DE19828219A1 - Verfahren zur Zustandsüberwachung von elektromechanisch geschalteten Verbrauchern an speicherprogrammierbaren Steuerungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von elektromechanisch geschalteten Verbrauchern an speicherprogrammierbaren Steuerungen in der Automatisierungstechnik mit mindestens einer eine programmierbare Verarbeitungseinheit aufweisenden Ausgabebaugruppe. Zur verbraucherindividuellen Einstellung der maximal zugelassenen Verzögerungszeit wird vorgeschlagen, bei der Konfiguration der Ausgabebaugruppe zunächst kanalweise verbraucherindividuelle, maximale Verzögerungszeiten als Zählwerte vorzugeben. Die rückgemeldeten Zustandsinformationen der Verbraucher werden periodisch zeitdiskret abgetastet, wobei die Abtastperiode um ein Vielfaches kürzer als die kürzeste vorgebbare maximale Verzögerungszeit ist. Jeder Abtastwert der rückgemeldeten Zustandsinformation wird mit dem zugehörigen aktuellen Stellwert verglichen. Dabei werden nach jeder Stellwertänderung für jeden angeschlossenen Verbraucher die Abtastperioden bis zur adäquaten rückgemeldeten Änderung des Abtastwerts der Zustandsinformation gezählt. Bei Überschreitung des die verbraucherindividuelle Verzögerungszeit repräsentierenden Zählwerts durch die Anzahl der gezählten Abtastperioden wird an die übergeordneten Einrichtungen alarmiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von elektromechanisch geschalteten Verbrauchern an speicherprogrammierbaren Steuerungen in der Automatisierungstechnik.

Speicherprogrammierbare Steuerungen sind in der Automatisierungstechnik für sich auch als PC-Steuerungen bekannt und beispielsweise in der DE 42 38 957 näher beschrieben.

Es ist weiterhin bekannt, in derartigen Steuerungen den Schaltzustand jedes Ausgangs im Rahmen der Selbstdiagnose zu überwachen. Aus der Veröffentlichung "industrie-elektrik + elektronik", 30. Jahrgang 1985, Nr. 10, Seiten 14 bis 16, ist eine E/A-Baugruppe bekannt, bei der kanalweise ein Verlassen vorgegebener Wertebereiche von Ausgangsparametern erkannt und an eine zentrale Verarbeitungseinheit gemeldet werden.

Darüber hinaus ist aus der Veröffentlichung "elektro-anzeiger spezial" 1979, Seiten 37 bis 42 eine Eingangs- und Ausgangsüberwachung bei PC-Steuerungen bekannt, bei der das Ausgangssignal über eine Verbindungsleitung direkt auf einen Eingang am PC-Steuergerät rückgeführt wird. Dabei wird der Zustand eines Verbrauchers, hier ein Magnetventil, mit einem Mikroschalter abgefragt und der Schaltzustand des Mikroschalters mit dem zugehörigen initiierenden Steuersignal in einer Antivalenzschaltung verglichen.

Zum Ausgleich der Verzögerungszeit zwischen der Flanke des initiierenden Steuersignals und dem Wechsel des Schaltzustands des Mikroschalters ist der Antivalenzschaltung ein Verzögerungsglied mit einer fest eingestellten Zeitkonstante von 100 Millisekunden nachgeschaltet.

Es ist weiterhin durch offenkundige Vorbenutzung bekannt, digitale Ausgabekanäle für binär schaltbare Aktoren, wie beispielsweise Magnetventile, Motorschalter und Anzeigelampen, die mittels einer vorgegebenen Schaltspannung betätigt werden, die aufgrund einschlägiger Sicherheitsvorschriften von der Betriebsspannung der Ausgabebaugruppe galvanisch getrennt auszuführen ist, über Relais zu schalten.

Dazu ist aus der Veröffentlichung von Günther Strohrmann, Automatisierungstechnik, R. Oldenbourg-Verlag, München Wien, 1992, Band 1, Seite 314 ff. bekannt, Relais derart in die digitale Ausgabebaugruppe zu implementieren, daß die Wicklung im Stromkreis der Betriebsspannung und die Schaltkontakte im Stromkreis der Schaltspannung angeordnet sind. Eine Masche im Stromkreis der Schaltspannung ist dabei durch eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Schmelzeinsatz, den Schaltkontakten des Relais und dem Aktor, gebildet.

Zur galvanisch getrennten Rückmeldung von Schaltzuständen und zur Überwachung der vorgegebenen Schaltspannung für die binär schaltbaren Aktoren ist es aus der DE 44 46 707 bekannt, optoelektronische Übertrager, sogenannte Optokoppler, zu verwenden.

Neben dem bereits aufgezeigten Problem der Signalverzögerung kommt bei Verwendung von Relais als Schaltmitteln erschwerend hinzu, daß diese selbst in ihrer Eigenschaft als mechanische geprägte Vorrichtungen einem lebensdauerbegrenzenden Verschleiß unterliegen, der sich in miteinander verschweißten oder nicht mehr schließenden Kontakten äußert.

Dabei sind fest eingestellte Verzögerungsschaltungen mit dem Nachteil behaftet, daß zur Vermeidung von Informationsballast und Fehlsignalisierungen stets auf die maximal zu erwartende Verzögerungszeit der jeweils angeschlossenen Aktorkategorie abzustellen ist. Die Vorhaltung verschiedener Verzögerungszeiten für verschiedene Aktorkategorien erhöht den Aufwand bei der Installation und Konfiguration des Automatisierungssystems zusätzlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zustandsüberwachung von elektromechanisch geschalteten Verbrauchern an speicherprogrammierbaren Steuerungen anzugeben, das es gestattet, unter Verzicht auf Eingriffe in körperliche Baueinheiten die maximal zugelassene Verzögerungszeit entsprechend der zu überwachenden Aktorkategorie angepaßt einzustellen. Darüber hinaus wird angestrebt, eine Mehrzahl von Verbrauchern gleichzeitig und unabhängig voneinander zu überwachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 näher beschrieben.

Die Erfindung geht dabei von einer digitalen Ausgabebaugruppe aus, deren angeschlossene Verbraucher mit Relais geschaltet werden. Diese Art der Steuerung kann auf das Erfordernis einer galvanischen Trennung zwischen der Ausgabebaugruppe und den Verbrauchern gegründet sein. Relais werden auch bevorzugt zum Schalten von Wechselspannungsverbrauchern eingesetzt.

Der Zustand des Verbrauchers wird mit geeigneten, für sich bekannten Mitteln detektiert und an die digitale Ausgabebaugruppe rückgemeldet. Für diese Rückmeldung wird die optoelektronische Übertragung insbesondere im Hinblick auf die gleichzeitig realisierte galvanische Trennung im Rückmeldekanal bevorzugt.

Eine derartige Ausgabebaugruppe besteht im wesentlichen aus einer für sich bekannten, programmierbaren Verarbeitungseinheit mit Speichermitteln zum Hinterlegen von Programmcode und temporären Ablegen von Daten sowie Kommunikationsschnittstellen zum Datenaustausch mit übergeordneten Einrichtungen und zur Steuerung der elektromechanisch geschalteten Verbraucher. Dabei sind üblicherweise mehrere elektromechanisch geschaltete Verbraucher an einer derartigen Ausgabebaugruppe angeschaltet.

Im einzelnen ist zur Zustandsüberwachung der elektromechanisch geschalteten Verbraucher vorgesehen, daß bei der Konfiguration der Ausgabebaugruppe zunächst kanalweise verbraucherindividuelle, maximale Verzögerungszeiten als Zählwerte vorgegeben werden. Vorteilhafterweise sind dabei verschiedene Verbraucher mit voneinander differierenden Verzögerungszeiten an derselben Ausgabebaugruppe parallel betreibbar und individuell überwachbar. Da die einzelnen verbraucherindividuellen Verzögerungszeiten elektromechanisch geschalteter Verbraucher klassifizierbar differieren, lassen sich Klassen von Verbrauchern annähernd gleicher Verzögerungszeiten sehr einfach verwaltbaren Zählwerten zuordnen.

Die rückgemeldeten Zustandsinformationen der Verbraucher werden periodisch zeitdiskret abgetastet, wobei die Abtastperiode um ein Vielfaches kürzer als die kürzeste vorgebbare maximale Verzögerungszeit ist. Das bedeutet, daß die Abtastperiode so kurz ist, daß der kleinste Zählwert deutlich größer als Eins ist. Im einzelnen ist die Dauer der Abtastperiode so wählbar, daß eine hinreichend genaue Bestimmung der tatsächlichen Verzögerungszeit mit einfachen Mitteln ermöglicht wird.

Jeder Abtastwert der rückgemeldeten Zustandsinformation wird mit dem zugehörigen aktuellen Stellwert verglichen. Dabei werden nach jeder Stellwertänderung für jeden angeschlossenen Verbraucher die Abtastperioden bis zur adäquaten rückgemeldeten Änderung des Abtastwerts der Zustandsinformation gezählt. Bei Überschreitung des die verbraucherindividuelle Verzögerungszeit repräsentierenden Zählwerts durch die Anzahl der gezählten Abtastperioden wird an die übergeordneten Einrichtungen alarmiert.

In vorteilhafter Weise wird für die gesamte verbraucherindividuelle Zustandsüberwachung auf jegliche manuelle Eingriffe in körperliche Baueinheiten zur angepaßten Einstellung der maximal zugelassenen Verzögerungszeit entsprechend der zu überwachenden Aktorkategorie verzichtet.

Für eine Mehrzahl parallelgeordneter elektromechanisch geschalteter Verbraucher ist vorgesehen, alle rückgemeldeten Zustandsinformationen derselben Ausgabebaugruppe zeitgleich parallel abzutasten und zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen die Abtastwerte der rückgemeldeten Zustandsinformationen mit den zugehörigen aktuellen Stellwerten zu vergleichen. In vorteilhafter Weise ist somit eine Mehrzahl von Verbrauchern gleichzeitig und unabhängig voneinander zu überwachen.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, ausgehend von dem die verbraucherindividuelle Verzögerungszeit repräsentierenden Zählwert bei vom Stellwert differierendem Abtastwert der rückgemeldeten Zustandsinformation rückwärts zu zählen. Dazu ist im einzelnen vorgesehen, nach jeder Stellwertänderung für jeden angeschlossenen Verbraucher der Zählerstand für den zugehörigen Verbraucher auf den die verbraucherindividuelle Verzögerungszeit repräsentierenden Zählwert zu setzen. Nach jeder beim Vergleich erkannten Differenz zwischen dem Stellwert und dem Abtastwert der rückgemeldeten Zustandsinformation wird der Zählerstand dekrementiert. Soweit der Stellwert und der zugehörige Abtastwert der rückgemeldeten Zustandsinformation übereinstimmen, wird der letzte Zählerstand beibehalten. Überschreitet die Verzögerungszeit des angeschlossenen Verbrauchers ihren vorgegebenen Maximalwert, dann wird der Zählerstand für den zugehörigen Verbraucher den Wert Null erreichen. Bei auftretendem Zählerstand Null wird an die übergeordneten Einrichtungen alarmiert.

Vorteilhafterweise wird das Prüfen eines Registerinhaltes, der ein Zählerstand sein kann, auf den Wert Null in einer programmierbaren Verarbeitungseinheit, wie sie in der Ausgabebaugruppe verwendet wird, durch Befehle mit sehr kurzer Befehlsausführungszeit direkt unterstützt. Dadurch gelingt es, eine Vielzahl von Zählerständen reproduzierbar innerhalb kurzer Perioden zwischen den Abtastzeitpunkten zu überprüfen, so daß alle an die Ausgabebaugruppe angeschlossenen Verbraucher parallel auf ihren Zustand überwachbar sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines hierarchisch strukturierten Leitsystems,

Fig. 2 eine räumlich konstruktive Darstellung eines Leitsystems,

Fig. 3 eine Darstellung einer Prozeßstation,

Fig. 4 eine Darstellung einer Eingabe-/Ausgabeeinrichtung,

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer digitalen Ausgabebaugruppe,

Fig. 6 Programmablaufpläne;

• a) zur Initialisierung der Ausgabebaugruppe und
• b) zur Überwachung der angeschlossenen Verbraucher.

Mit einem räumlich ausgedehnten, stilisiert dargestellten Prozeß 100 sind gemäß Fig. 1 eine Anzahl k Sensoren 90/1 bis 90/k und einer Anzahl m Aktoren 95/1 bis 95/m verbunden. Jeder Sensor 90/1 bis 90/k und jeder Aktor 95/1 bis 95/m ist an eine von n Anschlußeinheiten 80/11-1 bis 80/31-n einer nahegelegenen Eingabe- /Ausgabeeinrichtung 80/11 bis 80/31, im folgenden als E/A-Einrichtungen bezeichnet, angeschlossen. Dabei wird zwischen Anschlußeinheiten für die Dateneingabe und Anschlußeinheiten für die Datenausgabe unterschieden. An die Anschlußeinheit 80/11-1 ist der Sensor 90/1 angeschossen; die Anschlußeinheit 80/11-1 ist eine Eingabeanschlußeinheit. An die Anschlußeinheit 80/11-2 ist der Aktor 95/1 angeschlossen; die Anschlußeinheit 80/11-2 ist eine Ausgabeanschlußeinheit.

Die E/A-Einrichtungen 80 sind über serielle Busse 50/1 bis 70/2 an zentrale Verarbeitungseinheiten 40/1 bis 40/3 angeschlossen. Je nach Anzahl und zeitlicher Aufeinanderfolge von Funktionssequenzen können die E/A-Einrichtungen 80 über einen oder mehrere parallel geordnete serielle Busse 70/1 bis 70/2, 60 oder 50/1 bis 50/3 an die zentralen Verarbeitungseinheiten 40/1, 40/2 oder 40/3 angeschlossen sein.

Jeder E/A-Einrichtung 80/11 bis 80/31 sind jeweils eine Anzahl von Anschlußeinheiten 80/11-1 bis 80/31-n zugeordnet. Dabei kann die Anzahl n einer E/A-Einrichtung zugeordneten Anschlußeinheiten von konstruktiven Vorgaben und Randbedingungen abhängig sein und kann von E/A-Einrichtung zu E/A-Einrichtung unterschiedlich sein.

Die zentralen Verarbeitungseinheiten 40/1 bis 40/3 sind darüber hinaus an einen Systembus 20 angeschlossen, an den im Wartenbereich 10 gemäß Fig. 1 je eine Konfigurationseinrichtung 11, eine Bedieneinrichtung 12 und eine Beobachtungseinrichtung 13 angeschlossen sind, die als Komplex eine Leitstation darstellen. Dementsprechend kann es in Abhängigkeit vom zu steuernden Prozeß zweckmäßig sein, die funktionelle Zuordnung der Einrichtungen 11, 12 und 13 im Wartenbereich zu kombinieren. So ist es möglich, die Bedienung und Beobachtung geräteseitig funktionell zusammenzufassen, so daß ein oder mehr kombinierte Bedien- /Beobachtungseinrichtungen 12, 13 an den Systembus 20 angeschlossen sind. Wenn der zu steuernde Prozeß 100 es zuläßt, kann auch die Konfiguration des Leitsystems von einer Bedien-/Beobachtungseinrichtung aus vorgenommen werden.

Darüber hinaus kann das Leitsystem zum Zwecke des erhöhten Datendurchsatzes zwischen zentralen Verarbeitungseinheiten 40/1 bis 40/3 mit Lateralbussen 30/1 und 30/2 ausgestattet sein.

Im Rahmen der konstruktiven Ausgestaltung von Leitsystemen werden logische Funktionseinheiten physisch zu Baueinheiten zusammengefaßt, die in einem Gefäßsystem angeordnet sind. Vorzugsweise werden für Leitsysteme Baugruppenträger vorgesehen, die mit einer Reihe von physischen Baueinheiten bestückt werden. Jeder Baugruppenträger weist eine Anzahl von Steckplätzen auf, die in Abhängigkeit von der ihm zugeordneten logischen Funktion mit verschiedenen physischen Baugruppen ausgerüstet sind.

In Fig. 2 ist ein Leitsystem gezeigt, das aus fünf Prozeßstation 35/1 bis 35/5 besteht, die über einen Systembus 20 mit einer Leitstation, bestehend aus einer Konfigurationseinrichtung 11 einer Bedieneinrichtung 12 und einer Beobachtungseinrichtung 13 verbunden sind. Die Prozeßstationen 35/4 und 35/5 sind darüber hinaus über zwei Lateralbusse 30/1 und 30/2 miteinander verbunden. Über drei E/A-Busse 50/1 bis 50/3 sind an die Prozeßstation 35/4 zwei E/A-Einrichtungen 80/1 und 80/2 angeschlossen.

Jede Prozeßstation 35/1 bis 35/5 weist gemäß Fig. 3 eine Anschaltbaugruppe 36, eine zentrale Verarbeitungseinheit 40 sowie acht Anschlußeinheiten auf. Die in Fig. 3 gezeigte Steuereinheit 35 weist beispielsweise drei analoge Ausgangsanschlußeinheiten 82, zwei digitale Ausgangsanschlußeinheiten 83 und drei digitale Eingangsanschlußeinheiten 84 auf, an die jeweils Aktoren bzw. Sensoren anschließbar sind.

Über die Anschaltbaugruppe 36 wird die Prozeßstation 35 mit Energie versorgt. Darüber hinaus sind die E/A-Busse 50/1 bis 50/3 für den Anschluß der E/A- Einrichtungen 80 über die Anschaltbaugruppe 36 an die zentrale Verarbeitungseinheit 40 angeschlossen.

Die der Prozeßstation 35 physisch zugeordneten Anschlußeinheiten 82, 83 und 84 sind jeweils eine logische E/A-Einrichtung 80 gemäß Fig. 1 und über E/A-Busse 50/1 bis 50/3 mit der zentralen Verarbeitungseinheit 40 verbunden.

Zur Erweiterung des Leitsystems können gemäß Fig. 2 E/A-Einrichtungen 80/1 und 80/2 vorgesehen sein, die physisch abgesetzte, separate Baueinheiten bilden. Jeder dieser E/A-Einrichtungen 80/1 und 80/2 weisen gemäß Fig. 4 eine Anschaltbaugruppe 36 und neun Anschlußeinheiten auf. In Fig. 4 sind zwei analoge Ausgangsanschlußeinheiten 82, eine digitale Ausgangsanschlußeinheit 83, drei digitale Eingangsanschlußeinheiten 84 und drei analoge Eingangsanschlußeinheiten 85 dargestellt. Die Anschlußeinheiten 82, 83, 84 und 85 sind über E/A-Busse 50/1 bis 50/3 mit der Prozeßstation 35/4 verbunden.

Jede digitale Ausgangsanschlußeinheit 83 weist gemäß Fig. 5 mindestens eine digitale Ausgabebaugruppe 830 auf, die acht physische Schalteinrichtungen 830-1 bis 830-8 aufweist, an die jeweils einer der Aktoren 95/1 bis 95/8 angeschlossen ist. Jede physische Schaltvorrichtung 830-1 bis 830-8 weist ein Relais 835 auf, das einer logischen Anschlußeinheit, beispielsweise 80/12-1 gemäß Fig. 1, entspricht. Zur Versorgung der Aktoren 95/1 bis 95/8 ist eine Schaltspannung 950 vorgesehen, die von der Betriebsspannung 800 der digitalen Ausgabebaugruppe 830 galvanisch getrennt ist. Jeder angeschlossene Aktor 95/1 bis 95/8 ist über jeweils einen Kontaktsatz eines Relais 835 mit der Schaltspannung 950 verbunden.

Jede Schalteinrichtung 830-1 bis 830-8 weist einen Steuereingang 831-1 bis 831-8 zur Eingabe eines Steuersignals, einen Schaltausgang 833-1 bis 833-8 und einen Statusrückmeldeausgang 832-1 bis 832-8 zur Ausgabe eines Statusrückmeldesignals auf. Die Steuersignalausgänge 840-11 bis 840-18 der Verarbeitungseinheit 840 sind mit einem Steuereingang 831-1 bis 831-8 jeweils einer Schalteinrichtung 830-1 bis 830-8 verbunden. Der Statusrückmeldeausgang 832-1 bis 832-8 jeder Schalteinrichtung 830-1 bis 830-8 ist über einen Optokoppler 861 bis 868 mit einem Statusrückmeldesignaleingang 840-21 bis 840-28 der Verarbeitungseinheit 840 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 840 ist an einen E/A-Bus 50 angeschlossen und mit nicht dargestellten Speichermitteln zum Hinterlagen von Programmcode und temporären Ablegen von Daten ausgestattet.

Jeder Statusrückmeldeausgang 832-1 bis 832-8 ist über einen Spannungsteiler 836 an den Kontaktsatz eines Relais 835 angeschlossen. Soweit die Schaltspannung 950 eine Gleichspannung ist, dann besteht der Spannungsteiler 836 aus Ohm'schen Widerständen; für eine Wechselspannung als Schaltspannung 950 ist der Spannungsteiler 836 kapazitiv ausgeführt und aus Kondensatoren aufgebaut. Jeder Statusrückmeldeausgang 832-1 bis 832-8 kann darüber hinaus mit Mitteln zum Schutz des angeschlossenen Optokopplers 861 bis 868 beschaltet sein.

Die weiteren Ausführungen, die sich auf die erste Schalteinrichtung 830-1 beziehen, gelten für alle Schalteinrichtungen 830-1 bis 830-8 in identischer Weise.

Im störungsfreien Ruhezustand ist der Steuersignalausgang 840-11 der Verarbeitungseinheit 840 signalfrei. Das Relais 835 ist abgefallen. Am Statusrückmeldeausgang 832-1 liegt die um das Teilerverhältnis des Spannungsteilers 836 verminderte Schaltspannung 950 an, so daß der optische Sender wie der optische Empfänger des Optokopplers 861 durchgesteuert ist. Neben dem geöffneten Zustand des Kontaktsatzes des Relais 835 wird gleichzeitig das Vorhandensein der Schaltspannung 950 detektiert.

Im gestörten Ruhezustand ist der Steuersignalausgang 840-11 der Verarbeitungseinheit 840 signalfrei. Das Relais 835 ist stromlos. Der Statusrückmeldeausgang 832-1 ist kurzgeschlossen, so daß der Stromkreis über den optischen Empfänger des Optokopplers 861 geöffnet ist. Der dauerhaft geschlossene Zustand des Kontaktsatzes des Relais 835, beispielsweise durch zusammengebrannte Kontakte, wird bei vorhandener Schaltspannung 950 als Störung erkannt. Das Vorhandensein der Schaltspannung 950 kann mit parallelen Schalteinrichtungen 830-2 bis 830-8 derselben Ausgabebaugruppe 830 überprüft werden.

Zur Inbetriebsetzung eines Aktors 95/1 wird ein über den E/A-Bus 50 empfangenes Datensignal auf den Steuersignalausgang 840-11 der Verarbeitungseinheit 840 umgesetzt. Dabei wird der Steuereingang 831-1 der Schalteinrichtung 830-1 aktiviert und das Relais 835 zieht an. Dadurch wird der Statusrückmeldeausgang 832-1 bei störungsfreier Aktivierung des Aktors 95/1 kurzgeschlossen. Der optische Sender Optokopplers 861 verlischt und der optische Empfänger des Optokopplers 861 öffnet.

Der geöffnete Stromkreis über den optischen Empfänger des Optokopplers 861 signalisiert bei aktiviertem Steuersignalausgang 840-11 der Verarbeitungseinheit 840 einen geschlossenen Zustand des Kontaktsatzes des Relais 835 und bei deaktiviertem Steuersignalausgang 840-11 der Verarbeitungseinheit 840 einen Ausfall der Schaltspannung 950.

Der dauerhaft geschlossene Stromkreis über den optischen Empfänger des Optokopplers 861 signalisiert bei aktiviertem Steuersignalausgang 840-11 der Verarbeitungseinheit 840 einen geöffneten Zustand des Kontaktsatzes des Relais 835 und somit eine Störung, die beispielsweise durch einen klemmenden Kontaktsatz oder Blockierung durch einen Fremdkörper hervorgerufen sein kann.

Die an den Statusrückmeldesignaleingängen 840-21 bis 840-28 der Verarbeitungseinheit 840 empfangenen Statusrückmeldesignale werden mit Hilfe der Verarbeitungseinheit 840 ausgewertet. Zur Erläuterung der Vorgehensweise sind in Fig. 6 Programmablaufpläne dargestellt. Im einzelnen ist in Fig. 6a) der Ablauf der Initialisierung der Ausgabebaugruppe 830 und in Fig. 6b) der Ablauf der Überwachung der angeschlossenen Verbraucher gezeigt. Dabei ist der Programmstart jeweils als Schritt 1000 und das Programmende als Schritt 9999 bezeichnet. Bei Verzweigungen auf der Basis bool'scher Entscheidungen ist das Ergebnis WAHR mit dem Bezugszeichen 1 und das Ergebnis FALSCH mit dem Bezugszeichen 0 bezeichnet.

Bezugnehmend auf Fig. 6a) wird die einmalige Initialisierung der Ausgabebaugruppe 830 mit Schritt 1000 begonnen. Mit Schritt 1001 wird die Periodendauer als zeitlicher Abstand zweier aufeinanderfolgender Abtastungen jedes Statusrückmeldesignals vorgegeben. Beim Schritt 1101 wird der Wert einer Laufvariable auf die Anzahl der angeschlossenen, zu überwachenden Verbraucher gesetzt. Gemäß Fig. 5 sind acht Schalteinrichtungen 830-1 bis 830-8 zu überwachen, so daß die Laufvariable auf den Wert "8" gesetzt wird. Während der Schritte 1102 bis 1104 wird für jede der Schalteinrichtungen 830-1 bis 830-8 ein individueller Zählwert gesetzt, der gleich dem Quotienten aus der individuellen maximalen Verzögerungszeit der Schalteinrichtung 830-1 bis 830-8 und der vorgegebenen Periodendauer der Abtastungen ist. Im einzelnen wird jeweils bei Schritt 1102 der individuelle Zählwert in Abhängigkeit von dem aktuellen Wert der Laufvariablen gesetzt, bei Schritt 1103 der Wert der Laufvariablen um den Betrag "1" vermindert und bei Schritt 1104 geprüft, ob der aktuelle Wert der Laufvariablen den Wert "0" hat.

Solange der aktuelle Wert der Laufvariablen größer als "0" ist, sind noch nicht alle Zählwerte gesetzt und die Initialisierung wird mit dem aktuellen Wert der Laufvariablen bei Schritt 1102 fortgesetzt.

Sobald der aktuelle Wert der Laufvariablen gleich "0" ist, sind alle Zählwerte gesetzt und die Initialisierung wird mit Schritt 9999 beendet.

Im weiteren wird auf die Fig. 6b) Bezug genommen, die die Vorgehensweise zur Überwachung der angeschlossenen Verbraucher zeigt. Die gemäß Fig. 5 vorgesehenen acht Schalteinrichtungen 830-1 bis 830-8 werden zeitgleich parallel behandelt. Dazu ist vorgesehen, alle angeschlossenen Verbraucher parallel mit einem Steuerwort zu steuern, das demgemäß aus acht Einzelsteuerinformationen besteht, und die Statusrückmeldesignale zeitgleich parallel als Rücklesewort abzutasten, das demgemäß aus acht Einzelrückmeldeinformationen besteht.

Beginnend mit Schritt 1000 wird zunächst bei Schritt 2001 das Steuerwort zur gleichzeitigen parallelen Ansteuerung aller angeschlossener Verbraucher ausgegeben. Der Schritt 2002 ist ein Warteschritt für die Dauer der bei Schritt 1001 vorgegebenen Periodendauer. Bei Schritt 2003 wird unter Vorgabe eines Startwertes einer Laufvariablen, deren Wert den aktuell überwachten Verbraucher selektiert, das Rücklesewort abgetastet, das alle Statusrückmeldesignale umfaßt.

Im weiteren Ablauf wird bei Schritt 2004 geprüft, ob sich das Steuerwort an der aktuellen Position der Laufvariablen gegenüber dem vorausgegangenen Steuerwort verändert hat. Zutreffenderweise wird bei Schritt 2005 der Zählerstand des dem aktuellen Wert der Laufvariablen zugeordneten Verbrauchers auf den ihm bei Schritt 1102 zugewiesenen individuellen Zählwert gesetzt und die Programmausführung bei Schritt 2006 fortgesetzt. Alternativ wird bei Schritt 2011 der Zählerstand des dem aktuellen Wert der Laufvariablen zugeordneten Verbrauchers um den Wert " 1" vermindert und die Programmausführung bei Schritt 2006 fortgesetzt.

Bei Schritt 2006 wird jedenfalls geprüft, ob der Zählerstand des dem aktuellen Wert der Laufvariablen zugeordneten Verbrauchers den Wert "0" erreicht hat. Unzutreffenderweise wird die Programmausführung bei Schritt 2009 fortgesetzt da die maximale Verzögerungszeit noch nicht überschritten ist. Alternativ wird bei Schritt 2007 geprüft, ob das über die aktuelle Position der Laufvariablen selektierte Statusrückmeldesignal des Rückleseworts mit seinem Erwartungswert übereinstimmt, der durch das aktuelle Steuerwort vorgegeben ist.

Bei den Schalteinrichtungen 830-1 bis 830-8 gemäß Fig. 5 stimmt der Erwartungswert des Statusrückmeldesignals mit der zugehörigen Steuerinformation überein. Wenn der Stromkreis über das Relais 835 geschlossen ist, dann ist für den störungsfreien Zustand erwartungsgemäß auch der Stromkreis über den optischen Empfänger des zugehörigen Optokopplers 861 bis 868 geschlossen.

Bei vorliegender Übereinstimmung zwischen dem über die aktuelle Position der Laufvariablen selektierten Statusrückmeldesignal des Rückleseworts und seinem Erwartungswert wird die Programmausführung bei Schritt 2009 fortgesetzt, da der Verbraucher innerhalb der vorgegebenen Verzögerungszeit seinen erwarteten Schaltzustand eingenommen hat. Anderenfalls wird bei Schritt 2008 an übergeordnete Einrichtungen alarmiert, da die vorgegebene maximale Verzögerungszeit des selektierten Verbrauchers abgelaufen ist und der erwartete Schaltzustand nicht erreicht wurde, und die weitere Programmausführung bei Schritt 2009 fortgesetzt.

Bei Schritt 2009 wird der Wert der Laufvariablen um "1" erhöht und somit der Selektor auf den nächsten zu überwachenden Verbraucher gerichtet. Bei Schritt 2010 wird geprüft, ob dem bei Schritt 2009 erhaltenen Wert der Laufvariablen ein Verbraucher zugeordnet ist. Zutreffenderweise wird die Programmausführung den nächsten zu überwachenden Verbraucher bei Schritt 2004 fortgesetzt. Wenn alle Verbraucher überprüft sind, ist dem bei Schritt 2009 erhaltenen Wert der Laufvariablen kein Verbraucher zugeordnet und die weitere Programmausführung wird in einem neuen Zyklus bei Schritt 2001 mit der Ausgabe eines neuen Steuerworts fortgesetzt.

Das Auftreten einer Störung wird ausgehend von der Abarbeitung des Schritts 2008 von der Verarbeitungseinheit 840 über den E/A-Bus 50 an die zugehörige Prozeßstation 35 und weiter über den Systembus 20 an die Leitstation gemeldet. In der Leitstation wird das Ereignis visualisiert und für das Bedienpersonal zur Quittierung und Behandlung vorgehalten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zeitpunkt jeder Meldung in der Leitstation registriert wird. Auf diese Weise ist ein Ergebnisprotokoll generierbar, das Aufschluß über die Zuverlässigkeit und Gesamtverfügbarkeit jeder digitalen Ausgabebaugruppe gibt und darüber hinaus durch die zeitliche Aufeinanderfolge der Meldungen geeignet ist, temporäre von statischen Störungen zu unterscheiden.

Weiterhin ist vorgesehen, den Zeitpunkt jeder Quittierung eines Ereignisses in der Leitstation zu registrieren. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, den Zeitpunkt jeder Reaktivierung eines Steuersignals in der Leitstation zu registrieren. Die Summe aller Registraturen ergeben in vorteilhafter Weise einen Gesamtüberblick über die Verfügbarkeit des Leitsystems. Dadurch wird der Service und die Wartung der Leitsysteme administrativ erheblich vereinfacht und in der Durchführung erleichtert.

Darüber hinaus ist vorgesehen, jede Quittierung und jede Reaktivierung in der Leitstation zu visualisieren. Dadurch wird erreicht, daß dem Bediener stets der aktuelle Zustand des Leitsystems visuell offeriert wird. Die Mensch-Maschine-Kommunikation wird dabei durch kausal zusammenhängende Beobachtungs-Bedien-Handlungen erleichtert und die Beherrschung des Prozesses sicher gestaltet.

Bezugszeichenliste

10

Wartenbereich

11

Konfigurationseinrichtung

12

Bedieneinrichtung

13

Beobachtungseinrichtung

20

Systembus

30

,

30

/

1

bis

30

/

2

Lateralbusse

35

,

35

/

1

bis

35

/

5

Prozeßstationen

36

Anschaltbaugruppe

40

,

40

/

1

bis

40

/

3

zentrale Verarbeitungseinheiten

50

,

50

/

1

bis

50

/

3

E/A-Busse

60

E/A-Busse

70

,

70

/

1

und

70

/

2

E/A-Busse

80

,

80

/

11

bis

80

/

31

E/A-Einrichtungen

80

/

11-1

bis

80

/

31

-n Anschlußeinheiten

82

analoge Ausgangsanschlußeinheiten

83

digitale Ausgangsanschlußeinheiten

84

digitale Eingangsanschlußeinheiten

85

analoge Eingangsanschlußeinheiten

90

,

90

/

1

bis

90

/k Sensoren

95

,

95

/

1

bis

95

/m Aktoren

100

Prozeß

800

Betriebsspannung

830

digitale Ausgabebaugruppe

830-1

bis

830-8

Schalteinrichtung

831-1

bis

831-8

Steuereingang

832-1

bis

832-8

Statusrückmeldeausgang

833-1

bis

833-8

Schaltausgänge

835

Relais

836

Spannungsteiler

840

Verarbeitungseinheit

840-11

bis

840-18

Steuersignalausgänge

840-21

bis

840-28

Statusrückmeldesignaleingänge

861

bis

868

Optokoppler

950

Schaltspannung

1000

bis

9999

Programmschritte

Claims (5)

1. Verfahren zur Zustandsüberwachung von elektromechanisch geschalteten Verbrauchern an speicherprogrammierbaren Steuerungen, die mindestens eine Ausgabebaugruppe im wesentlichen bestehend aus einer programmierbaren Verarbeitungseinheit mit Speichermitteln zum Hinterlagen von Programmcode und temporären Ablegen von Daten sowie Kommunikationsschnittstellen zum Datenaustausch mit übergeordneten Einrichtungen und zur Steuerung der elektromechanisch geschalteten Verbraucher aufweisen und an die stationäre Zustandsinformationen über jeden angeschlossenen Verbraucher rückgemeldet werden, dadurch gekennzeichnet,

• - daß bei der Konfiguration der Ausgabebaugruppe kanalweise verbraucherindividuelle, maximale Verzögerungszeiten als Zählwerte vorgegeben werden,
• - daß die Zustandsinformationen periodisch zeitdiskret abgetastet werden, wobei die Abtastperiode um ein Vielfaches kürzer als die kürzeste vorgebbare maximale Verzögerungszeit ist,
• - daß jeder Abtastwert der Zustandsinformation mit dem zugehörigen aktuellen Stellwert verglichen wird,
• - daß nach jeder Stellwertänderung für jeden angeschlossenen Verbraucher die Abtastperioden bis zur adäquaten rückgemeldeten Änderung des Abtastwerts der Zustandsinformation gezählt werden und
• - daß bei Überschreitung des die verbraucherindividuelle Verzögerungszeit repräsentierenden Zählwerts durch die Anzahl der gezählten Abtastperioden an die übergeordneten Einrichtungen alarmiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß für eine Mehrzahl parallelgeordneter elektromechanisch geschalteter Verbraucher alle rückgemeldeten Zustandsinformationen derselben Ausgabebaugruppe zeitgleich parallel abgetastet werden und
• - daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen die Abtastwerte der rückgemeldeten Zustandsinformationen mit den zugehörigen aktuellen Stellwerten verglichen werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß nach jeder Stellwertänderung für jeden angeschlossenen Verbraucher der Zählerstand für den zugehörigen Verbraucher auf den die verbraucherindividuelle Verzögerungszeit repräsentierenden Zählwert gesetzt wird,
• - daß der Zählerstand nach jeder beim Vergleich erkannten Differenz zwischen dem Stellwert und dem Abtastwert der rückgemeldeten Zustandsinformation dekrementiert wird und
• - daß bei auftretendem Zählerstand Null an die übergeordneten Einrichtungen alarmiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt jeder Alarmierung in der Leitstation registriert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Alarmierung in der Leitstation visualisiert wird.