DD143192A1

DD143192A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR PROTECTION AGAINST HAVARIA DIFFERENCES IN DC-SPEED CONTROL-CURRENT DRIVES

Info

Publication number: DD143192A1
Application number: DD21191179A
Authority: DD
Inventors: Frank Emmerling; Heinz Graef; Manfred Schulze
Original assignee: Frank Emmerling; Heinz Graef; Manfred Schulze
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1980-08-06
Also published as: SU1062824A1; BG34596A1; CS230658B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz vor Havariezuständen in drehzahlgeregelten Gleichstromantrieben und bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik. Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Betriebssicherheit von hochdynamischen drehzahlgeregelten Gleichstromantrieben mit PI-Reglern, die Verringerung des schaltungstechnischen Aufwandes und der Schutz der mit dem Antrieb gekoppelten Arbeitsmaschine. Es besteht die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die bei unzulässig hohen Strömen im Regelkreis, bei Fehlern im Drehzahlregelkreis, eine die Beschädigung der anzutreibenden Arbeitsmaschine verhinderndes Abschalten bzw. eine Einschaltsperre für den Antrieb auslöst, wobei integrierte Schaltkreise verwendet werden. Das Wesen der Erfindung besteht gemäß Fig.1 'in der Anordnung einer ersten Fehlererkennungseinheit zum Erkennen von Bauelementeausfällen des Drehzahlregelkreises und Polaritätsfehlern des Rückführsignales sowie einer zweiten Fehlererkennungseinheit zum Erkennen von Unterbrechungen in der Drehzahlrückführung vor dem vollständigen Einschalten des Antriebes bei Einschaltsperre innerhalb des Regelkreises für den Gleichstromantrieb, Ihre Anwendung ist bei dynamisch hochwertigen drehzahlgeregelten Gleichstromantrieben mit einer hohen zulässigen Stromüberlastbarkeit möglich. — Fig.1 —The invention relates to a circuit arrangement for protection against accident states in speed-controlled DC drives and refers to the field of electrical engineering. goal of Invention is to increase the reliability of Highly dynamic speed-controlled DC drives with PI controllers, the reduction of circuit complexity and the protection of the driven machine coupled to the drive. It the object is to provide a circuit arrangement which is at impermissibly high currents in the control loop, with errors in the speed control loop, a damage to the driven machine preventing shutdown or a switch-on lock for the drive triggers using integrated circuits. The essence the invention consists according to FIG. 1 'in the arrangement of a first Error detection unit for detecting component failures of Speed control loop and polarity errors of the feedback signal and a second error detection unit for detecting Interruptions in the speed feedback before the complete Switching on the drive with switch-on lock within the Control circuit for DC drive, your application is included dynamically high-quality speed-regulated DC drives with a high allowable current overload capability possible. - Fig.1 -

Description

-λ- 211 911-λ- 211 911

a) Titel der Erfindunga) Title of the invention

Schaltungsanordnung zum Schutz vor Havariezuständen in drehzahlgeregelten GleicbstromantriebenCircuit arrangement for protection against accident states in variable-speed Gleicbstrom drives

b) Anwendungsgebiet der Erfindungb) Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik und ihre Anwendung ist bei dynamischen hochwertigen drehzahlgeregelten Antrieben mit Gleichstrommotoren möglich und zweckmäßig, die, wie bei elektrischen Antrieben für Arbeitsmaschinen, eine hohe Stromüberlastbarkeit zulassen»The invention relates to the field of electrical engineering and its application is in dynamic high-quality variable speed drives with DC motors possible and expedient, which, as in electric drives for work machines, allow high current overload capacity »

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungenc) Characteristic of the known technical solutions

Hochdynamische drehzahlgeregelte Gleichatromantriebe besitzen zur Erzielung der erforderlichen Dynamik eine meist vier- bis achtfache Drehmomentüberlastbarkeit. Diese notwendige Drehmomentüberlastbarkeit kann in Verbindung mit den benötigten PI-Reglern im Regelkreis bzw. bei einer Fehlbedienung zu erheblichen Folgeschäden an der Maschine oder zu gefährlichen Situationen für das Bedienpersonal führen. Die Ursachen für ein derartiges Verhalten des Antriebes sind.im Fehlen der Drehzahlrückführung durch eine Unterbrechung der Tachogeneratorleitung, in einer positiven Rückkopplung in-Highly dynamic speed-controlled DC drives have a mostly four to eight times torque overload capacity to achieve the required dynamics. This necessary torque overload capability, in conjunction with the required PI controllers in the control loop or in the event of a faulty operation, can lead to considerable consequential damage to the machine or to dangerous situations for the operating personnel. The causes of such a behavior of the drive are, in the absence of the speed feedback by an interruption of the tachogenerator line, in a positive feedback in-

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folge einer falachen Tachogeneratorpolung, in Unterbrechung im reatlichen Regelkreia und bei zerstörten Bauelementen, inabeaondere in den Operationsverstärkern im Drehzahlregelkreia, zu suchen. Auch im stationären Betrieb können außerhalb der Zeitdauer von Übergangaprozeaaen beim Entstehen von Störungen, z, B, durch eine unzuläaaige Laständerung, hohe Ströme auftreten, ao daß an Werkzeugmaschinen bei falscher Programmierung oder anderen Fehlern daa Werkzeug in daa Werkstück gedruckt wird und damit aufgrund der großen erzeugten Momente Teile der Werkzeugmaschine zerstört werden. .Follow a falachen Tachogeneratorpolung, in interruption in the Rätlichen Regelkreia and destroyed components, inabeaondere in the operational amplifiers in Drehzahlregelkreia to search. Even in stationary operation, outside of the duration of Übergangsaprozeaaen the emergence of disturbances, z, B, by an unzuläaige load change, high currents occur, that on machine tools with wrong programming or other errors daa tool is printed in daa workpiece and thus due to the large generated moments parts of the machine tool to be destroyed. ,

Aus der DE-OS 202 1507 (21c59/01; H02p 5/12) ist eine Fehlerwächterschaltung für Motorregelsysteme bekannt, die eine Beschleunigung der geregelten Motoren auf zu hohe Drehzahlen verhindern hilft. Die erfindungagemäße Fehlerwächterschaltung umfaßt dabei einen Schalter zum Zuführen der Leistung für das Motorregelsystem und eine Rückkopplungsschaltung, die ein Rückkopplungssignal ala Maß für die gewünschte Leistung des Motors liefert und ein Eingangssignal für die Fehlerwächterschaltung bildet.From DE-OS 202 1507 (21c59 / 01; H02p 5/12) an error monitor circuit for engine control systems is known, which helps to prevent an acceleration of the controlled motors to high speeds. The erfindungagemäße fault monitor circuit thereby comprises a switch for supplying the power for the engine control system and a feedback circuit which provides a feedback signal ala measure of the desired power of the engine and forms an input signal for the error monitor circuit.

Ein weiteres Eingangssignal für die Fehlerwächterschaltung wird als Funktion der sich ändernden, dem Motor von einer Spannungsquelle zugeführten Energie erzeugt. Weiterhin ist der Schalter zum Abschalten der Speisespannung bei-einer Unterbrechung der Rückkopplungsschaltung vor der Motorspeisung vorgesehen. In der Fehlerwächterschaltung ist eine Vergleicherschaltung angeordnet, die bei einer Vergrößerung des Signals, das sich als Funktion der dem Motor zugeführten Leistung gegenüber dem Wert des Rückkopplungasignales um einen definierten Betrag ändert, über den Schalter eine Verlangsamung des Motors bewirkt. Diese Schaltung iat als Fehlerwächterschaltung für hochdynaiaische Antriebe nicht geeignet. Aufgrund derAnother input signal to the fault monitor circuit is generated as a function of the changing power supplied to the motor from a voltage source. Furthermore, the switch for switching off the supply voltage at an interruption of the feedback circuit is provided before the power supply. In the fault monitor circuit, a comparator circuit is arranged, which causes an increase of the signal, which changes as a function of the power supplied to the motor relative to the value of the feedback signal by a defined amount, via the switch, a deceleration of the motor. This circuit is not suitable as a fault monitor circuit for high-dynamic drives. Due to the

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vorgeschlagenen Schaltungskonseption gewährleistet aie die erforderlichen Schutzfunktionen zwar, aber verhindert gleichzeitig die erforderliche Dynamik des Antriebes. ^v · V/eitere Wachteile dieser Schaltung sind der hohe Auf-Wand an einzelnen Bauelementen und die Verwendung von zwei zusätzlichen speziellen Spannungaquellen.Proposed Schaltungskonseption guaranteed aie the necessary protection functions, but at the same time prevents the required dynamics of the drive. ^v · V / urther wax parts of this circuit are the high on-wall on individual components and the use of two additional special Spannungaquellen.

d) Ziel der Erfindungd) Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Betriebssicherheit von hochdynamischen drehzahlgeregelten Gleichstromantrieben mit PI-Reglern zu erhöhen, den achaltungatechnischen Aufwand zu verringern und die mit dem Antrieb gekoppelte Arbeitsmaschine umfassend vor Folgeschäden zu schützen.The aim of the invention is to increase the reliability of highly dynamic variable speed DC drives with PI controllers to reduce the achaltungatechnischen effort and protect the coupled with the drive machine fully against consequential damage.

e) Darlegung des Wesens der Erfindunge) Presentation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zum Schutz vor Havariezuatänden in drehzahlgeregelten Gleichstromantrieben zu schaffen, die bei unzulässig hohen Strömen im Regelkreis, infolgedessen unzulässig hohe Drehmomente an der Motorwelle entstehen, bei Fehlern im Drehzahlregelkreis, z. B. durch den Ausfall von Bauelementen, ein die Beschädigung der anzutreibenden Arbeitsmaschine verhinderndes Abschalten des Antriebes bzw. eine Einachaltsperre für den Antrieb auslöst, wobei die Schaltungsanordnung mit integrierten Schaltkreisen realisiert wird.The object of the invention is to provide a circuit arrangement for protection against accident conditions in speed-controlled DC drives, which arise at inadmissibly high currents in the control circuit, consequently unacceptably high torques on the motor shaft, in errors in the speed control loop, z. B. by the failure of components, a damage to the driven machine preventing shutdown of the drive or a Einachaltsperre triggers for the drive, wherein the circuit arrangement is realized with integrated circuits.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß eine erste durch ihre Eingänge mit dem Soll/Istwertvergleicher und dem Ausgang des Drehzahlreglers verbundene Fehlererkennungseinheit zum Erkennen von Bauelementeausfällen des Drehzahlregelkreisea und Polaritätsfehlern desThe essence of the invention is that a first connected by their inputs to the setpoint / actual value comparator and the output of the speed controller error detection unit for detecting component failures of the Drehzahlregelkreisea and polarity errors of

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Rückführsignales über ihre Ausgänge an den Stromregler und mittels einer ersten Kopplungseinheit an die Anateuer- und Kommandoeinheit angeschloasen ist. Gleichzeitig enthält die Schaltungsanordnung neben der ersten Fehlererkennungseinheit eine zweite Fehlererkennungseinheit zum Erkennen von Unterbrechungen in der Drehzahlrückführung vor dem vollständigen Einschalten des Antriebes bei Einachaltsperre. Diese zweite Einheit ist durch ihren Eingang mit dem Tachogenerator verbunden und über ihre Ausgänge ist sie an den Stromregler sowie mittels einer zweiten Kopplungaeinheit an die Ansteuer- und Kommandoeinheit angeschlossen. Vorteilhaft ist es, in der ersten Fehlererkennungseinheit einen ersten Zweirichtungskomparator anzuordnen, der mit seinem Eingang am Drehzahlregler und mit seinem Ausgang an einem Eingang eines UND-Gliedes liegt. Am anderen Eingang des UiTD-Gliedes, .dessen Ausgang mit der ersten Kopplungseinheit verbunden ist, iat ein zweiter Zweirichtungskomparator angeschlossen, der durch aeinen Eingang über einen Sollwertdifferentsator mit dem Soll-Zlstwertvergleicher verbunden ist. Der Ausgang des zweiten Zweirichtungskomparators iat an den einen Eingang eines ersten ODER-Gliedes angeschlossen, dessen zweiter Eingang mit einer externen Strombegrenzungseinheit und dessen Ausgang mit dem Stromregler verbunden ist.Return signal is connected via their outputs to the current regulator and connected by a first coupling unit to the Anateuer- and command unit. At the same time, the circuit arrangement contains, in addition to the first error detection unit, a second error detection unit for detecting interruptions in the speed feedback before completely switching on the drive in the case of a Einachaltsperre. This second unit is connected by its input to the tachogenerator and via its outputs it is connected to the current controller and by means of a second Kopplungaeinheit to the control and command unit. It is advantageous to arrange in the first error detection unit a first bidirectional comparator, which lies with its input at the speed controller and with its output at an input of an AND gate. At the other input of the UiTD element, whose output is connected to the first coupling unit, a second bidirectional comparator is connected, which is connected through its input to the nominal reference value comparator via a setpoint differential. The output of the second bidirectional comparator iat connected to the one input of a first OR gate whose second input is connected to an external current limiting unit and whose output is connected to the current regulator.

Im Soll-Zlstwertvergleicher aind ein erster und ein zweiter Widerstand in Reihe geschaltet, wobei an den freien Anschluß des ersten Widerstandes der Sollwertgeber und die erste Fehlererkennungseinheit, zwischen den ersten und dem zweiten Widerstand der Drehzahlregler mit seinem Eingang und an freien Anschluß des zweiten Widerstandes der Tachogenerator sowie ein dritter Zweirichtungskomparator der zweiten Fehlererkennungseinheit angeschlossen sind. Die zweite Fehlererkennungseinheit enthält außerdem einen dritten Widerstand, über den an den Eingang de3 dritten Zweirichtungs-In the desired Zlstwertvergleicher aind a first and a second resistor connected in series, wherein at the free terminal of the first resistor of the setpoint generator and the first error detection unit, between the first and the second resistor of the speed controller with its input and to the free terminal of the second resistor Tachogenerator and a third bidirectional comparator of the second error detection unit are connected. The second error detection unit also includes a third resistor across which is connected to the input of the third bidirectional device.

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komparatora eine Gleichspannung anliegt, ein NOR-Glied und eine Eeglerkurzschlußeinheit, die mit dem Drehzahlregler und dem Stromregler verbunden ist. An die Eingänge dea ITOR-Gliedes aind eineraeita der dritte Zweirichtungskomparator und andereraeita die Reglerkurzschlußeinheit sowie an den Ausgang die zweite Kopplungseinheit angeschloaaen. Die erate und die zweite Kopplungseinheit werden zweckmäßig durch eine gemeinaame Reihenschaltung einea zweiten ODER-Gliedea und eines Zeitgliedes gebildet, wobei an die Eingänge dea zweiten ODER-Gliedea die erate und zweite Pehlererkennungseinbeit angeachloasen aind·komparatora applied to a DC voltage, a NOR gate and a Eeglerkurzschlußeinheit which is connected to the speed controller and the current controller. The third bidirectional comparator is connected to the inputs of the ITOR element, and the regulator short-circuit unit is connected to the output as well as the second coupling unit. The erate and the second coupling unit are expediently formed by a common series connection of a second OR gate and a timer, wherein the inputs and second fault detection unit are angled to the inputs of the second OR gate.

f) Auaführungabeiapielf) Auaführungbeiapiel

Die Erfindung aoll nachstehend an einem Auaführungabeiapiel näher erläutert werdenThe invention aoll be explained in more detail below on a Auaführungabeiapiel

In der zugehörigen Zeichnung zeigen: In the accompanying drawing show:

Pig. 1: das Blockachaltbild dea gesamten Regelkreisea für einen Gleichstromantrieb mit zwei Pehlererkennungaeinheiten,Pig. 1: the block diagram of the entire control loop for a DC drive with two Pehlererkennungaeinheiten,

Fig. 2: das Blockachaltbild der ersten Fehlererkennungaeinheit PEE1,2 shows the block diagram of the first error detection unit PEE1,

Pig. 3: das Blockschaltbild der zweiten Pehlererkennungaeinheit PEE2 und des Soll-Zlstwertvergleichera SIV.Pig. 3: the block diagram of the second Pehlererkennungaeinheit PEE2 and the Soll Zlstwertvergleichera SIV.

Pig, 1 zeigt einen Sollwertgeber SWG, einen Soll-/Iatwertvergleicher SIV, einen Drehzahlregler DR, einen Stromregler SR, eine Ansteuer- und Kommandoeinheit AKE, ein Stellglied SG und einen Gleichstrommotor M, der mit einem Tachogenerator TG gekoppelt ist. Vom Tachogenerator "TG aus führt eine Rückkopplungsleitung zum Soll-/Istwert-' vergleicher SIV, An den Soll-/Iatwertvergleicher SIV. und am Drehzahlregler DR ist eine erste PehlererkennungseinheitPig, 1 shows a setpoint generator SWG, a set / Iatwertvergleicher SIV, a speed controller DR, a current controller SR, a drive and command unit AKE, an actuator SG and a DC motor M, which is coupled to a tachometer generator TG. From the tachogenerator "TG leads from a feedback line to the setpoint / Istwert- 'comparator SIV, to the setpoint / Iatwertvergleicher SIV. And the speed controller DR is a first Pehlererkennungseinheit

jr »jr »

FEE 1 mit ihrem Eingang sov/ie mit ihren Ausgängen an den Stromregler SR und an eine erste Kopplungseinheit KE 1 angeschlossen, die mit der Ana teuer- und Kommandoeinheit AKE verbunden ist. Eine zweite Fehlererkennungseinheit FEE 2 liegt eingangaaeitig am Ausgang des Tachogenerators TG, und ihre Ausgänge sind zum Drehzahlregler DR, zum Stromregler SR und zu einer zweiten Kopplungseinheit KE 2 geführt, die ebenfalls mit der Ansteuer- und Kommandoeinheit AKE verbunden ist.FEE 1 with its input so / ie connected with their outputs to the current regulator SR and to a first coupling unit KE 1, which is connected to the Ana cost and command unit AKE. A second error detection unit FEE 2 is located on the input side of the tachogenerator TG, and its outputs are routed to the speed controller DR, to the current controller SR and to a second coupling unit KE 2, which is also connected to the drive and command unit AKE.

Fig. 2 enthält das Blockachaltbild für die erste Fehlererkennungseinheit FEE 1,. in der ein erster und ein zweiter Zweirichtungskomparator ZRK 1, ZRK 2 angeordnet sind. Der erste Zweirichtungakomparator ZRK 1 ist mit seinem Eingang an den Drehzahlregler DR und mit seinem '" Ausgang über ein UND-Glied U sowie über ein zweites ODER-Glied 02 und ein Zeitglied ZG in der ersten Kopplungseinheit KE 1 an die Ansteuer- und Kommandoeinheit AKE angeschlossen. _: FIG. 2 contains the block diagram for the first error detection unit FEE 1,. in which a first and a second bidirectional comparator ZRK 1, ZRK 2 are arranged. The first Zweirichtungacomparator ZRK 1 is with its input to the speed controller DR and its'"output via an AND gate U and a second OR gate 02 and a timer ZG in the first coupling unit KE 1 to the drive and command unit AKE connected _:

Der Eingang des zweiten Zweirichtungskomparators ZRK 2 steht über einen Sollwertdifferentsator SWD mit dem Soll-/Istwertvergleicher SIV in Verbindung und der Ausgang ist einerseits über das UND-Glied U zur ersten Kopplungseinheit KE 1 und andererseits über ein erstes 'ODER-Glied 01 zum Stromregler SR geführt. An das erste ODER-Glied 01 ist gleichzeitig noch eine externe Strombegrenzungseinheit ESE angeschlossen. In Fig. 3 sind die zweite Fehlererkennungaeinheit FEE und der Soll~/Istwertvergleicher ala Blockschaltbild dargestellte Im Soll-Zlstwertvergleicher SIV sind einer3ter und zweiter Widerstand R 1; R 2 in Reihe zu einem Summierglied geschaltet, wobei der erste Widerstand R 1 mit seinem freien.Anschluß zum Sollwertgeber SWG und zur erraten Fehlererkennungseinheit FEE 1 geführt ist. Zwischen dem ersten und zweiten Widerstand R 1; R 2, am Summierpunkt, ist der Drehzahlregler DR an-The input of the second bidirectional comparator ZRK 2 is connected via a nominal value difference SWD to the setpoint / actual value comparator SIV and the output is on the one hand via the AND gate U to the first coupling unit KE 1 and on the other hand via a first 'OR gate 01 to the current controller SR guided. At the same time, an external current-limiting unit ESE is connected to the first OR element 01. In Fig. 3, the second Fehlererkennungaeinheit FEE and the set ~ / Istwertvergleicher ala block diagram shown in the target Zlstwertvergleicher SIV are a3ter and second resistor R 1; R 2 connected in series with a summing element, wherein the first resistor R 1 is guided with its free.Anschluß to the setpoint generator SWG and the error detection unit error ERU 1. Between the first and second resistors R 1; R 2, at the summing point, is the speed controller DR.

& ι e y s β& ι e y s β

geachlosaen. Der freie Anachluß dea zweiten Widerstandea R 2 iat mit dem Tachogenerator TG und einem dritten Zweirichtungskcmparator ZRK 3 verbunden, an deasen Eingang über einen dritten Wideratand R 3 eine Gleichspannung U anliegt. Der Auagang des dritten Zweirichtungakompartors ZRK 3 ist über ein NOR-Glied NOR an daa mit einem Zeitglied ZG verbundene zweite ODER-Glied in der zweiten Kopplungaeinheit KE 2 angeachloaaen. Daa zweite ODER-Glied 02 und das Zeitglied ZG werden zweckmäßig in der ersten und der zweiten Kopplungaeinheit KE 1; KE 2 gemeinsam verwendet, indem an die beiden Eingänge dea zweiten ODER-Gliedes 02 die erste und die zweite Fehlererkennungseinheit FEE 1; PEE 2 angeschlossen werden« Mit dem NOR-Glied UOR iat gleichzeitig auch eine Reglerkurzachlußeinheit verbunden, die an den Stromregler SR und den Drehzahlregler DR angeschloaaen ist. -geachlosaen. The free Anachluß dea second resistor R 2 iat connected to the tachogenerator TG and a third Zweirichtungskcmparator ZRK 3, at deasen input via a third Wideratand R 3 a DC voltage U is applied. The Auagang of the third Zweirichtungakompartors ZRK 3 is connected via a NOR gate NOR daa connected to a timer ZG second OR gate in the second Kopplungaeinheit KE 2 angeachloaaen. Daa second OR gate 02 and the timer ZG are useful in the first and second Kopplungaeinheit KE 1; KE 2 used in common by the first and the second error detection unit FEE 1 to the two inputs dea second OR gate 02; PEE 2 are connected to the NOR element UOR iat at the same time also a regulator short circuit unit connected to the current controller SR and the speed controller DR is connected. -

Die Schaltungsanordnung arbeitet auf folgende Weise. Durch eine atändige Überwachung des Ausgangsaignales vom Drehzahlregler DR mittels der Fehlererkennungsschaltung FEE 1 werden ein erstes Fehlersignal und bei einer Unterbrechung des Drehzahliatwertaignalea mittels der zweiten Fehlererkennungseinheit FEE 2 ein zweitea Fehleraignal erzeugt. Diese Fehleraignale werden entsprechend dem Betriebszustand des Antriebes ausgewertet und führen zur Abschaltung bzw, zum Verhindern dea Einschaltena vom Antrieb. Gleichzeitig wird durch die Schaltungsanordnung außerhalb dynamischer Übergangsprozesse zum Schutz der Arbeitsmaschine das maximal mögliche Drehmoment des Antriebes automatisch auf einen in beiden Polaritäten unabhängig voneinander einstellbaren Wert herabgesetzt.The circuit operates in the following manner. By a constant monitoring of the Ausgangsaignales from the speed controller DR by means of the error detection circuit FEE 1, a first error signal and an interruption of the Drehzahliatwertaignalea means of the second error detection unit FEE 2 a zweitea error signal is generated. These fault conditions are evaluated according to the operating status of the drive and lead to shutdown or to prevent deactivation of the drive. At the same time the maximum possible torque of the drive is automatically reduced by the circuitry outside dynamic transition processes to protect the machine to a value that can be set independently in both polarities.

Am Ausgang dea Drehzahlreglers DR mit PJ-Verhalten steht beim Anlegen eines Sollwertes vom Sollwertgeber SV/G so lange eine Regelabweichung an, bis der Drehzahl-At the output of the speed controller DR with PJ behavior, a control deviation is applied when a setpoint value from the setpoint generator SV / G is applied until the speed

ZIl 911ZIl 911

iatwert vom Tachogenerator eine Größe annimmt, die dem Verhältnis der Widerstände RI : R2 von Soll- und Iatwert entspricht. Die .durch den Drehzahlregler DR ermittelte Regelabweichung stellt den Stromsollwert für den Stromregler SR dar und bewirkt bei einer einstellbaren Höhe, die dem im stationären Betrieb zulässigen 'maximalen Drehmoment entspricht, ein Ansprechen dea ersten Zweirichtungakomparators ZRK 1 in der ersten Fehlererkennungaachaltung FEE 1 auf L-Potential, während der erste Zweirichtungakomparator ZRK/fim stationären Betrieb am Auagang ein H-Signal abgibt« Auf diese Weise-wird in der ersten Fehlererkennungseinheit PEE 1 ein erstes Fehlersignal erzeugt. Ein zweites Fehlersignal wird über den Sollwertdifferentiator SWD und dem zweiten Zweirichtungakomparator ZRK 2 gewonnen. Die Dauer dieses zweiten Fehleraignalea muß dabei immer etwaa langer als die Zeit des Übergangsprozesses und proportional der Höhe dea Sollwertsprunges sein, damit bei dynamischen Übergangsprozeaaen höhere maximale Drehmomente ohne Erzeugung eines Fehlersignales durch die erste Fehlererkennungsachaltung FEE 1 erreicht werden können.iatwert of the tachogenerator assumes a size that corresponds to the ratio of the resistances RI: R2 of the setpoint and Iatwert. The control deviation determined by the speed controller DR represents the current setpoint for the current controller SR and, at an adjustable height which corresponds to the maximum torque permissible in steady-state operation, causes a response of the first two-directional comparator ZRK 1 in the first error detection circuit FEE 1 to L- Potential, while the first Zweirichtungakomparator ZRK / fim stationary operation on Auagang outputs an H signal «In this way-a first error signal is generated in the first error detection unit PEE 1. A second error signal is obtained via the set point differentiator SWD and the second two-directional comparator ZRK 2. The duration of this second Fehleraignaleea must always be about a longer than the time of the transition process and proportional to the height dea setpoint jump so dynamic higher Übergangsprozeaaen higher maximum torques can be achieved without generation of an error signal by the first Fehlerkennungsachaltung FEE 1.

Der zweite Zweirichtungakomparator ZRK 2 hat im stationären Betrieb L-Potential, und bei Sollwertänderungen gelangt über den Sollwertdifferentiator SV/D ein Signal zu dieaem Komparator, der dann am Auagang ein Η-Signal abgibt. Die in den beiden Zweirichtungakomparatoren ZRK 1; ZRK 2 gewonnenen Signale werden im UND-Glied U logiach verknüpft, wobei einea der beiden oder beide Signale gleichzeitig mit H-Potential an den Eingängen dea UND-Gliedes U im atationären Betrieb anliegen. Zur Herabsetzung der Stromgrenze im atationären Betrieb wird das zweite Fehlersignal aus dem zweiten Zweirichtungakomparator ZRK 2 der ersten Fehlererkennungseinheit FEE 1 benutzt. Bei einem Sollwertsprung gibt der Sollwertdifferentiator SWD in Abhängigkeit von der Höhe desThe second two-directional comparator ZRK 2 has L-potential in steady-state operation, and when setpoint changes occur, a signal is sent to the comparator via the setpoint differentiator SV / D, which then emits a Η signal at the outside. The in the Zweirichtungakomparatoren ZRK 1; ZRK 2 obtained signals are logiach linked in the AND gate U, wherein one of the two or both signals simultaneously applied with H potential at the inputs dea AND gate U in atationären operation. In order to reduce the current limit in the stationary mode, the second error signal from the second two-directional comparator ZRK 2 of the first error detection unit FEE 1 is used. In the case of a setpoint step, the setpoint differentiator SWD gives as a function of the height of the

β» ι ι 7 I .1β »ι ι 7 I .1

Sprunges gm Ausgang ein Signal ab. Dadurch spricht der zweite Zweirichtungakomparator ZRK 2 an und über das erste ODER-Glied 01 wird im Stromregler SR die Strombegrenzung auf den im stationären Betrieb maximal zur lässigen Wert aufgehoben. Die für eine oder beide Richtungen einstellbare Strombegrenzung wird im stationären Betrieb immer dann wirksam, wenn am Ausgang.-des zweiten Zweirichtungakomparatora ZRK 2 kein H-Potential mehr vorhanden ist. Durch die externe Strombegrenaungseinheit ESE ist es möglich, den im stationären Betrieb maximal erreichbaren Stromwert für die Dauer dieses Signales ständig zu begrenzen. Zum Erkennen des Pehlers der Drehzahlrückführung wird in der Fehlererkennungseinheit PEE 2 eine Gleichspannung U über den hochohmigen Widerstand R3 auf den Eingang für den Drehzahlistwert des Soll-/Istwertvergleichers SIV gegeben. Wenn der Tachogenerator TG, der einen sehr kleinen ohmachen Innenwiderstand besitzt, nicht angeschlossen ist, entsteht am Eingang für den Drehsahlistwert des Soll-Zlatwertvergleichers SIV, dessen Widerstandsnetzwerk einen größeren Ytfiderstand als der Tachogenerator TG besitzt, eine Spannung, die zum Ansprechen des dritten Zweikcmparators ZRK 3 führt. Im Zustand η = O U/min bei geschlossener Drehzahlrückführung hat der dritte Zweirichtungskomparator ZRIi 3 am Ausgang L-Potential. Das Ausgangasignal des dritten Zweirichtungskomparatora ZRIv 3 wird mit. dem von der Reglerkurzachlußeinheit RKE kommenden Signal im NOR-Glied IiOR logiach verknüpft, und, wenn beide Signale Η-Potential besitzen, wird über daa zweite ODER-Glied 02 und daa Zeitglied ZG ein.Ausschaltsignal bzw. Einschalteperre in der Anateuerund Kommandoeinheit AKE ausgelöst. Dabei blendet das Zeitglied ZG kurze Störimpulse aus. Das Ausgangasignal dea dritten Zweirichtungakomparatora ZRK 3 kann auch mit jedem anderen Signal verknüpft werden, daaJump gm output a signal. As a result, the second two-directional comparator ZRK 2 responds and, via the first OR element 01, the current limitation in the current regulator SR is set to the maximum value that is permissible in steady-state operation. The adjustable current limit for one or both directions is always effective in steady-state operation when no H potential is present at the output of the second two-directional comparator ZRK 2. The external current equalization unit ESE makes it possible to limit the maximum current value that can be achieved in steady-state operation for the duration of this signal. To detect the error of the speed feedback is in the error detection unit PEE 2, a DC voltage U via the high-impedance resistor R3 given to the input for the actual speed value of the setpoint / Istwertvergleichers SIV. If the tachogenerator TG, which has a very small ohmachen internal resistance, is not connected, arises at the input for Drehsahlistwert the desired Zlatwertsvergleichers SIV, the resistor network has a larger Ytfiderstand than the tachogenerator TG, a voltage that is responsive to the third Zweikcmparators ZRK 3 leads. In the state η = O rpm at closed speed feedback, the third bidirectional comparator ZRIi 3 at the output L potential. The output signal of the third bidirectional comparator ZRIv 3 is with. the signal coming from the regulator short-circuit unit RKE in the NOR gate IiOR logiach linked, and, if both signals have Η potential, is triggered daa second OR gate 02 and daa timer ZG ein.Ausschaltsignal or Einschalteperre in the Anateuerund command unit LFS. In this case, the timer ZG hides short glitches. The output signal dea third Zweirichtungakomparatora ZRK 3 can also be linked to any other signal daa

durch einen bestimmten Zustand einen Havariefall anzeigt, wobei der Motor sich dreht bzw. der dritte Zweirichtungakomparator ZRK 3 diesen Zustand signalisiert. Bei einem angeschlossenen Tachogenerator TG iat die am Drehistwerteingang anliegende über den dritten Widerstand R3 abgefallene Spannung so niedrig, daß der dritte Zweirichtungakomparator ZRK 3 nicht anspricht. Bei einer falschen Polung des Tachogenerators TG integriert der Drehzahlregler DR aufgrund der positiven Rückkopplung sofort hoch und, da über den Sollwertdifferentiator SWD in der ersten Fehlererkennungseinheit FEE 1 keine Ausblendung vorgenommen wird erscheint am Eingang des UND-Gliedes U ein drittes Fehlersignal. In der ersten Kopplungaeinheit KE 1 wird mittels des zweiten ODER-Gliedes 02.und des Zeitgliedea ZG wie beim Fehlen der Rückkopplung dea Abschaltena des Stellgliedes SG vorgenommen. Bei sonstigen Unterbrechungen im Regelkreis oder bei der Zerstörung von Bauelementen, insbesondere in den Operationsverstärkern des Drehzahlregelkreises, spricht aufgrund de3 Fehlens der Rückführung oder Nichtübereinstimmung der Regelabweichung ebenfalls der erste Zweirichtungakomparator ZRK 1 der ersten Fehlererkennungaeinheit FEE 1 an, und ea kommt wie bei den anderen Havariefällen zum Abschalten dea Antriebes.indicates a case of an accident by a certain condition, wherein the engine rotates or the third Zweirichtungakomparator ZRK 3 signals this state. In the case of a tachogenerator TG connected, the voltage dropping across the third resistor R3 at the rotational actual value input is so low that the third two-directional comparator ZRK 3 does not respond. In the event of incorrect polarity of the tachogenerator TG, the speed controller DR immediately integrates high due to the positive feedback, and since no blanking is performed via the setpoint differentiator SWD in the first error detection unit FEE 1, a third error signal appears at the input of the AND element U. In the first coupling unit KE 1, by means of the second OR element 02.and the timer ZG, as in the absence of the feedback, dea switching off of the actuator SG is carried out. In case of other interruptions in the control circuit or in the destruction of components, in particular in the operational amplifiers of the speed control loop, the first two-directional comparator ZRK 1 also responds to the first error-detection unit FEE 1 due to lack of feedback or mismatch of the control deviation, and ea comes as in the other accident cases to switch off the drive.

Claims

211 911 claim for invention

1 circuit arrangement for protection against accident states in drehzahigeregelten DC drives, wherein the control loop of a desired Vlstwertvergleicher, a speed and current controller, a control and command unit, an actuator, a DC motor and connected to the setpoint / actual value comparator tachogenerator for speed feedback characterized in that a by its inputs to the setpoint / Istwertvergleicher (SIV) and the Rehzahlregler (DR) connected first Pehlererkennungseinheit (PEE 1) for detecting the Betriebsazustände of the control loop, interruptions, component failures and polarity errors of the speed feedback signal in Speed control circuit via its outputs to the current regulator (SR) for setting the required torque for the motor and a first coupling unit (KE 1) to the control and command unit (AKE) and a second connected by its input to the tachometer generator (TG) ne Fehlererkennungseinheit (FEE 2) for detecting interruptions in the speed feedback via their outputs to the speed controller (DR), the current controller (SR) and by means of a second coupling unit (KE 2) to the control and command unit (LFS) are connected. -

2. Circuit arrangement for protection against accident states in drehsahlgeregelten direct current drive according to item 1, characterized in that in the first Pehlererkannungseinheit (PEE 1) a first with its input on the speed controller (DR) connected Bidirectional comparator (ZRK 1) with a on the first Coupling unit (KE 1) is guided AND gate (U) is connected, at the other input a second via a Sollü sültentiatcr (SWD) ait the Soll Zlat ^ ertvergleioher (SIV) connected

second Zweirichtungacomparator (ZRK 2) is connected, whose output is simultaneously fed to the one input aea first OR gate (01), while the other input of the first OR gate (01) is connected to an external current limiting unit (ESE).

3. Circuit arrangement for protection against accident states in speed-controlled DC drives according to items 1 and 2, characterized in that in the setpoint / Istwertvergleicher (SIV), a first and a second resistor (R1, R2) are connected in series, wherein at the free terminal of first resistance (RI) of the setpoint generator (SLG) and the first Pehlererkennungseinfaeit (PEE between the first and second resistors (R1; R2) of the speed controller (DR) with its input and to the free terminal of the second resistor (R2) of the tachogenerator ( TG) and a third .Zweirichtungacomparator (ZRK 3) of the second error detection unit (FEE 2) are connected, and further in the second error detection unit (FEE 2) at the input of the third Zweirichtungakomparatora (ZRK 3) via a third resistor (R3) a DC voltage ( U) is applied, while the output of the third bidirectional comparator (ZRK 3) via a NOR gate (HOR) ge to the second coupling unit (KE 2) leads, and to the second input of the IfOR gate (UOR) connected to the speed controller (DR) and the current regulator (SR) controller short circuit unit (RKE) is connected.

4 · circuit arrangement for protection against accident cases in speed-controlled Gleichatromantrieben, characterized in that the first and the second coupling unit (KE 1; KE 2) of the series connection of a second OR gate (02) and a Ze'itgliedes (UG) consist, at the inputs of the second OR gate (02), the first and second error detection unit (FEE 1;

FEE 2) is connected to an output.

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