DE102007024015A1

DE102007024015A1 - Schaltungsanordnung zur Störmeldung

Info

Publication number: DE102007024015A1
Application number: DE102007024015A
Authority: DE
Inventors: Fabian Zink
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2027-05-23
Also published as: DE102007024015B4; EP2158655A1; US20100207637A1; US9559511B2; CN101743674B; CN101743674A; WO2008141814A1

Abstract

Schaltungsanordnung zur Störmeldung mit einem Signalgeber (1) zur Abgabe von Fehlersignalen, mit einer Störmeldeleitung (46), die mit einem Störmeldeauswertegerät (6) verbunden ist, mit einem Koppler (2) zur galvanischen Trennung der Störmeldeleitung (46) von dem Signalgeber (1) und mit einer Stromversorgung (5) zur Bereitstellung einer Betriebsspannung für den Koppler (2). Zwischen Koppler (2) und Störmeldeleitung (46) ist eine Verbindungsschaltung (3) vorgesehen, die bei unzureichender Betriebsspannung für den Koppler (2) die Störmeldeleitung (46) auf ein vorbestimmtes Potential, das Störmeldepotential, legt. Die Verbindungsschaltung (3) ist ferner von dem Koppler (2) derart steuerbar, dass, wenn der Signalgeber (1) ein Fehlersignal abgibt, die Verbindungsschaltung (3) das Fehlersignal auf die Störmeldeleitung (46) legt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Störmeldung, umfassend einen Signalgeber zur Abgabe von Fehlersignalen, eine Störmeldeleitung, die mit einem Störmeldeauswertegerät verbunden ist, einen Koppler zur galvanischen Trennung der Störmeldeleitung von dem Signalgeber und eine Stromversorgung zur Bereitstellung einer Betriebsspannung für den Koppler.
Es ist bekannt, Relais- oder Optokoppler zu benutzen, um bei einem auftretenden Fehler eine Meldung auf der Störmeldeleitung zu geben. Solche Koppler dienen auch dazu, die galvanische Trennung verschiedener Teile der Schaltungsanordnung durchzuführen. Bei Optokopplern wird unbedingt eine funktionsfähige Spannungsversorgung benötigt. Bei diesem vorbekannten Stand der Technik wird die Fehlermeldung als ein statisches Signal auf die Störmeldeleitung gegeben, d. h. das Potential der Störmeldeleitung wird im Falle eines auftretenden Fehlers zwischen einem ersten Wert und einem zweiten Wert gewechselt und verbleibt für die Dauer des Fehlers auf diesem zweiten Wert. Nachteilig ist dabei, dass die Fehlermeldung keine Aussage über die Art des Fehlers erlaubt, so dass es nicht möglich war zu beurteilen, ob es ein schwerwiegender Fehler ist und worin der Grund für das Auftreten des Fehlers liegen könnte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Störmeldung zu schaffen, der die geschilderten Mängel nicht anhaftet, und die insbesondere den Ausfall der Betriebsspannung des Kopplers signalisiert.
Die gestellte Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung zur Störmeldung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, dass zwischen Koppler und Störmeldeleitung eine Verbindungsschaltung vorgesehen ist, die bei unzureichender Betriebsspannung des Kopplers die Störmeldeleitung auf ein vorbestimmtes Potential, das Störmeldepotential, legt und dass die Verbindungsschaltung ferner von dem Koppler derart steuerbar ist, dass, wenn der Signalgeber ein Fehlersignal abgibt, die Verbindungsschaltung das Fehlersignal auf die Störmeldeleitung legt.
Im Einzelnen weist die Verbindungsschaltung einen Junction-Feldeffekttransistor (J-FET) auf, der normalerweise leitet und dessen Steuergate mit dem gesteuerten Zweig des Kopplers verbunden ist, um bei Abgabe eines den Koppler steuernden, positiven Signals mehr oder weniger in den gesperrten Zustand gebracht zu werden. Im Allgemeinen wird der Schaltbetrieb des J-FET bevorzugt. Dies bedeutet, dass der Ausgang des J-FET, der in Reihe mit einem Stromzuführungswiderstand und einem Massezuführungswiderstand liegt, entweder auf Betriebsspannung gezogen wird (es liegt keine Störung vor) oder auf Massepotential gezogen wird (es liegt eine Störung vor).
Die Verbindungsschaltung wird vorzugsweise mit einem mehrere Leitungen aufweisenden Bus zusammengesteckt, der neben der Betriebsspannungsleitung und der Störmeldeleitung noch eine Masseleitung und gegebenenfalls eine Sammelalarmleitung umfasst.
Die Schaltungsanordnung kann auch ein Fehlersignalisierungsgerät umfassen, welches beim Auftreten eines Fehlers ein optisches und/oder akustisches Signal abgibt. Das Fehlersignalisierungsgerät kann dem Störmeldeauswertegerät oder der Sammelalarmleitung zugeordnet werden.
Der Signalgeber kann dafür programmiert sein, die Art des auftretenden Fehlers in dem Fehlersignal zu kodieren. Darüber hinaus ist die Schaltungsanordnung zur Störmeldung in der Lage, eine unzureichende Betriebsspannung des Kopplers zu melden. Diese beiden Arten von Defekten werden von dem Störmeldeauswertegerät als solche erkannt und gegebenenfalls gespeichert, um dem Monteur einen Hinweis auf die Ursache des Defekts zu geben und damit die Reparaturzeit zu verkürzen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben.
Die Hauptbestandteile der Schaltungsanordnung zur Störmeldung sind folgende:
Ein Signalgeber 1 zur Abgabe von Fehlersignalen, ein Optokoppler 2, eine Verbindungsschaltung 3, ein T-Bus 4, eine Betriebsspannungsquelle 5 als Stromversorgung, ein Störmeldeauswertegerät 6 und ein Fehlersignalisierungsgerät 7.
Der Signalgeber 1 enthält eine sogenannte Sammelschiene mit daran angeschlossenen Überwachungsmodulen zur Feststellung einzelner Fehler des Systems, das der Signalgeber 1 überwachen soll. Die Überwachungsmodule können für die Feststellung interner Fehler in diversen Baugruppen des Systems ausgebildet sein, beispielsweise Verpolung, Netzausfall, Unterbrechung, Kurzschluss, Aderbruch, und es ist auch möglich, das Überschreiten oder Unterschreiten eines Messwertes festzustellen. Als Bauweisen der Überwachungsmodule kommen Namur-Schalter, Ventiltrenner, Eingangs- und Speisetrenner in Betracht. Der Signalgeber 1 kann einen nicht dargestellten Computer umfassen, um digitale Daten als kodierte Fehlersignale bereitzustellen. Wenn eine Baugruppe in dem überwachten System komplett ausfällt, veranlasst das betreffende Überwachungsmodul den Signalgeber 1, das Potential „Low" abzugeben. Stellt das Überwachungsmodul einen Leitungsfehler im System fest, wird die Aussendung eines entsprechend kodierten Fehlersignals z. B. mit 1 kHz Takt veranlasst. Stellt das Überwachungsmodul einen internen Fehler in einer der Baugruppen fest, wird die Aussendung eines entsprechend kodierten Fehlersignals z. B. mit 2 kHz Takt veranlasst. Wenn Blinksignale erzeugt werden sollen, kommen kodierte Fehlersignale mit z. B. 1,2 Hz und 2,4 Hz in Betracht. Jedem Fehlertyp kann so ein passendes Fehlersignal zugeordnet werden, wobei neben der Frequenz auch die Spannungshöhe oder Stromstärke sowie das Tastverhältnis T_i/T_p((i = ein, p = Pause) maßgeblich sind.
Die Fehlersignale werden über die Ausgangsleitung des Signalgebers 1, die einen Widerstand R₁ enthält, an den Eingangszweig des Kopplers 2 geliefert. Dieser enthält eine Leuchtdiode D₂ im Eingangszweig und einen auf Licht ansprechenden Transistor T₂ im Ausgangszweig. Dieser Ausgangszweig wird von der Betriebsspannungsquelle 5 mit Strom versorgt, der über einen Widerstand R₂ nach Masse abfließt. In Abhängigkeit vom Leuchten der Diode D₂ bildet der Widerstand T₂ einen kleineren oder größeren Stromwiderstand, so dass am Ausgang A₂ des Transistors T₂ sich ein Potential nahe der Betriebsspannung oder nahe Massepotential einstellt, wenn der Transistor T₂, wie gewöhnlich, als Schalter betrieben wird.
Die Verbindungsschaltung 3 umfasst einen Junction-Feldeffekttransistor J₃, der mit der Betriebsspannungsquelle 5 über einen Widerstand R₃ und eine Diode D₃ sowie über einen Widerstand R₄ mit Masse verbunden ist. Die Steuerelektrode des J-FET J₃ steht mit dem Ausgang A₂ des Kopplers 2 in leitender Verbindung, wodurch der J-FET J₃ im Takte des Signals bei A₂ gesteuert wird. Der J-FET J₃ ist selbstleitend und als Open-Kollektor-Ausgang auf den T-Bus 4 geschaltet.
Die Verbindungsschaltung 3 weist einen Schaltungspunkt A₃ auf, der mit dem Störmeldeauswertegerät 6 verbunden ist. Hierzu wird die Busfuß Pin 3 genannte Ader des T-Bus 4 benutzt, die eine Störmeldeleitung 46 darstellt. Der T-Bus 4 umfasst noch mit seinem Pin 1 eine Ader 45 zur Verbindung mit der Stromversorgung 5 und mit seinem Pin 2 oder 4 eine weitere, nicht dargestellte Ader zur Verbindung der entsprechenden Schaltungsteile mit Masse.
Das Störmeldeauswertegerät 6 umfasst nicht dargestellte Signaldetektoren für die jeweiligen Fehlersignalarten sowie einen Speicher zum Speichern des Zeitpunkts und der Art des auftretenden Fehlers. Das Störmeldeauswertegerät 6 kann auch das Fehlersignalisierungsgerät 7 umfassen, das hier aus Gründen der Klarheit an der Sammelalarmleitung 47 angeschlossen dargestellt worden ist und einen Vorschaltwiderstand R₇ enthalten kann sowie über eine Spannungsquelle V₇ gespeist wird. Es gibt die Möglichkeit des direkten Anschlusses des Fehlersignalisierungsgerätes 7 an die Ader 46 oder 47.
Die Diode D₃ verhindert, dass die Spannung V₇ den J-FET J₃ sperren kann. Es gibt auch die Möglichkeit der galvanischen Trennung, wie schematisch durch den Schalter S₇ angedeutet. (Der Schalter S₇ könnte durch einen weiteren Optokoppler realisiert werden.) Wenn das Störmeldeauswertegerät 6 eine Störmeldung empfängt, wird der Schalter S₇ geschlossen und damit auch ein Stromkreis zu Masse.
Zum Betrieb der Schaltung ist Folgendes anzumerken: Die Schaltungsanordnung stellt sich auf Fehlermeldung ein, wenn die Betriebsspannungsversorgung 5 ausfällt oder eine zu geringe Spannung bereit hält, oder wenn der Signalgeber 1 nicht an einem seiner Ports ein positives Signal ausgibt. Der J-FET J₃ leitet normalerweise, wird jedoch durch die positive Signalspannung des Signalgebers 1 in den gesperrten Zustand geschaltet.
Wenn die Betriebsspannung der Stromversorgung 5 entfällt oder zu gering wird, fällt die Spannung am Schaltungspunkt A₃ ab und gelangt auf nahezu Massepotential. Dies bedeutet aber, dass die Störmeldeleitung 46 diese Art der Störung als dauerndes Störmeldepotential meldet. Somit wird eine unzureichende Betriebsspannung dem Störmeldeauswertegerät 6 gemeldet.
Wenn die Stromversorgung 5 eine ordentlich hohe Betriebsspannung führt und der Signalgeber 1 ein Fehlersignal abgibt, ist die abgegebene Signalspannung „low" (wenigstens zeitweise Null), und der normalerweise leitende J-FET J₃ leitet, was den Schaltungspunkt A₃ auf Massepotential bringt. Somit führt die Störmeldeleitung 46 wenigstens zeitweise Massepotential. Die empfangenen, kodierten Fehlersignale werden von dem Störmeldeauswertegerät 6 als eine Störmeldung ausgewertet. Falls das Fehlersignalisierungsgerät 7 vorgesehen ist, wird das Auftrten des Fehlers sofort signalisiert. Ansonsten werden Art und Zeitpunkt des Auftretens des Fehlers durch das Störmeldeauswertegerät registriert, um bei der Fehlersuche und -reparatur zur Verfügung zu stehen.

Claims

Schaltungsanordnung zur Störmeldung, mit folgenden Merkmalen: ein Signalgeber (1) zur Abgabe von Fehlersignalen; eine Störmeldeleitung (46), die mit einem Störmeldeauswertegerät (6) verbunden ist; ein Koppler (2) zur galvanischen Trennung der Störmeldeleitung (46) von dem Signalgeber (1); eine Stromversorgung (5) zur Bereitstellung einer Betriebsspannung für den Koppler (2); zwischen Koppler (2) und Störmeldeleitung (46) ist eine Verbindungsschaltung (3) vorgesehen, die bei unzureichender Betriebsspannung für den Koppler (2) die Störmeldeleitung (46) auf ein vorbestimmtes Potential, das Störmeldepotential, legt; die Verbindungsschaltung (3) ist ferner von dem Koppler (2) derart steuerbar, dass, wenn der Signalgeber (1) ein Fehlersignal abgibt, die Verbindungsschaltung (3) das Fehleresignal auf die Störmeldeleitung (46) legt.
Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschaltung (3) mit einem mehrere Leitungen aufweisenden Bus (4) zusammensteckbar ist, wobei eine (45) der Leitungen die Betriebsspannung führt und eine andere Leitung die Störmeldeleitung (46) darstellt.
Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bus (4) zu der Betriebsspannungsleitung (45) und der Störmeldeleitung (46) noch eine Masseleitung umfasst und dass eine Sammelalarmleitung (47) vorgesehen ist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschaltung (3) einen Junction-Feldeffekttransistor (J₃) enthält, der normalerweise leitet, und dessen Steuergate mit dem gesteuerten Zweig (T₂, A₂) des Kopplers (2) verbunden ist, um bei Abgabe eines den Koppler steuernden, positiven Signals in den gesperrten Zustand gebracht zu werden.
Schaltanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der J-FET (J₃) in Reihe mit einem Stromzuführungswiderstand (R₃) und einem Massezuführungswiderstand (R₄) liegt, zu denen der gesteuerte Zweig (T₂, A₂) des Kopplers und ein weiterer Massezuführungswiderstand (R₂) parallel liegen, wobei die Störmeldeleitung (46) zwischen Stromzuführungswiderstand (R₃) und J-FET (J₃) an die Verbindungsschaltung (3) angeschlossen ist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehlersignalisierungsgerät (7) am Ausgang der Verbindungsschaltung (3) angeschlossen ist.
Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (1) kodierte Fehlersignale zur Kennzeichnung eines auftretenden Fehlers abgibt und das Störmeldeauswertegerät (6) derart auftretende Fehlersignale speichert.
Schaltanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kodierten Fehlersignale zur Kennzeichnung von, unter anderem, internen Fehlern in einer Baugruppe, Verpolung, Netzausfall, Unterbrechung, Kurzschluss, Aderbruch oder Über-/Unterschreiten eines Messwertes vorgesehen sind.