DE10122868A1

DE10122868A1 - Monitoring of sensors in safety critical applications whereby an offset signal is generated by a monitoring and control unit to determine if a sensor is operating normally, thus obviating the need for a second redundant sensor

Info

Publication number: DE10122868A1
Application number: DE2001122868
Authority: DE
Inventors: Berthold Haecker
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-11-14

Abstract

Method for monitoring a sensor (1) whereby an offset signal is generated in a control and monitoring device (2) and input to a signal recorder (1a). A sensor signal is transmitted back to the control and monitoring unit, where the sensor signal comprises a measured signal superimposed on the offset signal, and compared with the offset signal. The offset signal is generated at periodic intervals and input to the signal recorder of the sensor. The invention also relates to a corresponding device. The control and monitoring unit compares the measurement signal with the initial offset signal and from the comparison can make conclusions about the operation of the sensor unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Sensors.The invention relates to a method and an apparatus for monitoring a Sensor.

In sicherheitsrelevanten Steuer- und Regelsystemen werden Sensoren doppelt ein gesetzt (Parallelschaltung), um durch Vergleich der Sensorsignale Rückschlüsse auf die Funktion der Sensoren und damit des Steuer- bzw. Regelsystems ziehen zu können. Die Redundanz der Sensoren erfordert einen erhöhten Aufwand, der aus Sicherheitsgründen jedoch in Kauf genommen wird.Sensors are used twice in safety-related control systems set (parallel connection) to draw conclusions by comparing the sensor signals the function of the sensors and thus of the control system are tightened can. The redundancy of the sensors requires an increased outlay Security reasons, however, is accepted.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Aufwand für die Über wachung eines Sensors zu verringern.The present invention is based on the object, the effort for the monitoring of a sensor.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Offsetsignal in einer Steuer- und Überwachungseinrichtung erzeugt und einem Signalaufnehmer des Sen sors zugeführt wird und dass ein Sensorsignal von der Steuer- und Überwachungs einrichtung erfasst und mit dem Offsetsignal verglichen wird.This object is achieved in that an offset signal in a Control and monitoring device generated and a Sen sensor sors is supplied and that a sensor signal from the control and monitoring device is detected and compared with the offset signal.

Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, die Funktion des Sensors durch ein Offsetsignal aus der Steuerung zu überprüfen, also durch ein Signal, dass zusätzlich zur Messgröße vom Sensor erfasst und zusammen mit diesem der Steuer- und Überwachungseinrichtung als Sensorsignal rückgemeldet wird. Dabei können Fehler in der Signalaufbereitung des Sensors, der Signalübertragung, der Versor gungsspannung und in Teilen der Steuerung erkannt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Aufbau einfacher als eine Lösung mit redundanten Sensoren und daher auch preisgünstiger. Es lässt sich im Prinzip für alle dafür geeigneten Arten von Sensoren verwenden, wie z. B. Weg-, Winkel-, Kraft- und Drehmomentsensoren. The idea essential to the invention is therefore the function of the sensor to be checked by an offset signal from the controller, ie by a signal that in addition to the measured variable, recorded by the sensor and together with this the control and monitoring device is reported back as a sensor signal. You can Errors in the signal processing of the sensor, the signal transmission, the supplier voltage and in parts of the control system. The invention The process is simpler to set up than a solution with redundant sensors and therefore cheaper. In principle, it can be used for all types of Use sensors such as B. displacement, angle, force and torque sensors.

Zweckmäßigerweise wird das Offsetsignal in periodischen Zeitabständen erzeugt und dem Signalaufnehmer des Sensors zugeführt.The offset signal is expediently generated at periodic time intervals fed to the sensor sensor.

Die Erfindung umfasst auch eine Vorichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention also includes a device for carrying out the invention Process.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schemati schen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigtFurther advantages and details of the invention are based on the schematic in the illustrated embodiments illustrated in detail. It shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehenen Vorrichtung, Fig. 1 is a block diagram of an intended for carrying out the method of the invention apparatus,

Fig. 2a ein Diagramm einer Messgröße, FIG. 2a is a diagram of a measured variable,

Fig. 2b ein Diagramm einer Offsetansteuerung und Fig. 2b is a diagram of an offset control and

Fig. 2c ein Diagramm eines Sensorsignals. Fig. 2c is a diagram of a sensor signal.

Ein Sensor 1, dessen Funktion überwacht werden soll, umfasst einen Signalaufnehmer 1a und daran angeschlossene Sensorelektronik 1b. Der Sensor 1 ist mit einer Steuer- und Überwachungseinrichtung 2 verbunden. Hierbei ist die Verbindung so ausgestaltet, dass einerseits Sensorsignale von der Sensorelektronik 1b zu der Steuer- und Über wachungseinrichtung 2 geleitetet werden (Verbindung 3) und andererseits die Steuer- und Überwachungseinrichtung 2 Offsetsignale an den Signalaufnehmer 1a senden kann (Verbindung 4). Der Sensor 1 dient der Erfassung von Messgrößen einer Baueinheit 5, z. B. Strom, Spannung, Winkel, oder Weg.A sensor 1, the function of which is to be monitored, comprising a signal sensor 1 a and connected thereto sensor electronics 1 b. The sensor 1 is connected to a control and monitoring device 2 . Here, the connection is designed such that, on the one hand, sensor signals are routed from the sensor electronics 1 b to the control and monitoring device 2 (connection 3 ) and, on the other hand, the control and monitoring device 2 can send offset signals to the signal pickup 1 a (connection 4 ). The sensor 1 is used to record measured variables of a structural unit 5 , e.g. B. current, voltage, angle, or path.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Funktion der zur Durchführung vorgesehenen Vorichtung ergibt sich aus den Fig. 2a-2c. Hierbei ist auf der Abs zisse jeweils die Zeit t in Sekunden (s) aufgetragen und auf der Ordinate eine zu mes sende Kraft F in Newton (N).The sequence of the method according to the invention and the function of the device provided for implementation can be seen from FIGS . 2a-2c. The time t in seconds (s) is plotted on the abscissa and a force F to be measured in Newtons (N) is plotted on the ordinate.

Der zeitliche Verlauf der vom Sensor 1 zu erfassenden Messgröße M ist in Fig. 1a dargestellt. The time course of the measured variable M to be detected by the sensor 1 is shown in FIG. 1a.

Von der Steuer- und Überwachungseinrichtung wird periodisch eine Offsetsignal O erzeugt und an den Signalaufnehmer 1a des Sensors 1 weitergeleitet. Der zeitliche Verlauf dieser Offsetansteuerung ist in Fig. 2b dargestellt.An offset signal O is periodically generated by the control and monitoring device and passed on to the signal pickup 1 a of the sensor 1 . The time course of this offset control is shown in Fig. 2b.

Der Sensor 1 übermittelt an die Steuer- und Überwachungseinrichtung 2 ein Sensor signal S. dessen zeitlicher Verlauf in Fig. 2c dargestellt ist. Das Sensorsignal S besteht aus der Überlagerung der Messgröße M und der Offsetansteuerung (Offset signal O). Da die Steuer- und Überwachungseinrichtung 2 den zeitlichen Verlauf und die Größe des an den Sensor 1 übermittelten Offsetsignales O kennt, können durch Vergleich mit dem Sensorsignal S Rückschlüsse auf die Funktion des Sensors 1 gezogen werden.The sensor 1 transmits a sensor signal S to the control and monitoring device 2, the course of which is shown in FIG. 2c. The sensor signal S consists of the superimposition of the measured variable M and the offset control (offset signal O). Since the control and monitoring device 2 knows the time course and the magnitude of the transmitted to the sensor 1 offset signal O may be obtained by comparison with the sensor signal S to draw conclusions about the function of the sensor are drawn. 1

Es ist daher zur Überwachung des Sensors 1 kein zweiter, parallel geschalteter Sensor erforderlich, wie im Stand der Technik üblich.It is therefore not necessary to monitor the sensor 1, a second sensor connected in parallel, as is customary in the prior art.

Claims

1. A method for monitoring a sensor, characterized in that an offset signal (O) is generated in a control and monitoring device (2) and a signal sensor (1 a) of the sensor (1) is supplied, and that a sensor signal (S) of the control and monitoring device ( 2 ) is detected and compared with the offset signal (O).

2. The method according to claim 1, characterized in that is the offset signal (O) is generated in peric sized intervals and fed to the signal receiver (1 a) of the sensor (1).

3. Device for performing a method according to claim 1 or 2.