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Schaltungsanordnung zur dynamischen Überwachung der Betriebssicherheit
von einzelnen oder miteinander verknüpften kontaktlosen Steuerbausteinen Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung zur dynamischen, d. h. fortlaufenden arbeitsbetrieblichen
Überwachung der Betriebssicherheit von kontaktlosen Steuerbausteinen, wie sie zur
Befehlsverarbeitung in Steuerungen, z. B. bei der Steuerung von Arbeitsmaschinen
oder Rechengeräten, Anwendung finden. Die kontaktlose Steuertechnik mit logischen
Steuer= Bausteinen hat gegenüber den bekannten Steuerungen mit Relais den Vorteil
relativ großer Betriebssicherheit, da Fehlschaltungen infolge von Kontaktklemmungen
bzw. -prellangen nicht auftreten können; auch der Verschleiß kontaktloser Steuerbausteine
ist an sich außerordentlich gering, und deren Anwendung in der Arbeitsmasehinensteuertechnik
gewährleistet im allgemeinen die Verarbeitung einer außerordentlich hohen Anzahl
von Steuerbefehlen in der Zeiteinheit. Wesentlich aber ist, dafür zu sorgen, daß
die mit Halbleiter-Bauelementen aufgebauten Steuerbausteine keine elektrische oder
thermische Überbeanspruchung erfahren.
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Eine solche Überbeanspruchung liegt in der Regel dann vor, wenn die
Arbeitstemperatur oberhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches liegt oder wenn
die Versorgungsspannungen bzw. die zur Steuerung der Halbleiter notwendigen Steuersignalspannungen
zu hoch gewählt sind. Besonders empfindlich sind derartige Steuerbausteine (trotz
ihrer sonst unbestrittenen Vorteile) gegen Überspannungsspitzen, wie sie z. B. bei
der gleichstrommäßigen Abschaltung einer Induktivität mittels einer kontaktlosen
Leistungsstufe auftreten können.
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Zum Aufbau einer kontaktlosen Ivlaschinensteue, rang sind zunächst
Eingangselemente erforderlich, wie z. B. Betätigungsschalter, Stellungsgeber, Meßfühler
usw., die die Steuerbefehle in die Steuerung eingeben. Diese Eingangselemente werden
als Befehlsgeber bezeichnet. Sie können kontaktbehaftete Geber sein, wie z. B. die
Endschalter von Arbeitsmaschinen, oder kontaktlose Geber, z. B. ohmsche, kapazitive,
induktive Geber. Zur Gruppe der letztgenannten Geber gehören die bekannten Hallgeneratoren,
die es ermöglichen, die Winkelverstellung eines drehbaren Maschinenteils abzufragen
und ein Steuersignal abzugeben, wenn das Maschinenteil sich um einen vorgegebenen
Winkel verdreht hat. , An die Befehlsgeber ist in kontaktlosen Steuerungen der sogenannte
Steuerteil angeschlossen. Dieser den Eingangselementen nachgeschaltete Schaltungsteil
dient zur Erarbeitung und Verarbeitung der Steuerbefehle, ferner zur Durchführung
der notwendigen Verriegelungen und Verknüpfungen unter Berücksichtigung der geforderten
logischen Bedingungen sowie zur Herstellung der gewünschten Zeitabläufe des Steuerprogramms,
An den Steuerteil schließen sich die Ausgangselemente an, die aus Schützen, Magnetventilen,
Kupplungen u. dgl. bestehen können. Die für die Steuerung dieser Ausgangselemente
notwendige elektrische Leistung wird durch Vorschalten von Verstärkerstufen bereitgestellt,
die ebenfalls mit Transistoren, jedoch solchen größerer Ausgangsleistung, aufgebaut
sind.
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Da die Signalspannungen zur Ansteuerung der Steuerbausteine ebenso
wie die Versorgungsspannungen für die Steuerbausteine Gleichspannungen sind und
die von den Steuerbausteinen über Leistungsstufen gesteuerten Verbraucher häufig
einen induktiven inneren Widerstand aufweisen, besteht die Gefahr, daß durch die
an den induktiven Verbrauchern auftretenden hohen Abschaltspannungsspitzen die Transistoren
der vorgeschalteten Verstärkerstufen zerstört werden. Um dies zu verhindern, hat
man bereits durch Parallelschaltung von Dioden oder RC-Gliedern zu den induktiven
Verbrauchern versucht, diese Abschaltspannungsspitzen abzufangen. Jedoch besteht
nach wie vor die Gefahr, daß der eine oder andere kontaktlose Steuerbaustein ---
nicht nur die erwähnten Leistungsstufen - durch Überbeanspruchung der verwendeten
Halbleiter defekt wird, so daß unter Umständen eine einwandfreie Arbeit der gesamten
Steuerkette nicht mehr gewährleistet ist.
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Es besteht zwar die Möglichkeit, von Fall zu Fall ein defekt gewordenes
Bauteil durch ein betriebstüchtiges Bauelement zu ersetzen, jedoch können auftretende
Fehler in einer solchen Steuerung auch Auswirkungen zur Folge haben, die außer Produktionsausfällen
auch noch Schädigungen des, Produkts oder
sogar der Bedienungsperson
hervorrufen. Ausfälle und Fehler der erwähnten Art lassen sich grundsätzlich in
zwei Gruppen aufteilen, nämlich in Fehler, die ein an sich ungefährliches Versagen
der Steuerung ergeben, beispielsweise wenn eine Gefahrenmeldeanlage ohne vorhandene
Gefahr anspricht, oder in Fehler, die ein gefährliches Versagen der Steuerung zur
Folge haben, z. B. dann, wenn bei einer Schnellhubpresse während des Einrichtens
der - Stanzwerkzeuge der Stempel herunterfährt. Steueürngsschaltungen, bei denen
bei Ausfall eines beliebigen Steuerbausteines eine Unfallgefahr hervorgerufen werden
kann, müssen auf jeden Fall gegen eine solche Auswirkung gesichert werden.
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Es ist bekannt, bei solchen wichtigen Steuerschaltungen die Steuerbausteine,
die zur Verarbeitung der Steuerbefehle notwendig sind, mehrfach parallel, z: B.
dreifach, vorzusehen, ' wobei eine nachgeschaltete Prüfschaltung für diese Bausteine
den Steuerbefehl erst dann weitergibt,. wenn die Ausgänge mindestens zweier Steuerbausteine
(von insgesamt drei) den gleichen Signalzustand aufweisen. Abgesehen von dem hohen
Aufwand, der bei einer solchen Sicherheitsschaltung getrieben wird, haben diese
Prüfschaltungen den Nachteil, daß die Ausgangssignalzustände der parallelen Steuerkanäle
über Prüfbauteile erfaßt werden, die wiederum nur einfach vorhanden sind und selbst
auch fehlerhaft werden können. Wird beispielsweise in einer solchen »Zwei-von-drei«-Auswahl
das Prüfelement im Sinn eines gefährlichen Versagens der Steuerung defekt, dann
nutzt der gesamte Aufwand nichts. Überlegungen hinsichtlich der Arbeitsweise von
kontaktlosen Steuerbausteinen, wie Undgattern, Odergattern, Umkehrstufen und Leistungsstufen
haben nun ergeben, daß eine Betriebssicherheitsprüfschaltung im Prinzip in der Weise.
aufgebaut werden kann, daß bei den vorgenannten Steuermitteln der Ausgangssignalzustand
und der Eingangssignalzustand jedes Bausteines durch Prüfmittel verglichen und Rückschlüsse
aus der Zuordnung der Signale dahingehend gezogen werden können, ob innerhalb eines
oder mehrerer der Steuerbausteine ein Fehler vorliegt oder nicht.
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Bekanntlich gibt ein Undgatter ausgangsseitig dann und nur dann ein
L-Signal ab, wenn sämtliche seiner angeschlossenen Steuereingänge L-Signal führen.
Führt dagegen auch nur einer der Eingänge 0-Signal, so führt auch sein Ausgang 0-Signal.
Würden nun beispielsweise zwei beschaltete Eingänge dieses Undgatters je durch ein
0-Signal angesteuert sein oder der eine Eingang 0-Signal und der andere L-Signal
führen, so liegt mit Sicherheit ein Fehler im Undgatter vor, wenn der Ausgang dann
L-Signal' abgeben würde. Ebenso liegt mit Sicherheit ein Fehler im Bauteil vor,
wenn sämtliche Eingänge mit L-Signal belegt sind und am Ausgang erschiene 0-Signal.
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Eine Umkehrstufe bzw. eine Leistungsstufe führt bekanntlich ausgangsseitig
stets 0-Signal, wenn einer ihrer Odereingänge mit L-Signal belegt ist. Andererseits
muß der Ausgang L-Signal führen, wenn alle Eingänge durch 0-Signal belegt sind.
Wird ein solches Bauteil nun eingangsseitig mit einem L-Signal angesteuert und ergibt
sich ausgangsseitig ebenfalls L-Signal, so weist der Baustein zweifellos einen Fehler
auf (defekte Zuleitung zur Transistorbasis). Ebenso liegt ein Fehler vor, wenn keiner
der Eingänge einer Umkehr- bzw. Leistungsstufe mit einem L-Signal angesteuert wird,
und ausgangsseitig erscheint 0-Signal (Transistor defekt). _ . Ein solches Fehlverhalten
eines Umkehr- bzw. Leistungsstufenbausteines läßt sich, wie die F i g. 1 veranschaulichen
soll, durch eine Prüf- und Steuerschaltung ermitteln.
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Überwacht werden soll das Betriebsverhalten der Leistungsstufe Pm.
Der Ausgang A, ist über ein Magnetventil Mv über den geschlossenen Kontakt s mit
dem negativen Pol N der Stromversorgung verbunden. Das Magnetventil Mv möge mittels
einer Hydralik bei Erregung den Antrieb einer Hubpresse mit dem Abtrieb kuppeln,
so daß der Pressenstempel eine Arbeitsbewegung vollführt. Bei plötzlicher Entregung
des Magnetventils möge eine Entkuppelung zwischen Antrieb und Abtrieb erfolgen und
der Pressenstempel (z. B. durch Bremsen) in der jeweiligen Lage sofort stillgesetzt
werden. Eine Erregung des Magnetventils ist auf Grund der vorangegangenen Funktionsbeschreibung
einer Leistungsstufe bei betriebsfähigem Bauteil Par nur dann. möglich, wenn auf
einen der Eingänge (hier den Eingang 12) L-Signal gegeben wird. Dann führt der Ausgang
A, der Leistungsstufe Pm 0-Signal (Bezugspotential), und das Magnetventil Mv wird
über seine Verbindung nach N erregt. Zur Prüfung der Betriebsfähigkeit des Bauteils
PH ist eine Überwachungsschaltung Ü aus den Umkehrstufen N, dem Undgatter
X, der Leistungsstufe PS und dem Relais S vorgesehen. Wird L-Signal auf den
Eingang 12 der Leistungsstufe Pm gegeben, dann liegt dieses L-Signal auch
am Eingang 01 der Umkehrstufe N. Ihr Ausgang führt also 0-Signal, das auch
am Eingang 16 des Undgatters X anliegt. Ist die zu überwachende Leistungsstufe Pm
fehlerfrei, so führt ihr Ausgang Ao 0-Signal, das auch am Eingang 11
der anderen
Umkehrstufe des zwei getrennte Umkehrstufen enthaltenden Bausteines N anliegt. Der
Ausgang Ao der Umkehrstufe N führt also L-Signal, das auch am Eingang 13 des Undgatters
X liegt. Da somit das Undgatter X eingangsseitig nicht ausschließlich durch L-Signale
beaufschlagt ist, führt sein Ausgang 0-Signal, das auch am Eingang 1 x der Leistungsstufe
Ps anliegt. Der Ausgang Ao der Leistungsstufe P, führt also L-Signal, und die Wicklung
des einerseits an AolPs, andererseits an N angeschlossenen Relais S . bleibt
unerregt; sein Ruhekontakt s bleibt geschlossen.
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Wird nun 0-Signal an den Eingang 12 der betriebsfähigen Leistungsstufe
Pm angelegt, so führt ihr Ausgang AO L-Signal, was eine Entregung des Magnetventils
Mv zur Folge hat. Die Signalzustände am Undgatter X werden lediglich umgekehrt,
d. h., am Eingang 16 liegt jetzt L-Signal, am Eingang 13 0-Signal. Folglich führt
auch der Ausgang X1 des Undgatters X nach wie vor 0-Signal, und das Relais S bleibt
weiterhin unerregt.
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Wird nun das Bauteil Pm in dem- Sinn defekt, daß bei L-Signalgabe
auf den Eingang 12 auch am Ausgang A, L-Signal entsteht, so sind die Undgattereingänge
13 und 16 des Undgatters X je durch 0-Signal belegt. Der Ausgang X1 des Undgatters
führt nach wie vor 0-Signal, und das Relais S bleibt weiterhin entregt. Der Fehler
des Bauteils Pm ist nur dadurch erkennbar, daß auf den Einschaltbefehl (L-Signal)
am Eingang 12 keine Erregung des Magnetventils Mv erfolgt. Eine gefährliche Situation
kann dabei sicherlich nicht entstehen.
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Würde aber bei einem 0-Signal (Entregungskriterium für das Magnetventil
Mv) am Eingang der Leistungsstufe Pm deren Ausgang A, infolge Zerstörung des Transistors
fälschlich 0-Signal führen und dadurch
eine »Gefahr« bedeutende
Erregung des Magnetventils Mv erfolgen können, so wird sowohl der Eingang 13 als
auch der Eingang 16 des Undgatters X je L-Signal erhalten; der Ausgang X, des Undgatters
führt dann L-Signal, der Ausgang A, der Leistungsstufe P,s 0-Signal. In diesem Fall
wird das Relais S zum Ansprechen gebracht und sein Kontakt s geöffnet. Ist die Ansprechempfindlichkeit
des Relais S groß gegenüber der des Magnetventils Mv gewählt, so wird trotz des
defekten Bauteils Pmr eine unter Umständen gefährliche Erregung des Magnetventils
Mv mit Sicherheit vermieden.
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Eine kritische Betrachtung der im vorstehenden beschriebenen Darstellung
nach F i g. 1 ergibt, daß der Überwachungsaufwand für den Baustein Pm relativ groß
ist und daß die Überwachungsbausteine N, X,
Ps, S keineswegs auf Funktionssicherheit
mitüberwacht werden. Werden diese ihrerseits defekt, so ist eine einwandfreie Überwachung
des Bauteils Par nicht mehr möglich.
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Die Erfindung geht deshalb unter Anwendung des prinzipiellen Gedankens,
den Eingangssignalzustand und den Ausgangssignalzustand der zu überwachenden Bausteine
zu prüfen, den zusätzlichen Weg, die Steuersignale zur Ansteuerung der zu überwachenden
Bausteine in entsprechende Impulsfolgen zu zerlegen und mit einer Überwachungsvorrichtung
die Ausgangssignale sowie die Eingangssignale der Bausteine auf die richtige Zuordnung
der Signalfolgen zu prüfen. Liegen die zu prüfenden Bausteine in einer Kette hintereinander,
so erübrigt es sich, außer den Ausgangssignalen auch noch die Eingangssignale zu
überwachen, da ja die Eingangssignale eines Bausteines dann die Ausgangssignale
des vorgeschalteten Bausteines sind. Aus der Patentliteratur ist eine Schaltungsanordnung
zur dynamischen Überwachung der Betriebssicherheit von einzelnen oder miteinander
verknüpften kontaktlosen Steuerbausteinen bekannt, welche durch von Befehlsgebern
abgeleitete Steuersignale (L-Signale, 0-Signale) gesteuert werden. Hierbei ist den
zu überwachenden Steuerbausteinen oder -bausteingruppen eine aus einem Impulsgeber
und einem Impulsempfänger bestehende, auf impulsförmige Spannungen ansprechende
Überwachungsvorrichtung zugeordnet. Die Überwachung erfolgt durch eine interne Schaltmaßnahme
der Bauelemente. Dem Schalttransistor des Bausteines ist jeweils ein nur für impulsförmige
Signale durchlässiges Koppelglied vor- und nachgeschaltet.
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Auch die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung
zur dynamischen Überwachung der Betriebssicherheit von Steuerbausteinen und weist
ebenfalls einen Impulsgeber und einen Impulsempfänger auf. Hierbei besteht die Erfindung
darin, daß der Geberteil der Überwachungsvorrichtung die zur Ansteuerung der Steuerbausteine
erforderlichen Signale (L-Signal, 0-Signal) in periodisch unterbrochene Signalfolgen
in der Weise zerlegt, daß der L-Signalzustand aus einer L,-Signalfolge (L-Signal
mit kurzen 0-Signaleinbrüchen) und der 0-Signalzustand aus einer OL-Signalfolge
(0-Signal mit kurzen L-Signaleinbrüchen) besteht, während der Empfängerteil aus
eingangsseitig mit den Ausgängen (und gegebenenfalls Eingängen) einer Vielzahl der
zu überwachenden Steuerbausteine verbundenen Lö und OL-Signalprüfgattern und einer
Schaltvorrichtung besteht, die eine Schaltmaßnahme auslöst oder vorbereitet, wenn
fälschlich eines der L,-Signal Prüfgatter eingangsseitig L-Signal oder eines der
OL-Signalprüfgatter' eingangsseitig 0-Signal führt.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß ein ganzes Steuerungssystem mit
einer Vielzahl von Bausteinen von einer einzigen Überwachungseinrichtung überwacht
werden kann und daß diese Überwachungseinrichtung durch Schaffung von zusätzlichen
Eingängen bei den Überwachungsorganen beliebig erweiterbar ist. Des weiteren ermöglicht
es die Erfindung, auch die Überwachung von Kippstufen und Gedächtnisstufen durchzuführen.
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In der F i g. 2 ist das Überwachungsprinzip veranschaulicht. Der Impulsgeber
IG erzeugt die für die Ansteuerung sämtlicher Steuerbausteine, die in der
Steuerung ST zusammengefaßt sind, erforderlichen Steuersignale zentral. Die
L-Signale werden als L, -Signalfolgen und die 0-Signale werden als OL-Signalfolgen
in die Steuerung ST gegeben, deren Eingabe E durch Pfeile gekennzeichnet
ist. Die Eingangssignale und die Ausgangssignale bzw. lediglich die Ausgangssignale
jedes Steuerbausteines der Steuerung ST werden von einem Impulsempfänger
1E überwacht, wobei dieser Impulsempfänger getrennte Überwachungsmittel für L,-
und OL-Signalfolgen enthält. Die Steuerung ST steuert ausgangsseitig den
Verbraucher Y
über den normalerweise geschlossenen Arbeitskontakt
s eines Sicherheitsrelais S, das dem Impulsempfänger IE zugeordnet
ist. Das Sicherheitsrelais S
wird stets dann entregt, wenn die L,-Überwachungsmittel
des Impulsempfängers 1E an Stelle der als in Ordnung befundenen 0- oder L,-Signale
fälschlich durch L-Signale angesteuert werden. Ebenso wird das Sicherheitsrelais
S entregt, wenn die OL-Überwachungsmittel des Impulsempfängers an Stelle der als
in Ordnung befundenen Signale L oder OL fälschlich durch 0-Signale angesteuert werden.
Beim Aberregen des Relais S wird der Kontakt s im Verbraucherkreis
geöffnet und der Verbraucher V abgeschaltet.
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Unter L.-Signalen sind L-Signale mit kurzen 0-Einbrüchen zu verstehen.
Andererseits sind die OL-Signale Impulsfolgen, die aus einem 0-Signal mit kurzen
L-Einbrüchen bestehen. Diese Impulsfolgen sind in der F i g. 3 veranschaulicht.
Die L,-Signalfolgen und die OL-Signalfolgen sind zueinander komplementär, d. h.,
für die Zeitdauer, in der die Lo-Signalfolge ihren L-Anteil hat, wird gleichzeitig
beim OL-Signal der 0-Anteil abgegeben, und umgekehrt.
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Eine beispielsweise Ausführungsform für die Schaltung eines Impulsgebers,
der die Abgabe von OL- und L,-Signalfolgen für die Ansteuerung der Steuerbausteine
abzugeben in der Lage ist, ist in der F i g. 4a veranschaulicht; er besteht aus
einer von einem Taktgeber, z. B. der Netzfrequenz, gesteuerten Signalformer- oder
Kippstufe K, die auf Grund der ihr zugeordneten Widerstands-Kondensator-Kombination
äquidistante L-Signalimpulse, also eine OL-Signalfolge, abgibt. Dieser Kippstufe
K ist eine Leistungsstufe P nachgeschaltet, die die OL-Signalfolge umkehrt und ausgangsseitig
eine L,-Signalfolge abgibt. Die durch den Impulsgeber bereitgestellten OL- und L,-Signalfolgen
werden, wie in der F i g. 2 veranschaulicht, der Steuerung, d. h. den einzelnen
Steuerbausteinen, je nach Bedarf eingegeben, wobei die an den Steuerbausteinen sich
ergebenden Ausgangssignale nicht nur an die Eingänge der weiteren Steuerbausteine
weitergegeben werden, sondern auch noch den Eingängen des Impulsempfängers IE zugeführt
werden.
Der Impulsgeber IG kann auch gemäß der Darstellung entsprechend
F i g. 4b aufgebaut sein, wobei als Taktgeber ein Generator G, z, B. ein astabiler
Multivibrator, dient. Der Ausgang des Generators G für eine Impulsfolgefrequenz
von z. B._ 5 kHz ist (z, B, über zwei als Impulsformer dienende Umkehrstufen N)
mit dem Eingang des Kippers K verbunden. Am Ausgang dieses Kippers- sind ÖL-Signalfolgen,
am Ausgang der nachfolgenden Leistungsstufe PLö Signalfolgen entnehmbar.
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Der Impulsempfänger JE besteht, wie die F i g. 5 veranschaulicht,
aus einer Umkehrstufe N als L.-Überwachungsmittel. Diese Umkehrstufe N besitzt so
viele Eingänge, (z, B. 4 bis 12 gemäß F i g, 5), wie zu überwachende Steuerbausteine
in der Steuerung vorhanden sind, deren Ausgänge 0-Signal, LQ-Signal, aber nicht
L-Signal führen dürfen. Der Ausgang dieser Umkehrstufe N (oder die Ausgänge mehrerer
zur -.
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Umkehrstufen N) ist an einen Eingang P (oder an mehrere Eingänge)
eines undgatters X geführt, dessen weitere Eingänge a bis m an diejenigen
Ausgänge der zaa überwachenden Steuer-. Bausteine angeschlossen sind, deren Ausgänge
wohl OL-Signgl oder L-Signal, nicht aber 0-Signal führen dürfen.
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Dieses Undgatter X dient als OL-_Überwachung5-mittel. Der Ausgang
des Undgattegs X ist mit dem, Eingang einer Kippstufe K verbunden, deren Zeitkonstantengfieder
so bemessen sind, daß an ihrem Ausgang aus der Eingangs-OL-Signalfolge ausgangsseitig
eine Impulsfolge mit z. 13. symmetrischere, Impuls-Pausen-Verhältnis abgegeben wird.
Der Kippstufe K ist eine Leistungsstufe P nachgeschaltet, die einen Kondensator
E' gegen N speist. Außerdem ist direkt vom Ausgang der Leistungsstufe P ein; Widerstand
R als Entladewiderstand für den Kondensator C gegen N geschaltet. Beim Ansteuern
der Leistungsstufe P mit L-Signal vom Kipper K her wird der Endtransistor der Leistuugsstufe
P leitend, und es fließt ein Ladestrom durch den Kondensator C. Bei 0-Signal am
Kipperausgang sperrt der Leistungstransistor, und der Kondensator C entlädt sich
über den Entladewiderstaud R. Der durch den Kondensator gehende Lade- und Entladestrom
ist ein Wechselstrom, der mittels des Gleichrichters gleichgerichtet wird.
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Solange an den Eingängen der Umkehrstufe NLp-Signale oder 0-Signale
anstehen, führt der Ausgang dieser Umkehrstrafe ÖL- oder L-Signal. Dieses Signal
liegt auch am Eingang p des Undgatters X Führen weitere Eingänge
a bis m ordnungsgemäß gleichzeitig OL- oder L-Signal, so entsteht
am Ausgang des Undgatters X ebenfalls OL-. oder L-Signal, das den Kipper K ansteuern
kann. Die dann dauernd vorhandene pul-Bierende Ausgangsspannung des Kippers K speist
die Leistungsstufe P und diese über den Kondensator C den Gleichrichter Gl, so daß
das Relais S erregt gehalten wird.
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Gelangt dagegen an einen der Eingänge 1 bis 12 der Umkehrstufe N aus
irgendeinem Baustein ein Fehlersignal, nämlich ein Dauer-L-Sigtnal, so entsteht
an seinem Ausgang Dauer-O-Signal, wodurch auf Grund der Undgatter-Bediugung des
Undgaiters X an dessen Ausgang kein OL-Signal mehr entstehen kann, sondern nur Dauer-O-Signal.
Dieses 0-Signal am Ausgang des i Undgatters X sperrt den Kipper K, der daran ausgangsseitig
keine Impulse mehr erzeugt. Hierdurch wird das Sicherheitsrelais S eutregt, sein
Kontakt s (F i g. 2) öffnet, und die Stromzuführung zum Verbraucher 1' wird unterbrochen.
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Der gleiche Vorgang tritt ein, wenn einer der Eingänge a bis m des
Undgatters X an Stelle von OL-5 Signal auf Grund eines Fehlers in einem OL-überwachten
Baustein dauernd 0-Signal führt. Auch dann führt der Ausgang des Undgatters 0-Signal,
wodurch der Kipper K für die Impulsabgabe gesperrt wird, was, wie zuvor dargestellt,
zur Entregung des Sicherheits-9 relais S führt, Um die Überwachungsschaltung gemäß
F i g. 5 auch bei eingangsseitig abbrechenden Zuleitungen zum Ansprechen zu bringen,
werden sowohl die Umkehrstufe N als auch das Undgatter X zweckmäßigerweise
als sogenannte kompensierte Bausteine ausgeführt. Sämtliche Eingänge 1 bis 12 der
Umkehrstufe N sind vorzugsweise innerhalb des Bausteines über je einen Widerstand
mit dem Pol N der Versorgungsbatterie verbunden. Liese Widerstände sorgen dafür,
daß im Fall des Abbrechens einer an den Eingang 1 oder 2
oder 3 angeschlossenen
Steuerleitung mit Sicherheit Dauer-L-Signal an dem betreffenden Eingang liegt, was
zur Folge hat, daß mit Sicherheit Dauer-O-Signal am Ausgang A der Umkehrstufe erscheint.
Ebenso ist das Undgatter X gemäß F i g. 5 als kompensiertes (aktives) Undgatter
ausgeführt, wie die F i g. 7 veranschaulicht. Hierbei sind Widerstände R vorzugsweise
innerhalb des Bausteines von den Eingängen a, b, c an den Pluspol P der Versorgungsspannungsquelle
gelegt. Würde nun eine der an die Eingänge a, b, c an-
geschlossenen Zuleitungen
abbrechen, so wird mit Sicherheit Pluspotential an den betreffenden Eingang gelegt,
wodurch ausgangsseitig Dauer-O-Signal erscheint, gleichgültig, ob die anderen Eingänge
ordnungsgemäß 0r.- oder L-Signal führen. Besteht nun die Forderung, eine Leistungsstufe
Pm, wie sie in der F i g. 1 veranschaulicht ist, gemäß der Merkmalen der Erfindung
zu überwachen, so ist nacl denn Vorhergesagten wie folgt vorzugehen: In der Ruhe,
d, h. wenn. das Magnetventil Mv unerregt sein soll, wird auf den Eingang
12 (F i g. 1; 0L-Signal gegeben, das dem Impulsgeber IG gemäß der
F i g, 4 beispielsweise hinter der Kippstufe K oder dem Ausgang der Leistungsstufe
P über eine weitere Umkehrstufe oder Leistungsstufe entnommen wird. Die Folge ist,
daß am, Ausgang der Leistungsstufe PvLö Signal, also ein L-Signal mit kurzen 0-Signaleinbrüchen
entsteht. Die kurzen 0-Signaleinbrüche des L,-Signals ermöglichen aber kein Ansprechen
des Magnetventils Mv, da dieses ansprechträge ist. Das Magnetventil Mv bleibt also
durch die OL-Signalfolge am Eingang 12 der Leistungsstufe Per entregt. Wird aber
als Einschaltbefehl für das Magnetventil Mv eine L,-Signalfolge auf den Eingang
12 der Leistungsstufe Pm gegeben, so erscheinen OL-Signale am Ausgang dieser
Stufe. Durch diese wird das Magnetventil Mv erregt, wenn auch der Erregerstrom ein
periodisch kurzzeitig unterbrochener Strom ist. Infolge der Abfallträgheit des Magnetventils
bleibt dieses während der OL-Signalgabe am Ausgang der Leistungsstufe Par für die
Dauer von Lo-Signalgabe auf ihren Eingang angesprochen.
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Eine gefährliche Situation kann nach dem früher zum Ausdruck Gebrachten
offensichtlich nur dann entstehen, wenn ein OL-Signal am Eingang- der Leistungsstufe
Pm ein Dauer-O-Signal an seinem Ausgang zur Folge hat. Der Ausgang der Leistungsstufe
Ptg muß also an eine OL-Überwachung (X-Gatter, F i g. 5) angeschlossen werden, die
stets dann ein Fehlermelde-
Signal abgibt, wenn fälschlich 0-Signal
an einem ihrer Eingänge erscheint.
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Verbindet man den Punkt B in F i g. 1 mit einem der Eingänge
a bis m des Undgatters X in F i g. 5, so wird, falls sich bei
der zu überwachenden Leistungsstufe Pwr ein Defekt ergibt, der ausgangsseitig eine
Dauer-O-Signalgabe zur Folge hat, das Undgatter X ausgangsseitig ebenfalls 0-Signal
führen. Das Relais S in F i g. 5 wird dann entregt und eine Öffnung des Kontaktes
s im Leitungszug des Magnetventils Mv (F i g. 1) erzielt.
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Ist zwar der Baustein Pm (F i g. 1) in Ordnung, wird aber fälschlich
z. B. durch einen defekten, der Leistungsstufe P,11 vorgeschalteten Steuerbaustein
Dauer-L-Signal an Stelle von L,-Signal auf den Eingang 12 der Leistungsstufe
gegeben, so wird dur;.h das am Ausgang der Leistungsstufe PM entstehende Dauer-O-Signal
ebenfalls die Überwachungsschaltung nach F i g. 5 zum Ansprechen gebracht. Zweckmäßig
ist es daher, den Punkt A der Schaltung nach ,'7 i g. 1 mit einem der Eingänge 1
bis 12 der als L,-Überwachungsmittel dienenden Umkehrstufe N (F i g. 5) zu verbinden.
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Auf die beschriebene Weise lassen sich wohl Steuerbausteine, deren
Ausgangssignal zu den Eingangssignalen eine feste Zuordnung haben, ohne weiteres
überprüfen. Anders liegt der Fall jedoch bei Steuerbausteinen, bei denen ständig
eine feste Zuordnung der Eingangssignale zu den Ausgangssignalen nicht besteht.
Das ist z. B. bei Gedächtnis- und Kippstufen der Fall.
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Gibt man auf den Setzeingang einer Gedächtnisstufe ein L-Signal, so
wird der entsprechende Ausgang unabhängig von der Dauer des Eingangs-L-Signals ebenfalls
L-Signal führen, selbst dann noch, wenn das Eingangs-L-Signal in ein 0-Signal umschlägt.
Eine Löschung des Gedächtnisses ist vielmehr erst dann möglich, wenn auf den Löscheingang
L-Signal gegeben wird.
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Bei Kippstufen führt ein auf den Eingang gegebenes L-Signal längerer
Dauer zu einem L-Signal beschränkter Dauer am Ausgang der Kippstufe. Die Dauer des
Ausgangs-L-Signals ist abhängig von der Größe der Zeitkonstantenglieder dieser Kippstufe.
Wird der Ausgang der Kippstufe galvanisch mit einem ihrer Eingänge verbunden (rückgekoppelt),
so führt ein L-Signal praktisch beliebig kleiner Dauer auf ihren Eingang zu einer
ausgangsseitigen L-Signalgabe für eine durch das RC-Glied bestimmte Zeit.
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Ein eingangsseitig eingegebenes OL-Signal oder L, -Signal würde bei
einer Gedächtnisstufe ausgangsseitig ein Dauer-L-Signal zur Folge haben. Ein OL-Signal
oder ein L,-Signal auf den Eingang einer rückgekoppelten Kippstufe führt zu einer
zeitlich nur durch das Zeitkonstantenglied begrenzten L-Signalgabe am Ausgang der
Kippstufe.
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Um nun neben den erwähnten anderen Steuerbausteinen auch Gedächtnisstufen
und Kippstufen auf Funktionssicherheit während des Betriebes überwachen zu können
und vor allem von deren Ausgang L,-Signale ableiten zu können, ist es notwendig,
zumindest den Gedächtnisstufen eine Hilfsschaltung, bestehend aus einem Undgatter,
vorzugsweise einem kompensierten Undgatter, und einerKippstufe, zuzuordnen, die
einen besonderen OL-Eingang aufweist. Eine beispielsweise Ausführungsform einer
solchen Schaltung ist in der F i g. 8 veranschaulicht. Das zu überwachende Gedächtnis
ist mit M bezeichnet, es weist Setzeingänge 11 und 12 sowie Löscheingänge
01
und 02 auf. Beim Setzen des Gedächtnisses, d. h. bei L-Signalgabe auf einen
der Setzeingänge, führt A1 L-Signal, der Ausgang A, gleichzeitig 0-Signal, und umgekehrt.
Um das Gedächtnis M der Schaltungsordnung nach F i g. 8 beim Setzen zur Abgabe von
Lo-Signalen am Ausgang A1 zu veranlassen, ist der Setzausgang mit zwei Eingängen
a und b des Undgatters X verbunden, während der dritte Eingang
c dieses Undgatters an eine OL-Signalleitung angeschlossen ist, auf die vom Impulsgenerator
IG (F i g. 4) OL-Impulsfolgen gegeben werden. Auch der OL-Eingang der Kippstufe
K sowie der Löscheingang 01 der Gedächtnisstufe M sind mit dieser Signalleitung
verbunden. Der Ausgang A1 der Kippstufe K ist auf den Eingang 11 der zwei Eingänge
11 und 12 aufweisenden Kippstufe K rückgekoppelt und mit dem Setzeingang 11 des
Gedächtnisses M verbunden. Der Ausgang des Undgatters X ist mit dem Eingang 12 dieser
Kippstufe verbunden.
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Wird das Gedächtnis M durch den L-Anteil der L,-Signalfolge über ihren
Eingang 12 gesetzt, so hat auf Grund der Zuordnung der Signalfolgen zueinander
gemäß F i g. 3 die OL-Signalfolge gerade ihren 0-Signalanteil. Das Gedächtnis M
wird also gesetzt, und der Ausgang A1 führt L-Signal. Folgt auf den L-Anteil der
Lo-Signalfolge der 0-Signaleinbruch, so würde an sich das L-Signal am Ausgang A1
erhalten bleiben. Da jedoch im Augenblick, wo der 0-Signaleinbruch des La-Signals
auftritt, das OL-Signal gleichzeitig seinen L-Signaleinbruch erfährt, löscht dieser
L-Signalanteil der OL-Signalfolge am Löscheingang 01
das Gedächtnis M wieder.
Um nun selbst bei kurzer L,- Signalgabe auf den Setzeingang eine Dauer-L,-Signalfolge
an deren Ausgang zu erzielen, sind die veranschaulichten Verknüpfungen mit dem Undgatter
X und der Kippstufe K vorgesehen. Solange nämlich durch den L-Signalanteil der L.-Signalfolge
am Setzeingang 12 das Gedächtnis M gesetzt ist, sind die Eingänge a, b, des
Undgatters mit L-Signal belegt. Folgt jetzt der L-Signalanteil der OL-Signalfolge,
der das Gedächtnis löschen will, so wird auch der Eingang c des Undgatters durch
L-Signal belegt, was ein Ansteuern der Kippstufe K über deren Eingang
12 zur Folge hat. Diese Kippstufe würde nun für die durch das einstellbare
Zeitkonstantenglied bestimmte Zeit Dauer-L-Signal an ihrem Ausgang A1 abgeben, wenn
dieses Ausgangs-L-Signal nicht durch die Steuerung über den OL-Eingang der Kippstufe
zu einem L"-Signal unterbrochen würde, so daß das Gedächtnis M ständig gelöscht
und gesetzt und dadurch zur Abgabe eines L(,-Signals veranlaßt wird, bis es über
den Löscheingang 02 durch L,)-Signalgabe gelöscht wird.
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Die Umwandlung des L-Signals am Ausgang der Kippstufe in ein L,-Signal
wird durch eine Schaltung bewirkt, wie sie in der F i g. 9 veranschaulicht ist.
Diese Schaltung veranschaulicht eine Kippstufe mit den Eingängen 11 und
12 und dem Ausgang A1. Die Zeitkonstantenglieder sind mit Cl und R1 bezeichnet,
von denen der Widerstand R1 veränderbar ist. Liegt an den Eingängen 11, 12
keine Signalspannung oder 0-Signal an, so ist der Transistor T; gesperrt. Der Transistor
T3 dagegen ist durchgesteuert, da N-Potential (L-Signal) über den Widerstand R,
an seiner Basis liegt. Der Ausgang A, führt also 0-Signal. Auf Grund des durchgesteuerten
Transistors T3 wird der Kondensator C, aufgeladen, und zwar von Mp her (dem Mittelpunkt
der Versorgungsbatterie) über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors T3 sowie
über den nach N verbundenen Kollektorwiderstand des
Transistors
T,,. Wird an einen der Eingänge 11 oder 12 L-Signal angelegt, so führt der Punkt
A infolge der dadurch veranlaßten Durchsteuerung des Transistors T, 0-Signal. Der
Kondensator Cl wird dann über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T, umgeladen,
und der Transistor T3 wird so lange gesperrt, bis der Kondensator Cl über den Widerstand
R,, entladen ist. Während dieser Sperrzeit des Transistors T3 führt der Ausgang
A1 somit L-Signal, das nach der Umladezeit des Kondensators, bedingt durch die Zeitkonstante
der Widerstands-Kondensator-Kombination R,, C, wieder verschwindet, so daß der Ausgang
A, dann wieder 0-Signal führt. Der Transistor T2 ist dem Transistor T3 parallel
geschaltet. und arbeitet diesem entsprechend. Der Kollektor des Transistors T2 wirkt
über den Rückkoppelwiderstand R4 auf den Eingang des Transistors T,.
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Wird aber während der Sperrperiode des Transistors T3 OL-Signal dem
OL-Eingang über die Diode D, der Basis des Transistors T3 zugeführt, so wird der
Transistor T3 während der L-Signalanteile der steuernden OL-Signalfolge über die
dann in Durchlaßrichtung gepolte Diode D, periodisch kurzzeitig geöffnet, so daß
am Ausgang A, nicht ein L-Signal, sondern eine L, -Signalfolge für die Dauer der
Sperrperiode des Transistors T3 entsteht. Wird nach der Umladung des Kondensators
C, der Transistors T3 wieder ständig dürchgesteuert, so erscheint nach Beendigung
der Sperrperiode des Transistors T3 am Ausgang A, wieder 0-Signal.
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Auf Grund des entsprechenden Verhaltens auch der nut einem OL-Eingang
ausgestatteten Kippstufe K in F i g. 8 wird somit das Gedächtnis M auf Grund eines
kurzen L,-Setzsignals ausgangsseitig, d. h. am Ausgang A,, eine L,-Signalfolge so
lange abgeben, bis das Gedächtnis über seinen Löscheingang wieder gelöscht wird.
Bei Ansteuerung des Gedächtnisses. wird dieses somit ständig hin und her gesteuert,
wodurch eine Überprüfung seines Betriebsverhaltens ermöglicht wird. Führt sein Setzausgang
A, fälschlich L-Signal anstatt 0- oder L,-Signal, so liegt ein Betriebsfehler vor,
der nach Herstellen der Verbindung vom A,-Ausgang des Gedächtnisses M zur Überwachungsschaltung
die L,-Überwachungsmittel N gemäß F i g. 5 zum Ansprechen bringen kann.
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Die Gedächtnisüberwachungsschaltung gemäß F i g. 8, bestehend aus
je einer M-, X- und I- Stufe, kann wesentlich vereinfacht werden durch eine Schaltung
gemäß F i g. 10a, 101. Hierbei gehören die Transistoren T, und T2 zu dem zu überwachenden
Gedächtnis, während der Transistor 77, die Kippfunktion steuert. Die Arbeitsweise
der Schaltung nach F i g. 10a, 10b entspricht der der F i g. B.
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Auch das ordnungsgemäße Verhalten einer Kippstufe gemäß F i g: 9 ist
auf Grund der voranstehenden Darstellung leicht zu ermitteln. Tritt ein Fehler in
der Kippstufe auf und gibt sie L,Signal an Stelle von Lo-oder 0-Signal ab, so kann
dieser Fehler auf Grund der L,-Überwachung gemäß F i g. 5 ebenfalls festgestellt
werden.
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`Beide Steuerbausteintypen, sowohl die Gedächtnisstufen als -auch
die -Kippstufen, müssen daher ausgangsseitig mit der L,-Überwachung gemäß F i g.
5 verbunden- sein, gleichgültig, an welcher Stelle der Steuekette und in welcher
Anzahl sie vorgesehen sind.
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Es ist. zweckmäßig, die Löscheingänge von Gedächtnisstufen ebenfalls
über, je-einen Widerstand, vorzugsweise im Bausteininneren, mit dem negativen Pol
N der Versorgungsspannungsquelle zu verbinden, um' Verbindungsdrahtbrüche mitüberwachen
zu können. Aus denselben Gründen sollten auch Umkehrstufen und Undgatter der Steuerkette
in der erläuterten Art i kompensierte Eingänge aufweisen. Dadurch, daß jeder Baustein
der Steuerkette zumindest ausgangsseitig mit den La- bzw. OL-Überwachungsmitteln
verbunden' wird, ist ein einwandfreies Arbeiten jedes Bausteines der Steuerkette
während des Betriebes überwachbar. Jeder Fehler, der in irgendeinem der Bausteine
auftritt, verursacht eine Entregung des Sicherheitsrelais. S-Hierbei werden nicht
nur die Steuerbausteine der Steuerkette, sondern auch die Überwachungsmittel des
Impulsempfängers IE und des Impulsgebers IG ständig mitüberwacht.
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In vielen Fällen, z. B. dann, wenn als Befehlsgeber Haugeneratoren
dienen, können auch diese ebenfalls auf Funktionssicherheit mitüberwacht werden,
indem als Steuerstrom für diese die L,-Signalfolge verwendet wird. Am Ausgang des.
Hallsondenanpaßverstärkers, ergibt sich dann (und nur dann) als verstärkte Hallspannung
eine L,-Signalfolge, wenn ein magnetisches Feld auf die Hallsonde einwirkt. Ist
das magnetische Feld nicht vorhanden, fehlt der Steuerstrom für die Hausonde oder
ist die Sonde selbst defekt, so ergibt sich ausgangsseitig des Sondenverstärkers
0-Signal.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine Hallsonderüberwachungsschaltung in
Verbindung mit einer Überwachungsschaltung für die Steuerkette einer Pressen: steuerung
ist in der F i g. 11 veranschaulicht. Die Presse selbst ist nicht dargestellt, jedoch
das Magnetventil Mv, das den Druckflüss;igkeitsstrom für die Kupplung zwischen Antrieb
und Abtrieb der Presse reguliert und damit die Kupplung zwischen dem Pressenantrieb
und dem Abtrieb über einen nicht veranschaulichten Hydraulikblock betätigt. Antrieb
und Abtrieb sind entkuppelt bei entregtem Magnetventil Mv; eine kraftschlüssige
Kupplung liegt vor, wenn die Wicklung des Magnetventils erregt und dieses damit
geöffnet wird.
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Die Hubpresse enthält weiterhin wegabhängige Schaltelemente zur Kennzeichnung
der Stellung oder Lage des Pressenstempels; sie sorgen außerdem dafür, daß sich
der Pressenstempel in der Ruhelage im oberen Totpunkt 0T (F i g. 11) befindet. Am
Abtriebsrad befindet sich dazu eine Steuerscheibe mit radial verteilten permanenten
Stiftmagneten, deren magnetische Felder von fest angeordneten Hallgeneratoren abgetastet
werden. Diese als Stellungsgeber für den Pressenstößel dienenden Haugeneratoren
wirken so in die nachgeschaltete Steuerung ein, daß eine über Hand bediente Betätigungskontakte
b,, b2 eingeleitete Stanzperiode jeweils im oberen Totpunkt endet und der Pressenstempel
bei zeitlich vorgeschriebener Betätigung der Kontakte b, und b2 jeweils eine Abwärtsbewegung
und danach eine Aufwärtsbewegung bis zum oberen Totpunkt 0T vollführt.
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Das Steuerungsschaltbild zeigt einen Hauptschalter bo, über den einerseits
auf nicht näher veranschaulichte Weise die dargestellten Steuerbausteine an die
Versorgungsgleichspannungsquelle-angeschlossen werden, deren negativer Pol mit N,
deren positiver Pol mit P und deren Mittelpunkt mit Mp bezeichnet ist. Außerdem
wird durch -den Schalter b, die Ansteuersignalfolge Lo vorbereitet .und auf einen
Eingang des Undgatters X3 .gegeben. Die L,-Signalfolge wird entsprechend der schematischen
.Darstellung gemäß F i g. 4b durch einen Impulsgenerator erzeugt, der in.
F
i g. 11 die Bausteine G, N,, N2, K, und P, umfaßt.
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Die Schalterkontakte b, und b2 sind der Presse zugeordnet und werden
durch die Pressenbedienung betätigt, und zwar der Schalter b, beispielsweise durch
die linke Hand der Bedienungsperson und der Schalter b2 durch deren rechte Hard.
Zum Einleiten des Stanzvorganges müssen beide Schalter b, -und b2 innerhalb einer
vorgegebenen Zeittoleranz (z. B. innerhalb 200 msec) betätigt werden, damit ein
Steuersignal-auf den als Speicher wirkenden Steuerbaustein Ml gegeben und damit
diese Gedächtnisstufe gesetzt werden kann. Ist sie gesetzt und gibt sie an ihrem
Ausgang Al die vorgeschriebene Signalfolge (L(,-Signal) ab, dann wird über die Leistungsstufe
P4 des Magnetventils Mv über den geschlossenen Kontakt s zum Ansprechen gebracht,
wonach sich der Pressenstempel aus seiner Ruhelage im oberen Totpunkt 0T zum unteren
Totpunkt UT (s. Diagramm F i g. 11) bewegt.
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Jedoch seien folgende Sicherheitsvorkehrungen unabdingbar: Solange
die Steuerscheibe den mit Süd I dieses Diagramms gekennzeichneten Bereich noch nicht
erreicht hat, soll der Stempel bei Öffnen der Schalter b, und b2 sofort stehenbleiben.
Dieser Bereich wird auch Tippbereich genannt. Um die Presse wieder einschalten zu
können, sollen die Schalter b,, b2 vor erneutem Schließen zuvor geöffnet .gewesen
sein. Ist aber der bewegbare Steuerteil Süd 1I der Steuerteile bereits in den Bereich
Süd I gelangt, so soll der Pressenstempel einen vollständigen Durchlauf über den
unteren Totpunkt UT zum oberen Totpunkt 0T vollführen und dort auch dann stillgesetzt
werden, wenn einer der beiden Schalter b,, b2 oder beide Schalter noch geschlossen
sind. Soll nun der Pressenstempel einen weiteren Hub durchführen, so sollen vor
erneutem Schließen der Schalter b,, b2 diese zuvor geöffnet gewesen sein (Sicherheitsschaltung
für Zweihand-Einrückung). Auch wenn die Schalter b, und b2 geöffnet werden, wenn
sich die Steuerscheibe im Bereich Süd 1 befindet, soll die Presse bis zum oberen
Totpunkt 0T laufen.
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Diesen selbständigen Rücklauf zum oberen Totpunkt 0T steuern die Bausteine
N3, X, und M2 in Verbindung mit der Leistungsstufe P4. Die Ansteuerung der
Bausteine im Tippbereich des Pressenstempels und im Rücklaufbereich wird durch die
der mit Permanentmagneten besetzten Steuerscheibe zugeordneten Hallgeneratoren Hl
und H2 veranlaßt. Dem Hallgenerator Hl wird der Steuerstrom aus der Leistungstufe
P3 zugeführt, deren Eingang durch die OL-Signalfolge der Kippstufe K, des Impulsgenerators
IG gesteuert ist. Auch für die Hallsonde 112 dient als Steuerstrom eine L,-Signalfolge
aus dem Impulsgenerator IG bzw. der Leistungsstufe P2.
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Die Hallspannung der Hallsonde H, bzw. H2 wird in dem zugehörigen
Anpaßverstärker AZ, bzw. AZ, verstärkt. Diese Bausteine liefern, solange ein Magnetfeld
auf die Hallsonden H, und H2 nicht einwirkt, ausgangsseitig 0-Signal, bei Einwirkung
eines Magnetfeldes auf die Hallsonden eine L,-Signalfolge. Jede dieser beiden L,-Signalfolgen
hinter den Verstärkern AZ, und AZ2 wird durch Umkehrstufen N4, N, bzw. N5, N, doppelt
umgekehrt, so daß am Ausgang A der Umkehrstufe N6 eine.Lo-Signalfolge abgegeben
wird, sobald ein Magnetfeld auf die Sondenkörper H, und H2 einwirkt. An den Ausgängen
Ä bzw. B der Umkehrstufe N4 bzw. N5 ergibt sich somit jeweils eine
OL-Signalfolge. Der Ausgang A der Umkehrstufe N6 wirkt einerseits auf den Eingang
1 der Umkehrstufe N3, andererseits auf den Eingang 1 des Undgatters
X,. -Der Ausgang B der Umkehrstufe N., ist mit dem Eingang 2 der Umkehrstufe N3
verbunden; am Eingang 2 des Undgatters X, liegt das Ausgangssignal der Gedächtnisstufe
Ml.
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Werden nach Einschalten der Stromversorgung über den Schalter b, die
Handschalter b1 und b2 betätigt, so erhalten die Eingänge 2 und 3 des Undgatters
X3 L-Signal, der Eingang -1 des gleichen Undgatters L.-Signal. Der Ausgang des Undgatters
X3 führt somit, da die Und-Bedingung an diesem Gatter erfüllt ist, L,-Signal. Das
Undgatter X3 hat vorteilhaft kompensierte Eingänge gemäß der Schaltung nach F i
g. 7, die bewirken sollen, daß beim Abbrechen eines Schaltdrahtes an seinen Eingängen
1, 2, 3 die Und-Bedingung auf keinen Fall erfüllt ist.
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Durch die Betätigung der Schalter b, und b2 erhalten auch die Kippstufen
K3 und K4 L-Signal. Sie geben ausgangsseitig auf Grund der Bemessung ihrer RC-Glieder
im Hinblick auf ihre Ansteuerung durch je ein OL-Signal an ihren OL-Eingängen ausgangsseitig
etwa 200 m/sec lang ein L,)-Signal ab, da ihre OL-Eingänge eine OL-Signalfolge vom
Ausgang der Umkehrstufe N$ erhalten, deren Eingang eine L,-Signalfolge vom Ausgang.
des Undgatters X3 erhält.
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Durch das Undgatter X4 wird die Und-Bedienung zwischen den Ausgängen
der Kippstufen K3 und K4 verknüpft. Da am Eingang 1 des Undgatters X4 die Lo-Signalfolge
vom Ausgang der Kippstufe K3, am Eingang 2 des Undgatters X4 die Lo-Signalfolge
vom Ausgang der Kippstufe K4 liegt und schließlich am Eingang 3 des Undgatters X4
L,-Signal vom Ausgang des Undgatters X3 liegt, führt der Ausgang des Undgatters
X4 L,-Signal, das einen Setzeingang des Gedächtnisses M, belegt. Diese Gedächtnisstufe
Ml ist durch die Bausteine N8, X, und K, entsprechend den Ausführungen zu
F i g. 8 so beschaltet, daß während ihres Ruhezustandes an ihrem Ausgang A1 0-Signal
auftritt, dagegen im Speicherfall (wenn sie durch ein L,-Signal vom Undgatter X4
gesetzt ist) an ihrem Ausgang Al eine L,-Signalfolge abgibt. Dieses L,-Signal wird
der Leistungsstufe P4 über deren Eingang 1 zugeführt, so daß deren Ausgang dann
OL-Signal abgibt, das das Magnetventil Mv zum Ansprechen bringt. Die Wicklung des
Magnetventils Mv wird also durch energiereiche L,-Impulse durchflossen und bleibt
für die Dauer der L,-Gabe in der Arbeitsstellung.
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Zur Überwachung der vorerwähnten Bausteine dient der Impulsempfänger
mit den Bausteinen N3, X6, Ks, P5, C, Gl und S entsprechend der Darstellung
gemäß F i g. 5. Die L" -Überwachung wird durch die Umkehrstufe N2,. die OL-Überwachung
durch das Undgatter X6 übernommen. Alle Bausteine der Steuerung, die ausgangsseitig
0-Signal oder L,-Signal, aber nicht L-Signal führen dürfen, sind ausgangsseitig
an mit Ziffern versehene Klemmen geführt und mit den entsprechend bezifferten Eingängen
der Umkehrstufe N3 verbunden. Es sind dies die Ausgänge der Bausteine X3, K3, K4,
X4, M,/A" K5, M2/A, und K2. Diejenigen Bausteine, -die ausgangsseitig L-Signal und
OL-Signal, aber nicht 0-Signal führen dürfen, z. B. die Bausteine P4 und N9, sind
mit den Eingängen des Undgatters XE verbunden.
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Während des Tippbereiches der Press sind die Hallgeneratoren H, und
H2 von keinem Magnetfeld angesteuert. Die Ausgänge A, Ä, B, B geben in diesem
Bereich
keine Information in die Steuerung. Befindet sich der Pressenstempel dagegen im
Rücklaufbereich, so geben die Ausgänge A bzw. B der Umkehrstufe N6
bzw. N, L,-Signalfolgeri auf die Eingänge der Bausteine N3 und X1. Hierdurch wird
die Gedächtnisstufe M2 auf Grund ihrer Zusammenschaltung mit den Bausteinen X2 und
K2 entsprechend der Darstellung zu F i g. 8 gesetzt und gibt ausgangsseitig eine
L,-Signalfolge ab, die dem Eingang 2 der Leistungsstufe P4 zugeführt ist. Hierdurch
wird das Magnetventil Mv so lange erregt, bis an der Umkehrstufe N3 die Eingangssignale
wieder verschwinden. Dann wird der Speicher M2 gelöscht und das Magnetventil Mv
entregt. Auch die L,-Signalfolge des Gedächtnisses M2 und der Kippstufe K2 werden
durch die als Lo-Überwachungsmittel dienende Umkehrstufe N9 überwacht. Tritt bei
irgendeinem der Bausteine ein Fehlersignal auf, so wird, wie zu F i g. 5 beschrieben,
das Sicherheitsrelais S entregt, wodurch sein Ankerkontakt S
den Stromkreis
des Magnetventils Mv öffnet und dieses im Gefahrenfall entregt.
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Die Erfindung ist an Hand einer Pressensteuerung näher erläutert worden,
bei der nur ein einziges Ausgangselement, nämlich das Magnetventil Mv, betätigt
wird. Es ist denkbar, daß bei einer Maschinensteuerung eine Vielzahl von Ausgangselementen
vorgesehen ist, die je bei falscher Betätigung gefährliche Situationen für das zu
behandelnde Werkstück oder die Bedienungsperson hervorrufen könnten. Die Erfindung
läßt vorteilhaft eine Ausweitung zur Anpassung an die gegebenen Betriebsverhältnisse
ohne weiteres zu. Die dynamische Überwachung der in der Steuerung verwendeten Steuerbausteine
kann sich im Bedarfsfall auf die Überwachung einiger weniger Bausteine oder Bausteingruppen
beschränken. Es ist aber ebensogut möglich, sämtliche überhaupt verwendeten Bausteine
auf Fehlerfreiheit ihrer Ausgangssignale hin zu überprüfen. Die Anzahl der zu überwachenden
Bausteine kann -beliebig groß sein, sofern nur dafür gesorgt wird, daß die Anzahl
der Eingänge der L,- bzw. OL-Überwachungsmittel der zu überwachenden Anzahl von
Steuerbausteinen angepaßt ist. Einer Parallelschaltung mehrerer Umkehrstufen als
L,-Überwachung und mehrerer Undgatter als OL-Überwachung sind praktisch keine Grenzen
gesetzt, wenn es sich darum handelt, die Anzahl der Eingänge den Erfordernissen
entsprechend zu vervielfachen.