DE102004034451A1 - Redundant control system for computer peripheral has actuator connected between pair of diodes connected to measuring circuits and pair of switches in parallel - Google Patents

Redundant control system for computer peripheral has actuator connected between pair of diodes connected to measuring circuits and pair of switches in parallel Download PDF

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Abstract

The actuator (9) is connected to first (15a) and second (15b) terminals of identical peripheral control circuits (4,5). It is connected (A16) to a pair of switches (18a,18b), connecting a pair of diodes to earth (M). The line voltage (VL) is connected via switches (17a,17b) to first measurement circuits (12a,12b) in each control circuit. Each measurement circuit has a resistor (R) connected across the terminals of a difference circuit. The outputs of all four measurement circuits are connected to controllable switches (19a,19b). Terminals (16a,16b) are connected to the second (13a,13b) measurement circuits. An independent claim is also included for a peripheral unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein redundantes Steuersystem mit einem ersten und einem zweiten Steuerrechner, an welche jeweils eine Peripherieeinheit anschließbar ist, und mit einem Aktor und/oder einem Zweileiter-Messumformer, welche jeweils mit einem ersten und mit einem zweiten Anschluss versehen sind, wobei durch die Peripherieeinheiten während einer Analogausgabe dem Zweileiter-Messumformer eine Versorgungsspannung aufschaltbar und während einer Analogeingabe dem Aktor ein Ausgangsstrom einprägbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Peripherieeinheit, welche für einen Einsatz in einem derartigen Steuersystem geeignet ist.The The invention relates to a redundant control system having a first and a second control computer, to each of which a peripheral unit can be connected, and with an actuator and / or a two-wire transmitter, which are each provided with a first and a second connection, wherein by the peripheral units during an analog output the Two-wire transmitter a supply voltage switchable and while an analog input to the actuator, an output current can be imprinted. About that In addition, the invention relates to a peripheral unit, which for a Use is suitable in such a control system.

Aus dem Siemens-Katalog ST 70, Kapitel 1 und 5, Ausgabe 2003 sind das hochverfügbare Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H mit redundant ausgelegtem Aufbau sowie die Anschaltung IM153-2, die zum Anschluss einer Peripherieeinheit ET 200M als Slave in redundanten PROFIBUS-DP-Systemen mit dem Automatisierungssystem SIMATIC S7-400H einsetzbar ist, bekannt. Darüber hinaus sind dort fehlersichere Ein-/Ausgabeeinheiten beschrieben, welche für einen Einsatz mit dem SIMATIC S7-400H geeignet sind.From the Siemens catalog ST 70, chapters 1 and 5, edition 2003 are the high-availability SIMATIC S7-400H automation system with a redundant design and the IM153-2 interface module, which can be used to connect an ET 200M peripheral unit as a slave in redundant PROFIBUS-DP systems with the SIMATIC S7-400H automation system. In addition, fail-safe input / output units are described there, which are suitable for use with the SIMATIC S7-400H.

In vielen Bereichen der Automatisierungstechnik werden immer höhere Anforderungen an die Verfügbarkeit und damit an die Ausfallsicherheit der Automatisierungssysteme gestellt. Es sind Bereiche, in denen ein Anlagenstillstand sehr hohe Kosten verursachen würde. Hier können nur redundante Systeme den Anforderungen an die Verfügbarkeit gerecht werden. Beispielsweise die hochverfügbare SIMATIC S7-400H arbeitet auch dann weiter, wenn durch einen oder mehrere Fehler Teile der Steuerung ausgefallen sind. Sie besitzt redundant ausgelegte zentrale Funktionen und ist mit zwei getrennten Zentralgeräten als Steuerrechner aufgebaut. Die beiden Steuerrechner arbei ten zyklisch und synchron die gleichen Verarbeitungsprogramme ab. Sie überwachen sich gegenseitig und legen selbständig fest, welcher Steuerrechner aktiv ist, d. h. tatsächlich über seine Ausgabedaten den Prozess steuert. Hierzu werden Daten über eine Redundanzkopplung zwischen den beiden Steuerrechnern ausgetauscht. Redundant ausgebildete dezentrale Peripherieeinheiten ET 200M, in welche je nach Einsatzfall digitale Ein-/Ausgabebaugruppen gesteckt sind, sind jeweils mit einem Feldbus PROFIBUS-DP an die einen Steuerrechner angeschlossen. Mit Hilfe von Messumformern oder -gebern gewonnene Prozesseingangsinformationen werden durch die Peripherieeinheit an beide Steuerrechner weitergeleitet. Beim so genannten „Hot Stand By"-Betrieb arbeiten die beiden Steuerrechner im ungestörten Fall gleichzeitig dasselbe Steuerprogramm ab, es ist jedoch nur ein Steuerrechner aktiv, d. h., nur die Ausgabedaten eines Steuerrechners werden zur Steuerung des Prozesses weiterverarbeitet. Im Fehlerfall übernimmt das intakte Gerät allein die Steuerung des Prozesses. Dazu erhalten die Geräte automatisch das gleiche Anwenderprogramm, die gleichen Datenbausteine, die gleichen Prozessabbildinhalte sowie die gleichen internen Daten, wie z. B. Zeiten, Zähler, Merker usw. Dadurch sind beide Geräte immer auf dem aktuellen Stand und können im Fehlerfall jederzeit die Steuerung alleine weiterführen. Prozessausgabedaten, durch welche die an die Stellglieder von der Peripherieeinheit auszugebenden Signale vorgegeben werden, werden der Peripherieeinheit im ungestörten Fall über beide Feldbusse angeboten, sie wertet jedoch nur die von einem der Feldbusse empfangenen Steuerdaten aus. Der jeweils angeschlossene Steuerrechner kann somit als der aktive Steuerrechner bezeichnet werden.In Many areas of automation technology are becoming increasingly demanding to the availability and thus the reliability of the automation systems. These are areas in which a plant shutdown is very expensive would cause. here we can only redundant systems meet the availability requirements satisfy. For example, the fault-tolerant SIMATIC S7-400H works even if, due to one or more errors, parts of the Control failed. It has redundant central functions and is constructed with two separate central devices as control computer. The two control computers process the same processing programs cyclically and synchronously from. They monitor mutually and determine independently which control computer is active, d. H. actually about his output data controls the process. For this purpose, data is transmitted via a redundancy coupling exchanged between the two control computers. Redundantly trained Distributed I / O units ET 200M, in which, depending on the application digital input / output modules are plugged, each with a fieldbus PROFIBUS-DP connected to the one control computer. Process input information obtained with the help of transducers or encoders are forwarded by the peripheral unit to both control computers. When so-called "Hot Stand By "operation the two control computers work in the undisturbed case at the same time the same control program but only one control computer is active, i. h., only the output data a control computer are further processed to control the process. In case of error takes over the intact device only the control of the process. To get the devices automatically the same user program, the same data blocks, the same Process image contents as well as the same internal data, such as B. Times, counters, Markers, etc. This means that both devices are always up to date and can in the event of a fault, continue the control at any time. Process output data, by which output to the actuators from the peripheral unit Signals are given to the peripheral unit in undisturbed case over both Fieldbus offered, but it only evaluates the one of the field buses received control data. The respective connected control computer can thus be referred to as the active control computer.

Häufig werden in redundanten Systemen Peripherieeinheiten eingesetzt, welche sowohl mit Analogeingängen als auch mit Analogausgängen versehen sind. Dazu weisen die Peripherieeinheiten entsprechende intern festgelegte Hardware-Eigenschaften auf, um als Analogeingabe- oder Analogausgabeeinheit eingesetzt werden zu können. Z. B. sind die Peripherie anschlüsse für die Eingänge getrennt von den Peripherieanschlüssen für die Ausgänge ausgeführt.Become frequent used in redundant systems peripheral units, which both with analog inputs as well as with analogue outputs are provided. For this purpose, the peripheral units have corresponding internally defined hardware properties in order to be used as analog input or analog output unit can be used. For example, the peripheral connections for the inputs are disconnected from the peripheral connections for the outputs executed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein redundantes Steuersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, in welchem Peripherieeinheiten im Hinblick auf eine Verarbeitung von Analogsignalen flexibel anpassbar sind. Darüber hinaus ist eine Peripherieeinheit anzugeben, welche für einen Einsatz in derartigen redundanten Steuersystemen geeignet ist.Of the Invention is based on the object, a redundant control system of the type mentioned above, in which peripheral units in Flexible in terms of processing of analog signals are. About that addition to specify a peripheral unit, which for a Use in such redundant control systems is suitable.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das redundante Steuersystem durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen, im Hinblick auf die Peripherieeinheit durch die im Anspruch 3 angegebenen Maßnahmen gelöst.These Task is with regard to the redundant control system by the specified in the characterizing part of claim 1, in terms of the peripheral unit by the measures specified in claim 3 solved.

Vorteilhaft ist, dass die Peripherieeinheiten sowohl für die Analogeingabe (Einlesen von Sensorsignalen) als auch für die Analogausgabe (Ausgeben von Aktorsignalen) anpassbar sind, wobei die hohen Anforderungen an die Verfügbarkeit erfüllt sind. Eine Projektierung und ggf. eine spätere Erweiterung des redundanten Steuersystems werden vereinfacht. Ob die Peripherieeinheiten als Analogaus- oder als Analogeingabeeinheiten betreibbar sind, entscheidet ein Anwender, der die Peripherieeinheiten entsprechend programmiert bzw. parametriert. Durch diese Programmierung bzw. Parametrierung wird insbesondere festgelegt, ob die Anschlüsse der Peripherieeinheiten als Ein- oder als Ausgänge betreibbar sind.It is advantageous that the peripheral units can be adapted both for the analog input (reading in of sensor signals) and for the analog output (output of actuator signals), whereby the high demands on availability are met. A configuration and possibly a later extension of the redundant control system are simplified. Whether the peripheral units can be operated as analog or analog input units is decided by a user who programs or parameterizes the peripheral units accordingly. Through this pro Programming or parameterization is determined in particular whether the connections of the peripheral units can be operated as inputs or as outputs.

In einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß den im Anspruch 2 angegebenen Maßnahmen sind die Peripherieeinheiten in einen nichtredundanten Betrieb schaltbar. Die redundante und nichtredundante Betriebsart der Peripherieeinheiten ist ebenfalls durch den Anwender über eine entsprechende Programmierung oder Parametrierung einstellbar.In An embodiment of the invention according to the specified in claim 2 activities the peripheral units can be switched to a non-redundant mode. The redundant and non-redundant operating mode of the peripheral units is also by the user via an appropriate programming or parameterization adjustable.

Unabhängig davon, ob das Steuersystem im redundanten oder nichtredundanten Betrieb arbeitet, ist für die Analogeingabe der Bürdenwiderstand konstant. Der Bürdenwiderstand wird durch die in Serie geschalteten Messwiderstände von zwei Messkreisen gebildet. Im nichtredundanten Betrieb sind die zwei Messkreise einer Peripherieeinheit in Serie geschaltet, im redundanten Betrieb ist ein Messkreis einer der beiden Peripherieeinheiten mit einem Messkreis der anderen Peripherieeinheit in Serie geschaltet.Independently of, whether the control system in redundant or non-redundant operation works, is for the analog input is the load resistor constant. The burden resistor is formed by the series-connected measuring resistors of two measuring circuits. In non-redundant operation, the two measuring circuits are a peripheral unit connected in series, in redundant operation is a measuring circuit one the two peripheral units with a measuring circuit of the other peripheral unit connected in series.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht ist, werden im Folgenden die Erfindung, deren Ausgestaltungen sowie Vorteile näher erläutert.Based the drawing in which an embodiment The invention is illustrated below, the invention, their embodiments and advantages explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 und 2 eine Verschaltung von zwei redundanten Peripherieeinheiten und 1 and 2 an interconnection of two redundant peripheral units and

3 ein redundantes Steuersystem. 3 a redundant control system.

Die in den 1 bis 3 dargestellten gleichen Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.The in the 1 to 3 The same parts shown are provided with the same reference numerals.

Es wird zunächst auf 3 verwiesen, in welcher ein an sich bekanntes redundantes Steuersystem dargestellt ist. Das redundante Steuersystem ist gemäß einem 1-von-2-Prinzip aufgebaut und umfasst eine erste Redundanzeinheit mit einem ersten Steuerrechner 1 und einer ersten Peripherieeinheit 4 und eine zweite Redundanzeinheit mit einem zweiten Steuerrechner 2 sowie einer Peripherieeinheit 5. Sensoren 8, z. B. so genannte Zweileiter-Messumformer, erfassen Prozesssignale eines zu steuernden technischen Prozesses, welche von den Peripherieeinheiten 4, 5 über Leitungen 10 eingelesen und über geeignete serielle oder parallele Busse 6, 7 den Steuerrechnern 1, 2 in Form von digitalen Signalen übermittelt werden. Die Steuerrechner 1, 2 verarbeiten diese Signale zu entsprechenden Steuersignalen für Aktoren 9, wobei nur eine der Redundanzeinheiten diese Steuersignale den Aktoren 9 über eine Leitung 11 übermittelt. Die Redundanzeinheiten arbeiten nach einem Master-Reserve-Betrieb, was bedeutet, dass nur eine Redundanzeinheit aktiv ist, die andere dagegen passiv geschaltet ist. Nur die aktive Redundanzeinheit steuert die Aktoren 9 über ihre Peripherieeinheit an, die andere Redundanzeinheit übermittelt ihrer Peripherieeinheit lediglich ein Nullsignal. Zum Austausch von Informationen, z. B. in Form von Status- und Abgleichinformationen, ist eine Redundanzkopplung 3 vorgesehen, über welche die Redundanzeinheiten miteinander verbunden sind. Für den Fall, dass die aktive Redundanzeinheit nicht störungsfrei arbeitet, zeigt die aktive Redundanzeinheit über die Redundanzkopplung 3 der passiven Redundanzeinheit die Störung an, wodurch die gerade passive Redundanzeinheit in die aktive Betriebsart wechselt, d. h., diese Redundanzeinheit wird aktiv geschaltet und übernimmt den Master-Betrieb, dagegen wird die gerade aktive Redundanzeinheit passiv geschaltet und wechselt in den Reserve-Betrieb. Ein Wechsel der Masterschaft muss in der Art und Weise erfolgen, dass den Aktoren die Steuersignale im Wesentlichen kontinuierlich und möglichst ohne Signaleinbrüche übermittelt werden. Darüber hinaus ist sicherzustellen, dass während eines reparaturbedingten Austausches einer Peripherieeinheit 4, 5 eine kontinuierliche Messung der Prozesssignale gewährleistet ist. Ein durch einen Zweileiter-Messumformer den Peripherieeinheiten 4, 5 eingeprägter Messstrom, der abhängig ist von einer zu erfassenden Größe, z. B. eine Größe in Form einer Temperatur oder eines Druckes, muss z. B. für den Fall, dass die Peripherieeinheit 4 ausgefallen ist, von der Peripherieeinheit 5 erfasst werden, um eine störungsfreie Prozesssteuerung zu bewirken.It is going on first 3 referenced, in which a known per se redundant control system is shown. The redundant control system is constructed according to a 1-of-2 principle and comprises a first redundancy unit with a first control computer 1 and a first peripheral unit 4 and a second redundancy unit with a second control computer 2 and a peripheral unit 5 , sensors 8th , z. B. so-called two-wire transducers, capture process signals of a controlled technical process, which of the peripheral units 4 . 5 via lines 10 read in and via suitable serial or parallel buses 6 . 7 the control computers 1 . 2 be transmitted in the form of digital signals. The tax calculator 1 . 2 process these signals to corresponding control signals for actuators 9 , wherein only one of the redundancy units these control signals to the actuators 9 over a line 11 transmitted. The redundancy units operate according to a master-reserve operation, which means that only one redundancy unit is active, while the other is switched to passive. Only the active redundancy unit controls the actuators 9 via its peripheral unit, the other redundancy unit transmits its peripheral unit only a zero signal. To exchange information, eg. In the form of status and alignment information, is a redundant link 3 provided over which the redundancy units are interconnected. In the event that the active redundancy unit does not work without interference, the active redundancy unit shows via the redundancy coupling 3 the passive redundancy unit to the fault, whereby the currently passive redundancy unit changes to the active mode, ie, this redundancy unit is actively switched and takes over the master mode, however, the currently active redundancy unit is switched passive and switches to the reserve mode. A change of the master shaft must take place in such a way that the control signals are transmitted to the actuators essentially continuously and as far as possible without signal collapses. In addition, make sure that during a repair-related replacement of a peripheral unit 4 . 5 a continuous measurement of the process signals is ensured. A through a two-wire transmitter the peripheral units 4 . 5 impressed measuring current, which depends on a quantity to be detected, z. B. a size in the form of a temperature or pressure, z. B. in the event that the peripheral unit 4 failed, from the peripheral unit 5 be detected in order to effect a trouble-free process control.

In diesem Zusammenhang wird auf 1 verwiesen, in welcher eine Verschaltung von zwei redundanten Peripherieeinheiten dargestellt ist.In this context is on 1 referenced, in which an interconnection of two redundant peripheral units is shown.

Es ist zunächst angenommen, dass die redundant aufgebauten Peripherieeinheiten 4, 5 derart parametriert sind, dass diese Einheiten für eine Analogeingabe (Einlesen von Sensorsignalen) vorgesehen sind. Die Parametrierung kann durch ein auf den Steuerrechnern ablauffähiges geeignetes Parametrierprogramm erfolgen. Die Parametrierung kann auch Teil eines Steuerprogramms sein, welches zur Steuerung eines technischen Prozesses vorgesehen ist, wobei ein Anwender entsprechende Parametrieranweisungen vor dem Steuerbetrieb in das Steuerprogramm einbindet.It is first assumed that the redundant peripherals 4 . 5 are parameterized such that these units are provided for an analog input (reading of sensor signals). Parameterization can be carried out by means of a suitable parameterization program executable on the control computers. The parameterization can also be part of a control program which is provided for controlling a technical process, with a user incorporating corresponding parameterization instructions into the control program before the control operation.

Die Peripherieeinheiten 4, 5 weisen jeweils erste und zweite Messkreise 12a, 13a, 12b, 13b auf, welche jeweils mit einem Messwiderstand R versehen sind, wobei der Widerstandswert des Messwiderstandes R gleich dem halben Bürdenwiderstandswert ist. Ein Zweileiter-Messumformer 14, welchem während der Einstellung der Peripherieeinheiten 4, 5 als Analogeingabeeinheiten eine Versorgungsspannung durch die Peripherieeinheiten 4, 5 aufschaltbar ist, ist mit ersten Anschlüssen 15a, 15b durch erste steuerbare Schalter 17a, 17b über die ersten Messkreise 12a, 12b an eine Versorgungsleitung VL und mit zweiten Anschlüssen 16a, 16b durch zweite steuerbare Schalter 18a, 18b über die zweiten Messkreise 13a, 13b an einen Masseanschluss der Peripherieeinheiten 4, 5 schaltbar.The peripheral units 4 . 5 each have first and second measuring circuits 12a . 13a . 12b . 13b which are each provided with a measuring resistor R, wherein the resistance of the measuring resistor R is equal to half the burden resistance value. A two-wire transmitter 14 which during the adjustment of the peripheral units 4 . 5 as analog input units, a supply voltage through the peripheral units 4 . 5 is connectable, is with first connections 15a . 15b by first controllable switches 17a . 17b over the first measuring circuits 12a . 12b to a supply line VL and to second terminals 16a . 16b by second controllable switch 18a . 18b over the second measuring circuits 13a . 13b to a ground connection of the peripheral units 4 . 5 switchable.

Durch die Verschaltung der Peripherieeinheiten 4, 5 und durch den Aufbau dieser Einheiten 4, 5 sind vier, zwei redundante und zwei nichtredundante, Betriebsarten möglich.Through the interconnection of the peripheral units 4 . 5 and by building these units 4 . 5 Four, two redundant and two non-redundant modes are possible.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine erste redundante Betriebsart gezeigt. Dabei ist der erste Schalter 17a der Peripherieeinheit 4 und der zweite Schalter 18b der Peripherieeinheit 5 geschlossen, dagegen ist der zweite Schalter 18a der Peripherieeinheit 4 und der erste Schalter 17b der Peripherieeinheit 5 geöffnet. Der Messstrom wird in diesem Fall durch den ersten Messkreis 12a der Peripherieeinheit 4 und durch den zweiten Messkreis 13b der Peripherieeinheit 5 erfasst (der Messstromfluss ist durch eine dick gezeichnete Linie dargestellt), wobei geeignete Operationsverstärker 19 dieser Messkreise 12a, 13b den durch den Messstrom am Messwiderstand R verursachten Spannungsabfall messen und über steuerbare Schalter 19a, 19b hier nicht dargestellten Auswerteschaltungen der Peripherieeinheiten 4, 5 übermitteln. Eine weitere redundante Betriebsart kann dadurch bewirkt werden, dass der erste Schalter 17b der Peripherieeinheit 5 und der zweite Schalter 18a der Peripherieeinheit 4 geschlossen, dagegen der zweite Schalter 18b der Peripherieeinheit 5 und der erste Schalter 17a der Peripherieeinheit 4 geöffnet wird. Der Messstrom wird in diesem Fall durch den ersten Messkreis 12b der Peripherieeinheit 5 und durch den zweiten Messkreis 13b der Peripherieeinheit 4 erfasst, wobei die steuerbaren Schalter 19a, 19b entsprechend geschaltet werden, damit die am Widerstand R abfallende Spannung der Messkreise 12b, 13a den Auswerteschaltungen übermittelt wird.In the present embodiment, a first redundant mode is shown. Here is the first switch 17a the peripheral unit 4 and the second switch 18b the peripheral unit 5 closed, on the other hand is the second switch 18a the peripheral unit 4 and the first switch 17b the peripheral unit 5 open. The measuring current is in this case through the first measuring circuit 12a the peripheral unit 4 and through the second measuring circuit 13b the peripheral unit 5 detected (the measuring current flow is shown by a thick line), with suitable operational amplifier 19 of these measuring circuits 12a . 13b Measure the voltage drop caused by the measuring current at the measuring resistor R and via controllable switches 19a . 19b Not shown here evaluation circuits of the peripheral units 4 . 5 to transfer. Another redundant mode can be effected by the first switch 17b the peripheral unit 5 and the second switch 18a the peripheral unit 4 closed, but the second switch 18b the peripheral unit 5 and the first switch 17a the peripheral unit 4 is opened. The measuring current is in this case through the first measuring circuit 12b the peripheral unit 5 and through the second measuring circuit 13b the peripheral unit 4 captured, with the controllable switch 19a . 19b be switched accordingly, so that the voltage drop across the resistor R of the measuring circuits 12b . 13a the evaluation circuits is transmitted.

Für den Fall, dass z. B. die Peripherieeinheit 4 gestört ist und aus dem Steuersystem entfernt werden muss, wird die Peripherieeinheit 5 in die nichtredundante Betriebsart geschaltet. In diesem Fall werden die Schalter 17b, 18b geschlossen, wodurch der Messstrom über den Widerstand R des ersten und zweiten Messkreises 12b, 13b der Peripherieeinheit 5 fließt. Dagegen arbeitet die Peripherieeinheit 4 im nichtredundanten Betrieb, falls die Peripherieeinheit 5 aus dem Steuersystem entfernt wird. Die Schalter 17a, 18a sind in diesem Fall geschlossen, wodurch der Messstrom über den Widerstand R des ersten und zweiten Messkreises 12a, 13a der Peripherieeinheit 4 fließt.In the event that z. B. the peripheral unit 4 is disturbed and needs to be removed from the control system becomes the peripheral unit 5 switched to the non-redundant mode. In this case, the switches 17b . 18b closed, whereby the measuring current across the resistor R of the first and second measuring circuit 12b . 13b the peripheral unit 5 flows. In contrast, the peripheral unit works 4 in non-redundant operation, if the peripheral unit 5 is removed from the control system. The switches 17a . 18a are closed in this case, whereby the measuring current through the resistor R of the first and second measuring circuit 12a . 13a the peripheral unit 4 flows.

Die Schalterstellungen der steuerbaren Schalter 17a, 18a, 19a der Peripherieeinheit 4 sowie die steuerbaren Schalter 17b, 18b, 19b der Peripherieeinheit 5 sind abhängig von Steuersignalen, welche der aktive Steuerrechner den Peripherieeinheiten 4, 5 übermittelt. Z. B. bewirkt ein den Peripherieeinheiten 4, 5 zugeführter High-Pegel eines Steuersignals, dass

  • – die Schalter 17a, 18b geschlossen,
  • – die Schalter 17b, 18a geöffnet werden und ferner
  • – die Schalter 19a, 19b so geschaltet sind, dass der Messstrom über den ersten Messkreis 12a und den zweiten Messkreis 13b erfasst wird.
The switch positions of the controllable switches 17a . 18a . 19a the peripheral unit 4 as well as the controllable switches 17b . 18b . 19b the peripheral unit 5 are dependent on control signals, which the active control computer the peripheral units 4 . 5 transmitted. For example, one causes the peripheral units 4 . 5 supplied high level of a control signal that
  • - the switches 17a . 18b closed,
  • - the switches 17b . 18a be opened and further
  • - the switches 19a . 19b are switched so that the measuring current over the first measuring circuit 12a and the second measuring circuit 13b is detected.

Ein Low-Pegel dieses Steuersignals bewirkt dagegen, dass

  • – die Schalter 17b, 18a geschlossen,
  • – die Schalter 17a, 18b geöffnet werden und ferner
  • – die Schalter 19a, 19b so geschaltet sind, dass der Messstrom über den ersten Messkreis 13a und den zweiten Messkreis 12b erfasst wird.
A low level of this control signal, however, causes
  • - the switches 17b . 18a closed,
  • - the switches 17a . 18b be opened and further
  • - the switches 19a . 19b are switched so that the measuring current over the first measuring circuit 13a and the second measuring circuit 12b is detected.

Ein weiterer Pegel dieses Steuersignals oder ein Pegel eines weiteren Steuersignals bewirkt, dass die jeweiligen ersten und zweiten Messkreise 12a, 13a oder 12b, 13b der gerade aktiven Peripherieeinheit 4, 5 aktiviert sind, was bedeutet, dass die Schalter 17a, 18a oder 17b, 18b geschlossen sind. Die Stellung der Schalter 19a bzw. 19b ist derart, dass der Messstrom entweder über den ersten oder zweiten Messkreis der entsprechenden Peripherieeinheit 4 oder 5 erfasst wird.Another level of this control signal or a level of another control signal causes the respective first and second measurement circuits 12a . 13a or 12b . 13b the currently active peripheral unit 4 . 5 are activated, which means that the switches 17a . 18a or 17b . 18b are closed. The position of the switches 19a respectively. 19b is such that the measuring current either via the first or second measuring circuit of the corresponding peripheral unit 4 or 5 is detected.

Im Folgenden ist nun angenommen, dass die Peripherieeinheiten 4, 5 als Analogausgabeeinheiten parametriert sind. Dazu wird auf 2 verwiesen, in welcher eine weitere Verschaltung der Peripherieeinheiten 4, 5 dargestellt ist.The following is now assumed that the peripheral units 4 . 5 are parameterized as analog output units. This will be on 2 referenced, in which a further interconnection of the peripheral units 4 . 5 is shown.

Aufgrund der Parametrierung der Peripherieeinheiten 4, 5 als Analogausgabeeinheiten ist dem Aktor 9 durch die Peripherieeinheiten 4, 5 ein einem Prozessausgangssignal entsprechender Ausgangsstrom einprägbar. In Abhängigkeit eines Steuersignals werden die Peripherieeinheiten 4, 5 in den redundanten Betrieb geschaltet. Dabei ist durch den ersten steuerbaren Schalter 17a, 17b die Spannungsversorgungsleitung VL über den ersten Messkreis 12a, 12b an den ersten Anschluss 15a, 15b des Aktors 9 schaltbar, dessen zweiter Anschluss A16 an das Massepotential M angeschlossen ist. Z. B. bewirkt ein High-Pegel dieses Steuersignals, dass

  • – der Schalter 17a geschlossen ist,
  • – der Schalter 17b geöffnet ist,
wodurch der Ausgangsstrom über den ersten Messkreis 12a der Peripherieeinheit 4 und den Aktor 9 zum Massepotential fließt.Due to the parameterization of the peripheral units 4 . 5 as the analog output units is the actuator 9 through the peripheral units 4 . 5 an output current corresponding to a process output signal can be impressed. Depending on a control signal, the peripheral units 4 . 5 switched to redundant mode. It is by the first controllable switch 17a . 17b the power supply line VL via the first measuring circuit 12a . 12b to the first connection 15a . 15b of the actor 9 switchable, the second terminal A16 is connected to the ground potential M. For example, a high level of this control signal causes
  • - the desk 17a closed is,
  • - the desk 17b is open,
whereby the output current over the first measuring circuit 12a the peripheral unit 4 and the actor 9 flows to ground potential.

Ein Low-Pegel dieses Steuersignals bewirkt dagegen, dass

  • – der Schalter 17a geöffnet ist,
  • – der Schalter 17b geschlossen ist,
wodurch der Ausgangsstrom über den ersten Messkreis 12b der Peripherieeinheit 5 und den Aktor 9 zum Massepotential fließt.A low level of this control signal, however, causes
  • - the desk 17a is open,
  • - the desk 17b closed is,
whereby the output current over the first measuring circuit 12b the peripheral unit 5 and the actor 9 flows to ground potential.

Für den Fall, dass z. B. die Peripherieeinheit 5 gestört ist und aus dem Steuersystem entfernt werden muss, wird die Peripherieeinheit 4 in die nichtredundante Betriebsart geschaltet. In diesem Fall wird der Schalter 17a geschlossen, wodurch der Ausgangsstrom über den Widerstand R des ersten Messkreises 12a der Peripherieeinheit 4 und den Aktor 9 zum Massepotential M fließt. Dagegen arbeitet die Peripherieeinheit 5 im nichtredundanten Betrieb, falls die Peripherieeinheit 4 aus dem Steuersystem entfernt wird. Der Schalter 17b ist in diesem Fall geschlossen, wodurch der Ausgangsstrom über den Widerstand R des ersten Messkreises 12b der Peripherieeinheit 5 und den Aktor 9 zum Massepotential M fließt.In the event that z. B. the peripheral unit 5 is disturbed and needs to be removed from the control system becomes the peripheral unit 4 switched to the non-redundant mode. In this case, the switch 17a closed, reducing the output current through the resistor R of the first measuring circuit 12a the peripheral unit 4 and the actor 9 flows to the ground potential M. In contrast, the peripheral unit works 5 in non-redundant operation, if the peripheral unit 4 is removed from the control system. The desk 17b is closed in this case, whereby the output current through the resistor R of the first measuring circuit 12b the peripheral unit 5 and the actor 9 flows to the ground potential M.

Claims (4)

Redundantes Steuersystem mit – einem ersten und einem zweiten Steuerrechner (1, 2), an welche jeweils eine Peripherieeinheit (4, 5) anschließbar ist, – einem Aktor (9) und/oder einem Zweileiter-Messumformer (14), welche jeweils mit einem ersten und mit einem zweiten Anschluss (15a, 15b, 16a, 16b) versehen sind, wobei durch die Peripherieeinheiten (4, 5) – während einer Analogeingabe dem Zweileiter-Messumformer (14) eine Versorgungsspannung aufschaltbar ist und – während einer Analogausgabe dem Aktor ein Ausgangsstrom einprägbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – jede Peripherieeinheit (4, 5) mit einem ersten und einem zweiten Messkreis (12a, 12b, 13a, 13b) zur Erfassung eines Messstromes versehen ist, wobei durch einen ersten steuerbaren Schalter (17a, 17b) eine Spannungsversorgungsleitung (VL) über den ersten Messkreis (12a, 12b) an den ersten Anschluss (15a, 15b) des Zweileiter-Messumformers (14) oder des Aktors (9) schaltbar ist, dessen zweiter Anschluss (A16) an ein Massepotential (M) anschließbar ist, und durch einen zweiten steuerbaren Schalter (18a, 18b) das Massepotential (M) über den zweiten Messkreis (13a, 13b) an den zweiten Anschluss des Zweileiter-Messumformers (14) schaltbar ist, – in einer redundanten Betriebsart – für die Analogausgabe der zweite Anschluss (A16) des Aktors (9) an das Massepotential (M) angeschlossen ist und in Abhängigkeit eines Steuersignals der erste Messkreis (12a, 12b) einer der Peripherieeinheiten (4, 5) an den ersten Anschluss (15a, 15b) des Aktors (9) geschaltet ist, – für die Analogeingabe der erste Messkreis (12a, 12b) einer Peripherieeinheit (4, 5) mit dem zweiten Messkreis (13a, 13b) der anderen Peripherieeinheit (4, 5) in Serie geschaltet ist, wobei in Abhängigkeit eines weiteren Steuersignals in jeder Peripherieeinheit (4, 5) der Messstrom des ersten (12a, 12b) oder des zweiten (13a, 13b) Messkreises ausgewertet wird.Redundant control system with - a first and a second control computer ( 1 . 2 ), to each of which a peripheral unit ( 4 . 5 ), - an actuator ( 9 ) and / or a two-wire transmitter ( 14 ), each with a first and a second connection ( 15a . 15b . 16a . 16b ), whereby the peripheral units ( 4 . 5 ) - during an analogue input the two-wire transmitter ( 14 ) a supply voltage can be switched on and - an output current can be impressed on the actuator during an analog output, characterized in that - each peripheral unit ( 4 . 5 ) with a first and a second measuring circuit ( 12a . 12b . 13a . 13b ) is provided for detecting a measuring current, wherein by a first controllable switch ( 17a . 17b ) a voltage supply line (VL) via the first measuring circuit ( 12a . 12b ) to the first connection ( 15a . 15b ) of the two-wire transmitter ( 14 ) or the actuator ( 9 ) is switchable, whose second terminal (A16) is connectable to a ground potential (M), and by a second controllable switch (A16) 18a . 18b ) the ground potential (M) via the second measuring circuit ( 13a . 13b ) to the second connection of the two-wire transmitter ( 14 ) is switchable, - in a redundant mode - for the analog output of the second port (A16) of the actuator ( 9 ) is connected to the ground potential (M) and in dependence of a control signal of the first measuring circuit ( 12a . 12b ) one of the peripheral units ( 4 . 5 ) to the first connection ( 15a . 15b ) of the actuator ( 9 ), - for the analog input the first measuring circuit ( 12a . 12b ) of a peripheral unit ( 4 . 5 ) with the second measuring circuit ( 13a . 13b ) of the other peripheral unit ( 4 . 5 ) is connected in series, wherein in dependence on a further control signal in each peripheral unit ( 4 . 5 ) the measuring current of the first ( 12a . 12b ) or the second ( 13a . 13b ) Measuring circuit is evaluated. Redundantes Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Peripherieeinheit (4, 5) in eine nichtredundante Betriebsart schaltbar ist, wobei in dieser Betriebsart – für die Analogausgabe der erste Messkreis (12a, 12b) einer jeden Peripherieeinheit (4, 5) an den ersten Anschluss (15a, 15b) des Aktors (9) geschaltet und der zweite Anschluss (A16) des Aktors (9) an das Massepotential (M) angeschlossen ist, – für die Analogeingabe der erste (12a, 12b) und der zweite Messkreis (13a, 13b) einer jeden Peripherieeinheit (4, 5) in Serie geschaltet sind.Redundant control system according to claim 1, characterized in that each peripheral unit ( 4 . 5 ) can be switched to a non-redundant operating mode, whereby in this mode of operation - for the analog output, the first measuring circuit ( 12a . 12b ) of each peripheral unit ( 4 . 5 ) to the first connection ( 15a . 15b ) of the actuator ( 9 ) and the second connection (A16) of the actuator ( 9 ) is connected to the ground potential (M), - for the analog input the first ( 12a . 12b ) and the second measuring circuit ( 13a . 13b ) of each peripheral unit ( 4 . 5 ) are connected in series. Peripherieeinheit zum Anschluss an einen Steuerrechner eines redundanten Steuersystems nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Peripherieeinheit (4, 5) an einen Steuerrechner und an einen ersten und einen zweiten Anschluss (15a, 15b, 16a, 16b) eines Zweileiter-Messumformers (14) oder eines Aktors (9) anschließbar ist, wobei durch die Peripherieeinheit – während einer Analogeingabe dem Zweileiter-Messumformer (14) eine Versorgungsspannung aufschaltbar und – während einer Analogausgabe dem Aktor (9) ein Ausgangsstrom einprägbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Peripherieeinheit (4, 5) – mit einem ersten (12a, 12b) und einem zweiten Messkreis (13a, 13b) versehen ist, wobei durch einen ersten steuerbaren Schalter (17a, 17b) eine Spannungsversorgungsleitung (VL) über den ersten Messkreis (12a, 12b) an den ersten Anschluss (15a, 15b) des Zweileiter-Messumformers (14) oder des Aktors (9), dessen zweiter Anschluss (A16) an ein Massepotential (M) anschließbar ist, und durch einen zweiten steuerbaren Schalter (18a, 18b) ein Massepotential (M) über den zweiten Messkreis (13a, 13b) an den zweiten Anschluss (16a, 16b) des Zweileiter-Messumformers (14) schaltbar ist, – in einer redundanten Betriebsart betreibbar ist, wobei in dieser Betriebsart – für die Analogeingabe entweder der erste Messkreis (12a, 12b) an den ersten Anschluss (15a, 15b) oder der zweite Messkreis (13a, 13b) an den zweiten Anschluss (16a, 16b) des Zweileiter-Messumformers (14) geschaltet ist, – für die Analogausgabe der erste Messkreis (12a, 12b) an den ersten Anschluss (15a, 15b) des Aktors (9) geschaltet ist, dessen zweiter Anschluss (A16) an das Massepotential (M) angeschlossen ist.Peripheral unit for connection to a control computer of a redundant control system according to claim 1 or 2, wherein the peripheral unit ( 4 . 5 ) to a control computer and to a first and a second connection ( 15a . 15b . 16a . 16b ) of a two-wire transmitter ( 14 ) or an actuator ( 9 ), whereby, by the peripheral unit - during an analogue input, the two-wire transmitter ( 14 ) a supply voltage can be connected and - during an analog output the actuator ( 9 ) an output current can be imprinted, characterized in that the peripheral unit ( 4 . 5 ) - with a first ( 12a . 12b ) and a second measuring circuit ( 13a . 13b ), wherein by a first controllable switch ( 17a . 17b ) a voltage supply line (VL) via the first measuring circuit ( 12a . 12b ) to the first connection ( 15a . 15b ) of the two-wire transmitter ( 14 ) or the actuator ( 9 ), whose second terminal (A16) is connectable to a ground potential (M), and by a second controllable switch (A) 18a . 18b ) a ground potential (M) via the second measuring circuit ( 13a . 13b ) to the second port ( 16a . 16b ) of the two-wire transmitter ( 14 ) is switchable, - is operable in a redundant mode, wherein in this mode - for the analog input either the first measuring circuit ( 12a . 12b ) to the first connection ( 15a . 15b ) or the second measuring circuit ( 13a . 13b ) to the second port ( 16a . 16b ) of the two-wire transmitter ( 14 ), - for the analog output the first measuring circuit ( 12a . 12b ) to the first connection ( 15a . 15b ) of the actuator ( 9 ), whose second terminal (A16) is connected the ground potential (M) is connected. Peripherieeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Peripherieeinheit (4, 5) in eine nichtredundante Betriebsart schaltbar ist, wobei in dieser Betriebsart – für die Analogausgabe der erste Messkreis (12a, 12b) an den ersten Anschluss (15a, 15b) des Aktors (9) geschaltet ist und der zweite Anschluss (A16) des Aktors (9) an das Massepotential (M) angeschlossen ist, – für die Analogeingabe der erste (12a, 12b) und der zweite Messkreis (13a, 13b) in Serie geschaltet sind.Peripheral unit according to Claim 3, characterized in that the peripheral unit ( 4 . 5 ) can be switched to a non-redundant operating mode, whereby in this mode of operation - for the analog output, the first measuring circuit ( 12a . 12b ) to the first connection ( 15a . 15b ) of the actuator ( 9 ) and the second connection (A16) of the actuator ( 9 ) is connected to the ground potential (M), - for the analog input the first ( 12a . 12b ) and the second measuring circuit ( 13a . 13b ) are connected in series.
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