DE19901528A1 - Einrichtung zur Überwachung und Anzeige - Google Patents

Abstract

Bei einer Einrichtung zur Überwachung und Anzeige der von einem Steuersignal vorgegebenen Stellung des Ankers eines Elektromagneten eines elektromagnetisch betätigten Schaltventils für die Fluidtechnik wird die Iststellung des Ankers erfaßt. Um anzuzeigen, ob der Anker des Elektromagneten sich bei einem Schaltvorgang ordnungsgemäß bewegt hat, ist eine elektronische Schaltung vorgesehen, die als Eingangssignale ein für die Iststellung des Ankers repräsentatives Signal und das entsprechende Steuersignal zugeführt sind. Bei voneinander abweichenden Eingangssignalen erzeugt die elektronische Schaltung ein Fehlersignal. Die Einrichtung ist vorgesehen für elektromagnetisch betätigte Schaltventile für die Fluidtechnik in Anwendungen, bei denen eine Überwachung der Schaltstellung des Ankers erforderlich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung und Anzeige der von einem Steuersignal vorgegebenen Stellung des Ankers eines Elektromagneten eines elektromagnetisch betätig­ ten Schaltventils für die Fluidtechnik.

Aus der DE-OS 29 23 694 ist es bekannt, im Stromkreis der Elektromagnete von elektromagnetisch betätigten Schalt­ ventilen Leuchtdioden zur Schaltbestätigung anzuordnen. Mit dieser Maßnahme läßt sich jedoch nur überwachen, ob über die Magnetspule Strom fließt. Es läßt sich jedoch nicht über­ wachen, ob der Anker auch die durch das Steuersignal vorge­ gebene Stellung erreicht hat.

Aus der DE 37 15 591 A1 ist es bekannt, den zeitlichen Verlauf des über die Magnetspule eines hydraulischen Schalt­ ventils fließenden Stroms beim Ein- und Ausschalten auszu­ werten. Aus dem Stromverlauf wird ermittelt, ob der Anker die Schaltbewegung funktionsgerecht ausgeführt hat. Eine die Ankerstellung abtastende Sensorik braucht nicht vorgesehen zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf einfache Weise ein Signal erzeugt, das ein Kriterium für die ordnungs­ gemäße Funktion des Schaltventils ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Aus dem Steuersignal und einem für die Iststellung des Ankers repräsentativen Signal wird bei nicht ordnungsgemäßer Funktion ein Fehlersignal erzeugt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet. Durch Zeitglieder wird während des Schaltvorgangs des Ankers die Ausgabe eines Fehlersignals unterdrückt. Die Verwendung von Anzeigemitteln, deren Farbe in Abhängigkeit von der Ansteuerung wechselt, erlaubt die Darstellung verschiedener Betriebszustände mit nur einem Anzeigemittel. Bei einem Schaltventil mit zwei Elektromag­ neten läßt sich durch den Einsatz einer einfach aufgebauten Auswahlschaltung eine elektronische Schaltung für den Vergleich des für die Stellung des Ankers repräsentativen Signals mit dem Steuersignal einsparen.

Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzel­ heiten anhand von in den Zeichnungen dargestellten Aus­ führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine elektronische Schaltung, die die Istsignale der Ankerstellung mit den Sollsignalen für die Ankerstellung bei einem Schaltventil mit zwei Elektromagneten verknüpft,

Fig. 2 die Draufsicht auf das Gehäuse eines Schaltventils mit zwei Elektromagneten,

Fig. 3 das Prinzipschaltbild einer Einrichtung zur Über­ wachung und Anzeige der Ankerstellung für ein Schaltventil mit zwei Elektromagneten mit einer für beide Elektromagnete gemeinsamen elektronischen Schaltung, die das Istsignal des angesteuerten Elektromagneten mit dem entsprechenden Sollsignal verknüpft, und mit einer Auswahlschaltung, die den jeweils angesteuerten Elektromagneten ermittelt, und

Fig. 4 den Aufbau der in der Fig. 3 als Block dargestell­ ten Verknüpfungsschaltung.

Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine elektro­ nische Schaltung 1, die bei einem hydraulischen Schaltventil mit zwei Elektromagneten Istsignal und Sollsignal der Anker­ stellung miteinander verknüpft. Bei dem Istsignal handelt es sich um ein für die Stellung des Ankers repräsentatives Signal und bei dem Sollsignal um das die Stellung des Ankers vorgebende Steuersignal. Im folgenden ist der Anker des einen Elektromagneten kurz als erster Anker und der Anker des anderen Elektromagneten kurz als zweiter Anker bezeichnet. Die Eingangssignale der elektronischen Schaltung 1 sind mit As, Ai, Bs und Bi bezeichnet. Dabei ist mit As das Sollsignal für die Stellung des ersten Ankers und mit Bs das Sollsignal für die Stellung des zweiten Ankers bezeichnet. Mit Ai ist das Istsignal der Stellung des ersten Ankers und mit Bi das Istsignal der Stellung des zweiten Ankers bezeichnet. Der Ankerstellung "aus" ist jeweils der logische Zustand "0" zugeordnet und der Stellung "ein" ist der logische Zustand "1" zugeordnet. Die Ausgangssignale der Schaltungsanordnung 1 sind mit MeinA, MausA, FeinA, FausA für den ersten Anker und mit MeinB, MausB, FeinB, FausB für den zweiten Anker bezeich­ net. Für die Verknüpfung der Eingangssignale dienen vier UND- Gatter 2, 3, 4, 5 und vier UND-Gatter 6, 7, 8, 9. Den Ein­ gängen des UND-Gatters 3 sind zwei NICHT-Gatter 10, 11 vorge­ schaltet. Je einem Eingang der UND-Gatter 4 und 5 ist je ein NICHT-Gatter 12 bzw. 13 vorgeschaltet. In gleicher Weise sind den Eingängen der UND-Gatter 7, 8, 9 NICHT-Gatter 14, 15, 16, 17 vorgeschaltet.

Befindet sich der erste Anker ohne Ansteuerung in der Ruhe­ lage, haben die Eingangssignale As und Ai den logischen Zustand "0"; das Ausgangssignal MausA hat den logischen Zustand "1". Befindet sich der erste Anker mit Ansteuerung in der Arbeitslage, haben die Eingangssignale As und Ai den logischen Zustand "1"; jetzt hat das Ausgangssignal MeinA den logischen Zustand "1". Weisen die Eingangssignale As und Ai nicht den gleichen logischen Zustand auf, ist ein Fehler aufgetreten. Hängt der Anker in der Ruhestellung, hat das Ausgangssignal FausA den logischen Zustand "1". Hängt der Anker in der Arbeitsstellung, hat das Ausgangssignal FeinA den logischen Zustand "1". In der gleicher Weise ergeben sich die logischen Zustände der Ausgangssignale MeinB, MausB, FeinB, FausB für den zweiten Anker.

Um zu verhindern, daß während des Schaltvorgangs eines Ankers fälschlicherweise eine Fehlermeldung abgegeben wird, sind den UND-Gattern 4 und 5 Zeitglieder 18 bzw. 19 nachgeschaltet. In gleicher Weise sind den UND-Gattern 8 und 9 Zeitglieder 20 bzw. 21 nachgeschaltet. Die Zeitkonstanten der Zeitglieder 18, 19, 20, 21 sind so gewählt, daß die Ausgangssignale der Zeitglieder während des Schaltvorgangs eines Ankers unab­ hängig von dem logischen Zustand der Eingangssignale den logischen Zustand "0" annehmen.

Die Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf das Gehäuse eines hydraulischen Schaltventils 30 mit einem ersten Elektro­ magneten 31, dessen Spule der Buchstabe A zugeordnet ist, und einem zweiten Elektromagneten 32, dessen Spule der Buchstabe B zugeordnet ist. In dem Gehäuse des Schaltventils 30 sind zwei Leuchtdioden 33 und 34 angeordnet. Die Leuchtdiode 33 ist dem Elektromagnet 31 zugeordnet und die Leuchtdiode 34 dem Elektromagnet 32. Die Leuchtdioden 33 und 34 sind zwei­ farbige Leuchtdioden. In Abhängigkeit von ihrer Ansteuerung leuchten sie in verschiedenen Farben, z. B. gelb oder grün. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Leuchtdiode 33 so angesteuert, daß sie gelb leuchtet, wenn das Ausgangssignal MausA den logischen Zustand "1" besitzt. Sie leuchtet grün, wenn das Ausgangssignal MeinA, den logischen Zustand "1" besitzt. Bei nicht ordnungsgemäßer Funktion, also dann wenn das Ausgangssignal FausA oder das Ausgangssignal FeinA den logischen Zustand "1" besitzt, geht die Daueranzeige in eine blinkende gelbe Anzeige (bei FausA = "1") oder in eine blin­ kende grüne Anzeige (bei FeinA = "1") über. Die Ansteuerung der Leuchtdiode 34 erfolgt in gleicher Weise durch die Ausgangssignale MausB, MeinB, FausB, FeinB in Abhängigkeit von der Stellung des Ankers des Elektromagneten 32. Wenn ein Anker hängenbleibt, geht die Anzeige von Dauerlicht in eine blinkende Anzeige über. Ein Farbwechsel findet erst dann statt, wenn ein ordnungsgemäßer Schaltvorgang erfolgt ist.

In der Fig. 1 ist zusätzlich zu der Verknüpfung der Eingangssignale As und Ai zu den Ausgangssignalen MeinA, MausA, FeinA, FausA sowie zu der Verknüpfung der Eingangs­ signale Bs und Bi zu den Ausgangssignalen MeinB, MausB, FeinB, FausB eine Verknüpfung dieser Ausgangssignale darge­ stellt. Vier UND-Gatter 35, 36, 37, 38 verknüpfen die Ausgangssignale der Zeitglieder 18, 19, 20, 21 mit dem Ausgangssignal eines Rechtecksignalgebers 39 zu getakteten Signalen für eine blinkende Darstellung. Vier ODER-Gatter 40, 41, 42, 43 leiten die Ausgangssignale der UND-Gatter 2 oder 35, 3 oder 36, 6 oder 37, 7 oder 38 an die verschiedenen Eingänge der Leuchtdioden 33 und 34 weiter. Ist der logische Zustand des Ausgangssignals des ODER-Gatters 40 gleich "1", leuchtet die Leuchtdiode 33 grün. Ist der logische Zustand des Ausgangssignals des ODER-Gatters 41 gleich "1", leuchtet die Leuchtdiode 33 gelb. In entsprechender Weise leuchtet die Leuchtdiode 34 grün, wenn der logische Zustand des Ausgangs­ signals des ODER-Gatters 42 gleich "1" ist. Ist der logische Zustand des Ausgangssignals des ODER-Gatters 43 gleich "1", leuchtet die Leuchtdiode 34 gelb.

Anstelle der in dem Ausführungsbeispiel dargestellten zwei­ farbigen Leuchtdioden 33 und 34 können für die Anzeige des Schaltzustands der Elektromagneten 31 und 32 jeweils zwei einfarbige Leuchtdioden verwendet werden. In diesem Fall ist jeweils eine Leuchtdiode mit dem Ausgang eines ODER-Gatters verbunden.

Durch eine zusätzliche ODER-Verknüpfung der Ausgangssignale der Zeitlieder 18, 19, 20, 21 kann ein Signal für eine zentrale Störungsmeldung gebildet werden. Dieses Signal kann in übergeordneten Sicherheitseinrichtungen weiterverarbeitet werden.

In der Fig. 1 sind der für die Verknüpfung der Signale As und Ai des Magneten 31 vorgesehene Teil 1A der elektronischen Schaltung 1 und der für die Verknüpfung der Signale Bs und Bi des Magneten 32 vorgesehene Teil 1B der elektronischen Schaltung 1 jeweils gleich aufgebaut. Lediglich der Rechteck­ signalgeber 39 wird für beide Schaltungsteile 1A und 1B gemeinsam verwendet. Wie im folgenden anhand der Fig. 3 gezeigt ist, ist es möglich, den Schaltungsteil 1B einzu­ sparen.

Die Fig. 3 zeigt das Prinzipschaltbild einer weiteren Einrichtung zur Überwachung und Anzeige der Ankerstellung für ein Schaltventil mit zwei Elektromagneten. Gegenüber der in der Fig. 1 dargestellten Einrichtung wird nur der Schal­ tungsteil 1A der elektronischen Schaltung 1 zusammen mit dem Rechtecksignalgeber 39 verwendet. Der Schaltungsteil 1A und der Rechtecksignalgeber 39 sind in der Fig. 3 zu einem Block 45 zusammengefaßt. Der Aufbau des Blocks 45 ist in der Fig. 4 im einzelnen dargestellt. Dem Block 45 ist - je nachdem, ob der Elektromagnet 31 oder 32 angesteuert ist - über eine Leitung 46 das Steuersignal As oder das Steuersignal Bs zugeführt. Über eine Leitung 47 ist dem Block 45 das für die Stellung des Ankers repräsentative Signal Ai oder Bi zugeführt. Eine Schaltungsanordnung 48 bildet in diesem Ausführungsbeispiel in an sich bekannter Weise aus dem zeitlichen Verlauf der an einem Widerstand 49 abfallenden Spannung, die proportional zu dem über die Spule des Elektro­ magneten 31 fließenden Stroms ist, das für die Stellung des Ankers repräsentative Signal Ai. In gleicher Weise bildet eine Schaltungsanordnung 50 aus dem zeitlichen Verlauf der an einem Widerstand 51 abfallenden Spannung, die proportional zu dem über die Spule des Elektromagneten 32 fließenden Stroms ist, das für die Stellung des Ankers repräsentative Signal Bi. Von dem Block 45 führen Leitungen 52 und 53 zu den Leuchtdioden 33 und 34.

Einer Auswahlschaltung 54 ist über eine Leitung 55 das Steuersignal As und über eine Leitung 56 das Steuersignal Bs zugeführt. Die Auswahlschaltung 54 besteht aus zwei S-R- Latches 57 und 58. S-R-Latches sind handelsübliche Bauelemente der Digitaltechnik. Sie enthalten jeweils zwei NAND-Gatter 59 und 60 bzw. 61 und 62. Der Ausgang des NAND- Gatter 59 ist auf einen Eingang des NAND-Gatters 60 zurück­ geführt. In gleicher Weise ist der Ausgang des NAND-Gatters 60 auf einen Eingang des NAND-Gatters 59 zurückgeführt. Die Ausgänge der NAND-Gatter 61 und 62 sind ebenfalls auf einen der Eingang des jeweils anderen NAND-Gatters zurückgeführt. Mit dem Bezugszeichen 63 ist eine erste Wirkverbindung bezeichnet, die vier Schalter 64 bis 67 schließt, wenn am Ausgang des NAND-Gatters 61 ein "1"-Signal ansteht. Die Schalter 64 bis 67 sind geöffnet, wenn am Ausgang des NAND- Gatters 61 ein "0"-Signal ansteht. Mit dem Bezugszeichen 68 ist eine zweite Wirkverbindung bezeichnet, die vier Schalter 69 bis 72 schließt, wenn am Ausgang des NAND-Gatters 62 ein "1"-Signal ansteht. Die Schalter 69 bis 72 sind geöffnet, wenn am Ausgang des NAND-Gatters 62 ein "0"-Signal ansteht. Da es sich hier um die Verarbeitung von digitalen Signalen handelt, können die symbolisch dargestellten Schalter 64 bis 67 und 69 bis 72 in einfacher Weise als UND-Gatter mit zwei Eingängen realisiert werden, wobei einem Eingang der UND- Gatter jeweils das Ausgangssignal des UND-Gatters 61 bzw. 62 zugeführt ist und dem jeweils anderen Eingang der UND-Gatter das zu schaltende Signal zugeführt ist.

Wird der Elektromagnet 31 angesteuert, steht auf der Leitung 55 ein "1"-Signal und auf der Leitung 56 ein "0"-Signal an. Mit diesen Eingangssignalen steht am Ausgang des NAND-Gatters 61 ein "1"-Signal und an dem Ausgang des NAND-Gatters 62 ein "0"-Signal an. Über die Wirkverbindung 63 sind die Schalter 64 bis 67 geschlossen, die Schalter 69 bis 72 sind über die Wirkverbindung 68 geöffnet. Wird der Elektromagnet 32 ange­ steuert, steht auf der Leitung 56 ein "1"-Signal und auf der Leitung 55 ein "0"-Signal an. Mit diesen Eingangssignalen steht am Ausgang des NAND-Gatters 62 ein "1"-Signal und an dem Ausgang des NAND-Gatters 61 ein "0"-Signal an. Über die Wirkverbindung 68 sind die Schalter 69 bis 72 geschlossen, die Schalter 64 bis 67 sind über die Wirkverbindung 63 geöffnet. Damit ist dafür gesorgt, daß der elektronischen Schaltung 45 das Sollsignal und das Istsignal des gerade angesteuerten Elektromagneten zugeführt ist und daß die Ausgangssignale der elektronischen Schaltung 45 den dem angesteuerten Elektromagneten zugeordneten Leuchtdioden zugeführt sind.

Die Fig. 4 zeigt die in der Fig. 3 als Block dargestellte Verknüpfungsschaltung 45 im einzelnen. Die Verknüpfungs­ schaltung 45 besteht aus der Teilschaltung 1A der Fig. 1 und aus dem Rechtecksignalgeber 39.

Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich alternativ auch so ausbilden, daß die Anzeigemittel für die Stellung des Ankers bei ordnungsgemäßem Schalten des Ankers dauernd in einer ersten Farbe (üblicherweise gelb) leuchten und daß sie bei nicht ordnungsgemäßem Schalten des Ankers dauernd in einer anderen Farbe (üblicherweise rot) leuchten.

Die Erfindung ist nicht auf elektromagnetisch betätigte hydraulische Schaltventile beschränkt, sondern allgemein für elektromagnetisch betätigte Schaltventile der Fluidtechnik einsetzbar, also auch für elektromagnetisch betätigte pneuma­ tische Schaltventile.

Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich auf einfache Weise in die Steuerelektronik von elektromagnetisch betätigten Schaltventilen für die Fluidtechnik integrieren.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Überwachung und Anzeige der von einem Steuersignal vorgegebenen Stellung des Ankers eines Elektromagneten eines elektromagnetisch betätigten Schalt­ ventils für die Fluidtechnik, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Schaltung (1; 45) vorgesehen ist, der als Eingangssignale ein für die Iststellung des Ankers repräsen­ tatives Signal (Ai; Bi) und das Steuersignal (As; Bs) zuge­ führt sind, und daß die elektronische Schaltung (1; 45) bei voneinander abweichenden Eingangssignalen ein Fehlersignal (FeinA, FausA; FeinB, FausB; Fein, Faus) erzeugt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (1; 45) Zeitglieder (18, 19, 20, 21) enthält, die ein während des Schaltvorgangs des Ankers auftretendes Fehlersignal (FeinA, FausA; FeinB, FausB; Fein, Faus) unterdrücken.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Anzeigemittel für die Stellung des Ankers vorgesehen sind, die bei ordnungsgemäßem Schalten des Ankers in einer ersten Farbe (gelb) und bei nicht ordnungsgemäßem Schalten des Ankers in einer anderen Farbe (rot) leuchten.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Anzeigemittel (33; 34) für die Stellung des Ankers vorgesehen sind, die bei einem ordnungsgemäßen Schalten des Ankers von einer ersten Farbe (gelb) zu einer zweiten Farbe (grün) wechseln.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Farbe nach dem Schalten des Ankers in die neue Stellung so lange erhalten bleibt, bis der Anker eine neue Stellung erreicht hat.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht ordnungsgemäßem Schalten des Ankers das Anzeigemittel (33; 34) von einer Daueranzeige in eine blinkende Anzeige übergeht.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe der blinkenden Anzeige gleich derjenigen Farbe ist, mit der die Stellung des Ankers vor dem nicht ordnungs­ gemäßen Schalten angezeigt worden ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Schaltventil mit zwei Elektromagneten, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale (As, Bs) einer Auswahl­ schaltung (54) zugeführt sind, daß die Auswahlschaltung (54) beim Anstehen eines Steuersignals (As, Bs) für einen der Elektromagneten (31, 32) der elektronischen Schaltung (45) das Steuersignal (As, Bs) und das für die Iststellung des Ankers repräsentative Signal (Ai, Bi) des angesteuerten Elektromagneten (31, 32) über erste Schaltmittel (64, 65, 69, 70) zuführt und daß die Auswahlschaltung (54) ein von der elektronischen Schaltung (45) ausgegebenes Fehlersignal (Fein, Faus) über weitere Schaltmittel (66, 67, 71, 72) einem dem jeweils angesteuerten Elektromagneten (32, 32) zugeordneten Anzeigemittel (33, 34) zuführt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlschaltung (54) das einem ordnungsgemäßen Schalten eines Ankers entsprechende Signal (Mein, Maus) über die weiteren Schalt­ mittel (66, 67, 71, 72) dem dem jeweils angesteuerten Elektro­ magneten (31, 32) zugeordneten Anzeigemittel (33, 34) zuführt.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlschaltung (54) zwei hintereinander geschaltete S-R-Latches (57, 58) aufweist.