DE10007895A1 - Adaptionsvorrichtung für Konstantstromregler - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Adaption eines Konstantstromreglers für Befeuerungsanlagen auf Flugplätzen und dergleichen an ein Bussystem zur Kommunikation mit einer Steuereinrichtung, umfassend wenigstens eine Schnittstelle (1) zum Anschluss an das Bussystem, eine Schnittstelle (2) zum Anschluss an den Konstantstromregler und einen Mikrocontroller (8) zum Erzeugen von Stromsollwerten für den Konstantstromregler aus seitens des Bussystems gelieferten Signalen und zum Melden von Überwachungs- und/oder Anzeigesignalen über das Bussystem.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Adap­ tion eines Konstantstromregler für Befeuerungsanlagen auf Flugplätzen und dergleichen an ein Bussystem zur Kommunikati­ on mit einer Steuereinrichtung.

Befeuerungsanlagen umfassen alle lichttechnischen Hilfen, die einen sicheren Flugbetrieb und ein Rollen von Luftfahrzeugen im Bereich eines Flughafens bei Dunkelheit und/oder schlech­ ter Sicht gewährleisten. Dabei wird unter anderem zwischen Anflugbefeuerung, Gleitwinkelfeuer, Seitenreihenfeuer, Schwellenfeuer, Start- und Landebahnleuchten, Rollbahnfeuer, Kennfeuer, Gefahrenfeuer, Hindernisfeuer und Drehfeuer unter­ schieden.

Nach internationalen Richtlinien und Empfehlungen müssen Flugplätze für den Betrieb bei Nacht oder schlechter Sicht mit Flugplatzbefeuerungssystemen ausgerüstet sein. Beim An­ flug, bei der Landung, beim Start und während des Rollens dienen Befeuerungsgeräte dem Piloten als optische Navigati­ onshilfe. Befeuerungsanlagen für Großflughäfen umfassen ver­ schiedene Befeuerungsgeräte, die der Markierung des Anflug­ sektors, der Start- und Landebahnen, der Rollbahnen und Vor­ felder dienen. Des weiteren werden Zusatzeinrichtungen einge­ setzt, beispielsweise Rollbahnwegweiser, Einparkhilfen, Wind­ richtungsanzeiger und dergleichen. Sowohl die Geräte als auch die Anlagen sind getrennt schaltbar, wobei auch jede einzelne Anlage unterschiedlich schaltbare Befeuerungsgeräte umfassen kann. So umfasst die Anflug-Befeuerung beispielsweise Anflug- Blitzfeuer zur optischen Hervorhebung von Anflug-Mittellinie und Schwelle, Hochleistungsfeuer für Anflug, Schwelle und Startbahnende, Präzisions-Anflug-Geleitwinkelfeuer für hohe Lichtleistungen und scharfen Rot-Weiß-Übergang und derglei­ chen.

Die einzelnen Befeuerungsanlagen erstrecken sich in der Regel über mehrere Kilometer und erfordern ein dementsprechendes Kabelnetz. Die einzelnen Befeuerungsgeräte werden üblicher­ weise seriell betrieben, um Intensitätsunterschiede der ange­ schlossenen Befeuerungsgeräte am Leitungsanfang und Leitungs­ ende auszuschließen, die bei parallelbetriebenen Befeuerungs­ geräten aufgrund des bei diesen Kabellängen gegebenen hohen Spannungsabfalls gegeben wären. Um eine Unterbrechung des durch die in Serie geschalteten Verbraucher gebildeten Se­ rienstromkreis bei Ausfall eines einzigen Verbrauchers, d. h. einer Lampe, zu verhindern, werden die einzelnen Lampen je­ weils über einen Lampen- oder Serienkreistransformator ver­ sorgt. Die Lampentransformatoren zum Speisen der Lichtquellen der Befeuerungsgeräte werden im Serienkreis in Reihe geschal­ tet und mit einem konstanten Strom betrieben. Die Transforma­ toren haben daher Stromwandlercharakter mit einem festen, vorgebbaren Stromübersetzungsverhältnis.

Die Lichtstärke der Befeuerungsanlagen muss jederzeit an die bei Start oder Landung der Flugzeuge herrschenden Sicht­ verhältnisse angepasst werden können. Die Einstellung der Lichtstärke wird dabei mittels Steuer- und Reglereinrichtun­ gen vorgenommen, die seitens der Befeuerungsanlagen neben Lampen als Befeuerungsgeräte zur Verfügung stehen. Ein einmal eingestellter Intensitätswert muss dabei unabhängig von Netz­ spannungsschwankungen oder dem Ausfall einzelner Lampen im Serienkreis konstant gehalten werden. Zur Konstanthaltung des Stromes in Serienkreisen von Befeuerungsanlagen auf Flug­ plätzen werden dabei Konstantstromregler eingesetzt, die ne­ ben den obigen Forderungen internationale Richtlinien und Empfehlungen und insbesondere landesspezifische Auflagen er­ füllen müssen. Neben diesen Steuer- und Reglereinrichtungen umfassen Befeuerungsanlagen als Befeuerungsgeräte darüber hinaus Lampenausfallmelde- und/oder Isolationsüberwachungs­ einrichtungen. Lampenausfallmeldeeinrichtungen sorgen dafür, dass der Ausfall von Lampen in Befeuerungsanlagen erkannt und beseitigt werden kann. In der Regel werden unabhängig vom Se­ rienkreisstrom und dessen Kurvenform die einzelnen Lampen­ ausfälle in Thyristor geregelten Serienkreisen erkannt und gemeldet. Die üblicherweise verwendeten Lampenausfalleinrich­ tungen melden dabei die erste und alle weiteren ausgefallenen Lampen einer Befeuerungsanlage.

Die in der Regel durch lange Kabelstrecken gekennzeichneten Serienstromkreise für Flugplatzbefeuerungen, welche über­ wiegend im Erdreich und in feuchten Schächten untergebracht sind, können aufgrund hoher Betriebsspannungen derartige Stromkreise gegen Erde bei Defekten leicht zu Isolations­ fehlern führen. Die Folge derartiger Isolationsfehler ist bei Doppelerdschluss die Reduzierung des Betriebsstromes und da­ mit der Lampenhelligkeit von Befeuerungsgeräten nahe des Feh­ lers, was im Extremfall zum Ausfall der Lampen führt. Isola­ tionsüberwachungseinrichtungen erfassen den Isolationswider­ stand eines Flugplatzbefeuerungs-Serienstromkreises sowohl im Betrieb als auch im abgeschalteten Zustand. Dabei wird eine stabilisierte Gleichspannung unabhängig von der Betriebsspan­ nung in den Serienkreis eingespeist und über den resultieren­ den Strom der Widerstand bestimmt. Der gemessene Widerstands­ wert gibt dabei ein Fehlermaß, welches innerhalb von vorgeb­ baren Grenzwerten eine Meldung zum Einleiten von Beseiti­ gungsmaßnahmen ausgibt.

Die verschiedenen Befeuerungsgeräte wie Konstantstromregler, Lampenausfallmeldesysteme und Isolationsüberwachungssysteme für Flugplatzbefeuerungen müssen eine Vielzahl von Signalen zur Ansteuerung und Rückmeldung von Betriebszuständen mit der zentralen Steuereinrichtung austauschen. Diese Signale müssen über Kabel und entsprechende Steck- oder Klemmverbindungen den einzelnen Befeuerungsgeräten seitens der zentralen Steu­ ereinrichtung zur Verfügung gestellt werden. Bisher mussten die Befeuerungsgeräte über parallele Schnittstellen mit mehr­ adrigen Kabeln und entsprechenden Steck- oder Klemmverbindun­ gen mit der zentralen Steuereinrichtung bzw. vorgelagerten dezentralen Steuereinrichtungen verbunden werden. Die Verbin­ dung der einzelnen Befeuerungsgeräte mit der Steuereinrich­ tung bedingt dabei einen erheblichen Montage- und Material­ aufwand. Dieser Montage- und Materialaufwand erhöht sich ins­ besondere bei redundanter Auslegung der Verbindungen zumin­ dest um den Faktor 2, wobei entsprechende Befeuerungsgeräte und Steuereinrichtungen über entsprechende Signalen- bzw. -ausgänge verfügen müssen, die eine redundante Verbindung zu­ lassen.

Die bisher bekannten Konstantstromregler für Befeuerungsanla­ gen schalten ohne Zusatzmaßnahmen bei Ausfall der über die Kabel und die entsprechenden Steck- oder Klemmverbindungen bereitgestellten Kommunikationsverbindungen zur Steuerein­ richtung die Befeuerungsgeräte des angeschlossenen Serien­ kreises aus. Da der Schaltzustand eines solchen Serienkreises jedoch aus sicherheitstechnischen Gründen bei Ausfall der Steuersignale auf jeden Fall gehalten werden muss, werden bisher zum Halten des Schaltzustandes der Steuersignale vor den Konstantstromreglern Haftrelaisbaugruppen verwendet, die einen zusätzlichen Montage- und Materialaufwand zur Folge ha­ ben. Darüber hinaus ist eine redundante Führung der Steuer­ signale bis zum Konstantstromregler hin bisher nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Adaptionsvorrichtung für Konstantstromregler der eingangs genannten Art bereitzu­ stellen, die Konstantstromregler dahingehend verbessert, dass diese busfähig gemacht werden und eine einfachere Verdrahtung und Signalzuführung zwischen einer Steuereinrichtung und ei­ nem Konstantstromregler gegeben ist, die darüber hinaus einen wesentlich geringeren Montage- und Materialaufwand zur Folge hat.

Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird mit der vorliegen­ den Erfindung eine Vorrichtung zur Adaption eines Konstant­ stromreglers für Befeuerungsanlagen auf Flugplätzen und der­ gleichen an ein Bussystem zur Kommunikation mit einer Steuer­ einrichtung bereitgestellt, welche wenigstens eine Schnitt­ stelle zum Anschluss an das Bussystem, eine Schnittstelle zum Anschluss an den Konstantstromregler und einen Mikrocontrol­ ler zum Erzeugen von Stromsollwerten für den Konstantstrom­ regler aus seitens des Bussystems gelieferten Signalen und zum Melden von Überwachungs- und/oder Anzeigesignalen über das Bussystem umfasst.

Die erfindungsgemäße Adaptionsvorrichtung ermöglicht es, Kon­ stantstromregler an ein Bussystem anzuschließen, diese somit busfähig auszubilden. Die erfindungsgemäße Adaptionseinrich­ tung eines Bussystems zum Verbinden von Konstantstromreglern mit einer Steuereinrichtung beseitigt die bisher erforderli­ che Parallelverdrahtung der einzelnen Konstantstromregler und die damit gegeben Nachteile hinsichtlich einer komplexeren Verdrahtung der Konstantstromregler mit einer Steuereinrich­ tung und einer aufgrund der komplexeren Verdrahtung gegebene höheren Montage- und Materialaufwand. Außerdem entfällt da­ durch die Haftrelaisbaugruppe. Darüber hinaus erlaubt die er­ findungsgemäße Adaptionsvorrichtung die Adaption bereits be­ stehender älterer Konstantstromregler an ein Bussystem. Vor­ teilhafterweise ist die Adaptionsvorrichtung dazu nachrüstbar ausgebildet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Schnittstelle zum Anschluss an das Bussystem eine PROFIBUS Schnittstelle. Der PROFIBUS ist eine normierte Feldbuslösung mit inzwischen einer Vielzahl von Anbietern, der ein digitales serielles Übertragungssystem für eine auto­ matisierte Prozesssteuerung- und Überwachung bereithält. Der PROFIBUS erlaubt die Übertragung auf verdrillten geschirmten Zweidrahtleitungen mit Datenübertragungsraten zwischen 9,6 und 12 000 kBit/s und erlaubt so einen überaus einfachen Sig­ nalaustausch zwischen einer Steuereinrichtung und einem Kon­ stantstromregler.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung wird als Steuereinrichtung eine speicherprogrammierbare Steu­ erung (SPS) verwendet. Da in zunehmendem Maße zur Steuerung und Überwachung des Betriebes von Flugplatzbefeuerungssyste­ men zur Schaltung der Befeuerungsgeräte sowie zur eindeutigen Rückmeldung tatsächlicher Betriebszustände speicherprogram­ mierbare Steuerungen eingesetzt werden, können dadurch kos­ tenreduziert, bestehende Steuerungskomponenten noch effekti­ ver und vielseitiger benutzt als auch Steuer- und Regelpara­ meter seitens der speicherprogrammierbaren Steuerung ander­ weitig genutzt werden, beispielsweise visualisiert werden. Als speicherprogrammierbare Steuerung wird vorzugsweise ein Model aus der Simatic Serie der Firma Siemens verwendet, die vorteilhafter Weise über Bussysteme, vorzugsweise einem PROFIBUS, eine überaus einfache Kommunikation zwischen ver­ schiedenen Befeuerungsgeräten ermöglicht. Die verschiedenen Befeuerungsgeräte wie Konstantstromregler, Lampenausfall­ meldesysteme und Isolationsüberwachungssysteme werden so über das Bussystem zu einem Gesamtsystem kombiniert.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung ist die Schnittstelle zum Anschluss an das Bussystem re­ dundant ausgebildet. Dies erlaubt vorteilhafterweise eine re­ dundante Signalzuführung über ein Bussystem seitens einer vorteilhaften redundant ausgebildeten Steuereinrichtung.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Adaptionsvorrich­ tung des weiteren wenigstens eine Speichereinrichtung zum Speichern von Schaltzuständen, die bei Ausfall des Bussystems zum Erzeugen von Stromsollwerten für den Konstantstromregler verwendbar sind. Vorteilhafterweise sind die Schaltzustände dabei parametrierbar, so dass vorgebbar ist, welches Verhal­ ten der entsprechende Konstantstromregler bei Ausfall des Bussystems annimmt.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Adaptionsvorrich­ tung nachrüstbar, vorzugsweise auf bestehende Konstantstrom­ regler der Firma Siemens aufsteckbar, besonders bevorzugt auf die ohnehin vorhandene Schnittstelle zur Anbindung an die bisher übliche Parallelverdrahtung.

Die redundante Ausbildung der Busschnittstelle lässt einen redundanten Steuerungsaufbau bis hin zum Konstantstromregler zu.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in der Figur dargestellten Aus­ führungsform näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Adap­ tionsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Adaption eines Konstantstromreglers für Flugplatzbefeuerungs­ anlagen an ein Bussystem zur Kommunikation mit einer Steuer­ einrichtung.

Die Adaptionsvorrichtung weist zwei Schnittstellen 1 zum An­ schluss an ein Bussystem zur Kommunikation mit einer Steuer­ einrichtung auf, welche vorliegend als PROFIBUS-Schnitt­ stellen 1 ausgebildet sind. Die PROFIBUS-Schnittstellen 1 er­ lauben dabei eine redundante Ansteuerung eines Konstantstrom­ reglers seitens einer Steuereinrichtung über den PROFIBUS.

Die Schnittstelle 2 zum Anschluss an den Konstantstromregler umfasst vorliegend fünf Einzelanschlüsse 3 bis 7. Über den An­ schluss 3 werden dem Konstantstromregler Stromsollwerte in analoger Form, über den Anschluss 4 Steuersignale in analoger Form zugeführt. Seitens des Konstantstromregler erhält die Adaptionsvorrichtung über den Anschluss 5 Meldesignale und über Anschluss 6 Stromistwerte in analoger Form, die seitens der Adaptionsvorrichtung über das Bussystem einer Steuerein­ richtung zuführbar sind. Über den Anschluss 7 wird die Adap­ tionsvorrichtung über ein Netzgerät 9 mit einer Energiever­ sorgungsspannung von 24 Volt versorgt, welche seitens des Konstantstromreglers geliefert wird.

Wie in Fig. 1 zu erkennen, sind seitens der PROFIBUS-Schnitt­ stellen 1 Vorrichtungen 10 zur Potentialtrennung und PROFIBUS-Controller 11 vorgesehen, die seitens des PROFIBUS gelieferte Signale einer Steuereinrichtung auf den Bus 12 des Mikrocontrollers 8 geht. In entsprechender Art und Weise wer­ den über den Bus 12, den PROFIBUS-Controller 11 und die Po­ tentialtrennung 10 über die PROFIBUS-Schnittstelle 1 Signale über einen PROFIBUS an/von eine(r) Steuereinrichtung übertra­ gen.

Seitens der Adaptionsvorrichtung sind an dem Bus 12 des Mik­ rocontrollers 8 verschiedene Einrichtungen zur Anzeige bzw. Eingabe von Reglerzuständen und dergleichen vorgesehen, die unter anderem Schlüsselschalter 13, LED-Anzeigen 14, Zu­ standsmelder 15, lokale Schalteinstellungen 16 und entspre­ chende Anzeigen 17 wie Einstellungen für Stromsollwerte 18 oder die Parametrierung 19 von Schaltzuständen bei Ausfall von Kommunikationsverbindungen zu einer Steuereinrichtung um­ fassen, deren Funktionsweise im Detail nicht näher erläutert wird.

Die vorliegende Adaptionsvorrichtung ist eine Leiterplatte zum Einbau in Konstantstromregler. Die Adaptionsvorrichtung bildet aus den über die PROFIBUS-Schnittstellen 1 über den hier nicht dargestellten PROFIBUS zugeführten Signale Strom­ sollwerte für den an die Schnittstelle 2 angeschlossenen Kon­ stantstromregler und meldet Überwachungs- und Anzeigesignale über den PROFIBUS einer Steuereinrichtung sowie über den Bus 12 des Mikrocontrollers 8 den Überwachungs- und Anzeigeele­ menten 14, 15 und 17, die Funktions- und Rückschalttaster, Leuchtdioden und sieben Segmentanzeigen für Funktions- und Fehlermeldungen umfassen.

Der Mikrocontroller 8 erzeugt dabei aus den über die PROFI- BUS-Schnittstelle 1 seitens einer Steuereinrichtung angelie­ ferten Steuersignale digitale Stromsollwerte, welche über die Digital/Analog-Wandler der Anschlüsse 3 der Schnittstelle 2 in entsprechende analoge Stromsollwertgrößen für den Kon­ stantstromregler gewandelt werden.

Die Busschnittstellen 1 der Adaptionsvorrichtung erlauben ei­ nen redundanten Betrieb eines Konstantstromreglers über zwei in der Regel neun-polige PROFIBUS-Stecker mit geschirmten PROFIBUS-Kabeln, aber auch ebenso einen nicht redundanten Be­ trieb.

Die Energieversorgung der Adaptionsvorrichtung erfolgt, wie bereits erläutert, seitens des Konstantstromreglers über den Anschluss 7 der Schnittstelle 2. Bei einem Ausfall des Bus­ systems seitens der PROFIBUS-Schnittstellen 1 können so die aktuellen Schaltzustände hinsichtlich Stromsollwerten, Zu­ standsmeldungen und dergleichen sowie vorgegebene paramet­ rierbare Schaltzustände seitens eines Speichers der Adapti­ onsvorrichtung, vorliegend seitens des Speichers des Mikro­ controllers 8 zur Verwendung seitens des Konstantstromreglers weiter verwendet werden, ohne dass der Konstantstromregler unsichere Betriebszustände annimmt oder letztlich ausfällt. Damit wird bei Ausfall der über den PROFIBUS seitens einer Steuereinrichtung überlagerten Steuerung des Konstantstrom­ reglers der Schaltzustand auf der Adaptionsvorrichtung gehal­ ten, wobei sich die Sollwertvorgaben für den Konstantstrom­ regler nicht ändern. Der Schaltzustand wird auch bei einem Energieversorgungsausfall seitens des Konstantstromreglers auf der Adaptionsvorrichtung gespeichert, wozu diese einen nicht dargestellten Kondensator zur Energieversorgung auf­ weist, wobei bei Ausfall der Energieversorgung seitens des Konstantstromreglers über den Anschluss 7 der Schnittstelle 2 den Mikrocontroller 8 in einen sogenannten "low-power" Zu­ stand versetzt.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Adaption eines Konstantstromreglers für Befeuerungsanlagen auf Flugplätzen und dergleichen an ein Bussystem zur Kommunikation mit einer Steuereinrichtung, um­ fassend wenigstens eine Schnittstelle (1) zum Anschluss an das Bussystem, eine Schnittstelle (2) zum Anschluss an den Konstantstromregler und einen Mikrocontroller (8) zum Erzeu­ gen von Stromsollwerten für den Konstantstromregler aus sei­ tens des Bussystems gelieferten Signalen und zum Melden von Überwachungs- und/oder Anzeigesignalen über das Bussystem.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass diese des weiteren wenigs­ tens eine Speichereinrichtung zum Speichern von Schaltzustän­ den umfasst, die bei Ausfall des Bussystems zum Erzeugen von Stromsollwerten für den Konstantstromregler verwendbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Schaltzustände paramet­ rierbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, dass das Bussys­ tem ein Feldbus ist, vorzugsweise ein PROFIBUS.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, dass die Steuer­ einrichtung eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist, vorzugsweise vom Typ Simatic.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, dass die Schnitt­ stelle (1) zum Anschluss an das Bussystem redundant ausgebil­ det ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass diese nach­ rüstbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, dass dem Kon­ stantstromregler die Signale seitens der Schnittstelle (2) in analoger Form zugeführt werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die dem Konstantstromregler zugeführten Signale vor der Zuführung analog gewandelt wer­ den.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese Bedien- und/oder Anzeigeelemente aufweist, welche vor­ zugsweise eine Notbedienung der Vorrichtung zulassen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, dass mit den Bedien- und/oder An­ zeigeelementen Vor-Ort-Diagnose und/oder Statusfunktionen steuer- und/oder anzeigbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Anzeigeelement zur Anzeige eines redundanten Bus- Status aufweist.