AT400772B - Schaltungsanordnung zur überwachung von steuersignalen an steuerrelais - Google Patents

Description

AT 400 772 B

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Steuersignalen an Steuerrelais, insbesonders Wechselspannungs-Steuerrelais, und zur Steuerung von der Überwachung zugeordneten Alarm- bzw. Störrelais, wobei mehrere galvanisch getrennte Überwachungseingänge ausgebildet sind.

Bekannte Schaltungsanordnungen dieser Art finden beim Überwachen von gefährlichen oder nicht 5 ständig beaufsichtigten, gesteuerten Betriebsabläufen und Prozessen ihre Anwendung. Störungen werden mittels Stör- oder Alarmrelais an die entsprechenden Wameinrichtungen weitergeleitet und angezeigt. So ist beispielsweise beim ständigen Betrieb von Hochdruckdampfkesseln in den Zeiträumen ohne anwesendes Betriebspersonal, etwa während der Nachtstunden oder der Feiertage, eine automatische Überwachung des Betriebszustandes notwendig. Aufgrund mangelnder Zuverlässigkeit herkömmlicher elektronischer Lösun-io gen und gesetzlicher Vorschriften ist für solche Aufgaben, insbesonders zur galvanischen Trennung, nach wie vor konventionelle Relaistechnik weit verbreitet.

Aus der DE-39 25 590 A1 ist eine Vorrichtung zum Einstellen des Badewassers einer Badewanne bekanntgeworden. An verschiedenen Stellen angebrachte Sensoren für unterschiedliche physikalische Größen liefern die Meßwerte für eine elektronische Einrichtung, die das Füllen und Ablassen sowie das 75 Mischen des Badewassers veranlaßt. Diese wiederum ist mit einem Mikroprozessor mit EEPROM sowie einer Anzeige ausgestattet. Eine Überwachung von Steuersignalen ist bei dieser Vorrichtung allerdings nicht möglich.

Die DE-36 42 406 A1 betrifft eine elektronische Überwachungs- und Steuereinrichtung für eine Abfüllsicherung zur Verwendung beim Befüllen von Flüssigkeitstanks einer Anlage. Der Flüssigkeitsstand 20 wird mittels Grenzwertgeber an diese Einrichtung übermittelt, wobei ständig die ordnungsgemäße Verbindung zwischen dieser und dem Geber überwacht wird. Beim Fehlen eines dafür verwendeten Kontrollsi-gnals wird der Befüllvorgang unterbrochen. Die Abfüllsicherung ist so ausgebildet, daß sie das Befüllen des Tanks erst dann freigibt und nur dann aufrecht erhält, wenn die Verbindung von Geber und Einrichtung besteht. Dazu wird das aus einem Überwachungsstromkreis erzeugte Kontrollsignal überwacht. Durch die 25 Verwendung von Opto-Kopplern wird verhindert, daß an die Abfüllsicherung ein Störsignal gelangt, welches deren Funktionsweise beeinträchtigen könnte. Die Überwachung erfolgt jedoch nicht direkt am Steuersignal, sodaß das Erkennen einer Störung desselben relativ lange Zeit in Anspruch nimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche die genannten Nachteile vermeidet und eine elektronische Überwachung ermöglicht, die eine 30 Störung sehr schnell erkennt und bei Ausfall oder Versagen der Elektronik, besonders der digitalen Schaltkreise, keinerlei schädliche Rückwirkung auf die Schaltungsanordnung zuläßt. Weiters soll die Schaltungsanordnung große Bedienungsfreundlichkeit bieten.

Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, auch Zeitrelais zu überwachen und Funktions- und Störmeldungen in Klartext sowie weitere Alarmmeldungen auszugeben. 35 Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Überwachungseingänge zur Abtastung der Steuersignale unmittelbar mit den die Relais steuernden Wicklungen oder nachgeschalteten Kontakten verbunden sind, daß für die Überwachung der abgetasteten Steuersignale ein Mikroprozessor mit einem Speicher, z.B. einem EPROM, und einer Anzeige vorgesehen ist, über welchen Mikroprozessor die Alarm-und Störrelais ansteuerbar sind, und daß die Abtastung der Steuersignale in rückwirkungsfreier Weise über 40 aus Opto-Kopplern gebildeten Eingängen mit einer vorgeschalteten Serienschaltung aus einem Sicherungselement, z.B. einer Schmelzsicherung, einem Gleichrichterelement, z.B. einer Halbleiterdiode und einem ohmschen Widerstand erfolgt.

Dadurch erfolgt eine direkte Überwachung der an den Steuerrelais wirkenden Steuersignale ohne daß bei Fehlfunktion der Überwachungsschaltung eine die Steuerrelais beeinträchtigende Rückwirkung entste-45 hen kann. Selbst bei einem Defekt im Optokoppler bleibt das Steuerrelais durch die Schutzwirkung des Sicherungselementes unbeeinflußt. Somit können negative Auswirkungen auf die Steuerrelaisfunktionen vermieden werden.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Anzeige aus einer Digitalanzeige gebildet ist. so Dadurch können verschiedene wichtige Kenndaten bei Störung sofort angezeigt werden.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Anzeige aus einer Klartextanzeige gebildet ist, wobei gespeicherte Klartextanzeigen entsprechend den abgetasteten Steuersignalen angezeigbar sind.

Bei Auftreten einer Störung erfolgt eine dem Störfall zugeordnete, direkt ablesbare Störungsmeldung, wodurch sich ein Dekodieren von bisher üblichen Anzeigeleuchten durch das Bedienungspersonal erübrigt. 55 Dies ist bei schneller Durchführung einer Sicherheitsmaßnahme sehr vorteilhaft.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, daß bestimmten, abgetasteten Steuersignalen zugeordnete Betriebsfälle sowie Zeitüberschreitungen verschiedener Betriebszustände mittels Stör- und/oder Alarmrelais meldbar sind. 2

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Dadurch können optische oder akustische Alarmanlagen in Gang gesetzt werden, die eine Gefahr weitermelden. Weiters können dabei auch automatisierte Gegenmaßnahmen gestartet werden, etwa das Schließen oder Öffnen eines Notventils.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung kann sein, daß die Steuerrelais als Zeitrelais mit vorbestimmbaren 5 Anspruchs- bzw. Abfallverzögerungszeiten ausgebildet sind und bei Ober- oder Unterschreiten dieser Zeiten ein Stör- und/oder Alarmrelais angesteuert wird.

Dadurch kann eine Überwachung der Zeitrelais mit Störabschaltung bei Zeitüberschreitung erfolgen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, daß alle während der Betriebsdauer an den zu überwachenden Steuerrelais abgetasteten Steuersignale und entsprechende 10 Klartextmeldungen speicherbar und bei Bedarf in der Form eines Zeitprotokolls automatisch abrufbar sind.

Auf diese Weise kann ein bestimmter Überwachungszeitraum für spätere Verwendung dokumentiert werden, um aus fehlgelaufenen Betriebsabläufen Ursachen von Störungen oder Beeinflussungen anderer Abläufe herausfinden zu können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zur weitgehenden Überwachung des 15 gesamten Steuersignalablaufs sechzehn Überwachungseingänge ausgebiidet sind.

Dadurch kann eine Vielzahl von Steuerrelais überwacht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt dabei:

Fig.1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; 20 Fig.2 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überwachungseinganges; und Fig.3 eine Ausführungsform einer Klartextanzeige.

Die in Fig.1 dargestellte, erfindungsgemäße Schaltungsanordnung setzt sich dabei aus folgenden Teilen zusammen: Stromversorgung 1 für die Elektronik, Mikroprozessor 3 mit Watchdog 2 , Speicher-EPROM 4, Anzeigedisplay für Klartext 5, Meldeeingänge von 220 VAC über Optokoppler 8, Stör- 6 und Alarmrelais 7. 25 Als Beispiel für eine zu überwachende Einrichtung zum Betrieb ohne ständige Beaufsichtigung (BOSB) (nicht dargestellt) sei eine Anordnung mit Hochdruckdampfkessel, im allgemeinen bestehend aus einem Druckbegrenzer, zwei Wasserstandsbegrenzern, einer Zeitüberwachungseinrichtung und einer Prüfeinrichtung in Relaissteuerung genannt.

Das in Fig.1 in der Übersicht dargestellte Speicher-EPROM 4 wird mit einem Operationsprogramm und 30 mit einer Operationsdatei geladen. Dabei werden die unterschiedlichen Muster der einzelnen Eingänge 8, welche in verschiedenen Funktionspunkten an die BOSB-Realissteuerung angeschlossen sind, in entsprechende Klartextmeldungen umgesetzt.

Weiters werden mehrere Zeitglieder (Timer) gesetzt, welche die einzelnen Zeitrelais der Steuerung überwachen und bei einer Laufzeitüberschreitung von 5% des Sollwertes mittels Ausgangsstörrelais die 35 BOSB-Steuerung abschalten und damit die Feuerung des überwachten Dampfkessels zum Stillstand bringen. Weiters kann durch verschiedene Kontaktmuster das Alarmrelais zum Ansprechen gebracht werden, welches über eine Rufanlage den Bedienungsmann alarmiert.

Wesentlich dabei ist, daß die Sicherheitsmerkmale der BOSB-Grundschaltung in konventioneller Relaistechnik nicht beeinträchtigt werden, daß jedoch Komfort einer modernen digitalen Elektronik ausgenützt 40 wird, in Form von diversen Betriebs- und Störmeldungen im Klartext und in Form der Überwachung konventioneller Zeitrelais auf richtige Funktion in Verbindung mit Setzung eines Störrelais und eines Alarmrelais, je nach Gefahr des Betriebszustandes.

Fig.2 zeigt einen Meldeeingang im Detail. Dabei ist infolge der Luft- bzw. Isolierstrecke im Optokoppler 9 sichergestellt, daß keinerlei schädliche Rückwirkung auf das Relais 13 erfolgen kann. Gleichrichter 11 und 45 Widerstand 10 dienen zur Stromversorgung des Optokopplers mit Gleichstrom 0,7 Volt. Die Sicherung 12 schützt vor Kurzschlüssen im Bereich des Einganges.

Fig.3 zeigt eine für die Anzeige von Betriebs- bzw. Störmeldungen geeignete Klartextanzeige. Es können verschiedene Klartextmeldungen am Anzeigedisplay aufgrund der unterschiedlichen Kontakteingangsmuster im EPROM gespeichert und beliebig zur Anzeige gebracht werden. so In Tab.1 sind beispielhaft Betriebs- bzw. Störmeldungen aufgelistet. 3

Claims (6)

1. 5 AT 400 772 B 10 15 20 BETRIEBSMELDUNGEN ANLAGE AUS QUITT1EREN/ENTRIEG. LAMPENPRÜFEN ANFAHRBETRB.1 H KONTROLLG-/QUITT.15M BETRIEB 12H/PRÜFEN BETRIEB 12H PRÜFEN 2H PRÜFUNG LÄUFT PRÜFUNG Ο K ZEITÜBERSCHREITUNG SI-MANOSTAT WASSERMANGEL 1 WASSERMANGEL 2 STÖRMELDUNGEN 10S-ZEJTRELDEFKT 15M-ZETTRELDEFKT 1 H-ZEFTRELDEFKT 12H-ZEITRELDEFKT 2H-ZEfTRELDEFKT 24K-ZEITRELDEFKT KEIN STICKSTOFF STICKSTOFFDRUCK KESSELDRUCK SYSTEMSTÖRUNG SI-MANOSTAT DEFKT ELEKTRODE 1 DEFKT ELEKTRODE 2 DEFKT RÜCKSCHLAGVENTIL NIVEAUREL1 DEFKT NIVEAUREL2 DEFKT FLAMMENWÄCHTER BRENNT NACH STICKSTOFFVERSG. U.S.W. 25 Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zur Überwachung von Steuersignalen an Steuerrelais (13), insbesondere Wech-selspannungs-Steuerrelais, und zur Steuerung von der Überwachung zugeordneten Alarm-(7) bzw. Störrelais (6), wobei mehrere galvanisch getrennte Überwachungseingänge (8) ausgebildet sind, da- 30 durch gekennzeichnet, daß die Überwachungseingänge (8) zur Abtastung der Steuersignale unmittelbar mit den die Relais (13) steuernden Wicklungen oder nachgeschalteten Kontakten verbunden sind, daß für die Überwachung der abgetasteten Steuersignale ein Mikroprozessor (3) mit einem Speicher, z.b. einem EPROM (4), und einer Anzeige (5) vorgesehen ist, über welchen Mikroprozessor (3) die Alarm-(7) und Störrelais (6) ansteuerbar sind, und daß die Abtastung der Steuersignale in rückwirkungs- 35 freier Weise über aus Opto-Kopplern (9) gebildeten Eingängen mit einer vorgeschalteten Serienschaltung aus einem Sicherungselement, z.b. einer Schmelzsicherung (12), einem Gleichrichterelement, z.B. einer Halbleiterdiode (11) und einem ohmschen Widerstand (10) erfolgt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige (5) aus einer 40 Digitalanzeige gebildet ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige aus einer Klartextanzeige (5) gebildet ist, wobei gespeicherte Klartextanzeigen entsprechend den abgetasteten Steuersignalen angezeigbar sind. 45
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmten, abgetasteten Steuersignalen zugeordnete Betriebsfälle sowie Zeitüberschreitungen verschiedener Betriebszustände mittels Stör-(6) und/oder Alarmrelais (7) meldbar sind. so 5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerrelais (13) als Zeitrelais mit vorbestimmbaren Anspruchs- bzw. Abfall Verzögerungszeiten ausgebildet sind und bei Über- oder Unterschreiten dieser Zeiten ein Stör-(6) und/oder Alarmrelais (7) angesteuert wird.
5. 6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle während der Betriebsdauer an den zu überwachenden Steuerrelais (13) abgetasteten Steuersignale und entsprechende Klartextmeldungen speicherbar und bei Bedarf in der Form eines Zeitprotokolls automatisch abrufbar sind. 4 AT 400 772 B
6. 7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur weitgehenden Überwachung des gesamten Steuersignalablaufs sechzehn Überwachungseingänge (8) ausgebildet sind. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 5