括单独的信号输入电路和单独的阈值元件。输入信号通过信号输入电路接收并且如果输入信号超过由阈值元件设定的阈值，那么输入信号经由第一耦接元件被传输至第二电路。换言之，在第一电路中进行输入状态检测，其中如果输入信号超过阈值那么检测出第一状态，而如果输入信号低于阈值那么检测出第二状态。
[0012]第一电路还包括第一测试装置，通过第一测试装置输入电路的阈值元件可以被启用和停用以有意地发起状态变化。通过评估这种状态变化，可以推断阈值检测是否正确地作用。此外，由于第一电路有利地包括分立的各个组件以便能够排除组件之间的短路，所以可以借助于第一测试装置检测第一电路中的所有预期的各个错误。特别地，确保正确地检测出断开状态，断开状态是指示装备处于不安全状态或未知状态的状态。
[0013]特别有利地，第一测试装置可以同时测试多个输入端的检测能力，以使得对于所有输入端总共仅需要三分之一的耦接元件。一方面，这减少了所需的安装空间的量，以及另一方面有利地减少了所需的耦接元件的数量。
[0014]第二电路形成至电路部件的转换，电路部件布置在输入端之后以及在其中执行进一步信号处理。后续电路部件，优选地具有微控制器的逻辑单元，包括集成组件，以使得无法排除信号之间的短路。为了防止由于在该电路部件中的短路的错误，而在这些部中以多通道冗余方式处理信号。通过设置多个通道，可以处理错误，但对于单个通道不能确定所述单个通道是否无差错。因此，在确保了单个错误安全性的情况下，不能识别错误本身。这是通过第二测试装置以有利的方式实现的。为此目的，第二测试装置被布置在第二电路中并且被配置为根据测试信号中断信号流。因为借助于第一测试装置已经确保了检测能力，所以可以通过使用第二测试装置有意地中断信号流来识别多个通道部件中的错误，例如1C的两个输入端之间的短路。
[0015]有利地，第二测试装置布置在第二电路中并且因此与所施加的输入信号完全电流阻断。电流阻断有利地保护第二电路免遭可能在输入端处出现的共模干扰脉冲和瞬态过电压。因此，相比于第一测试装置，第二测试装置可以直接连接至用于接收测试信号的逻辑单元并且不需要任何附加的耦接元件。耦接元件特别是光耦合器是昂贵的并且相较于其他组件需要大量安装空间，因此这些组件的数量的减少对生产成本和输入电路的物理尺寸具有有利效果。
[0016]总体而言，可以通过新装置和两阶段测试过程有利地减少所需组件的数量。同时，特别是关于后续电路部件中的错误的累积，将更好地检测出错误。
[0017]因此可以完全达到上述目的。
[0018]在优选的实施方式中，第二测试装置包括第一开关元件，以及第三测试装置包括第二开关元件，其中，第一开关元件布置在第一耦接元件与第一转换电路之间的电流通路中，以及第二开关元件布置在第二耦接元件与第二转换电路之间的电流通路中。
[0019]在本实施方式中，第二测试装置和第三测试装置能够根据单个测试信号或单独的测试信号来中断用于检测阈值的耦接元件的次级侧与转换电路之间的电流通路。以这种方式可以针对通道中的各个错误来以特别简单的方式测试后续双