DD265019A1

DD265019A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SIGNAL-SECURE CONTROL AND MONITORING OF PROCESS ELEMENTS

Info

Publication number: DD265019A1
Application number: DD30926587A
Authority: DD
Inventors: Juergen Nikolaizik; Juergen Klaus
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1987-11-20
Publication date: 1989-02-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur signaltechnisch sicheren Steuerung und Ueberwachung von Prozesselementen auf der Basis von digitalen Signalprozessoren bzw. Einchipmikrorechnern, die ueberall dort einsetzbar ist, wo hohe Sicherheitsanforderungen bestehen, wie z. B. bei der Prozesssteuerung in Kraftwerken, der Chemie und insbesondere beim schienengebundenen Verkehr. Erfindungsgemaess besteht die Schaltungsanordnung aus einem aus einer Sende-, Empfangseinheit und einer Koppeleinheit bestehenden Sende-/Empfangsmodul, der ueber zwei Lichtwellenleiter mit einem aus einer Steuer-/Rueckmeldeeinheit, einer Ausgabeschaltung, einer Ein-/Ausgangsschaltung sowie einer Sperrschaltung bestehenden Steuer-/Rueckmeldemodul gekoppelt ist.The invention relates to a circuit arrangement for fail-safe control and monitoring of process elements based on digital signal processors or Einchipmikrorechnern that can be used anywhere where high security requirements exist, such. As in process control in power plants, chemistry and rail-bound traffic in particular. According to the invention, the circuit arrangement consists of a transmitting / receiving module consisting of a transmitting, receiving unit and a coupling unit, which has two optical waveguides with a control / feedback module consisting of a control / feedback unit, an output circuit, an input / output circuit and a blocking circuit is coupled.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die überall dort einsetzbar ist, wo an die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Steuerung und Übnrwachung von Prozeßelementnn, wie z.B. bei der Prozeßstouerung in Kraftwerken, der Chemie und insbesondere beirr schienengebundenen Verkehr, hohe Anforderungen gestellt werden.The invention relates to a circuit arrangement which can be used anywhere where the safety and reliability of the control and monitoring of Prozesselementenn such. High demands are placed on process control in power plants, on chemicals and especially on rail traffic.

Charakierlstih of the known state of the art

Es ist bekannt, signaltechnisch sichere Schaltungen zur Steuerung und Überwachung von Prozeßelementen mit fehlersicheren Bauelementen, z. B. Signalrelais, aufzuoauen. Dieso fehlersicheren Bauelemente werden technologisch kompliziert hergestellt und sind daher teuer. In der Eisenbahnsicherungstechnik werden die Signalreldis zur Steuerung der Außenanlage zentral im Stellwerk angeordnet, so daß zu jedem Element der Außenanlage, z. B. jeder einzelnen Lampe eines Signaloe ein eigener Stromkreis geführt wird. DaJurch entsteht in Abhängigkeit der Entfernungen dor Außenanlagen vom Stellwerk ein großer Aufwand an Kabel».It is known, technically safe circuits for controlling and monitoring of process elements with fail-safe components, eg. B. signal relay, aufoauen. Dieso fail-safe components are manufactured technologically complicated and are therefore expensive. In the railway safety technology Signalreldis to control the outdoor facilities are centrally located in the interlocking, so that to each element of the outdoor area, for. B. every single lamp of a Signaloe a separate circuit is performed. Because of this, depending on the distances of the outdoor installations from the signal box, a great deal of cable is required ».

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It is also known to build the Stellwerksinnnnanlage with electronir chnn components and the necessary

signaltechnische Sicherheit der Stellwerkseinrichtung durch entsprechende Systemgestaltung wie z. B. redundante Systeme mitsignaling safety of the interlocking device by appropriate system design such. B. redundant systems with

To reach at the same time. Devices for controlling and monitoring the external environment may here also be electronic circuits, wherein they

dann meist redundant in einem Verbraucherstromkreis ergeordnet werden.then usually be redundantly arranged in a load circuit.

These facilities are also centrally located in the interlocking and it thus creates an equally large Kabelaufwano for

den Anschluß der A ißenanlagen wie bei der Anwendung von SignalreWe.the connection of the A ißenanlagen as in the application of SignalreWe.

A world-Broe problem ontsteht by the electric traction in the railroad, since thereby parallel to the tracks Kegenden Cable to the outdoor facilities are affected. These Beoinfluesungs voltages are dependent on the Kaluiiänge and can in case of ground fault of a circuit

pignaltechnisch gefährliche Auswirkungen auf diesen Stromkreis haben.psignaltechnisch have dangerous effects on this circuit.

To exclude these possibilities, it is known the circuits to the outdoor facilities with Erdschlussmeldeeinrichtungeii

auszurüsten und auf Erdfreiheit zu prüfen.equip and check for freedom from earth.

That means a significant additional up-ward. It is also known · ι) η part of the facilities, dir 'Jer linking and controlling and monitoring the External facilities serve to arrange decentralized in the immediate vicinity of the external area, in order to save cables in this area In this case, the decentralized devices are usually complicated and thus complicate the maintenance and servicing. Farther

müssen bei diesen Einrichtungen für die Informationsübertragungen zwischen zentralen und dezentralen Einrichtungenaufwendige Übertragung ssysteme eingesetzt werden. Bei der Anwendung von Kupferkabeln für den Übertragungskanalmüssen außerdem Maßnahmen zur Unterdrückung der Wirkung von Beeinflussungsspannungen ergriffen werden.In these facilities, the transmission of information between centralized and decentralized equipment requires the use of time-consuming transmission systems. In addition, when using copper cables for the transmission channel, measures must be taken to suppress the effect of bias voltages.

H "is also known, the indoor system of a signal box to build fully electronic and the signals via fiber optic (FO)

stiirnförmig anzuschließen. Hierbei werden die zur Steuerung aller zu «inern Signal gehörenden Signallampen erforderlichenconnect stirnirnförmig. In this case, the signal lamps belonging to the control unit for all signal are required

Diode via a wire, the fiber to the signal transmitted. There, the breakdown of the data takes place on the individual Lar <ipenstromkreise and Stel'ichaltungen the link with dor Steflenorgie. In the lamp circuits are still Monitor arranged to generate a message about the state of each circuit. The messages of all circuits a λ signal are combined and via a second wire of the fiber optic cable to the indoor unit

übertragen. Bei dieser Anordnung wird die Datenübertragung zum Signal und vom Signal zur Innonanlag3 in bestimmtemtransfer. In this arrangement, the data transmission to the signal and from the signal to Innonanlag3 in certain

Cycle constantly repeated. Z; at the same time, a switching element is arranged on the signal which, due to the cyclically repeating data,

u. U. antivalenta Daten, gestellt wird und bei Ausfall der zyklischen Datenübertragung die andere Lage einnimmt und dadurch amu. U. antivala data is provided, and in the case of failure of the cyclic data transmission takes the other position and thereby am

Signal sets a safe state. The signaling safety is in this arrangement by the additional Inclusion of fuse-technical switching means (eg Slgnalrelaii) achieved in the on or off function. Due to the Circumstance that the circuit arrangement just discussed by a unspecified dargesiollten secure microcomputer

gesteuert wird, kann die Ansteuerung nur einkanalig er. jlgen, was vom Standpunkt der Sicherheit eine Schwachstello darstellt.is controlled, the control can only one channel he. which is a weak point from the security point of view.

In addition, this device can not work independently, but claims a secure microcomputer for the Control and monitoring of process elements. This has a negative effect on the thorough diagnostics market

der Schaltungsanordnung und insbesondere bei Ausfall des vorgeschalteten sicheren Mikrorechners aus.the circuit arrangement and in particular in case of failure of the upstream safe microcomputer.

Object of the invention

Die Erfindung verfolgte das Ziel, den Aufwand bei der Überwachung und Steuerung sicherungstechnischer Verbraucher zu senken, insbesondere den Aufwand an Kabeln und sicherungstechnischen Spezialbauelementen. Dabei sollten alle sicherungstechnfschen Forderungen eingehalten werden, d.h. die Stör- und Beeinflussungssicherheit der Gesamtanlage gewährleistet werden.The invention pursued the goal of reducing the effort in monitoring and controlling fuse-technical consumers, in particular the cost of cables and security special technical components. All safety requirements should be met, ie. the interference and influencing safety of the entire system are guaranteed.

Explanation of the Wtstns of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu realisieren, mit der Prozeßelemente signaltechnik sicher angesteuert und überwacht werden können, wobei die Sicherheit ohne Anwendung sicherungstechnischer SpezialbauelementQ in den Umsetzungs-, Steuerungs-, Überwachung*- und Übertragungseinrichtungen durch Verwendung redundanter Kanäle erreicht werden soll. Darüber hinaus soll die Schaltungsanordnung einfach im Aufbau und durchgingig diagnostizierbar sein.The invention has for its object to provide a circuit arrangement, can be safely controlled and monitored with the process elements signal technology, the security without application fuse-specific SpezialbauelementQ in the implementation, control, monitoring * - and transmission facilities by using redundant channels to be achieved , In addition, the circuit should be simple in construction and thoroughly diagnosed.

Erfindungsgernäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Sende-ZEmpfangsmodul, der eine Sende· und eine Empfangseinheit enthält, die über eine Koppeleinheit miteinander und jeweils mit einem Ein-/Ausgabebus bidirektional verbunden sind, Ober zwei Lichtwellenleiter mit einem vor Ort befindlichen SteuerVRückmeldemodul verknüpft ist. Dieser Steuer-ZRückmeldemodtil bexteht aus einer Steuer/Rückmeldeelnhelt, die einerseits über eine steuerbare Ausgabtscheltung mit einer ersten Schaltoinheit und andererseits über eine steuerbare EinVAusgangsschaltung mit einer zweiten Scharteinhsit und einer Überwachungseinrichtung des jeweilig zu steuernden und zu überwachenden Sicherheitsstromkreises verbunden ist. Gleichzeitig ist die durch einen Einchlpmlkrorechnei realisierte SteuerVRuckmeldeelnhelt über eine durch sie steuerbare Sperrschaltung mit der ElnVAusgangsschaltung gekoppelt. Die Ein-.'Ausgangsnchaltung enthält erfindungsgemäß ein Ausgabetor sowie ein Eingabetor, wobei der Ausgang des Ausgabetores mit der zweiten Schalteinheit des jowelligen Sichel haltestromkreis« und zusätzlich mit einem weiteren Eingang des Eingabetores verknüpft Ist. Der jeweilige Sicherheitsstromkreis besteht dabei aus der Relhennchaltung der ersten und zweiten Schalteinheit, der Überwachungseinrichtung sowie dem Prozeßelement, das gesteuert und überwacht werden soll. Erfindungsgemäß ist der Einchipmikrorechner des Steuer7Rückmeldemoduls über einen optoelektronischen Empfänger mit dem die Steuerinformationen übertragenden Llc^twellenleiter und über einen optoelektronischen Sender mit dem die ROckmeldedaton übertragenden Lichtwellenleiter verknüpft.Erfindungsgernäß the object is achieved in that a transmitting ZEmpfangsmodul containing a transmitting and receiving unit, which are connected via a coupling unit with each other and each with an input / output bus bidirectionally, is linked via two optical fibers with an on-site SteuerVReckmeldemodul , This control ZRückmeldemodtil bexteht from a control / Rückmeldeelnhelt, which is connected on the one hand via a controllable Ausgabtscheltung with a first Schaltoinheit and on the other hand via a controllable EinVAusgangsschaltung with a second Scharteinhsit and a monitoring device of the respective controlled and monitored safety circuit. At the same time the SteuerVrmeldelnhelt realized by a Einchlpmlkrorechnei is coupled via a controllable by them blocking circuit with the ElnVAusgangsschaltung. According to the invention, the input circuit contains an output gate and an input gate, wherein the output of the output gate is linked to the second switching unit of the jaw-shaped sickle holding circuit and additionally connected to a further input of the input gate. The respective safety circuit consists of the Relhennchaltung the first and second switching unit, the monitoring device and the process element to be controlled and monitored. According to the invention, the single-chip microcomputer of the control feedback module is connected via an optoelectronic receiver to the optical waveguide transmitting the control information and via an optoelectronic transmitter to the optical waveguide transmitting the Rckmeldedaton.

,, Die Erfindung ist weiterhin dadurch charakterisiert, daß die Sendeeinheit und die Empfangsoinheit de* Sende-/The invention is further characterized in that the transmitting unit and the receiving unit are the transmitting /

ι''" ' Empfangsmoduls jeweils einen Einchipmikrorechner aufweist, woboi die Knppele^!nhe>t zur Realisierung eines galvanischReceiving module each having a Einchipmikrorechner, woboi the Knppele ^! nhe> t for the realization of a galvanic

getrennten Informationsaustausches und :ur Interruptsteuerung /wischen den beiden o.g. Einheiten über elektronische bzw.optoelektronische Bauelemente verfügt.separate information exchange and: ur interrupt control / wipe the two o.g. Units has electronic or optoelectronic components.

Instead of the Einchipmlkrorechner in the Sendn- / Empfaiigsmodul and control / feedback module can also digital Signal processors apply. Ausführungsboisplol The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. Show it: Fig. 1: the overall circuit diagram of the inventive circuit arrangement and Fig. 2: an embodiment variant of the control-ZRückmeldemoduls means of a Einchipmikrorechners

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nach Fig. 1 besteht aus einem Sende/Empfangsmodui SEM, zwei Lichtwellenleitern LWL1, L WL2 als Übertraf iu: gskanal und einem 5teuer-/Rückm9!demodul SRM, der mit Prozeßstromkreisen, im speziellen Full mit einem Sicherheitest· omkrois SSKi, gekoppalt ist. Ein solcher Sicherheitsstromkreis SSKi besteht jeweils au» der Reihenschaltung zweier Schalteinheiten SEi 1, SEi.2, einer Überwachungseinrichtung UEi sowie dem zu steuernden und zu überwachenden Prozeßelement PEi.1 comprises a transmitting / receiving module SEM, two optical waveguides LWL1, L WL2 as an overflow channel and a control / feedback module SRM connected to process circuits, in particular full with a safety probe SSKi, is gekoppalt. Such a safety circuit SSKi consists in each case of "the series connection of two switching units SEi 1, SEi.2, a monitoring device UEi and the process element PEi to be controlled and monitored.

Der nahe einem übergeordneten Rechne/system (hier nicht dargestellt) angeordnete Sendo-/Empfangsmodul SEM besteht aus einer Sende- SE und einer limpfangseinheit EE, die zum Zwecke des Datenaustausches durch eine Koppeleinheit KE miteinander und jeweils mit seriellen Ein-/Ausgabebu «sen EA B1, EAB 2 verbunden sind. Die Sende- SE und Empfangseinheit El: ist dabei jeweils auf der Basis von Einchipmikrorechnern realisiert, wobei auch digitale Signalprozesse zur Anwendung kommen l.önnen. Die Koppeleinheit KE hingegon enthart 3' ''.tronische bzw. optoelektronische Bauelemente zur Realisierung eines galvanisch getrennter Informationsaustausches u;id zur Interruptsteuerung zwischen Sende- SE und Empfangseinheit EE. Die zur Steuerung der Prozeßelemonte dienendem S.Jllbefehle bzw. Steuerinformationen werden sowohl durch die Sonde- SE als auch durch dio Empfangseinheit EE vom übergeordneten Rechnersystem über die Ein/Ausgabebusse EAB1, EAB 2 übernommen, aufbereitet und zum Zwecke eines Eingangsdatenvergleiches über die Koppeleinheit KE ausgetauscht. Dieser Datenvergleich finde) nach den (2 von2)-Prinzip in beiden Mikrorechnern (hier nicht dargestellt) des Moduls SEM statt. Anschließend erfolgt die Übertragung der Steuerinformationen zum Steuer-/Rüekmoidemodul SRM ausschließlich über der, Liuhtwellenleitor LWL1. In diesem Modul SRM, der sich in unmittelbarer Nähe der Prozeßelemente PEi befindet, werden die Stellbefehle entschlüsselt und in einzelne Daten (Bits) zur Ansteuerung der Schalteinheiten SEi. 1, SEi. 2 umgewandelt. Die Überwachungseinrichtung ÜEi im Sicherheitsstromkreis SSKi erzeugt daraufhin eine Information über den Zustand in diesem Stromkreis. Diese Zustandsinformation wird durch eine Steuer-/Rückmeldeeinheit SRE des Moduls SRM aufbereitet und übor den Lichtwellenleiter LWL 2 zur Empfangseinheit EE des Moduls SEM übertragen. Über dio Koppeleinheit K? erfolgt nunmehr zusätzlich die Übergabe der Rückmeldedaten an die Sendeeinheit SH. Oiose Rückmeldedaten werden dann in jedem Einchipmikrorechner de* Moduls Sf:M auf Richtigkeit überprüft. Entsprechen die Rückmeldedaton nicht den ausgegebenen Stellbefehlen, so kann sofort darauf durch Ausgabe anderer Stellbefshle reagiert oder gegebenenfalls die Ruckmeldedaten (ovtl. in komprimierter Form) durch die Sende- SE und Empfangseinheit EE zum übergeordneten Rechnersystem übertragen werden. Da dieses Rechnersystem in bezug auf den Modul SEM immer priorisiert it(, kann auch durch dieses als Reaktion auf fehlerhafte Rückmeldedbten die Ausgabe veränderter Steuerinformationen veranlaßt werden.The sendo / receive module SEM arranged close to a higher-order computer / system (not shown here) consists of a send SE and a receive unit EE which, for the purpose of data exchange, are interconnected by a coupling unit KE and in each case with serial input / output buses EA B1, EAB 2 are connected. The transmitting SE and receiving unit El: is in each case realized on the basis of single-chip microcomputers, whereby digital signal processes can also be used. The coupling unit KE hinges devoid 3 '''.tronic or optoelectronic components for the realization of a galvanically separated information exchange u id for interrupt control between the transmitter SE and the receiving unit EE. The S.Jllbefehle or control information serving to control the process monuments are taken over by the higher-level computer system via the input / output buses EAB1, EAB 2 both by the probe SE and by the receiving unit EE, and exchanged via the coupling unit KE for the purpose of an input data comparison , This data comparison takes place according to the (2 of 2) principle in both microcomputers (not shown here) of the module SEM. Subsequently, the transmission of the control information to the control / Rüekmoidemodul SRM exclusively via the, Liuhwellenleitor LWL1. In this module SRM, which is located in the immediate vicinity of the process elements PEi, the control commands are decrypted and into individual data (bits) for controlling the switching units SEi. 1, SEi. 2 converted. The monitoring device ÜEi in the safety circuit SSKi then generates information about the state in this circuit. This status information is processed by a control / feedback unit SRE of the module SRM and transmitted via the optical waveguide LWL 2 to the receiving unit EE of the module SEM. About dio coupling unit K? In addition, the transfer of the confirmation data to the transmitting unit SH now additionally takes place. Oiose feedback data is then checked for correctness in each single-chip microcomputer of the module Sf: M. If the feedback data does not correspond to the control commands that have been issued, this can be immediately reacted to by issuing other command signals or, if necessary, the feedback data (in the compressed state) can be transmitted to the higher-level computer system by the transmit SE and the receiver unit EE. Since this computer system always prioritizes it (with respect to the module SEM), the output of modified control information can also be initiated by it in response to faulty feedback notes.

Die Steilbefehle werden von der Sendeeinheit SE zyklisch ausgesendet, wobei die Rückmeldedaten im gleichen Zyklus in der Empfangseinheit EE eintreffen müssen. Bei Unterbrechungen oder Überschreitung der Zykluszeit werden vom Modul SEM geeignete Fehlerbehandlungsmaßnahmen eingeleitetThe steep commands are transmitted cyclically by the transmitting unit SE, wherein the feedback data must arrive in the same cycle in the receiving unit EE. If the cycle time is interrupted or exceeded, the SEM module will initiate appropriate error handling measures

Der im rechten Teil der Fig. 1 dargestellte erfindungswesentliche Modul SRM besteht aus einer The inventive module SRM shown in the right part of FIG. 1 consists of a

— Steuor'/Ruckmeldeelnheit SRF,Control / SRF,

— Ausgabeschaltung AS, die mit der Schalteinheit SEi. 1 des jeweiligen Stromkreises SSKi gehoppelt ist,Output circuit AS connected to the switching unit SEi. 1 of the respective circuit SSKi is hopped,

— Ein'/Ausgangsschaltung EAS, die ausgangsseitig mit der Schalteinheit SEi.2 und eingangsseitig mit der Überwachungseinrichtung UEi des jeweiligen Sichorheitsstromkroises SSKi verbunden ist und die zusätzlich über eine interne Vorbindung zum Rückleson von ausgegebenen Daten verfügt undAn output circuit EAS, which is connected on the output side to the switching unit SEi.2 and on the input side to the monitoring device UEi of the respective safety current microcircuit SSKi and which additionally has an internal prebinding circuit for the readback of the output data and

— einer durch die Stuurr-/Ruckmeldoeinhelt SRE stouerbaren Sparschaltung SP.- an economy circuit SP which can be triggered by the control / feedback unit SRE.

Eine spezielle Realisierungsvariante des o.g. Moduls SRM zeigt Fig. 2. Gemäß dieser Ausführung besteht die Steuer-/ Rückmeldeeinheit SRE aus einem Einchipmikrorechner EMR, an dessen seriellen Eingang IN über einen optoelektronischen Ei.ipfönger E dor Liohtwollenleiter LWL1 und an dessen seriellen Ausgang OUT über einen optoelektronischen Sender S dar Lichtwellenleitor LWL 2 angeschlossen ist. Die Γ n/Au»gangsschaltung EAS nach Fig. 1 enthält ein Ausgabe· AT2 und ein Eingabetor ET, wobei der Aus jang des Ausgabetores AT2 tusätzlich auf einen zweiten Eingang des Eingabetores ET rückgeführt ist. Die Sperrschaltung SP steht über eine Steuerleitung S 2 mit dem Einchipmikrorechner EMR und über eine weitere Steuerleitung S 3 mit einem Steuereingang des Ausgabetores AT 2 In Verbindung.A special realization variant of the o.g. According to this embodiment, the control / feedback unit SRE from a Einchipmikrorechner EMR, at its serial input IN via an optoelectronic Ei.ipfönger E dor Liohtwollenleiter LWL1 and at its serial output OUT via an optoelectronic transmitter S dar Lichtwellenleitor LWL 2 is connected. The input / output circuit EAS according to FIG. 1 contains an output AT2 and an input gate ET, wherein the output of the output port AT2 is additionally fed back to a second input of the input port ET. The blocking circuit SP is connected via a control line S 2 to the single-chip microcomputer EMR and via a further control line S 3 to a control input of the output gate AT 2 In connection.

Entsprechend dor gegebenen Datenbreite der Tore AT1, AT 2 und ET können entsprechend viel ι Sicherheitsstromkreise SSKi angeschlossen werden. Nach Fig. 2 besteht ein solcher Stromkreis SSKi aus de ι Reihfcnsihaiui.tg der Schalttransistofon TI. 1, Ti.2, dem zu steuernden Pro/oßelement PEi (bspw. eine Signallampe) und einem Optokoppler OKf mit nachgeschallotom Schwellwertschalter Si als Überwachungseinrichtung UEi.According dor given data width of the gates AT1, AT 2 and ET can be connected correspondingly much ι safety circuits SSKi. According to Fig. 2, such a circuit SSKi from de ι Reihfcnsihaiui.tg the switching transistor TI. 1, Ti.2, to be controlled Pro / oßelement PEi (eg, a signal lamp) and an optocoupler OKf with nachgeschallotom threshold value Si as a monitoring device UEi.

Die vom Sende-/Empfangsmodul SEM über den Lichtwellenleiter LWL1 übertragenen Steuerinformationen bzw. Stellbefehle werden über den Empfanger E in den Einchipmikrorechnern EMR eingelesen, auf Plausibilitat geprüft und zwischengespeichert. Vom Zwischenspeicher werden die Daten zyklisch in die Ausgabetore AT1 und AT2 eingeschrieben und ihre Freigab J über die Signale ruf den Steuerleitungen S1 bzw. S3 bewirkt. Gleichzeitig wird in kurzem Zyklus die Sperrschaltung SP vom Rinchip'iikrorechn ir EMR über die Steuerleitung S2 mit Impulsen beaufschlagt. Damit erfolgt die Wirksamschaltung dos jewoili' en Slcherheitsstromkreivot SSKi. Dio Sparschaltung SP wirkt funktionoll wie ein nachtrlggorbarer Monoflop. Wenn dio -«* > o. g. Siebschaltung kelno Impulse mehr OnIhAIKt¹ZwJn längeren Abstandon als notwendig), ändert sie lh· Ausgangtsignal überThe control information or positioning commands transmitted by the transmitting / receiving module SEM via the optical waveguide LWL1 are read in via the receiver E in the single-chip microcomputers EMR, checked for plausibility and buffered. From the buffer the data are cyclically written into the output ports AT1 and AT2 and their release J via the signals ruf causes the control lines S1 and S3. At the same time, in a short cycle, the blocking circuit SP is acted upon by the Rinchip'iikrorechn ir EMR via the control line S2 with pulses. Thus, the activation takes place of the respective security network circuit SSKi. Dio economy circuit SP functions like a trailing mono-flop. If the switching function is no longer ONIhAIKt ¹ for longer distance than necessary), it will change lh · output signal

die Steuorloitung S3 und setzt damit das Ausgab «tor AT 2 zurück und halt es in diosor Lage fest. Das bedeutet, daß darthe control line S3, thus resetting the output gate AT 2 and holding it in the position of the diode. This means that dar

entsprechende Stromkreis SSKi über den Schalttransistor Ti. 2 abgeschaltet wird, unabhängig davon, welche Stellbefehle vom Einchip nikrorecltner EMR auegegeben werden. Vom Einchipmikrorechner EMR wird, wenn er fehlerfrei arbeitet, abgesichert, daß übfir die Leitung S? die Ausgabe des Impulses zur Sperrschaltung SP erfolgt. Somit ist die zykliccha Impulsausgibe für die Sperrschaltung SP ein Kriterium für die richtige Arbeitsweise de» Rechnurs cMR. Die Haltzeit für die Sperrschaltung SP kann auch 80 bemessen sein, daß die Ausgabe von tmpuloon auch beim Einlersn und bei der Ausgabe der Rückmeldedaien zum SendeVEmpfangsmodul SEM notwendig ist. Das Einlesen der Rückmeldcdaten ist jedoch nur dann möglich, wenn über die Steuerleitung S4 die Erlaubnis dafür ortoilt wird.corresponding circuit SSKi via the switching transistor Ti. 2 is switched off, regardless of which control commands from the single-chip nikrorecltner EMR be given. From the single-chip microcomputer EMR, if it works without error, it is ensured that the line S? the output of the pulse to the blocking circuit SP takes place. Thus, the cyclic pulse output for the inhibit circuit SP is a criterion for the correct operation of the calculator cMR. The hold time for the inhibit circuit SP may also be sized so that the output of tmpuloon is also necessary in the event of learning and output of the feedback signals to the transmit receive module SEM. However, the read-in of the feedback data is only possible if permission is granted via the control line S4.

Die betriebsmäßige Abschaltung nines Stromkreises SSKi erfolgt derart, daß Irr· Rechner EMR zunächst der Datenausgabezyklus nicht Mehr abgearbeitet wird. Dadurch wird der jeweilige Sicherheitsstromkreis SSKi über den Schalttransistor TI. 2 abgeschaltet. Danach »olpt ein Rücklesezyklus, bei dem über das Eingabetor ET die Rückmeldedaten vom Stromkreis SSKi (vom Optokoppler OKI über Schwellwertschalter Si) sowie Ausgabedaten vom Ausgabetor AT2 '.i den Einchipmikrorechner eingelesen und ausgewertet werden. Djrch diese Auswertung kann die ordnungsgemäße Funktion der Sperrschaltung, des Ausgabetoree AT2, der Schalteinheit SKi. 2 bzw. Ti. 2, der Überwachungseinheit UEi und des Eingabetores ET überprüft worden. Danach folgt ein Prüfzyklus, In₁. jm das Ausgabetor AT1 über die Steuerleitiing S1 zurückgesetzt wird und in das Ausgabetor AT2 wieder Daten zur Ansteueruno des Trantistors Ti. 2 oingesch« leben werden. Dann werden erneut die Rückmeldedaten übet'das Eing&betor ET in den EincMpmikrorechner EMR eingelesen.The operational shutdown of a circuit SSKi takes place in such a way that Irr · Rechner EMR first of all does not process the data output cycle anymore. As a result, the respective safety circuit SSKi via the switching transistor TI. 2 shut off. Thereafter, a readback cycle, in which the feedback data from the circuit SSKi (from the optocoupler OKI via threshold value switch Si) as well as output data from the output port AT2 '.i to the single-chip microcomputer is read in via the input gate ET, is evaluated and evaluated. Djrch this evaluation, the proper function of the blocking circuit, the output gate AT2, the switching unit SKi. 2 and Ti. 2, the monitoring unit UEi and the input gate ET have been checked. This is followed by a test cycle, In ₁ . jm the output gate AT1 is reset via the Steuerleitiing S1 and in the output gate AT2 again data for driving the Trantistors Ti. 2 oingesch «live. The feedback data are then read in again via the input terminal ET into the input / output processor EMR.

Durch die Auswertung im Rechner EMR kann festgestellt werdon, ob das Ausgabetor AT1 und der nachgeschüttete Transistor Ti. 1 ebenfalls fehlerfrei arbeiton. Durch diese o.g. Maßnahmen Ist nine durchgängige Diagnose der gesamten Schaltungsanordnung möglich.By the evaluation in the computer EMR can werdon whether the output gate AT1 and the spilled transistor Ti. 1 also work properly. Through this o.g. Measures Is it possible to consistently diagnose the entire circuit arrangement?

Bei betriebsmäßig über einen sehr langen Zeitraum aktiv geschalteten Sicherheitsstromkreis SSKi ist e« auch möglich, anrlog den oben beschriebenen Diagnoseschriften die S ;halteinheiton SEi. 1, SEI. 2 bzw. Ti. 1, Ti. 2 abwechselnd kurzzeitig abzuschalten ' und danach ihre Schaltfählgktlt zu prüfen. Diese Prüfungen können so kurz gehalten werden, daß am zu steuernden Prozeßelement PEi keine durch den Prozeß erkennbare Veränderung eintritt.When safety circuit SSKi is actively switched on for a very long period of time, it is also possible to call the diagnostic unit described above for the safety unit SEi. 1, SEI. 2 or Ti. 1, Ti. 2 turn off alternately briefly 'and then check their Schaltfählgktlt. These tests can be kept so short that occurs on the process element to be controlled PEi no recognizable by the process change.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, auf die Umwandlung der elektrischen Signale in optische und umgekehrt zu vorrichten und dia Kopplung zwischen dem Sende/Empfangemodul SEM sowie Steuer/Rückmeldemodul S3M durch elektrische Verbindungen zu realisieren.In addition, there is the possibility to realize the conversion of the electrical signals into optical and vice versa and dia coupling between the transmitting / receiving module SEM and control / feedback module S3M by electrical connections.

Claims

1. Circuit arrangement for fail-safe control and monitoring of process elements using a transmission system consisting of two galvanically separated transmission channels, the first consisting of a transmitting unit, an optical fiber and a receiver unit Übartragungskanal for transmission of control data to process elements dierit and the second, analogously constructed transmission channel for transmission of status data generated by monitors arranged at the process elements, characterized in that a transmission / reception module (SEM), which contains a transmission (SE) and reception unit (EE), which are connected via a Coupling unit (KE) with each other and each with an input / output bus (EAB1, EAB2) are bidirectionally connected via two optical fibers (LWL 1, LWL2) with a locally Bufindlichen control ZRückmeldemodul (SRM) is linked, this woboi from a control -Z Feedback Unit (SHE), the on the one hand via a controllable output circuit (AS) with a first Schalteinhuit (SEi. 1) and on the other hand via a controllable input / output circuit (EAS) with a second switching unit (SEi.2) and a monitoring device (UEi) of the respective controlled and monitored safety circuit (SSKi) is connected, and that the SteuerVRuckmeldeeinheit (SRE ) is coupled to the input / output circuit (EAS) through a controllable blocking circuit (SP).

2. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the control / feedback unit (SRE) of the module (SRM) dt rch einon Einchipmikrorechner (EMR) is realized.

3. Circuit arrangement according to claim 1, dad. 'Rch in that the transmitting (SE) and receiving unit (EE) each contains a Einchipmikrorechner.

4. The circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the input / output circuit (EAS) includes an output (AT2) and an input gate (ET), wherein the output of the output gate (AT2) in addition to the input or to another Input of the input gate (ET) is switched.

5. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the Einchipmikrorechner (EMR) of the module (SRM) via an optoelectronic receiver (E) to the optical waveguide (LWL 1) and via an optoelectronic transmitter (S) to the optical waveguide (LWL2) is.

6. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the respective safety circuit (SSKi) consists of the pure circuit of the switching units (SEi.1, SEi.2), the monitoring device (UEi) and the process element (PEi).

7. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the coupling unit (KE) of the module (SEM) electronic ozw. Optoelectronic components for the realization of a galvanically separated information exchange and for interrupt control between the transmitting (SE) and receiving unit (EE) contains.

8. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the module (SEM) and the control / hückmeldeeinheit (SRE) on the basis of digital signal processors can be realized.

9. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the coupling between the module (SEM) and the module! (SRM) can be realized by an electrical connection.