DE1583072B1 - Schaltung,insbesondere zum Steuern von Ausbaurahmen oder -boecken des hydraulischen Strebausbaus im Untertagebergbau - Google Patents

Description

gruppen ergeben sich verschiedene Prioritäten für die von den Verriegelungselementen geschalteten Betriebsvorgänge.

Da lediglich die Verriegelungselemente, nicht aber die in ihnen zusammengefaßten Grundbausteine miteinander verschaltet zu werden brauchen, läßt sich eine beliebige Verriegelungssteuerung von wenig geschulten Kräften in kurzer Zeit nach dem Baukasten-

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch miteinander verschaltete, unter sich identische und in sich Grundbausteine eines insbesondere pneumatischen Schaltsystems zusammenfassende Verriegelungselemente gelöst, die jweils einen Iöschdominieio renden Speicher enthalten, vor dessem Löscheingang ein ODER-Glied liegt und dessen beide Ausgänge jeweils an die Eingänge von zwei UND-Gliedern zur Bildung von wenigstens vier bedingten Abgängen des Verriegelungselementes gelegt sind, jedoch außer-Betriebsvorgang ablaufen zu lassen, bevor ein oder 15 dem selbst je einen unbedingten Abgang des Verriemehrere andere Betriebsvorgänge in Gang gesetzt gelungselementes bilden.

werden, und dabei noch eine vorbestimmte Reihen- Die Verriegelungselemenle lassen sich auf verfolge des Ablaufes dieser nachgeschalteten Betriebs- schiedene Weise hintcreinanderschalten und bilden vorgänge einzuhalten. Beim hydraulischen Streb- dann sogenannte Verriegelungsgruppen. Je nach der ausbau kann es sich bei den Betriebsvorgängen um 20 Stellung des einzelnen Verriegelungselementes in der den Ablauf von unter sich gleichen Steuerketten Gruppe und je nach der Anzahl der Verriegelungseinzelner Ausbaurahmen oder -bocke handeln. Komplizierter ist im Untertagebergbau die Ordnung von
unter sich nicht gleichen Betriebsvorgängen in dem
obigen Sinne, z. B. bei schreitendem Strebausbau, 25
der aus mehreren Normalrahmen und aus einigen
Spezialrahmen besteht, die gegenüber den Normalrahmen die zusätzliche Aufgabe erfüllen, das Fördermittel auszurichten.

Zur Erfüllung solcher Zwecke dienen bisher Folge- 30 prinzip herstellen. Die Gleichartigkeit der Bausteine Schaltungen, die beispielsweise nach Zeit- oder Druck- ermöglicht eine verbilligte Produktion und schafft planen arbeiten. Die auf eine Vollautomatisierung die Möglichkeit, mit Hilfe einer einfachen und wirtabzielende Entwicklung des hydraulischen Streb- schaftlichen Lagerhaltung ständig die Verriegelungsausbaus erfordert eine immer größere Zahl von elemente zur Verfügung zu halten. Dadurch lassen Informationsmöglichkeiten des vom Strebausbau ge- 35 sich industrielle Lieferfristen und durch diese bedingte bildeten Systems. Außerdem muß dieses System mit unerwünschte Verzögerungen ausschalten. Insbesonanderen Systemen im Streb, etwa dem aus Gewin- dereist es wesentlich, daß durch Auswechseln einzelner nungsmaschine, Fördermittel und Vordrückeinrich- Verriegelungselemente Defekte im Gesamtsystem, tung gebildeten System im Rahmen zukünftiger das durch die Schaltung gesteuert wird, sehr leicht Entwicklungen verknüpft werden. Noch weitergehen- 40 erkannt und beseitigt werden können, dere Verknüpfungen, die außerdem in den Abbau- Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der

strecken oder Hauptstrecken wirksame weitere Systeme in die Schaltung einbeziehen, erscheinen nicht ausgeschlossen. Die unter solchen Umständen erforderlichen Netzwerke mit ihrer Vielzahl von Verriegelungsproblemen lassen sich mit den bisher verwendeten Folgeschaltungen nicht mehr herstellen.

In anderen Zweigen der Technik sind Schaltsysteme aus logischen Verknüpfungs- und Speichergliedern bereits eingeführt worden. Ein hydraulischer Strebausbau mit selbsttätig schreitenden Ausbeueinheiten, dessen Verriegelungsprobleme im Rahmen eines logischen Schaltsystems durch Bildung wechselnder Gruppen gelöst sind, ist Inhalt eines älteren und noch nicht zum Stande der Technik gehörigen Vorschlages (Patentanmeldung B 92993 VIa/5c).

Der Aufbau von Schaltsystemen mit logischen Verknüpfungs- und Speichergliedern erfordert jedoch beträchtliche Fachkenntnisse. Im Bergbau kommt die

Forderung hinzu, einmal eingerichtete Schaltungen 60 gänge / und N und einen bzw. zwei Ausgänge X, X. bedarfsweise ändern zu können, wenn dies bestimmte Das Ausgangssignal eines zweiten Ausgangs ist immer Betriebsbedingungen erforderlich machen. Dabei ist die Negation des ersten Ausgangs, davon auszugehen, daß derartige Änderungen hau- Steht nun am Informationseingang / ein kurz-

figer als anderswo erforderlich sind und von wenig zeitiges Signal an, so entsteht ein Signal auch am qualifiziertem Personal ausgeführt werden müssen. 65 Ausgang X des Speichers. Dieses Signal wird auf Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zu- den Paralleleingang von / an der oberen ODER-grunde, die eingangs genannten Verriegelungsschal- NICHT-Funktion zurückgekoppelt und ersetzt dort tungen so einfach aufzubauen, daß sie auch von das Informationssignal. Infolgedessen wird die In

Zeichnungen näher erläutert: es zeigt

F i g. 1 einen löschdominierenden Speicher aus zwei ODER-NICHT-Funktionen,

F i g. 2 das Symbol für einen löschdominierenden Speicher, bei dem die Löschseite durch LL gekennzeichnet ist,

F i g. 3 den Aufbau eines Verriegelungselementes gemäß der Erfindung,

F i g. 4 das Symbol für das Verriegelungselement nach F i g. 3 und

F i g. 5 die Verschaltung von Verriegelungselementen nach den F i g. 3 und 4 in einer Verriegelungsgruppe.

Grundbestandteil des später zu erläuternden Verriegelungselementes ist der in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene löschdominierende Speicher. Er besitzt folgende Eigenschaften:

Der löschdominierende Speicher hat zwei Ein-

formation auch nach Verschwinden des Signals bei / beliebig lange gespeichert.

Erscheint ein Löschsignal am Löscheingang .V. so wird die Rückkopplung unterbrochen und das Ausgangssignal Λ' gelöscht. Stehen an beiden Eingängen / und N gleichzeitig Signale an. dominiert das Löschsignal. Dann wird das Informationssignal bei / nicht aufgenommen.

Dieser löschdominierende Speicher bildet das Kernstück eines nachfolgend zu beschreibenden Verriegelungselementes.

Wie in einer später noch als Ausführungsbeispiel näher zu erläuternden Schaltung gezeigt wird, wirken auf das Verriegelungselement Löschsignale von verschiedenen anderen Verriegelungselementen ein. Daher ist dem Löscheingang des Speichers eine ODER-Funktion vorgeschaltet, die alle Löschsignale zusammenfaßt. In dem in F i g. 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um drei ODER-Eingänge Nl. .V2 und Λ'3. _

Die beiden Ausgangssignale .V und Λ" können direkt weitergegeben werden, ihre Weitergabe kann aber auch von Bedingungen abhängig sein. Dies ermöglichen die _vier UND-Glieder mit den Ausgängen K Z. K Z. Die an den Eingängen der vier UND-Glieder liegenden Speicherabgangssignale werden über die Ausgänge Y. Z. Y. Z nur dann weitergegeben, wenn der jeweils zweite Eingang des UND-Gliedes also einer der Eingänge Sy₁JS-. S_F und S=
ein Signal führt. Die Ausgänge Y. Z. Y. Z sind deshalb bedingte Ausgänge des Verriegelungselemeivtes. Unbedingt sind dagegen die Ausgänge X und X.

An die Eingänge S₁, S-, S_f und S₅ der UNDrGlieder können beliebige logische Netzwerke angeschlossen sein, die ihrerseits Bedingungen bilden.

Eine vereinfachte Darstellung des vorstehend beschriebenen und in Fig. 3 in seinen Einzelheiten wiedergegebenen Verriegelungselementes zeigt das symbolische Blockbild des Verriegelungselementes in F i g. 4. In der F i g. 5 ist das Blockbild der dort wiedergegebenen mehreren Verriegelungselemente noch dadurch vereinfacht, daß sämtliche Ein- und Ausgänge, die im speziellen Fall nicht benötigt werden, weggelassen sind.

Im Rahmen einer Schaltung, die aus den vorstehend beschriebenen und unter sich identisch ausgebildeten Verriegelungselementen aufgebaut ist. wird das spezielle Verriegelungselement mit zwei Indizes, allgemein mit V_kp bezeichnet, wobei die Indizes A und ρ die Stellung des Elementes in der Schaltung beschreiben. Dies wird später näher erläutert.

Ein derartiges Verriegelungselement V_kp besitzt folgende Funktionen:

1. ^in Signal an / erscheint am unbedingten Ausgang X und wird so lange gespeichert, bis an mindestens einem der Eingänge N₁, N₂ .. ■ ein Löschsignal erscheint. Dann hat der Ausgang λ' kein Signal. Steht gleichzeitig ein Signal bei / und an einem der Eingänge N₁, N₂ ... an, so jiihrt X kein Signal. Der unbedingte Ausgang X führt nur dann ein Signal, wenn X kein Signal führt.

2. Die bedingten Ausgänge K Z führen das gleiche Signal wie X, wenn an den zugehörigen Steuereingängen Sj. und S- ein Signal anliegt. Ist das nicht der Fall, führen Y bzw. Z kein SignaJ. Das gleiche gilt für die bedingten Ausgänge Y und Z. die dem unbedingten Ausgang X mit den Steuereingängen S₅= und S₅ zugeordnet sind. Nachfolgend sollen einige Ausführungsbeispiele von Schaltungen wiedergegeben werden, welche aus einer Zusammenschaltung der unter sich identisch ausgebildeten Verriegelungselemente aufgebaut sind. Dererste Verschaltungsschritt besteht darin, mehrere Verriegelungselemente hintereinanderzuschalten. Dazu ist der Ausgang Λ' oder der bedingte Ausgang Y des ίο einen Elementes mit dem Eingang / des anderen Elementes zu verbinden. In speziellen, aber selteneren Fällenjcönnen auch die negierenden Ausgänge Λ\ Ζ oder Y benutzt werden. Wegen der sehr großen Zahl von Kombinationsmöglichkeiten sollen nur die is gebräuchlichsten Schaltungen beschrieben werden. Diese Hintereinanderschaltung mehrerer Verriegelungselemente ergibt eine Funktionsgruppe. »Verriegelungsgruppe« genannt. Wenigstens zwei Verriegelungsgruppen müssen in einer Verriegclungssteuerung vorhanden sein. Der erste Index A^- in der Indizierung von V_kp für ein Verriegelungselement gibt die betreffende Verriegelungsgruppe an. Es gibt also

A = 1. 2. 3

K .

Der zweite Index ρ gibt die Ordnungszahl des Verriegelungselementes in der Gruppe A an. Es gilt also

ρ = 1. 2. 3 ... P.

Geht man von der Vorstellung aus. daß alle Verriegelungsgruppen nebeneinandergesetzt sind, so ergibt sich eine matrixförmige Anordnung der Verriegelungselemente. Eine Verriegelungsgruppe A nimmt darin die A-te Spalte ein. In der p-ten Zeile der Matrix stehen die p-ten Elemente aller Verriegelungsgruppen. Die zum Index/) gehörende Zeile soll »Prioritätsniveau /)« heißen. Da in der fertigen Schaltung jede Verriegelungsgruppe einem der zu steuernden Betriebsvorgänge zugeordnet wird, sagt die Bezeichnung V_kp folgendes aus:

Es handelt sich um das Verriegelungselement, das in der Α-ten Verriegelungsgruppe (des Betriebsvorganges A) auf dem p-ten Prioritätsniveau steht. Die Zählung der Prioritätsniveaus soll auf derjenigen Seite der Matrix beginnen, in die die Steuersignale einlaufen.

Der zweite Verschaltungsschritt besteht darin, Verriegelungssignale auf die Löscheingänge JVl, N2 usw. der V_kp zu führen. Es lassen sich dabei zwei Typen

unterscheiden, nämlich Verriegelungssignale, die aus der gleichen Verriegelungsgruppe stammen, und Signale, die aus einer anderen Verriegelungsgruppe herangeführt werden.

Die aus der gleichen Verriegelungsgruppe stammenden Löschsignale haben, abgesehen von Spezialfällen, folgende Aufgabe:

Sobald ein Verriegelungselement V_kp das Informationssignal übernommen hat, kann das darunterliegende V^p-i gelöscht werden, damit es zur Auf-

nähme einer neuen Information bereit ist. Das Ausgangssignal X_kp von V_kp muß einmal zum Eingang / von V_kp__l weitergeleitet werden und gleichzeitig auf einen der Löscheingänge, z. B. JV₁ von V_kp^_x. Das letzte Element V_kP einer Verriegelungsgruppe gibt sein Ausgangssignal X_kP an das zu steuernde System weiter und leitet damit den Betriebsvorgang k ein. Nachdem der Betriebsvorgang beendet ist, wird durch die Rückmeldung R^ aus dem gesteuerten

System über einen Löscheingang von l'_u, das Signal X_u, gelöscht.

Die Ausgangssignale X_kp müssen schließlich noch als Verriegelungssignale auf die Löscheingänge der Elemente anderer Verriegelungsgruppen weitergeführt werden. Die Verriegelungssignale verriegeln das Steuersystem und werden weiter unten näher beschrieben.

Jedes Ausgangssignal X_kp eines beliebigen Verriegelungsclementes hat also drei Funktionen:

1. Weitergabe des Informationssignals an das Element lip + i (bzw. an das zu steuernde System).

2. Löschen des Elementes I_4/I_,.

3. Abgabe von Verriegelungssignalen an die Verriegelungselemente anderer Verriegelungsgruppen.

Entsprechende Überlegungen gelten für die bedingten Ausgänge Y. Z. Y Z. Das allgemeine Schaltbild einer Verriecelungsgruppe k zeigt F i g. 3 für

P = J. " '

Bei der dargestellten Verriegelungsgruppe ist ein löschdominierender Speicher vorgeschaltet, der folgende Funktion besitzt:

Von einer Zentrale bzw. aus dem zu steuernden System kommt die Meldung I_k, daß die Bedingungen für das Einleiten des Steuervorganges k erfüllt sind. Dieses Signal heißt »Bereitschaftssignal für den Betriebsvorgang k«. Damit durch die Löschwirkung von Verriegelungssignalen keine Information verlorengeht, wird sie in dem erwähnten Speicher, der als »Eingangsspeicher £₄« bezeichnet werden soll, so lange gespeichert, bis das nachfolgende Verriegelungselement Ij₁₁ das Signal übernommen hat. Das Ausgangssignal .Y₄, löscht E_k. damit er zur Aufnahme neuer Signale bereit ist. Alle Eingangsspeicher E_k sollen zum Prioritätsniveau 0 zusammengefaßt werden. Das Bereitschaftssignal schaltet, wenn es den Eingangsspeicher verlassen hat. bis zum letzten noch nicht verriegelten Prioritätsniveau durch. Hier wartet es. bis die Verriegelung des gesperrten Niveaus aufgehoben ist. und rückt dann weiter vor. Hat das Signal die letzte Prioritätsebene P erreicht, wird durch X_kl, der Steuervorgang eingeleitet.

Aus der sehr großen Zahl von Möglichkeiten die Verriegelungsleitungen zu verknüpfen, seien nur einige charakteristische Beispiele herausgegriffen:

1. Die einfachste Verriegelungssteuerung besteht aus zwei Verriegclungsgruppen k = 1.2 und den Prioritäten ρ = O.I. Das'Ausgangssignal je eines Verriegelungselementes wird auf den Löscheingang des jeweils anderen geführt (Entweder-Oder-Steuerung). Der Steuervorgang, der als erster das Bereitschaftssignal erhält, findet zuerst statt. Wenn aber statt des Ausgangssignals A'_u das bedingte Signal V₄₁ verwendet wird, beginnt ^>? zuerst derjenige Steuervorgang, bei dem zuerst das Bereitschaftssignal und das Bedingungssignal S_y gleichzeitig anstehen.

Soll nur dann verriegelt werden, wenn ein Signal S. als Ausdruck einer Bedingung erscheint, wird der Steuervorgang k über den Ausgang X_kl eingeleitet, und die Verriegelungsleitungen werden von den Ausgängen Z₄₁ zu den Löscheingängen N des Nachbarelementcs geführt (»Bedingtes Verriegeln«).

2. Weist die Schaltung statt zwei Verriegelungsgruppen deren mehrere (k = L 2. 3 ... K) auf.

so läßt sich damit z. B. ein hydraulischer Strebausbau aus mehreren schreitenden Ausbaueinheiten steuern. Das Ausgangssignal einer Verriegelungsgruppe V_kl leitet den Schreit Vorgang einer zugeordneten Einheit ein und wird außcr-.dem auf die Löscheingänge einer wählbaren Anzahl von Nachbargruppen, deren jede ihrerseits Ausbaueinheiten zugeordnet ist. geführt. Dann können mehrere Einheiten nicht gleichzeitig schreiten.

Sollen die Einheiten in kürzeren Abständen schreiten, muß die Anzahl der von einer Verriegelungsgruppe bewirkten Verriegelungen unter fmständen während des Betriebes geändert werden. Zu diesem Zweck müssen die dem Verriegelungstyp mit der kleineren Anzahl entsprechenden Leitungen von X_kl auf die Löscheingänge der zu verriegelnden Nachbarelemente geführt werden, und die noch fehlenden Verriegelungen sind über den bedingten Ausgang Z_kl wegzuführen. Ist die Bedingung S. nicht vorhanden, ist der Verriegelungstyp mit kleinerer Anzahl wirksam, ist das Signal S. vorhanden, kommen die von Z gewählten Verriegelungen noch dazu.

3. Sollen einige Ausbaueinheiten etwa mit dem Ziel, das Fördermittel auszurichten, bevorzugt schreiten, ist ein weiteres Priorijätsniveau einzufügen, d.h. ρ = 0. 1. 2. Das die Steuersignale abgebende Niveau ρ = 2 wird hierbei so verschaltet, wie es im vorausgehenden Abschnitt beschrieben wurde. Auf dem Niveau ρ = 1 werden nur die Verriegelungsleitungen angeschlossen, die von den Verriegelungselementen der bevorzugten Rahmen ausgehen. Trifft ein bevorzugtes Bereitschaflssigna' ein. kann es in jedem Fall ungehindert zum Niveau 1 durchschalten und alle in seinem Verriegelungsbereich wartenden Nachbarsignale des Niveaus 1 löschen. Schreitet zu dieser Zeit bereits einer der Nachbarrahmen, wartet das Signal auf dem Niveau 1. bis das Niveau 2 nach Beendigung des Schreitens gelöscht ist. und leitet dann seinerseits den eigenen Steuervorgang ein. Etwa anstehende Nachbarsignalc müssen so lange warten, bis das Niveau /) = I freigegeben ist.

4. Ein weiteres Beispiel ist die Abzweigsicherung für Weichensysteme. Sie erfordert eine Regelung der Ablauffolge bei der Freigabe der miteinander konkurrierenden Fahrstraßen. Die Freigabe soll im allgemeinen in der Reihenfolge des zeitlichen Eintreffens der Züge erfolgen. Die Zahl P der Prioritätsniveaus muß hierzu gleich der Zahl der konkurrierenden Fahrstraßen sein. Jedes Element verriegelt alle anderen Elemente des gleichen Niveaus. Das erste ankommende Bereitschaftssignal schallet direkt zum Niveau P durch und gibt die zugehörige Fahrstraße frei. Treffen indessen weitere Anmeldungen ein. können sie in der Reihenfolge ihres Eintreffens bis zum Niveau ρ — 1. ρ - 2 usw. durchschalten und auf ihrem Niveau alle anderen Elemente verriegeln. Hat der Zug das" Weichensystem verlassen, wird das Steuersignal gelöscht und damit das Niveau P freigegeben. Das auf P - 1 wartende Signal schaltet auf P durch, so daß die nächste Fahrstraße freigegeben wird, außerdem rückt jedes

auf einem tieferen Niveau wartende Signal auf die nächst höhere Prioritälsebene vor.

5. Bei der Verriegelung von Transportbändern werden die negierenden Ausgänge X. 7 Z benutzt. Es sei angenommen, daß jedes folgende " Band erst dann anlaufen soil, wenn das vorgeschaltete Band bereits läuft. Bei stehendem Band geben dann die negierenden Ausgänge ein Signal ab, das auf. einen Löscheingang der Verriegelungsgruppe des Folgebandes gegeben ^IC wird. Damit sind alle Folgebänder blockiert. Erst wenn das Vorband läuft und die negierenden Ausgänge kein Signal führen, kann das Folgeband anlaufen._Durch Benutzung der bedingten Ausgänge V. Z kann man das Anlaufen des · Bandes noch von weiteren Bedingungen abhängig machen.

(i. In allen vorstehend beschriebenen Verricgelungsschaltungen wurde vorausgesetzt, daß jedes Element das vorausgehende der gleichen Verriegelungsgruppe löscht und daß die von einem Element ausgehenden Verriegelungsleitungcn zu Elementen des gleichen Prioritätsniveaus führen. Wird auf eine oder beide dieser Bedingungen verzichtet, dann läßt sich eine weitere Klasse ^2S von Verriegelungsbedingungen mit komplizierterer Logik ableiten.

Die in den beschriebenen Schaltungen verwendeten Verriegelungselemente sind, wie aus den vorstehenden Erläuterungen ohne weiteres ersichtlich, unter sich identisch ausgebildet und vereinigen in sich Grundbausteine eines beliebigen Schaltsystems. Für den Bergbau empfehlen sich dabei die Grundbausteine pneumatischer Schaltsysteme, weil solche pneumatischen Schallsystemc im Gegensatz zu den elektrischen Schallsystemcn keine besonderen Maßnahmen zur Vermeidung der Explosionsgefahr voraussetzen.

Die vorstehend beschriebenen Schaltungen sind im übrigen nur Ausführungsbeispielc. Allgemein gesehen lassen sich die erfindungsgemäßen Schaltungen in Steuerzentralen für Prozcßregler verwenden, wenn definierte Verriegclungsbedingungen in einem sonst beliebig komplizierten System von miteinander verbundenen Automaten vorliegen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Insbesondere zum Steuern von Ausbaurahmen oder -bocken des hydraulischen Strebausbaus im Untertagebergbau dienende logische Schaltung, durch die mehrere voneinander unabhängige Betriebsvorgänge gegeneinander verriegelt sind, welche jeweils durch Löschen eines ihren Ablauf in Gang setzenden Einleitungssignals oder durch eine Rückmeldung nach Ende des Betr-icbsvorganges unterbrochen werden können, gekennzeichnet durch miteinander verschaltete, unter sich identisch ausgebildete und in sich Grundbausteine eines insbesondere pneumatischen .Schaltsystems zusammenfassende Verriegelungselemente (V_kp\ die jeweils einen löschdominierenden Speicher enthalten, vor dessen Löscheingang ein ODER-Glied liegt und dessen beide Ausgänge jeweils an die Eingänge von zwei UND-Gliedern zur Bildung von "wenigstens vier bedingten Abgängen des Verriegelungselementes gelegt sind, jedoch außerdem selbst je einen unbedingten Abgang des Verriegelungselemcntes bilden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY

   -. 909 583/74