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Zentraler Hauptzeitgeber Die Erfindung bezieht sich auf einen zentralen
Hauptzeitgeber, der bei der zeitlichen Führung impulsgesteuerter Vorgänge, insbesondere
industrieller Prozeßabläufe Verwendung findet.
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Bei der zeitlichen Führung von industriellen Prozeßabläufe n, beispielsweise
in der chemischen Industrie, werden sehr häufig zentrale Hauptze itgeber eingesetzt,
die in der Lage sind, gegebenenfalls mehrere Impulsreihen unterschiedlicher Frequenz
zu liefern. Diese Impulse werden dann im Sinne von Takt- bzw. Befehlsimpulsen zur
Lenkung des Wirkungsablaufs von zu regelnden bzw. sonstwie zu beeinflussenden Fertigungsabläufen
verwendet. Dabei ist es erforderlich, daß die Hauptzeitgeber sehr genau arbeiten,
da durch die von ihnen abgegebenen Impulse unter Umständen gleichzeitig mehrere
von verschiedenen Ausgangspunkten ausgehende Fertigungsprozesse gesteuert und an
einem Punkt zusammengeführt werden. Dabei kann
die Impulsfrequenz
der von dem verwendeten zentralen Hauptzeitgeber erzeugten Impulsreihen zwischen
1 Impulssec. bis 1 Impuls/h betragen. Letzteres kommt beispielsweise bei der Steuerung
langsam verlaufender chemischer Prozesse in Frage. Die Erfindung hat sich die Aufgabe
gestellt, die Notwendigkeit, den gesamten Fertigungsprozeß bei Ausfall des zentralen
Hauptzeitgebers abschalten zu müssen, zu vermeiden. Die Erfindung geht aus von einem
zentralen Hauptzeitgeber,»der bei der zeitliehen Führung impulsgesteuerter Vorgänge@insbesondere
industrieller Prozeßabläufe Verwendung findet und besteht darin, daß zwei zentrale
Zeitbasen vorgesehen sind, von denen eine auf die zu steuernde Strecke geschaltet
ist, und daß die Ausgänge der zentralen Zeitbasen jeweils parallel mit den Eingängen
exklusiver ODER-Gatter und die Ausgänge der exklusiven ODER-Gatter mit den Eingängen
von Ansprechverzögerern verbunden sind, denen Signalisier- und/oder Umschalteinrichtungen
nachgeschaltet sind.
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Die Erfindung ermöglicht es, Störungen, die im Hauptzeitgeber begründet
sind, rechtzeitig zu erkennen und in ihren Auswirkungen einzugrenzen, so daß die
Verfügbarkeit der Produktionsanlagen erhöht wird.
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Vorteilhafterweise ist die Verzögerungszeit der den exklusiven ODER-Gattern
nachgeschalteten Anspreohverzögerern auf die Frequenz der jeweils zu kontrollierenden
Impulsreihe abgestimmt,
so daß bei zeitlich nur geringfügig gegeneinander
verzögerten Impulsen ein Ansprechen der Alarmanlage nicht erfolgt.
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Aus der.deutschen Auslegeschrift 1:177.262 ist die Verwendung von
exklusiven ODER-Gattern bei einer Sicherheitsschaltung für Kernreaktoren schon bekannt.
Die bekannte Anordnung arbeitet so, daß von gesteuerten Ringzählern erzeugte Impulse
direkt und über zu überwachende Meßkanäle einem Impulsvergleicher zugeleitet werden,
der dann anspricht, wenn nicht gleichzeitig an seinen beiden Eingängen ein Impuls
anliegt. Ein solcher Impulbvergleicher kann durch ein exklusives ODER-Gatter dargestellt
sein.
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Zwischen der bekannten Anordnung und der Erfindung besteht kein Zusammenhang,
da die Schaltung nach der DAS 1.177.262 zur Überwachung von Meßkanälen bei Kernreaktoren
dient, während die erfindungsgemäße Anordnung sich auf einen zentralen Hauptzeitgeber,der
bei der zeitlichen Führung von industriellen Prozeßabläufen verwendet wird, bezieht.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert: Die Reihenfolge der mit den Zahlen 2a bis 7a und 2b bis
7b gekennzeichneten Kästchen stellt jeweils eine zentrale Zeitbasis dar, wie sie
bei der zeitlichen Führung industrieller
| Prozeßabläufe Verwendung findet. Dabei bedeuten die einzelnen |
| Kästchen jeweils eine Untersetzerstufe. Bis auf die beiden
Un- |
| tersetzerstufen 4a und 6a bzw. 4b und 6b jeder Zeitbasis unter- |
| setzen alle Untersetzerstufen um den Faktor los d.h. daß die |
| amEingang der entsprechenden Untersetzerstufen anliegende Im- |
| pulsfrequenz um den Faktor 1o verkleinert, die Anzahl der Im- |
| pulse in der Zeiteinheit also auf den zehnten Teil herabgesetzt |
| wird. Bei den Untersetzerstufen 4a und 6a bzw. 4b und 6b han- |
| Belt es sich um Sechserzähler; die am Eingang dieser Zähler
an- |
| liegende Impulsreihe wird in. diesem Zähler nur um den Faktor
S! |
| erniedrigt. Gespeist werden die beiden Zeitbasen im Ausführungs- |
| beispiel mit Impulsen von ihnen vorgeschalteten Impulsgeber
La |
| und 1b, die eine Frequenz von 100 Hz aufweisen. Eine
solche -Im- |
| V |
| .pulsfrequerz kann beispielsweise durch Gleichrichtung der
nor- |
| malen jeweiligen Netzspannung von 50 Hz geronnen werden. Zwi- |
| schen den Untersetzerstufen der beiden Zeitbasen können somit |
| Impulsreihen sehr unterschiedlicher Frequenz abgenommen und |
| zur zeitlichen Steuerung von Fertigungsabläufen, Weiterschal- |
| tung bzw. Umschaltung von Praduktionsketten@ b. d rrl. verwendet |
| werden, wenn der gesamte Wirkungsablauf des Produktionsprozes- |
| ses nach einem bestimmten Zeitplan erfolgen soll. . Die Abnahine |
| der einzelnen Impul sre-i l#&r. geschieht, t@ber b iol
.r-#2 Schalter 24 |
| bis 27, die von Relais JE- ?cis 2i ges'eae@@ se,@@ .p nach
Erz- |
| ,esung der ReL.ai.s?,8 bis --21bzwo der sGe,a@g#'::'VaxN1 |
| bis 27 wird dann jeweils die eine oder die c"' ':de -e |
| r3@ü4.ä@1 |
| ZtY',-'i@är,3trr'7.'0`'.7 auf e>ur grg., 1'77s A#,e.,#'.'-hh'ai-^tet
aein. De je- |
| a$? dz-.z, .:.@ |
| , x |
ergibt sich aus der Art der jeweiligen Untersetzerstufe,, d.h.
ob diese um den Faktor 1o oder den Faktor 6 untersetzt. Da die -tetradisch verschlüsselten
Untersetzerstufen 2a und 3a jeweils um den : Faktor 1o untersetzen, liegt.somit
am Ausgang Al eine Impulsfolgefrequenz von 1 Hz. Die Untersetzerstufe 4a ist ein
tetradisch verschlüsselter Sechserzähler, am Ausgang A2 erscheint somit alle 6_Sekunden
ein Impuls. Die Stufen 5a und 7a untersetzen um den Faktor 1o, die Stufe 6a um den
Faktor 6, so daß am Ausgang A3 alle Minuten, am Ausgang A4 alle 6 Minuten und am
Ausgang der Untersetzerstufe 7a schließlich alle Stunden ein Impuls erscheint. Für
den Hauptzeitgeber 2b bis 7b gilt entsprechendes.
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Im Ausführungsbeispiel wird die Stellung der Hauptzeitgeber außerdem
noch für den Bereich von 1 Sekunde bis 1 Stunde auf Anzeigeröhren 28, 29 angezeigt.
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Zur Störungskontrolle sind die jeweils parallel liegenden Ausgänge
der zentralen Zeitbasen mit den Eingängen eines exklusiven ODER-:Gatters 8, 9 oder
1o verbunden. Die Wirkungsweise exklusiver-ODER- bzw. Antivalenzgatter, wie sie
auch' genannt werden, ist so,.daß an dem Ausgang des exklusiven ODER-Gatters ein
-Signal dann erscheint, wenn an den Eingängen des Gatters nicht gleichzeitig Signal
anliegt; zeitlieh aufeinenderf tilgende Impulse, gleichgültig welchem Eingang des
Gat-Lers sie zugeführt werden, werden also ungehindert- dg@irch(,>elaasen, wird
beiden Eingängen des Gatters gleich®
zeitig ein Impuls zugeführt,
erfolgt kein Ausgangsimpuls. Der Aufbau solcher exklusiver ODER-Gatter ist bekannt
(siehe etwa das Buch von Millman/Taub, "`Pulse and Digital Circuits", Ausgabe 1956,
S. 411), so daß hierauf nicht mehr eingegangen zu werden braucht. Den exklusiven
ODER-Gattern sind jeweils Ansprechverzögerer 11, 12, 13 nachgeschaltet, deren Ausgänge
mit weiteren, signalgebenden bzw.. weitere Schaltmaßnahmen veranlassenden Schaltungseinrichtungen
14 verbunden sind. Die Verzögerungszeit der jeweiligen Ansprechverzögerer 11, 12
und 13 ist der Frequenz der zu überwachenden Impulsfolge angepaßt, beispielsweise
beträgt die Verzögerungszeit für die am Ausgang A3 anliegenden Impulsfolge von 1
Impuls/min. 1o Sekunden. Durch die den exklusiven ODER-Gattern nachgeschalteten
Ansprechverzögerern: ist ein absolut synchroner Betrieb der beiden zentralen Zeitbasen
nicht erforderlich, da durch die Ansprechverzögerer eine Integrätion der Differenz
der von den Zeittaktgebern ia und lb gegebenen Impulse vorgenommen wird. Unterschiede
in den von den zentralen Zeitbasen abgegebenen Impulsreihen können beispieläweise
dann auftreten, wenn die jeweiligen Frequenzen der Netze, von denen die -bei.raen
Zeittaktgeber -1a und 1b ihre Impulszahl ableiten, in ihreh_Momentanwerten zwar
voneinander abweichen, im Mittel jedoch beispielsweise immer 50 Hz betragen. Ebenso
bleiben Phasenunterschiede der Netzspannungen sowie Störimpulse, die in so geringer
Zahl auftreten, draß sie für den Betrieb der Anlage unerheblich sind, ohne Einfluße
Eine Differenz zwischon den lmpulsre2.hen der böiden
Zeitbasen
wirkt sich erst dann auf eine den Ansprecrverzögerern nachgeschaltete Signalanlage
i4, 15 und 3.6 aus, wenn der Unterschied der Eingangssignale an den Antivalenz-
bzw. exklusiven ODER-Gattern länger ist als die Verzögerungszeit der Ansprechverzögerer.
In diesem Fall ist der Lauf der bei-' den zentralen Zeitbasen als asynchron zu bezeichnen,
und die Signalanlage wird in Tätigkeit gesetzt. Ist die Differenz jedoch nur positiv
und negativ statistisch verteilt,-so ist das zeitliche Integral hierüber Null und
der Ansprechverzögerer liefert kein Ausgangssignal.
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Da ein asynchroner Lauf der beiden zentralen Zeitbasen an jeder Stelle-zwischen
den Untersetzerstufen auftreten kann, empfiehlt es-sch, insbesondere alle die Ausgänge,
die auch zur Steuerung ,von industriellen Prozeßabläufen verwendet werden, durch
die Kombination exklusiver ODER-Gatter mit Ansprechverzögerern zu kontrolleren.'Beispielsweise
ist es möglich, da ß ein asynchroner Lauf der beiden Zeitbasen durch den Defekt
eines Bauelementes in einer der letzten Untersetzerstufen; etwa 6a. oder 7b auftritt,
so da.ß alle abgegebenen Impulsreihen bis auf' die letzten beiden stimmen.
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Tritt der Fall des asynchronen Laufes ein, so erscheint am Ausgang
einer der Ansprechverzögerer 11, 12 oder 13 ein Signal, und der diesem nachgeschaltete
Flip-Flop wird 4..n. die "L"-Lage gekippt. Es wird dann, etwa. über einen weiteren
Verstärker
15 die Lampe 1n aufleuchten, bzw. es kann sofort, falls festgestellt ist,
daß die sich im Moment im Eingriff befindliche zentrale Zeitbasis gestört ist, automatisch
über das Relais 17 auf die andere Zeitbasis umgeschaltet werden. Die Umschaltung
kann auch von Hand erfolgen, wenn auf weitere automatische Prüfeinrichtungen für
die beiden zentralen Zeitbasen aus wirtschaftlichen Gründen verzichtet wird. Die
Feststellung der gestörten bzw. defekten zentralen Zeitbasis erfolgt beispielsweise
durch das Bedienungspersonal dadurch, daß der angezeigte Zählerstand mit einer Normaluhr
verglichen wird-, weil zweckmäßigerweise beide zentralen .Zeitbasen auf die Tageszeit
synchronisiert sind. Es kann dann mit einem Blick durch Vergleich mit einer nichtdargestellten
Normaluhr die gestörte Zeitbasis festgestellt und gegebenenfalls auf die betriebsbereite
Anlage umgeschaltet werden. Liefert die nicht im Eingriff befindliche zentrale Zeitbasis
Fehlimpulse oder bleibt ganz stehen, so muß sie nur möglichst schnell wieder betriebsbereit
gemacht werden, die Anlage selbst ist hiervon unberührt.
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Die anzeige des-auf die Tageszeit synchronisierten Zä.hlerstandes
der beiden Zeitbasen erfolgt über die den einzelnen Untersetzerstufen zugeordneten
Anzeigeröhren verschlüsselt. Die Anzeige der Sekunden erfolgt im Intervall von Null
bis n, dann schaltet die Anzeigeröhre für die llo Minuten
um eine
Ziffer weiter, läuft selbst bis zum Wert 9 hoch usw. Bei außer Tritt geraten bzw.
bei Störung eines der beiden Hauptzeitgeber empfiehlt es sich, beide wieder auf
einen runden, Wert der Tageszeit einzustellen, dabei kann immer nur biA zur vollen
Minute eingestellt und synchronisiert werden: Die Einstellung erfolgt über den Schalter
23, durch den die Untersetzerstufen 2a bis 5a und 2b bis 5b auf Null gesetzt werden,
während die beiden letzten Untersetzerstufen 6a und 7a bzw. 6b und 7b mit Hilfe
der Zifferneinsteller 22a und 22b auf vorgegebene Werte eingestellt werden. Dann
wird der zentrale Haüptzeitgeber neu gestartet.