具有非稳态输出的检测器

摘要

本发明涉及一种致力于工作安全应用的具有数字输出的检测器，所述检测器包括：传感器部件(10)，检测级(11)，连接至传感器部件(10)并且旨在生成检测信号，取决于目标相对于检测器的位置，检测信号表示安全检测状态或不安全检测状态，处理级(12)，接收检测信号，并且旨在在安全检测状态中生成第一输出信号(S1

说明书

技术领域

本发明涉及具有非稳态输出的检测器。检测器可以是具有数字输出的任 何已知类型，例如光电、电感、超声、电容类型或者恒压器或恒温器类型。

背景技术

已知的实践提出使得可以保证应用的工作的安全检测系统。例如，为保 证对坐落于房间内的机器的访问，已知的实践提供一种当访问房间的途径是 开放的时可以不允许机器被开动的安全检测系统。这种检测系统包括一个或 多个检测器及处理逻辑单元，处理逻辑单元接收每个检测器和由处理逻辑单 元控制的一个或多个促动器的状态，并且考虑每个检测器的状态。

当检测系统是安全的时侯，它具有某一安全等级，称为SIL（Safety Integrity  Level，安全完整性等级）。通过不同的标准定义这些安全完整性等级（例如IEC 61508或IEC62061用于SIL2等级）。在SIL2等级系统中，每个检测器必须 为至少SIL2等级。在SIL2或更高的等级检测系统中，一个主要问题是能够 诊断检测器的输出和用于将检测器连接至处理逻辑单元的线缆上的故障。

在本领域状态下，已经提出了不同解决方案用于向检测器分配SIL2或 更高等级。

第一种解决方案涉及提出一种具有连接至处理逻辑单元的NO （Normally Open，常开）类型的两个输出的检测器。在此解决方案中，检测 器合并诊断模块使它能够诊断两个NO输出之一的故障，并且如果出现故障 则打开另一输出。在此解决方案中，由处理逻辑单元检测线缆断路，并且由 检测器的诊断模块检测线缆短路。

第二种解决方案涉及提出一种具有NO输出和NC（Normally Closed， 常关）输出的检测器。在此解决方案中，由处理逻辑单元来检测两个输出之 一的故障，例如通过检查两个输出信号的互补性进行检测。通过处理逻辑单 元即时地或当输出状态改变时检测到线缆断路和线缆短路。

第三种解决方案涉及提出一种具有NO输出和循环测试输入的检测器， 使得处理逻辑单元能够检查检测器的输出。在此解决方案中，在测试循环期 间通过处理逻辑单元来检测检测器的输出上、线缆上以及处理逻辑单元的输 入上的故障。

这三种解决方案使得可以向检测器分配SIL等级2。然而，它们都呈现 出如下所列的一些缺点：

-在第一和第二种解决方案中在处理逻辑单元上存在两个输入。

-在第一种方案中在检测器中合并有诊断模块。

-在第三种解决方案中由处理逻辑单元管理测试输出和测试循环。

-使用四线的线缆。

文献FR2412055描述了具体包括用于放大和处理作为输入接收的信号 的子系统的装置。在该装置内部，将最初连续的信号调制为能够检测装置中 的内部故障，例如过低的供电电压。然而，向两个输出施加连续的信号使得 不能够检测输出上的故障或将装置链接至逻辑控制器的线缆上的故障。

文献FR2171777描述了一种具有脉冲发生器的系统。

因此本发明的目的是提出一种安全检测器，其可以满足至少等于2的 SIL等级，其可以减轻以上所列的现有技术的缺点。本发明的检测器不要求 在处理逻辑单元上存在两个输入，也不要求在传感器中合并有内部诊断模 块。

发明内容

通过致力于工作安全应用的具有数字输出的检测器来实现此目的，所述 检测器包括：

-传感器部件，

-检测级，连接至传感器部件并且旨在生成检测信号，取决于目标 相对于检测器的位置，检测信号表示安全检测状态或不安全检测状态，

-处理级，接收检测信号，并且旨在在安全检测状态中生成第一输 出信号，或者在不安全检测状态中生成不同于第一输出信号的第二输出信 号，

-处理级被布置为在安全检测状态中传递非稳态形式的第一输出信 号。

根据特定特征，第二输出信号是被设置在0处的稳态信号。

根据另一特定特征，第二输出信号是被设置在1处的稳态信号。

根据另一特定特征，第二输出信号是呈现与非稳态第一输出信号不同的 占空比和/或频率的非稳态信号。

根据另一特定特征，第一输出信号表示根据串行协议生成的标识码。

根据另一特定特征，对于在检测器前面的目标的检测或未检测，生成非 稳态形式的第一输出信号。

根据另一特定特征，检测器包括两个供电端和将检测器的逻辑输出连接 至的单输出端，检测器的逻辑输出由第一输出信号或第二输出信号控制。

附图说明

结合附图，其它特征和优点将从下面的详细描述中显露出来，附图中：

-图1示意地示出本发明的检测器的功能布置；

-图2示出包括处理逻辑单元和连接至处理逻辑单元的本发明的检测器 的检测系统；

-图3至7示出本发明的检测器的不同工作配置；

-图8示出本发明的检测器的特定工作模式。

具体实施方式

本发明涉及一种安全检测器以及包含所述安全检测器的检测系统。

本发明的安全检测器被布置为具有至少等于2的安全完整性等级SIL。

检测器D1通过连接线缆连接至处理逻辑单元2以便形成安全的检测系 统。例如，处理逻辑单元经由连接至检测器D1上的两个供电端（+和-）的 所述线缆，向检测器提供电源。

在本描述的下文中，定义了安全检测状态和不安全的检测状态。在安全 的检测状态中，检测器D1被布置为生成第一输出信号S1_OUT，处理逻辑单 元2将其解释为对于安全应用工作的授权。在不安全的检测状态中，检测器 D1被布置为生成第二输出信号S2_OUT，其被处理逻辑单元2解释并引起安全 应用的安全关闭。

取决于要保证的应用的配置，安全检测状态可以与在检测器前面的目标 的检测对应，或者与在检测器前面的目标的未检测对应。类似的，不安全检 测状态可以与在检测器前面的目标的检测对应，或者与在检测器前面的目标 的未检测对应。

本发明的检测器D1可以是具有数字输出的任何已知类型，诸如，例如 电感、电容、超声或光电类型或者甚至恒压器或恒温器类型。因此检测器包 括被设计为实现它的功能的传感器部件10。

检测器D1包括检测级11，其连接至传感器部件10并且旨在生成表示 安全检测状态或不安全检测状态的检测信号。在检测级的输出处，检测信号 优选地是二进制的。

检测器D1包括处理级12，其连接至检测级并且旨在生成与检测信号对 应并且因此表示安全检测状态或不安全检测状态的第一输出信号S1_OUT或第 二输出信号S2_OUT。

根据本发明，检测器D1包括单逻辑输出OUT，其经由控制设备由第一 输出信号S1_OUT或者第二输出信号S2_OUT控制，并且连接至单输出端O1。例 如，逻辑输出包括PNP或NPN型晶体管。

因为检测器D1仅包括单输出端O1，所以它可以连接至包括单输入I1 的处理逻辑单元2。例如，对于n个检测器（D1、……、Dn），处理逻辑单 元2将仅需要n个输入（I1、……、In）。检测器D1通过三线线缆链接至处 理逻辑单元，其中两条线为检测器D1的电源（+和-）保留，并且第三条线 用于第一输出信号S1_OUT或第二输出信号S2_OUT的传播。

根据本发明，因为安全检测器D1仅包括单逻辑输出OUT，所以在安全 检测状态中生成的第一输出信号S1_OUT是非稳态型。在安全检测状态中，检 测器D1的输出OUT根据固定的或可变的占空比，以固定的或可变的频率永 久地从1状态切换到0状态。这些状态的改变还可以允许根据串行协议生成 的数字标识码的传输。图8示出通过在两个状态之间改变输出来传输这样的 标识码。所传输的码将由处理逻辑单元2来解释。

本发明的检测器未必要求任何内部诊断模块。非稳态输出信号的生成使 得可以测试检测器的输出、线缆，以及检测器连接至的处理逻辑单元的输入。

处理逻辑单元2被布置为处理由在安全检测状态中由检测器生成的非稳 态型的第一输出信号。

在不安全的检测状态中，由处理级生成的第二输出信号S2_OUT可以采用 各种配置。

在图3中所示的第一种配置中，在不安全的检测状态中生成的第二输出 信号S2_OUT是被设置在0处的稳态信号。

在图4中所示的第二种配置中，在不安全的检测状态中生成的第二输出 信号S2_OUT是被设置在1处的稳态信号。

在图5、6和7中所示的配置中，在不安全检测状态中生成的第二输出 信号S2_OUT也是像第一输出信号S1_OUT一样的非稳态信号。那么通过它的频 率（图6）、通过它的占空比（图5）或者通过它的频率和它的占空比（图7）， 它不同于第一输出信号S1_OUT。在这些配置中，因此可以区分在处理逻辑单 元2的输入I1上、在输出上或在线缆上的故障的不安全检测状态。