DD252103A3 - Schaltungsanordnung zur fernsteuerung und -ueberwachung von stellantrieben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Fernsteuerung und -ueberwachung von Stellantrieben fuer motorbetaetigte Schieber oder Ventile im Bereich der Fernwaermeversorgung innerhalb einzelner Objekte, bei welchen jeweils zwei Befehle und das Mehrfache an Meldungen ueber eine Fernleitung gegenlaeufig uebertragen werden sollen. Das Ziel der Erfindung besteht in der Funktionssicherheit bei minimalem Leitungsaufwand, in der Senkung des Leistungsverbrauches und Einsparung der Stromversorgung in der Kommandostelle. Erfindungsgemaess wird das dadurch geloest, dass in der Aussenstelle die mit einer Signalwechselspannung belegten beiden polaritaetsabhaengigen Ruhestromschleifen einer Fernleitung aus Reihenschaltungen von Optokopplern fuer Meldesendung und Befehlsempfang, und in der Kommandostelle aus Leuchtdioden und schaltbaren elektronischen Konstantstromquellen als Befehlselemente bestehen. Die Schaltungsanordnung arbeitet im Fernleitungskreis auf Ruhestrombasis mit zeitselektiven Unterbrechungen der jeweiligen Ruhestromschleife bei Befehlsabgabe. Anwendungsgebiet der Erfindung sind all die Faelle, bei denen laufzeitbedingte Stellantriebe ferngesteuert und ueberwacht werden muessen. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Fernsteuerung und -überwachung von Stellantrieben für motorbetätigte Schieber oder Ventile im Bereich von Fernwärmeversorgung innerhalb einzelner Objekte, bei welchen jeweils zwei Befehle und das mehrfache an Meldungen über eine Fernleitung gegenläufig übertragen werden soll.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits adernsparende Fernsteuersysteme bekannt, durch welche codierte Informationen über große Entfernungen mittels systemgebundener Einrichtungen übertragen werden können.

Ferner ist eine Schaltungsanordnung nach WP 31 717 bekannt, durch welche über eine Steuerader und eine gemeinsame Verbindungsleitung jeweils ein Doppelbefehl und in Gegenrichtung eine Doppelmeldung mittels Halbwellen eines Wechselstromes zu übertragen sind. Für diese Anordnung werden zum Beispiel zur Übertragung von zehn Doppelbefehlen und zehn davon abhängigen Doppelmeldungen 10 + 1 Steueradern benötigt.

Bekannt sind weiterhin Schaltungsanordnungen nach WP 139 772, WP 143 996 und WP 145 967 zur Übertragung von Informationen über ein Steuersystem, bei welchem über eine Steuerader und drei gemeinsame Verbindungsleitungen jeweils zwei Doppelbefehle und in Gegenrichtung zwei Doppelmeldungen durch Halbwellen und periodische Umschaltung von zwei gemeinsamen Verbindungsleitungen übertragen werden können. Dabei werden bei dieser Schaltungsanordnung zur Übertragung von zehn Doppelbefehlen und zehn davon abhängigen Doppelmeldungen 5 + 3 Steueradern benötigt. Sie haben den Nachteil, daß bei Einsatz des Fernsteuersystemes die aufwendige Gerätetechnik in keinem Verhältnis zum notwendigen Befehls- und Meldevolumen für einen Stellantrieb steht, da der Einsatz dieser Technik nur bei einem relativ großen Übertragungsvolumen zwischen zwei Objekten rentabel ist, und daß mit Anwendung der genannten Mehrdrahtverfahren für die Fernsteuerung eines Stellantriebes und dessen Überwachung drei bzw. vier Fernleitungen erforderlich sind, da der Fernleitungsaufwand pro Informationseinheit durch die notwendigen gemeinsamen Verbindungsleitungen erst mit steigendem Übertragungsvolumen sinkt.

Ein weiterer Nachteil bei Einsatz der Mehrdrahtverfahren besteht darin, daß über eine Steuerader nur informationen mit gegenseitiger Abhängigkeit - sogenannte befehlsabhängige Meldungen - deren Anzahl dem Befehlsvolumen entspricht, übertragen werden können. Bei zusätzlicher Übertragung befehlsabhängiger Meldungen erhöht sich weiterhin der Fernleitungsaufwand.

Bei Anwendung des Vieldrahtverfahrens werden zur Fernsteuerung und Überwachung eines Stellantriebes sechs Fernleitungen benötigt. Dieser hohe Leitungsaufwand ist ebenfalls nicht.gerechtfertigt.

Alle dargelegten Verfahren arbeiten mit einer kontaktbehafteten Technik, welche ein relativ großes Gefäßvolumen und erhöhte Leistungsaufnahme bedingt, wobei Kontaktstörungen nicht auszuschließen sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit welcher die Nachteile der bekannten technischen Lösungen beseitigt werden und mit weicher die Übertragung von Befehlen und Meldungen für einen Stellantrieb bei maximaler Funktionssicherheit, minimalem Fernleitungsaufwand und geringem Leistungsverbrauch ermöglicht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine funktionssichere Schaltungsanordnung zur Fernsteuerung und -überwachung von Stellantrieben zu schaffen, mit welcher jeweils zwei Befehle und die davon mehrfache Anzahl an Meldungen über eine Fernleitung gegenläufig übertragen werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß über die Fernleitung zwischen Außenstelle und Kommandostelle zwei polaritätsabhängige Ruhestromschleifen zur Informationsübertragung in beiden Richtungen und zur Fernspeisung der Kommandostelle von der Außenstelle geschaltet sind, wobei die eine Ruhestromschleife für Signale negativer Polarität aus der Reihenschaltung von Sende- und Empfangsseite zweier Optokoppler, den beiden richtungsbestimmenden Dioden, der Leuchtdiode zur Informationsanzeige und dem Transistor des Befehlselementes, und die andere, zur ersten entgegengesetzt gepolten Ruhestromschleife für Signale positiver Polarität aus der Reihenschaltung von Sende- und Empfangsseite zweier Optokoppler, den beiden richtungsbestimmenden Dioden, der Leuchtdiode zur Informationsanzeige und dem Transistor des Befehlselementes besteht, daß die mit ihren Sendeseiten in den Ruhestromschleifen liegenden beiden Optokoppler mit ihren Empfangsseiten jeweils über ihre gegenseitig wirkende Richtungsverriegelung, über ihre Zeitselektion, über den zugeordneten Speicher und ihren Verstärker zur Befehlsausführung verbunden sind, und daß die beiden Endschalter des Stellantriebes zur Bildung der beiden Stellungsmeldungen über jeweils einen Verstärker an die Sendeseite des betreffenden Optokopplers geführt sind, welcher mit seiner Empfangsseite in der jeweils, dem analogen Befehl gegensätzlichen Ruhestromschleife liegt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

Figur 1: Femleitungskreis mit Sende- und Empfangsteil der Kommando- und Außenstelle Figur 2: Blockschaltbild der Einrichtung in der Außenstelle

Die Schaltungsanordnung ist für Stellantriebe entwickelt, welche mittels Motorantrieb Schieber betätigen, die zwei stabile Lagen besitzen, und zwar Schieber offen (AUF) oder Schieber geschlossen (ZU). Die Laufzeit von der einen zur jeweils anderen stabilen Lage liegt im Minutenbereich und ist abhängig von dessen Größe und Einsatzfall. In der betreffenden Endlage wird der Motorantrieb M in der ihr zugeordneten Laufrichtung mittels Endschalter abgeschaltet. Zwei weitere Endschalter dz und da dienen zur Signalbildung für die beiden Meldungen „AUF" und „ZU". Für die beiden laufzeitbedingten indifferenten Meldungen „FAHRT AUF" und „FAHRT ZU" gibt es am Stellantrieb keine Meldekontakte, so daß diese Informationen durch Soll/Ist-Wertvergleich gebildet werden müssen.

Alle Meldungen für den Stellantrieb werden in der Kommandostelle KS optisch durch die beiden Leuchtdioden VLA und VLZ angezeigt, für deren Zuordnung folgende Kriterien gewählt wurden:

- Schieber „ZU" = Leuchtdiode VLZ - rot Daueriicht

- Schieber „FAHRT ZU" = Leuchtdiode VLZ - rot Blinklicht

- Schieber „AUF" = Leuchtdiode VLA - grün Dauerlicht

- Schieber „FAHRT AUF" = Leuchtdiode VLA - grün Blinklicht

- Steuerung „VOR ORT" = beide Leuchtdioden Dauerlicht

- Störung = beide Leuchtdioden dunkel

Diesen Meldungen sind zwei schaltbare, elektronische Konstantstromquellen TZ, TA, in der weiteren Beschreibung als Befehlselemente bezeichnet, wie folgt zugeordnet:

- Schieber „ZU" = Befehlselement TZ

- Schieber „AUF" = Befehlselement TA

Die Schaltungsanordnung arbeitet im Fernleitungskreis Fl 1, Fl 2 über polaritätsabhängige Ruhestromschleifen. Jeder stabilen Lage des Stellgliedes M sind positive und negative Halbwellen einer Wechselspannung Ws zugeordnet, welche in der Kommandostelle KS in Verbindung mit den Leuchtdioden VLA, VLZ zur optischen Anzeige der Meldungen „AUF - ZU", und gleichzeitig als Betriebsspannung beider schaltbarer elektronischer Konstantstromquellen TA, TZ dienen. Die Übertragung eines, der jeweils anstehenden Meldung gegensätzlichen Befehls, Meldung „ZU" - Befehl „AUF", Meldung „AUF" - Befehl „ZU" erfolgt durch Unterbrechung des mit negativen oder positiven Halbwellen übertragenden Dauersignals innerhalb der Kommandostelle KS mittels

der schaltbaren, elektronischen Konstantstromquellen TA, TZ. Sendung und Empfang negativer Halbwellen erfolgt innerhalb der Außenstelle AS durch zwei Optokoppler MAO, BZO, positiven Halbwellen sind die Optokoppler MZO, BAO zugeordnet. Die Einspeisung der Wechselspannung Ws erfolgt an den Eingängen E 1 und E 2 der Optokoppler BAO und BZO für den Empfang der Befehle „AUF", „ZU". Der Eingang E 2 des Optokopplers BZO ist mit dem Ausgang A 2 des Optokopplers MAO verbunden, dessen Ausgang A 1 über die Diode V 1 an der gemeinsamen Fernleitung Fl 1 liegt. Analog dazu ist der Eingang E 1 des Optokopplers BAO mit dem Ausgang A 1 des Optokopplers MZo verbunden, dessen anderer Ausgang A 2 über die Diode V 2 ebenfalls an der gemeinsamen Fernleitung Fl 1 liegt. Am anderen Ende der Fernleitung Fl 1 innerhalb der Kommandostelle KS liegen jeweils in Reihe mit zwei gegensätzlich geschalteten Dioden V 3, V 4 die Leuchtdiode VLA zur optischen Anzeige der Meldung „AUF" und die schaltbare, elektronische Konstantstromquelle TZ für den Befehl „ZU", sowie die Leuchtdiode VLZ zur optischen Anzeige der Meldung „ZU" und die schaltbare, elektronische Konstantstromquelle TA für den Befehl „AUF". Am Kollektor der einen TZ, und am Emitter der anderen schaltbaren, elektronischen Konstantstromquelle TA liegt der andere Pol der Wechselspannung Ws. — Siebe Figur 1 —

Die Signalverarbeitung soll gemäß Blockschaltbild, Figur 2, beschrieben werden.

Mit der Schieberstellung „ZU" ist der Endschalter dz, wie dargestellt, geschlossen. Damit wird diese Information „ZU" im Meldespeicher MZ 1 eingeschrieben. Gleichzeitig wird das dieser Information entsprechende Signal zur Übertragung der Meldung „ZU" an den Verstärker MZV für den Optokoppler MZO geführt, durch welchen positive Halbwellen über die Fernleitung Fl 1 zur Kommandostelle KS übertragen werden. Diese positiven Halbwellen werden gleichzeitig an den Optokoppler BAO für Befehlsempfang „AUF" geführt, dessen Ausgang mit dem negierten Eingang der Richtungsverriegelung für den Befehl „AUF" BA 3 verbunden ist. Das der Schieberstellung „ZU" analoge Signal liegt noch am Löscheingang des Meldespeichers MA 1 für die Meldung „AUF" und an den negierten Eingängen des Vergleichers MA 2 für die Meldung „FAHRT AUF", des Befehlsspeichers BZ 1 für Befehl „ZU" und am Eingang der Richtungsverriegelung BA 3 für deren Aktivierung. Mit Betätigung der Befehlstaste TA innerhalb der Kommandostelle KS werden durch Öffnen der zugeordneten Ruhestromschleife die positiven Halbwellen auf der Fernleitung Fl 1 unterbrochen, vom Optokoppler BAO für den Befehlsempfang werden keine positiven Halbwellen empfangen und das am negierten Eingang der Richtungsverriegelung BA 3 für Befehl „AUF" liegende Signal wird aufgehoben. Damit wird an die Löschschaltung LS und an die Zeitselektion BA 2 das Ausgangssignal der Richtungsverriegelung BA 3 geführt. Bei Äquivalenz mit dem selektiven Befehlsimpuls wird von der Zeitselektion BA 2 deren Ausgangssignal an den Befehlsspeicher BA 1 geführt und damit die Information „AUF" eingeschrieben. Über den Verstärker BAV für den Befehl „AUF" wird der Stellantrieb M eingeschaltet. Bei Eingabe zu kurzer oder zu langer Befehlsimpulse wird von der Zeitselektion BA 2 dies als Störung gewertet und der Befehl „AUF" nicht zur Ausführung gebracht. Da der Ausgang des Verstärkers BAV für den Befehl „AUF" mit der Richtungsverriegelung BZ 3 verbunden ist, wird an dessen negierten Eingang für die Dauer der Laufzeit des Stellantriebes M ein Sperrsignal angelegt. Durch die Betätigung des Stellantriebes M wird dessen Endschalter dz geöffnet und die an der Richtungsverriegelung BA 3 und am Verstärker MZV für den Optokoppler MZO, Meldung „ZU", anstehenden Signale unterbrochen. Dadurch werden keine positiven Halbwellen vom Optokoppler MZO zur Kommandostelle KS übertragen. Gleichzeitig wird das am Löscheingang des Meldespeichers MA 1 für die Meldung „AUF" anstehende Signal und das am negierten Eingang des Vergleichers MA 2 für die Meldung „FAHRT AUF" und am Löscheingang des Befehlsspeichers BZ 1 für den Befehl „ZU" anliegende Signal aufgehoben. Da die im Meldespeicher MZ 1 für die Meldung „ZU" eingeschriebene Information bis zur Erreichung der anderen stabilen Lage des Stellantriebes M erhalten bleibt, wird das Signal am Vergleicher MA 2 für die Meldung „FAHRT AUF" wirksam. In Verbindung mit dem anstehenden Signal des Blinktaktgebers TG wird vom Vergleicher MA 2 für die Meldung „FAHRT AUF" der Verstärker MAV für den Optokoppler MAO angesteuert, durch welchen der Blinktakt mit negativen Halbwellen auf die Fernleitung Fl 1 geschaltet wird. Diese Information bleibt für die Zeitdauer der indifferenten Lage des Stellantriebes M erhalten, bis der Endschalter da geschlossen wird. Dadurch wird ein Dauersignal an den Verstärker MAV für den Optokoppler MAO, Meldung „AUF", geführt und über die Fernleitung Fl 1 dieses Dauersignal mit negativen Halbwellen übertragen. Gleichzeitig erfolgt die Löschung des Meldespeichers MZ 1 durch das angelegte Signal an seinem Löscheingang. Der Befehlsspeicher MZ 2 wird durch das gleiche anstehende Signal am jeweils negierten Eingang gesperrt, und die Richtungsverriegelung BZ 3 für den Befehl „ZU" aktiviert. Durch den Endschalter da wird die Information „AUF" in den Meldespeicher MA 1 für die Meldung „AUF" eingeschrieben, dessen Ausgang das Signal an den Vergleicher MZ 2 für die Meldung „FAHRT ZU" führt, welcher erst mit Freigabe des am negierten Eingang liegenden Sperrsignals aktiv wird. Die Übertragung des Befehls „ZU" und die Informationsverarbeitung innerhalb der Außenstelle AS erfolgt in der gleichen Weise. Im Blockschaltbild nach Figur 2 ist die Möglichkeit der Steuerung „VOR ORT" für Servicebetrieb nicht dargestellt. Für die Fahrweise wird durch einen, innerhalb der Außenstelle AS installierten „VOR ORT"-Umschalter der Motor des Stellantriebes M von der Fernsteuerung getrennt, um die örtliche Steuerung zu ermöglichen. Gleichzeitig wird durch den „VOR ORT"-Umschalter ein Dauersignal an beide Eingänge der Meldespeicher MZ 1 und MA 1 gelegt, die sich beide gegenseitig über ihre negierten Eingänge sperren. Dieses Dauersignal wird über die Verstärker MAV und MZV in Verbindung mit den nachgeordneten Optokopplern MAO und MZO mit negativen und positiven Halbwellen zur Kommandostelle Ks gleichzeitig übertragen und dort optisch durch die beiden Leuchtdioden VLA und VLZ angezeigt.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Fernsteuerung und -überwachung von Stellantrieben über ein adernsparendes Steuersystem, insbesondere zur Übertragung von Befehlen in der einen und Meldung in der anderen Richtung, welche durch positive und negative Halbwellen ejner Wechselspannung über eine Fernleitung übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß über die Fernleitung (Fl V; Fl 2) zwischen Außenstelle (AS) und Kommandostelle (KS) zwei polaritätsabhängige Ruhestromschleifen zur Informationsübertragung in beiden Richtungen und zur Fernspeisung der Kommandostelle (KS) von der Außenstelle (AS) geschaltet, und wobei die eine Ruhestromschleife für Signale negativer Polarität aus der Reihenschaltung von Sende- und Empfangsseite (A 1, A 2/E 1, E 2) zweier Optokoppler (MAO, BZO), den beiden richtungsbestimmenden Dioden (V 1, V 3), der Leuchtdiode (VLA) zur informationsanzeige und dem Transistor des Befehlselementes (TZ), und die andere, zur ersten entgegengesetzt gepolte Ruhestromschleife für Signale positiver Polarität aus der Reihenschaltung von Sende- und Empfangsseite (A 1, A 2/E 1, E 2) zweier Optokoppler (MZO, BAO) den beiden richtungsbestimmenden Dioden (V 2, V 4), der Leuchtdiode (VLZ) zur Informationsanzeige und dem Transistor des Befehlselementes (TA) besteht, daß die mit ihren Sendeseiten (E 1, E 2) in den Ruhestromschleifen liegenden beiden Optokoppler (BZO, BAO) mit ihren Empfangsseiten (A 1, A 2) jeweils über ihre gegenseitig wirkende Richtungsverriegelung (BA 3, BZ 3), über ihre Zeitselektion (BA 2, BZ 2) über den zugeordneten Speicher (BA 1, BZ 1) und ihre Verstärker (BAV, BZV) zur Befehlsausführung verbunden sind, und daß die beiden Endschalter (da, dz) des Stellantriebes (M) zur Bildung der beiden Stellungsmeldungen über jeweils einen Verstärker (MZV, MAV) an die Sendeseite (E 1, E 2) des betreffenden Optokopplers (MAO, MZO) geführt sind, welcher mit seiner Empfangsseite (A 1, A 2) in der jeweils, dem analogen Befehl gegensätzlichen Ruhestromschleife liegt.

2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils über den gegensätzlichen Meldespeicher (MA 1, MZ 1) zur Übertragung laufzeitbedingter indifferenter Meldungen der mit dem Taktgeber (TG) verbundene jeweilige Vergleicher (MA 2, MZ 2) zusätzlich am zugeordneten Verstärker (MAV, MZV) liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer weiteren Meldung (VOR-ORT-Steuerung) an beiden Meldespeichern (MA 1, MZ 1) über einen „VOR-ORT-Umschaiter" ein Dauersignal anliegt.

4. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Emitter und Basis des Transistors vom Befehlselement (TZ), in der Ruhestromschleife für Signale negativer Polarität liegend, und zwischen Kollektor und Basis des Transistors vom Befehlselement (TA), in der Ruhestromschleife für Signale positiver Polarität, je eine Ruhestromtaste in Reihe mit einem Widerstand liegt.