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Schaltungsanordnung zur Gewährleistung der Störsicherheit bei Systemen
zur Informationsübertragung und Informationsverarbeitung und bei Systemen der Meß-,
Steuer- und Regelungstechnik Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur
Gewährleistung der Störsicherheit bei Beeinflussung von Signaleingangsleftungen
bzw. Verbindungsleitungen bei informati onsüb ertrag enden und inf ormationsver
-arbeitenden Systemen und Meß-, Steuer- und Regelungssystemen.
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Es ist bekannt, daß die Empfindlichkeit von informationsübertragenden
und informationsverarbeitenden Systemen und Meß-, Steuer- und Regelungssystemen
bezüglich störender Beeinflussung durch das System selbst oder durch fremde Systeme
und Sinricht1lngen mit Hilfe von Filtern bzw. Integriergliedern an den Eingangen
des Systems oder innerhalb des Systems, oder mittels Abschirmung der Signaleingangs-
und Verbindungsleitungen und durch Erhöhung der Signalpegel sowie durch Verkleinerung
des Eingangswiderstandes verringert
werden kann. Mit einer Verminderung
der Empfindlichkeit erhöht sich die Störsicherheit.
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Weiterhin ist bekannt, daß Systeme aus Logik- und Speicher element
en mit getakteter Betriebsart störsicher bezüglich systemeigener bzw. innerer Beeinflussung
werden, wenn die im System durch Beeinflussung, Reflexionen, Hasards, Wettlauferscheinungen
usw.
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auftretenden dynamischen Vorgängen innerhalb der Taktperiode abklingen,
so daß sie bei der nachfolgenden Abtastung keine Fehlschaltung mehr hervorrufen
können.
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Darüber hinaus ist eine Schaltungsanordnung zur Gewährleistung der
Störsicherheit bei taktpulsgesteuerten Systemen aus Logik- und Speicherelementen
vorgeschlagen worden, bei der mittels Detektoren und Sensoren eine Verriegelungsschaltung
angesteuert wird, die die Taktimpulse für das gesamte Informationsverarbeitungssystem
oder für Teile des Systems für die Zeitdauer der Beeinflussung und bis zum Abklingen
der Wirkung der Beeinflussung unterbricht und dadurch Fehlschaltungen verhindert.Dabei
dienen die Detektoren und Sensoren dazu, eingetretene oder zu erwartende, auf magnetische,
elektrische oder mechanische Bnergieänderung im Raum und an Anlagen und Einrichtungen
der Umgebung zurückzufüiirende Störungen anzuzeigen. Zwischen Detektoren bzw. Sensoren
und der Verriegelungsschaltung sind dabei gegebenenfalls Schwellwertschalter eingesetzt.
oft besitzen die Detektoren und Sensoren aber auch selbst Schwellwertverhalten.
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Sollen beispielsweise Signal- bzw. Steuerkabel bzw.
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Kabelbäume oder Leiterplatten gegen Beeinflussung geschützt werden,
so wird mindestens ein Leiter oder
eventuell der Mantel des zu schützenden
Kabels bzw.
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Kabelbaumes usw. als Sensor verwendet. AuP;erdem werden Detektoren
und Sensoren in unmittelbarer Nähe der Störquellen der Umgebung des Systems untergebracht.
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Die Sensoren überwachen Erdspannungen und Erdströme, ihre Verwendung
als Antennen zum Ilachweis magnetischer und elektrischer Feldänderungen in der Umgebung
des zu schützenden Systems ist ebenfalls bekannt0 Außerdem sind Sensoren zur Signalisierung
von zu erwartenden Schaltzustands- bzw. Energieändeingen mit den Steuerleitungen
und Auslösemechanismen der Stellglieder von Steuer-, Starkstrom- und Hochsjpannungs
einrichtungen verbunden.
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Die bekannten Verfahren und Anordnungen zur Erreichung bzw. Verbesserung
der Störsicherheit haben Itachteile.
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Durch Filter und Integrierglieder wird das dynamische Verhalten der
Systeme verschlechtert. Außerdem stößt ihre Bemessung auf Schwierigkeiten, da im
allgemeinen nur wenig Angaben über die zu erwartende Große der Störungen bekannt
sind. Die Abschirmung aller leitungen ist aus ökonomischen und konstruktiven Griiilden
nur in begrenztem Umfang möglich. Die Signalpegel sind mit dem Jeweils verwendeten
System vorgegeben und können nicht beliebig erhöht werden. Außerdem steigt mit zunehmenden
Pegeln die Verlustleistung im System. Das beeinflussungsabhängige Sperren der Taktimpulse
bzw.
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der Signalverarbeitung innerhalb des Systems gewäärleistet zwar Störsicherheit,
jedoch ist das Aussetzen der Signalverarbeitung insbesondere bei großen Systemen,
die oftmals einer erheblichen Beeinflussung unterliegen können, ökonomisch meist
nicht vertretbar und mitunter auch technisch nicht zulässig.
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Zweck der Erfindung ist es, Informationsübertragungs-und Yerarbeitungssysteme
und Systeme der M.B-, Steuer-und Regelungstechnik mit vertretbarem aufwand und mit
möglichst geringer Beeinträchtigung des statischen und dynamischen Gesamtverhaltens
des Systems störsicher bezüglich Beeinflussung zu machen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zur Gewährleistung von Störsicherheit bezüglich Beeinflussung bei Informationsübertr
agungs - und Informationsverarbeitungssystemen und Systemen der Meß-, Steuer- und
Regelungstechnik mit beliebiger Signalverarbeitung und beliebigen Signalen anzugeben,
bei der für die Zeitdauer störender Beeinflutung und gegebenenfalls bis zum Abklingen
der Wirkung der Beeinflussung die Uebernahme bzw. Verarbeitung bzw. Weiterleitung
von gestörten Signalen bzw.
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Informationen unterbunden wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Gewährleistung
der Störsicherheit zwischen den gegen eine Beeinflussung zu schützenden Signaleingangleituugen.
bzw. Signalleitungen und dem System bzw.
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Teilen des Systems Melde- und/oder Verriegelungsschaltungen (6) zur
Verhinderung der Weiterleitung bzw.
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Ubernabme gestörter Informationen in das System bzw.
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in Teile des Systems angeordnet sind, die mit einer oder mehrerer
St örsignali sierungs einrichtungen verbunden sind, und/oder daß eine oder mehrere
Btörsignalisierungseinrichtungen mit einer im System befindlichen Unterbrechungseinrichtung
zur Verhinderung der Abfrage bzw. Abtastung gestörter SignaloingangBleitungen bzw.
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zur Verhinderung der Verarbeitung gestörter Eingangßsignale verbunden
sind.
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Die mit Störsignalisierungseinrichtungen verbundene Verriegelungsschaltung
in der jeweiligen Signalleitung kann zusätzlich mit einer vom System kommenden Abtast-
bzw. Abfrageleitung verbunden sein.
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Es kann auch eine von Störsignalisierungseinrichtungen und der entsprechenden
Abtastleitung gesteuerte Schaltungsanordnung zur Signalisierung von Störungen während
der Abfrage des zugehörigen Eingangs mit dem System verbunden sein.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, daß Störsignalisierungseinrichtungen
vorzugsweise bei Prozeßrechnern mit einer Unterbrechungseinrichtung im System zur
Verhinderung der Abfrage und Verarbeitung der Information gestörter eingänge durch
Auslösung einer geeigneten Unterbrechung oder Änderung des Programmablaufes bzw.
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einer Mehrfachausnutzung des Prozeßrechners über direkte Leitungen
verbunden sind.
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Eine weitere günstige itösungsvariante besteht darin, daß die von
Störsignalisierungseinrichtungen gespeisten Verriegelungseinrichtungen über zusätzliche
Zwischenspeicher signalgeberseitig mit dem System bzw. Teilen des Systems verbunden
sind, die die Abgabe von Signalen der Signalgeber während der Wirkungsdauer und
bis zum Abklingen von Störungen im vbeftragungskanal verhindern und gegebenenfalls
Zwischenspeicherung der Signale ermoglichen.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß Informationsübertragungs- und Informationsverarbeitungssysteme
sowie Meß-, Steuer- und Regelungssysteme ohne bzw. mit beliebiger Hilfsenergie störsicher
bezüglich Beeinflussung gemacht werden können. Gegenüber der bereits
vorgeschlagenen
Lösung hat die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß ihre Anwendbarkeit nicht auf
Systeme mit getakteter Betriebsart beschränkt, sondern universell einsetzbar ist.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist ein Beispiel für eine erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung für ein elektrisch digitales Informationsverarbeitungssystem
aus Logik- und Speicherelementen dargestellt.
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Aus der großen Anzahl von Informationsübertragungs-und Informationsverarbeitungssystemen
und Meß-, Steuer-und Regelungssystemen ohne bzw. mit unterschiedlicher Hilfsenergie,
wie z.B. elektrische, magnetische, hgdraulische, pneumatische und mechanische Hilfsenergie,
beschränkt sich das Beispiel auf ein System mit elektrischer Hilfsenergie.
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Prinzipiell ist die vorliegende Erfindung für analoge und diskrete
Signale anwendbar. Das ausgeführte Beispiel beschränkt sich auf binäre Signale.
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Bin Informationsverarbeitungssystem 1 ist über Signalleitungen 2;
3 die kontinuierliche 2 bzw. diskontinuierliche 3 Signale führen können, mit der
Umgebung, wie t.B. Signalgebern, Meßglieiern, Wandlern oder anderen signalverarbeitenden
Systemen oder Teilsystemen verbunden.
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Die Störsignalisierungseinrichtungen 4 bestehen aus Detektoren bzw.
Sensoren 12 und gegebenenfalls Schwellwertschaltern 13 und aus einer Verknüpfungsschaltung
14.
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Sie signalisieren eingetretene bzw. zu erwartende
Störungen
beispielsweise durch elektrische und magnetische Feldänderungen, durch Schalt zustands-
bzw.
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Energieänderungen an Hauptstörquellen wie z.B. Relais-, Starkstrom-
und Hochspannungsschalteinrichtungen usw.
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Außerdem werden mit diesen Störsignalisierungseinrichtungen die Steuerleitungen
beispielsweise von Relais Starkstrom- und Hochspannungsschalteinrichtungen sowie
Erdströme und Erdspannungen und beispielsweise auch bestimmte Parameter der Stromversorgungseinrichtungen
überwacht, indem beispielsweise durch Testadern in Starkstrom-, Signal- bzw Steuerkabeln
bzw. Kabelbäumen störende Beeinflussungen signalistsrt werden. Die Störsignalisierungseinrichtungen
4 unterbrechen mit Hilfe von Verriegelungsschaltungen 6 bei auftretenden oder zu
erwartenden Beeinflussungen den Signalfluß von der entsprechenden Leitung 2; 3 in
das System 1 für die Zeitdauer der Beeinflussung und gegebenenfalls bis zum Abklingen
dar Wirkung der Beeinflussung.
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Die jeweilige Störsignalisierungseinrichtung 4 wirkt dabei nur auf
die entsprechend zugehörige Leitung 2 oder 3 usw. ein, so das bei Beeinflussung
nur ein Teil des gesamten Informationsflusses in das System 1 unterbrochen wird.
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Diskontinuierliche Eingangs- bzw. Zwischensignale auf den leitungen
3 wie z.B Impulse, werden oft durch bistabile Multivibratoren 10 verlängert und
geformt. Durch die entsprechenden Verriegelungsschaltungen 6 wird eine fehlerhafte
Ansteuerung der Multivibratoren 9 und 10 verhindert.
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Werden Informationen der Eingangssignalleitungen bzw. Signalleitungen
2; 3 nur zu bestimmten Zeitpunkten,
die beispielsweise durch die
Zeitung 7 vom System her festgelegt werden, mittels der modifizierten Verriegelungsschaltung
6 abgetastet, dann wird nur eine Signalübertragung stattfinden, wenn keine Störungsmeldung
am Eingang der Verriegelungsschaltung 6 vorliegt. Im Störungsfall wird dem System
1 mit Hilfe der Teilschaltung 8 mitgeteilt, daß der abgefragte Eingang gestört ist.
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Die Teilschaltung 8 bewirkt beispielsweise bei einem Prozeßrechner
über besonders ausgezeichnete Eingänge gegebenenfalls störungsbedingte Unterbrechungen
bzw.
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Änderungen des Programmablaufs, die ihrerseits nach Abklingen der
Störungen aufgehoben werden können. Durch diese störungsbedingte Unterbrechung oder
Änderung des Programmablaufes wird eine fehlerbehaftete Informationseingabe in das
System 1 verhindert. Gegebenenfalls wirken dabei die Störungsmeldungen der Teilschaltung
8 im Sinne der Mehrfachausnützting (time-sharing) des Prozeßrechners.
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Bei speziellen Systemen 1, vorzugsweise bei Prozeßrechnern, sind die
Störsignalisationseinrichtungen 4 über direkte leitungen 11 mit einer Unterbrechungseinrichtung
im System 1 verbunden, die dann vom System 1 her die Abfrage bzw. Abtastung gestörter
Signaleingänge verhindern, so daß fehlerbehaftete Informationen nicht in das System
1 gelangen bzw. nicht im System 1 verarbeitet oder weitergeleitet werden.