DE19906932A1 - Binäreingabegerät - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Binäreingabegerät (1) mit einem oder mehreren Binäreingabekanälen (2), wobei in üblicher Weise jeder Eingabekanal (2) einen Komparator (3) aufweist, der für einen Vergleich eines an einen Signaleingang (K 6) anlegbaren Eingangssignals (E) mit einer an einen Referenzspannungseingang (K 7) anlegbaren Referanzspannung (UREF) eingerichtet ist. Um einen Funktionstest ohne die Notwendigkeit einer externen Signalerzeugung für eine Eingangswerte-Simulation zu ermöglichen, ist eine - für alle Eingabekanäle (2) gemeinsame - Referenzspannungsschaltung (4) vorhanden, mit deren Hilfe, gesteuert durch eine Binäreingabe-interne oder -externe Steuereinrichtung (5), unterschiedliche Referenzspannungen (UREF) erzeugbar und allen Referenzspannungseingängen (K7) der Komparatoren (3) zuführbar sind. Mittels einer Binäreingabegeräte-internen oder externen Erfassungs- und Auswerteeinrichtung (6) je Eingabekanal (2), ist eine Beurteilung der Gerätefunktionsfähigkeit durch Vergleich des in einem Testzyklus jeweils erfaßten Ausgangssignals mit dem jeweils erwarteten Wert des Ausgangssignals ermöglicht. DOLLAR A Ein solches Binäreingabegerät ist im Rahmen einer Prozeßleitanlage einsetzbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Binäreingabegerät mit mindestens einem Eingabe­ kanal. Solche Binäreingabegeräte werden beispielsweise in der Kraftwerksleittechnik zur Eingabe von binären Signalen in ein Prozeß-Leitsystem eingesetzt.

Prozeßleitsysteme sind oftmals mit einem hierarchischen Diagnosesystem ausgestat­ tet, wobei die Funktionsfähigkeit der einzelnen Systemkomponenten zyklisch überprüft wird und entdeckte Fehlerzustände zu einer Zentrale gemeldet werden.

Es ist üblich, insbesondere auch die Funktionsfähigkeit von Binär-Eingabegeräten zu überprüfen, wobei jeder einzelne Eingabekanal getestet wird. Zur Durchführung des Tests ist eine separate Applikation erforderlich, wobei der jeweilige Eingangswert eines 0-Signals bzw. 1-Signals in einem festgelegten Zeitintervall von einem externen Si­ gnalgenerator erzeugt, und die Reaktion des Eingabekanals auf eine so simulierte Si­ gnaleingabe durch Auswertung des resultierenden Ausgangssignals mittels einer ex­ ternen Logik ausgewertet wird.

Nachteile dieser bekannten Testeinrichtung sind erhöhter Planungsaufwand, Kosten und Platzbedarf der benötigten Zusatzeinrichtung für die externe Signalerzeugung und Auswertelogik, sowie ein zusätzlicher Verdrahtungsaufwand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Binäreingabegerät anzugeben, das einen Funktionstest bei reduziertem Aufwand ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Binäreingabegerät mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen angege­ ben.

Das Binäreingabegerät hat den Vorteil, daß neben einer Überprüfung der 0-Signal- und 1-Signal-Erkennung auch Zustände wie Dauer-High(1)-Signal, oder Dauer-Low (0)- Signal oder ein Drahtbruch im Signalweg erkannt werden. Die Testeinrichtung arbeitet nicht mit einer Eingabesignal-Simulation, sondern mit unterschiedlicher Referenzspan­ nung zur Funktionsprüfung. Sowohl die Steuerung der Referenzspannungsbildung als auch die Ausgangssignal-Auswertung können vorzugsweise mit Hilfe eines für sonstige Leitsystemfunktionen ohnehin vorhandenen Mikroprozessors erfolgen, so daß der Auf­ wand für die Testeinrichtung minimal ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung des Binär-Eingabegeräts, und

Fig. 2 beispielhafte Referenzspannungspegel.

Fig. 1 zeigt als Prinzipschema eine Schaltungsanordnung eines Binär-Eingabegeräts 1, das mehrere gleichartige Eingabekanäle 2 in üblicher Ausführung aufweist, wovon in der Zeichnung zwei dargestellt sind. Jeder Eingabekanal 2 weist einen Komparator 3 auf, dessen Signaleingang K6 ein Binär-Signal zuführbar ist. Im Signaleingangszweig ist eine Eingangsbürde R4 zur Signalbegrenzung und ein Schutzwiderstand R5 vor­ handen. Im Referenzspannungseingang K7 des Komparators 3 ist eine Referenzspan­ nung UREF mit unterschiedlichen Spannungspegel zuführbar. Mit U1 ist eine Versor­ gungsspannung für den Komparator 3 und einen Optokoppler OK bezeichnet. Das Ausgangssignal des Komparators 3 ist über einen Strombegrenzungswiderstand R6 zum Eingang des Optokopplers OK geführt. Mit R7 und R8 sind Schutzwiderstände bezeichnet. Das Ausgangssignal des Eingabekanals 2 ist über den Schutzwiderstand R8 zum Ausgang A geführt.

Zur Erzeugung der Referenzspannung UREF mit unterschiedlichem Spannungspegel ist eine Referenzspannungsschaltung 4 vorhanden. Diese weist eine Referenzstrom­ quelle Q auf, die einen Strom durch ein Widerstandsnetzwerk mit den Widerständen R1, R2 und R3 treibt, je nach Schaltzustand der außerdem vorhandenen Halbleiter­ schalter T1 und T2. Je nach Schaltzustand der Schalter T1 und T2 stellt sich ein unter­ schiedlicher Pegel der Referenzspannung UREF ein. Wenn beide Schalter T1, T2 offen sind (Pegel 4) wirkt Widerstand R3 als Vorwiderstand; wenn Schalter T1 geschlossen ist (Pegel 3), ergibt sich eine Spannungsteilung an den Widerständen R1 und R3; wenn Schalter T2 geschlossen ist (Pegel 2) eine Spannungsteilung an R2 und R3; und wenn beide Schalter T1, T2 geschlossen sind (Pegel 1) eine Spannungsteilung an der Par­ allelschaltung R1, R2 und dem Widerstand R3.

Die Ansteuerung der Schalter T1, T2 erfolgt durch eine Steuereinrichtung 5, die Binär­ geräte-intern oder extern angeordnet sein kann. Zweckmäßig ist die Verwendung eines Mikroprozessors, der in der Leitanlage für sonstige Aufgaben vorhanden ist.

Dasselbe gilt auch für eine Auswerteeinrichtung 6, der jeweils das Ausgangssignal der Eingabekanäle 2 zugeführt ist.

Als Mittel zur externen Binärsignalerzeugung ist ein Schalter S dargestellt, der eine Si­ gnalspannung V2 zugeführt ist. Der Schalter S ist mit einem Parallelwiderstand R9 be­ schaltet. Damit wird eine Unterscheidung zwischen Eingangssignal "0" und einem Drahtbruch ermöglicht, da bei einem "0"-Signal ein definierter Spannungspegel vorhan­ den ist.

In Fig. 2 sind beispielhaft Referenzspannungspegel dargestellt, die mit Hilfe der Refe­ renzspannungsschaltung 4 erzeugbar sind. Dabei ist eine Signalspannung U2 von 48 V ± 10% Toleranz zugrundegelegt, sowie ein "1" Signal im Bereich von 18 V bis 53 V und eine "0"-Signal im Bereich 5 V bis 8 V.

Unter diesen Voraussetzungen ist bei einem Referenzspannungspegel 1 von 3 V de­ tektierbar, ob ein Drahtbruch vorliegt. Denn bei Drahtbruch ist die Signalspannung 0 V.

Die Pegel 2 bis 4 sind einzeln und in Kombination je nach Anwendungsfall für Test­ zwecke verwendbar. Beispielsweise abhängig von vorgegebenen Eingangssignal- Toleranzen oder davon, ob eine Drahtbruchüberwachung vorgesehen ist.

Der Pegel 2 von etwa 11 V bzw. der Pegel 3 von etwa 24 V sind geeignet zur Auswer­ tung des Eingangssignal-Zustandes bezüglich des Vorliegens eines "0"- oder "1 "- Signals.

Der Pegel 4 von etwa 55 V ermöglicht es, im Fall der Verwendung des Ruhestromprin­ zips bei dauerhaftem "1"-Signal das Eingangssignal auf "0"-Signal zu testen.

Die Testeinrichtung ermöglicht es, in einem Hintergrundzyklus zusätzlich zur normalen Signalwert-Erfassung Testzyklen für Eingangskanaltests durchzuführen. In einem sol­ chen Testzyklus können abhängig vom Vorzustand des Eingangskanals jeweils einer der Pegel, z. B. Pegel 4 oder Pegel 1 am Komparator angelegt werden. Ein Vergleich des Ausgangssignals mit dem erwarteten Signal liefert eine Aussage über die Funkti­ onsfähigkeit des Eingangskanals.

Claims (3)

1. Binäreingabegerät (1) mit einem oder mehreren Binäreingabekanälen (2), wobei

• a) jeder Eingabekanal (2) einen Komparator (3) aufweist, der für einen Vergleich eines an einen Signaleingang (K6) anlegbaren Eingangssignals (E) mit einer an einen Referenzspannungseingang (K7) anlegbaren Referenzspannung (UREF) eingerichtet ist,
• b) eine - für alle Eingabekanäle (2) gemeinsame - Referenzspannungsschaltung (4) vorhanden ist, mit deren Hilfe, gesteuert durch eine Binäreingabegeräte­ interne oder -externe Steuereinrichtung (5), unterschiedliche Referenzspan­ nungen (UREF) erzeugbar und allen Referenzspannungseingängen (K7) der Komparatoren (3) zuführbar sind, und
• c) mittels einer Binäreingabegeräte-internen oder -externen Erfassungs- und Auswerteeinrichtung (6) je Eingabekanal (2) eine Beurteilung der Geräte­ funktionsfähigkeit durch Vergleich des in einem Testzyklus jeweils erfaßten Ausgangssignals mit dem jeweils erwarteten Wert des Ausgangssignals er­ möglicht ist.

2. Binäreingabegerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzspannungsschaltung (4) ein Widerstandsnetzwerk (R1, R2, R3), eine Referenz­ stromquelie (Q) und zwei Halbleiterschalter (T1, T2) aufweist.

3. Binäreingabegerät (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Referenzspannungsschaltung (4) in Verbindung mit der Steuereinrichtung (5), einer externen Eingabekontakt-Beschaltung (R9) und der Auswerteeinrichtung (6) ein Testzyklus ermöglicht ist, in dem außer einer 0-Signal- und 1-Signal-Prüfung auch eine Erkennung der Zustände Dauer"1"- oder Dauer-"0"-Signal und "Drahtbruch" ermöglicht sind.