DE2316433A1

DE2316433A1 - Programmierbarer universal-logikmodul

Info

Publication number: DE2316433A1
Application number: DE2316433A
Authority: DE
Inventors: James A Neuner
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1972-04-04
Filing date: 1973-04-02
Publication date: 1973-10-11
Also published as: GB1430151A; US3855536A; ES413319A1; IT983648B; FR2181865A1; CH595678A5; FR2181865B1; CA1027644A; BE797738A; SE388328B

Description

DiPL.-iNG. KLAUS NEUSECKEPR

Patentanwalt
4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9

Düsseldorf, 30. März 1973

Westlnghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa. V. St. A.

Programmierbarer Universal-Logikmodul

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen programmierbaren Universal-Logikkreis, insbesondere auf einen Logikkreis dieser Art, der in der Lage ist, jede der Mehrzahl logischer Funktionen durchzuführen, wie sie für Schutz- und Sicherheitssysteme eines Kernreaktors erforderlich sind.

Für die derzeit im Einsatz befindlichen Kernreaktoranlagen sind redundante Schutz- und Sicherheitssysteme notwendig, um Menschen und Anlagen für den an sich unwahrscheinlichen Fall zu schützen, daß es zu einem gefährlichen Reaktor-Betriebszustand oder -Unfall kommt. Zur Zeit werden elektromechanische Schutz- und Sicherheitssysteme zwischen die Kernreaktor-Fühler , die zur Erfassung des jeweiligen Betriebszustandes eingesetzt werden, und die Betätigungsmechanismen wie Sperrstäbe, Behältersprühanlagen, Sicherheits-Einspritzsysteme, Diesel-Notaggregate, die zur überwachung eines solchen Zustandes verwendet werden, geschaltet. Elektro-

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Telefon (O211) 32O8 58 Telegramme Custopat

mechanische Schutz- und Sicherheitssysteme arbeiten mit zwei identischen Logikketten, die jeweils etwa 200 Signale von vier bistabilen Kanälen erhalten. Jede Logikkette ist dabei in der Lage, die erforderlichen Betätigungsvorgänge auszulösen, um Personal und Anlagenteile zu schützen. Jede Logikkette und jeder bistabile Kanal sind dabei elektrisch und räumlich von allen weiteren getrennt, und sie werden periodisch überprüft, so daß kein einzeln ner Fehler, wie er gesetzlich definiert ist, im Bedarfsfall eine notwendige Betätigung des Sicherheits-Überwachungssystems verhindern kann.

Jedes Eingangssignal steuert mindestens ein standardmäßig ausgelegtes Relais. Die Logik wird durch Auswertung verschiedener Konstellationen elektromechanischer Kontakte verwirklicht. Um die erforderliche Isolation aufrechtzuerhalten, müssen zu Überwachungszwecken (Computer, Zustandslampen und/oder sonstige Anzeigevorrichtungen) gesonderte Kontakte verwendet, ferner gesonderte Paare von Verdrahtungsleitungen zu jedem Endpunkt für jedes Signal geführt werden. Ein zusätzliches, gelegentlich sogar zwei zusätzliche Relais je Eingangssignal und je Logikkette dienert zur Überprüfimg des Systems. -

Solche Systeme weisen alle Nachteile auf, wie sie in der Natur elektromechanischer Systeme liegen, d. h. große räumliche Abmessungen, großer Gesamtleistungsbedarf, niedrige Zuverlässigkeit, Anfälligkeit gegenüber seismischen Erschütterungen, hohe Wartungskosten, langsames Ansprechen und erheblicher Aufwand an teurer

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Verdrahtung. Hinzu kommt, daß jedes Reaktorsystem eine vollständig neue Auslegung erfordert und die überprüfung zeitraubend und unvollständig ist.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, Reaktor-Schutz- und Sicherheits-Logiksysteme mit Integrierten Halbleiter-Schaltkreisen auszustatten, um so eine höhere Zuverlässigkeit und ein besseres Leistungsverhalten zu erzielen, ferner die Kosten auf einem Minimum zu halten, zugleich jedoch den speziellen Anforderungen einer speziellen Kernreaktoranlage zu genügen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein programmierbarer Universal-Logikmodul, insbesondere zur überwachung schädlicher Reaktor-Betriebs zustände in einem Kernreaktor-Überwachungssystem, erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Logikeinrichtung mit einer Anzahl von ρ Eingangs-Gateeiiirichtungen, wobei ρ eine ganze Zahl größer als oder gleich eins ist, und einer ersten Ausgangs-Gateeinrichtung, wobei die Eingangs-Gateeinrichtungen und die Ausgangs-Gateeinrichtungen jeweils entweder einen ersten oder einen zweiten logischen Zustand einnehmen können; η Signal-Eingangseinrichtungen, wobei η eine ganze Zahl kleiner als oder gleich ρ ist, die mit η der ρ Eingangs-Gateeinrichtungen in Wirkverbindung stehen, so daß sie mindestens ein logisches Eingangssignal an die Logikeinrichtung liefern; sowie dadurch, daß die übrigen, ρ minus η Eingangs-Gateeinrichtungen wirkungsmäßig so ausgebildet sind, daß sie jedesmal ein Ausgangssignal entsprechend dem ersten Zustand an die erste Ausgangs-Gateeinrichtung liefern, wenn mindestens m der η Signal-Eingangseinrichtungen den ersten Zustand annehmen,

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wobei ra eine vorgegebene ganze Zahl kleiner als oder gleich η ist,

Nach einem weiteren Merkmal kann die Erfindung eine programmierbare Einrichtung aufweisen, um die ρ minus η Eingangs-Gateeinrichtungen entsprechend der vorgegebenen Anzahl von m aus η Signal-Eingangseinrichtungen einzustellen, die den ersten Zustand annehmen müssen, ehe die erste Ausgangs-Gateeiririchtung den ersten Zustand jannimmt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Ansicht eines Kernreaktor-

Sicherheits- und Schutzsystems, wie es der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt;

Fig. 2 , schematisch ein Schaltbild, das als Beispiel eine

Grundschaltung veranschaulicht, die zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;

Fig. 3 ^v ein Blockschaltbild, das die Verbindungen veranschaulicht, die notwendig sind, um den Schaltkreis der Fig. 2 so zu programmieren, daß er die 1/1-Logikf unk tion durchführt? ■ ■''

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Fig. 4 schematisch ein Schaltbild des Aufbaus der Fig. 2

bei Programmierung entsprechend Fig. 3 so, daß die 1/1-Logikfunktion ausgeführt wird;

Fig. 5 ein Blockschaltbild, das die Verbindungen wiedergibt, die notwendig sind, um die Schaltung der Fig. 2 so zu programmieren, daß sie die 1/2-Logikfunktion durchführt;

Fig. 6 ein Schaltbild der Schaltung der Fig. 2 bei Programmierung in Übereinstimmung mit Fig. 5, so daß die 1/2-Logikfunktion ausgeführt werden kann;

Fig. 7 ein Blockschaltbild, das die Verbindungen wiedergibt, die notwendig sind, um die Schaltung der Fig.' 2 so zu programmieren, daß die Logikfunktion 1/3 verwirklicht wird;

Fig. 8 schematisch ein Schaltbild der Fig. 2 bei Programmierung entsprechend Fig. 7 so, daß die Logikfunktion 1/3 verwirklicht werden kann;

Fig. 9 ein Blockschaltbild mit den Verbindungen, die

notwendig sind, um die Schaltung der Fig. 2 so zu programmieren, daß die 1/4-Logikfunktion ausgeführt wird;

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Fig. 10 schematisch ein Schaltbild des Sehaltungsaufbaus

der Fig. 2 bei Programmierung in Übereinstimmung mit Fig. 9 so, daß die 1/4-Logikf unk tion ausgeführt Wird;

Fig. 11 ein Blockschaltbild der Verbindungen, die notwendig sind, um die Schaltung der Fig. 2 so zu programmieren, daß die logische Funktion 2/2 durchgeführt wird;

Fig. 12 schematisch ein Schaltbild des Schaltungsaufbaus

der Fig. 2 bei Programmierung in Übereinstimmung mit Fig. 11;

Fig. 13 ein Blockschaltbild mit den Verbindungen, die

notwendig sind, um die Schaltung der Fig. 2 so zu programmieren, daß die logische Funktion 2/3 ausgeführt wird;

Fig. 14 schematisch ein Schaltbild der Schaltung nach

Fig. 2 bei Programmierung in Übereinstimmung mit Fig. 13;

Fig. 15 ein Blockschaltbild für die Verbindungen, die

notwendig sind, um die. Schaltung der Fig. 2 so zu programmieren, daß die 2/4-Logikfunktion ausgeführt wird;'

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Fig. 16 schematisch den Schaltungsaufbau der Fig. 2 bei

Programmierung in Übereinstimmung mit Fig. 15 so, daß die logische Funktion 2/4 ausgeführt werden kann;

Fig. 17 ein Blockschaltbild der Verbindungen, die benötigt

werden, um die von einer Mehrzahl Schaltungen entsprechend der Schaltung nach Fig. 2 erzeugten Funktionen in einer "UND"-Verknüpfung miteinander zu verbinden;

Fig. 18 ein Blockschaltbild der Verbindungen, die notwendig sind, um von der Mehrzahl der Schaltungen entsprechend Fig. 2 erzeugte Funktionen in einer "ODER"-Verknüpfung miteinander zu verbinden;

Fig. 19 ein Blockschaltbild, das die Anschlüsse veranschaulicht, die notwendig sind, um die Schaltung nach Fig. 2 so zu programmieren, daß die Funktion eines R-S-Flipflops ausgeführt wird;

Fig. 20 schematisch ein Schaltbild der Fig. 2 bei Programmierung entsprechend Fig. 19;

Fig. 21 schematisch ein Schaltbild entsprechend einem

zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei Programmierung zur Durchführung der 1/1-Logik-

Fig. 22 schematisch ein Schaltbild der Schaltung .nach

Fig. 21 bei Programmierung zur Durchführung/der Logikfunktion 1/2;

Fig. 23 schematisch ein Schaltbild des Schaltungsaufbaus

der Fig. 21 bei Programmierung zur Durchführung der Logikfunktion 2/2 ;

Fig. 24 schematisch ein Schaltbild des Schaltungsaufbaus

der Fig. 21 bei Programmierung zur Durchführung der Logikfunktion 2/3;

Fig. 25 schematisch ein Schaltbild des Schaltungsaufbaus

der Fig. 21 bei Programmierung zur Durchführung der Funktion des R-S-Flipflops; und

Fig. 26 schematisch ein Schaltbild eines Beispiels einer

Multlplex-Anordnung für die Schaltungen nach Fig. 20 und 21.

Die zu beschreibende Erfindung stellt einen Schaltungsaufbau zur Verfügung, der erforderlich ist, um eine einzige, programmierbare Universal-Logikfunktion zu verwirklichen, so daß alle logischen Funktionen ausgeführt werden können, die für Schutz- und Sicherheits-Logiksysteme benötigt werden, wie sie zum Schutz von Menschen und Anlagen innerhalb einer Kernkraftanlage eingesetzt werden.

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Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie, die mit Kernreaktoren arbeiten, sind mit einer Mehrzahl von Schutzsystemem ausgestattet, um Personal und Ausrüstung gegen schädliche oder gefährliche Betriebszuatände zu schützen und den Reaktor unter Kontrolle zu halten. Ein solches Schutzsystem ist schematisch mit Fig. 1 wiedergegeben und enthält grundsätzlich Reaktor-Fühler 12, die in einem Reaktor-Druckgefäß 10 und um dieses herum innerhalb einer Reaktorkanmer 11 sowie an weiteren kritischen Punkten der Anlage angeordnet sind. Die Reaktor-Fühler 12 sind von einer Reihe unterschiedlicher Detektoren oder Erfassungseinrichtungen wie Strahlungs- und Temperatur-Erfassungseinrichtungen gebildet, die dazu dienen, schädliche oder gefährliche Betriebszustände zu überwachen, die normalerweise die Betätigung mindestens eines einer Hehrzahl Not- und Sicherheits-überwachungssysteme 18 erfordern, um den Reaktor 10 für den unwahrscheinlichen Fall eines Unfalls, wie etwa dem Bruch des primären Kühlkreislaufs, zu kontrollieren. Das Sicherheits-Überwachungssystem 18 weist Reaktor-Sperrstäbe, Behälter-Sprühanlagen, Sicherheits-Einspritzsysteme, Not-Diesel-Aggregate etc. auf. Die vorliegende Erfindung sorgt für den notwendigen Logik-Informationsaustausch zwischen den Reaktor-Fühlern 12 und dem Sicherheits-Überwachungssystem 18 (Fig. 1), so daß diese Kontrollmechanismen unter den gegebenen Umständen betätigt werden. Am Ausgang der Reaktor-Fühler 12 ist ein Binärsignalgenerator 14 angeordnet, der einen Logikmodul 20 entsprechend der vorliegenden Erfindung mit der notwendigen logischen Eingangsinformation speist. Der Binärsignalgenerator 14 kann von einer einer Mehrzahl bekannter Einrichtungen wie Schwellwert-Logikstufen gebildet sein, die ein binäres Signal liefern, das einen ηachtel-

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Iigen Betriebszustand anzeigt. Entsprechend den Konventionen, wie sie für dieses Ausftihrungsbeispiel zugrunde gelegt werden, liefert der Binärsignalgenerator 14 eine binäre Null, wenn die entsprechenden Fühler einen gefährlichen Betriebszustand erfassen, und eine binäre Eins, wenn der Reaktor innerhalb seiner normalen Betriebsgrenzen bleibt. Wenn die erforderliche Anzahl Fühler anzeigt _f daß ein gefährlicher Betriebszustand aufgetreten ist, so wird von den entsprechenden Fühlern ein logisches Null-Eingangssignal an den Logikmodul 20 der vorliegenden Erfindung geliefert. Der Logikmodul 20 liefert dann ein logisches Null-Ausgangssignal an einen Auslösemechanismus 16 wie eine ünterspannungs-Spule, die dann einen Befehl zum Einfahren der Sperrstäbe abgibt, indem die Energiezufuhr zu dem Kontrollstabsystem aufgehoben wird. Mit einem Minimum an Rückverdrahtung kann die einzelne, mit dem Logikmodul 20 repräsentierte Schaltung so programmiert werden, daß sie jede der Grundfunktionen 1/1, 1/2, 1/3, 1/4, 2/2, 2/3, 2/4 ausführt, und ein herkömmliches Rücksetz-Setz-Flipflop (nachstehend als R-S- ^v Flipflop bezeichnet) kann als grundlegender Baustein bei der Verwirklichung komplexerer Funktionen als derzeit erforderlich eingesetzt werden. Die m/n-Zuordnung beschreibt die meisten notwendigen Funktionen vollständig, indem η die Gesamtzahl der Eingänge von den Fühlern 12 ist, während m die Minimalzahl der η Eingänge ist, die einen Fehlzustand, d. h. eine logische Null anzeigen, ehe eine vorgegebene Funktion, d. h. die Auslösung des Sicherheits-tiberwachungssystems 18, eingeleitet wird. Zusätzlich ist die universelle Funktion so ausgelegt, daß ungenutzte, frei bleibende Eingänge so bewertet werden, daß sie anzeigen, daß kein fehlerhafter Zustand gegeben ist. Somit kann eine m/n-Funktion

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auf eine m/(n-l)- oder eine m/(n-2)-Funktion zurückgeführt werden, wenn ein bzw. zwei Eingänge nicht geliefert werden. Dadurc h wird eine Standardisierung der notwendigen Schutz- und Sicherheitssysteme für zwei-, drei- bzw. vierschleif ige Kernkraftanlagen in starkem Maße vereinfacht, außerdem die Rückführung von Drähten auf ein Minimum reduziert.

In Verbindung mit der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele wird eine Schaltung beschrieben, die mit einer positiven Logik arbeitet und in der Lage ist, die gewünschten beschriebenen Kennwerte zu liefern. Die angenommenen Signal-Konventionen sind so, daß eine "0" (logische Null) an einem Eingang einen Fehlzustand anzeigt, während eine "0" am Ausgang anzeigt, daß ein Befehl für einen Auslösevorgang gegeben wurde. Die notwendigen Verbindungen, um den Universal-Logikkreis so zu programmieren, daß die acht beschriebenen Grundfunktionen verwirklicht werden, werden dargelegt. Es sind Ausgangs-Anschlüsse vorgesehen, die mit gleichartigen Ausgangs-Anschlüssen oder ähnlichen Schaltungen verbunden werden können, um entweder eine UND- oder eine ODER-verknüpfte Funktion der grundlegenden Logikfunktionen herbeizuführen, die von den einzelnen Schaltkreisen ausgeführt werden, so daß bei Bedarf komplexere Funktionen gebildet werden können. Darüber hinaus sind, um die Vielseitigkeit des Moduls weiter zu erhöhen, Sperr-Elngänge, die mit weiteren Ausgängen kompatibel sind, vorgesehen, um gegebenenfalls die Einleitung eines Auslösevorgangs zu verhindern. Wegen der angenommenen Signal-Konventionen und der verwendeten Hoch-Schwellwert-Logik lassen .sich leicht Eingangs-Fehlersignale überlagern, um eine vollständige überprü-

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fung des Systems vorzunehmen. Eine Hoch-Schwellwert-Logik (HTL) stellt eine neue Logikfämilie dar, die in jüngerer Zeit in den Stand der Technik mit aufgenommen wurde. HTL ist ähnlich einer Transistor-/Transistorlogik und einer Dioden-/Transistorlogik, wird jedoch von einer höheren Spannungsquelle (d. h. 15 V) versorgt und hat einen Nenn-Schwellwert von annähernd 7,5 V. Dieser Umstand macht, in Verbindung mit der niedrigeren Geschwindigkeit, HTL viel weniger empfindlich gegenüber elektromagnetischen Störeinwirkungen sowie vom Erdboden ausgehenden Spannungsfeldem. Außerdem lassen sich die verwendeten Signale leicht in ein Multiplex-System einleiten, wie das in Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels dargelegt werden wird.

Eine für die Erfindung typische Grundschaltung, die in der Lage ist, die gewünschten Kennwerte zur Verfügung zu-stellen, ist mit Fig. 2 veranschaulicht. Die angenommenen Signal-Konventionen sind wieder, daß eine "0" an einem Eingang einen Fehlzustand anzeigt und^:eine "0" am Ausgang anzeigt, daß ein Auslösevorgang eingeleitet wurde. Fig. 3 - 25 zeigen die Verbindungen, die notwendig sind, um die Universal-Logikfunktion so zu programmieren, daß die jeweiligen acht Grund-Logikfunktionen erzeugt werden, die zuvor beschrieben wurden. Zusätzlich sind die Verbindungen gezeigt, um das UND- und das ODER-Verhalten zu verwirklichen. Durch Verwendung der programmierbaren Universal-Logikfunktion als Grundbaustein und der Verbindungsbeispiele nach Fig. 17 und 18 lassen sich bei Bedarf leicht komplexere Funktionen herleiten.

Die Grundlogik wird in der Schaltung nach Fig. 2 mittels NAND-

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Gattern 50, 58, 66 und 74 verwirklicht. Der Ausgang des NAND-Gatters 102 ist der gleiche wie der Ausgang des NAND-Gatters 88, mit der Ausnahme, daß er um etwa 250 xl see verzögert werden kann, indem die Klemme 108 an Masse gelegt wird, um die Unempfindlichkeit gegenüber Stör-Wechselspannungen zu erhöhen, wenn ein R-S-Flipflop programmiert wird, und daß durch Einleitung einer "0" (Hull) über die Klemme 104 eine Sperrung hervorgerufen werden kann. Die Klemme 110 ist die UND-Klemme. Solange eine "0" an der Klemme 110 erscheint, ist der Ausgang des NAND-Gatters 102 stets eine "1" (logische Eins)·. Daher können Punktionen UND-verknüpft werden, indem einfach ihre Klemmen 110 miteinander verbunden werden, oder aber sie können ODER-verknüpft werden, indem ihre Ausgangs-Klemmen 106 miteinander verbunden werden, wie das mit Fig. 17 bzw. 18 veranschaulicht ist.

Fig. 2 zeigt sieben offene Klemmen 22, 24, 26, 28, 36, 38 und 42 auf der Eingangsseite des Logikkreises. Klemmen 38 und 42 sind elektrisch mit einer dazwischenjjesehalteten Diode 40 verbunden, die so angeordnet ist, daß Strom von der Klemme 42 zur Klemme 38 fließen kann. Die Funktion der verschiedenen Klemmen wird nachstehend in Verbindung mit der Erläuterung der Programmierung des Schaltkreises, so daß die Hehrzahl logischer Funktionen verwirklicht werden kann, beschrieben. Die Klemmen 26 und 28 sind elektrisch über die Dioden 32 bzw. 34 mit einer gemeinsamen Klemme 33 verbunden, wobei die Dioden 32 bzw. 34 so angeordnet sind, daß Strom von der Klemme 33 zu den entsprechenden Klemmen 26 bzw. 28 fließen kann. Die Dioden 32 und 34 wirken als UND-Gatter, so daß an der Klemme 33 ein "O^Ausgangssignal auftritt, wenn entweder

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die Klemme 26 oder die Klemme 28 mit einem "O"-Eingangs,signal gespeist wird. Erhalten beide Klemmen 26 und 28 ein "1"-Eingangssignal, so nimmt das Ausgangssignal der Klemme 33 einen binären "1"-Zustand an. Die Klemme 33 ist ihrerseits elektrisch mit Klemmen 48, 62 und 70 der NAND-Gatter 50, 66 bzw. 74 verbunden. Die Klemme 22 ist mit Eingängen 44, 52 und 60 von NAND^Gattern 50, 58 bzw. 66 verbunden. In gleicher Weise ist die Klemme 24 an die Eingangs-Klemmen 46, 54 und 68 der NAND-Gatter 50, 58 bzw. 74 angeschlossen. Die jeweiligen Ausgänge der NAND-Gatter 50, 58, 66 und 74 sind mit einer gemeinsamen Leitung. 86 über entsprechende Dioden 78, 80, 82 bzw. 84 verbunden, wobei, diese Dioden so gele,gt sind, daß Strom von der gemeinsamen Leitung 86 zu den entsprechenden Ausgängen der vorerwähnten NAND-Gatter fließen kann. Die Dioden 78, 80, 82 und 84 wirken gemeinsam als UND-Gatter 76, das ein ¹¹O"-Ausgangssignal an der gemeinsamen Leitung 86 zur Verfügung stellt, wenn einer der jeweiligen Dioden-Eingänge zu dem UND-Gatter 76 den "O"-Zustand annimmt. Die gemeinsame Leitung 86 des UND-Gatters 76 geht in den "1 "-Zustand über, wenn und nur wenn die jeweiligen Dioden-Eingänge den "1"-Zustand annehmen. Wie zuvoipesehrieben, ist die Ausgangs-Klemme 106 des NAND-Gatters 102 identisch mit dem Ausgang des NAND-Gatters 88. Wo die Vielseitigkeit der in Rede stehenden Schaltung nicht erforderlich ist, können daher Schaltungsanordnungen mit geringerer Vielseitigkeit eingesetzt werden, so daß die NAND-Gatter 88 und 98 gemeinsam mit dem zugeordneten, dazwiechengeschalteten Filter 90 entfallen können. Das NAND-Gatter 88 ist an die gemeinsame Leitung 86 angeschlossen und wirkt daher als Inverterstufe. Insoweit, als die Vielseitigkeit eines NAND-Gatters in diesem Ausführungsbeispiel nicht benötigt wird, kann

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das NAND-Gatter 88 durch ein Schaltelement ersetzt sein, das nur die Inverter-Funktion ausführt. Ein logisches Null-Eingangssignal an der gemeinsamen Leitung 86, das dabei auf das NAND-Gatter 88 einwirkt, erscheint somit am Ausgang als eine "1", während ein "!"-Eingangssignal der Leitung 86 am Ausgang des NAND-Gatters 88 als "0" erscheint. Der Ausgang des NAND-Gatters 88 ist identisch mit dem Eingang des NAND-Gatters 98, mit der Ausnahme, daß eine Verzögerung um etwa 250 ,usec möglich ist, indem die Klemme 108 an Masse gelegt wird, um so die Unempfindlichkeit gegenüber Stör-Wechselspannungen zu erhöhen. Das NAND-Gatter 98 hat eine Eingangsleitung 96 und wirkt als Inverterstufe, die ein invertiertes Ausgangssignal an der Ausgangs-Klemme 100 abgibt. Das NAND-Gatter 102 erhält zwei Eingänge über die Ausgangs-Klemme 100 und die Klemme 104. Bleibt die Klemme 104 normalerweise "freischwebend", so wirkt das NAND-Gatter 102 als Invertieretufe und liefert ein Ausgangssignal an der Ausgangs-Klemme 106, das eine Inversion des über die Ausgangs-Klemme 100 zugeführten Eingangssignals darstellt, Die Klemme 104 ist so angeordnet, daß die Funktion der gesamten Schaltung gesperrt werden kann. Wird über die Klemme 104 ein "0"-Signal zugeführt (d. h. durch Anschluß der Klemme 104 an Masse), dann bleibt das Ausgangssignal der Schaltung an der Ausgangs-Klemme 106 eine logische "1", das anzeigt, daß kein fehlerhafter Betriebszustand existiert, für den dementsprechend auch kein Auslösevorgang eingeleitet werden muß. Die Klemme 104 kann somit für normalen Betrieb oder während eines Prüfvorgangs verwendet werden, um einen unerwünschten Betätigungs-Befehl zu verhindern.

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Mit Fig. 3 ist ein Blockschaltbild wiedergegeben, das die Verbindungen veranschaulicht, die notwendig sind, um die Schaltung der Fig. 2 so zu programmieren, daß die logische Funktion 1/1 verwirklicht wird. Die jeweilige Art einer logischen Funktion, die für einen speziellen Kernreaktor-Anwendungsfall benötigt wird, hängt von der Anzahl der Fühler ab, die vorhanden sind, um ein bestimmtes Ereignis im Kernreaktor zu erfassen, sowie von der gewünschten Anzahl dieser vorhandenen Fühler, die ein solches Ereignis anzeigen müssen, ehe ein Befehl zur Betätigung des Kontroll- oder Steuermechanismus abgegeben wird. Die logische Funktion 1/1 zeigt an, daß ein Eingangssignal von einem Fühler vorhanden ist und daß dieser Fühler einen fehlerhaften Zustand anzeigen muß, indem eine logische Null an den dafür bestimmten Eingang des Logikmoduls 20 geliefert wird, ehe durch das Erscheinen einer logischen Null an der Ausgangs-Kleinme 106 des Logikbausteins ein Befehl für einen AuslösungsVorgang gegeben wird.

Fig. 4 ist ein schematisches Schaltbild der mit Fig. 2 wiedergegebenen Schaltung, wobei diese in Übereinstimmung mit Fig. 3 so programmiert ist, daß sie die 1/1-Logikfunktion durchführen kann. Der Klemme 22 wird ein einzelnes Eingangssignal zugeführt, während die Klemme 36 an Masse liegt, so daß die gewünschte Ausgangs funktion an der Ausgangs-Klemme 106 erscheinen kann. Entsprechende Bezugszeichen beziehen sich in den verschiedenen Figuren jeweils auf entsprechende Elemente. Durch die Beaufschlagung der Klemme 36 entsprechend Fig. 4 mit Massepotential erhalten die NAND-Gatter 58, 66 und 74 einen "Q"-Bingang, so daß am Ausgang der jeweiligen

NAND-Stufen eine logische "1" auftritt, unabhängig von den anderen diesen NAND-Gattern zugeführten'Eingangssignalen. Das NAND-Gatter 50 hat Eingänge von den Klemmen 22, 24, 26 und 28, wobei die Klemmen 24, 26 und 28 "freischwebend" bleiben und von dem NAND-Gatter 50 als logische "!"-Signale bewertet werden, die einen nicht fehlerhaften Zustand anzeigen. Die Klemme 22 steuert den Ausgang des NAND-Gatters 50, so daß beim Auftreten einer logischen "1" an der Klemme 22 der Ausgang des NAND-Gatters eine logische "0" wird, so daß eine der Dioden des UND-Gatters 76 einen "O"-Eingang erhält. Die Leitung 86 nimmt ihrerseits den Zustand einer logischen "0" an, so daß an der Ausgangs-Klemme eine logische "1" auftritt, die einen nicht fehlerhaften Zustand anzeigt, der keine Auslösung der Steuermechanismen erfordert. Wenn an der Klemme 22 eine logische "0" erscheint, die einen fehlerhaften Zustand anzeigt, so erscheint am Ausgang des NAND-Gatters 50 eine logische "1", und das UND-Gatter 76 liefert an die Leitung 86 eine logische "1", die an die Ausgangs-Klemme 106 als logische "0" weitergegeben wird, die einen Auslösevorgang erforderlich macht. Sobald also an der Klemme 22 eine logische "Ö" erscheint, so daß also einer der einzelnen Fühler einen fehlerhaften Zustand anzeigt, so erscheint an der Ausgangs-Klemme 106 eine logische "0", die anzeigt, daß ein Auslösebefehl gegeben werden muß. Damit wird die 1/1-Logikfunktion erfüllt.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das die Verbindungen anzeigt, die notwendig sind, um die Schaltung der Fig. 2 so zu programmieren, daß die 1/2-Logikfunktion'durchgeführt wird. Das heißt, es sind zwei Fühler-Eingänge vorgesehen, um einen bestimmten Reaktorzu-

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stand zu überwachen, und mindestens einer dieser Fühler muß einen gefährlichen Zustand anzeigen, ehe über die Aus gangs-Klemme 106 ein Auslösebefehl gegeben wird.

Fig. 6 ist ein schematisches Schaltbild, das die Schaltung nach Fig. 2 wiedergibt, wenn sie entsprechend Fig.. 5 so programmiert ist, daß die 1/2-Logikfunktion verwirklicht werden kann. Diese Schaltung ist identisch mit der Schaltung nach Fig. 4, wobei jedoch ein zweiter Fühler-Eingang an die Klemme 24 gelegt ist. Wie in Verbindung mit Fig. 4 erläutert, ist mindestens ein Eingang der Gatter 58, 66 und 74 an Masse gelegt, so dßa die entsprechenden NAMD-Gatter eine logische "0" als Eingangssignal erhalten und an ihren entsprechenden Ausgängen eine logische "1" liefern. Eine Eingangs-Klemme 48 des NAND-Gatters 50 liegt frei, was als logische "1" aufgefaßt wird, während Eingangs-Klemmen 46 und 44 über die Klemmen 24 bzw. 22 den Ausgang der Schaltung steuern» Wenn somit eine logische "0" an der Klemme 22 oder aber der Klemme 24 erscheint, so erzeugt der Ausgang des NAND-Gatters 50 eine logische "l^ir _r die- mit den Eingangssignalen in Form einer logischen "1" für das UMD-Gatter 76 zusammenfällt, die von den Gattern 58, 66 und 74 geliefert werden. Diese logische "1" wird an die Leitung 86 weitergegeben und erscheint als logische "0" an der Aus gangs-Klemme 106, was foedeu·= tet, daß ein Aus löse vor gang erforderlich ist. Wenn also einer der beiden die Klemmen 22 und 24 speisenden Fühler eine logische "0" als Eingangssignal liefert, wobei diese logische "0" einen fehlerhaften Zustand anzeigt, so erscheint eine logische "O" an der Aus·= gangs-Klemme 106, die eine Auslösung d©r Kontrollmechanismen erforderlich macht. Damit wird die 1/2-Logikfunktion erfüllt.

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Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, das die Verbindungen verdeutlicht, die notwendig sind, um die Schaltung der Fig. 2 so zu programmieren, daß die 1/3-Logikfunktion ausgeführt werden kann. Das bedeutet,daß in einem Schutzsystem mit drei einen bestimmten Reaktorzustand überwachenden Fühlern mindestens einer dieser Fühler einen fehlerhaften Zustand anzeigen muß, ehe die entsprechenden Kontroll- oder Überwachungsmechanismen einen Auslösebefehl erhalten.

Fig. 8 ist ein schematisches Schaltbild der Schaltung nach Fig. 2, wenn diese in Übereinstimmung mit Fig. 7 programmiert ist. Der Sch altungsaufbau ist' dabei identisch mit dem Schaltungsaufbau der Fig. 6, wobei jedoch zusätzlich ein drittes Fühler-Eingangssignal an die Klemme 28 geliefert wird. Da die Klemme 26 freibleibt und dieser Umstand als logische "1" gewertet wird, läßt das Dioden-UND-Gatter 30 eine logische "1" durch, wenn und nur wenn an der Klemme 28 eine logische "1" erscheint. Umgekehrt gibt das Dioden-UND-Gatter 30 eine logische "0" ab, wenn und nur wenn an der Klemme 28 eine logische "0" auftritt. Wie zuvor in Verbindung mit Fig. 4 und 6 erläutert, ist ein Eingang der NAND-Gatter 58, 66 bzw. 74 mit Masse verbunden, so daß eine logische "1" als Ausgangssignal jeder dieser NAND-Gatter aufrechterhalten wird. Die drei Eingangssignale des NAND-Gatters 50 werden von den drei Fühlern geliefert, die auf die Klemmen 22, 24 bzw. 28 arbeiten. Nimmt einer der drei über die Klemmen 22, 24 bzw. 28 gespeisten Eingänge des NAND-Gatters 50 den logischen Zustand "0" an, so nimmt der Ausgang des Gatters 50 den Zustand einer logischen "1" an, die ebenfalls an der Leitung 86 wirksam ist, so daß an. der Ausgangs-Klemme 106 eine logische "0" erscheint, die eine Auslösung der Kontrollmechanismen erforderlich macht. Nur wenn alle drei Eingangs-Klemmen 22, 24 und 28 den

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Zustand "einer logischen "1" annehmen, so daß durchweg kein fehlerhafter Zustand existiert, nimmt der Ausgang des Gatters 50 den Zustand einer logischen "0" an, so daß die Leitung 86 eine logische "0" führt und die Ausgangs-Klemme 106 eine logische "l" abgibt und damit anzeigt, daß kein fehlerhafter Zustand existiert und daher keine Auslösung der Kontrollmechanismen erforderlich ist, Damit wird die angestrebte 1/3-Funktion verwirklicht.

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Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das die Verbindungen wiedergibt/ die notwendig sind, um die Schaltung nach Fig. 2 so zu programmieren, daß sie die logische Funktion 1/4 verwirklichen kann. Eine solche Funktion ist erwünscht, wenn vier Fühler den Reaktor hinsichtlich eines bestimmten Zustandes überwachen und eine Auslösung der Steuer- bzw. Kontrollmechanismen erforderlich ist, wenn einer der vier Fühler einen fehlerhaften Zustand anzeigt.

Fig. 10 ist ein schematisches Schaltbild, das die Schaltung der Fig. 2 bei Programmierung in Übereinstimmung mit Fig. 9 wiedergibt. Der Schaltungsaufbau der Fig. 10 ist identisch dem Schaltungsaufbau der Fig. 8, wobei jedoch eine zusätzliche programmierte Verbindung vorgesehen ist, die die Klemme 26 mit der Klemme 42 koppelt, und wobei ferner ein zusätzlicher Eingang von einem vierten Fühler zu der Klemme 38 geführt ist, so daß sich insgesamt vier Eingänge ergeben. Die Einschaltung der Diode 40 in den Schaltungsaufbau beeinflußt die Wirkungsweise des UND-Gatters 30 nicht, da die Diode 40 lediglich als Sperrdiode arbeitet. Die Arbeitsweise des UND-Gatters 30 ist die gleiche wie.zuvor beschrieben, so daß dem NAND-Gatter 50 ein zusätzlicher Eingang zur Verfügung gestellt wird. Wie in Verbindung mit Fig. 8 erläutert, haben die NAND-Gatter 58, 66 und74 jeweils eine Eingangsklemme, die an Masse gelegt ist, so daß jedem der entsprechenden NAND-Gatter eine logische "0" zugeführt wird und an jedem der entsprechenden NAND-Gatter Ausgänge eine logische "1" auftritt. NAND-Gatter 50 arbeitet daher wie in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben. Nimmt einer der Eingänge des NAND-Gatters 50

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den Zustand einer logischen "0" an, so tritt am" Ausgang des NAND-Gatters 50 eine logische "1" auf, die der gemeinsamen .Leitung 86 als logische "1" weitergegeben wird und an der Äusgangs-Klemme 'als logische "0" auftritt, was die Auslösung der Si-cherheitsmechanismen erfordert. Nur wenn die entsprechenden überwachungseinrichtungen bzw. Fühler einwandfreie Signale an die entsprechenden Eingänge 22, 24, 28 und 38 liefern, die einen nicht fehlerhaften Zustand anzeigen, nimmt der Ausgang des "NÄND-Gatters 50 den Zustand einer logischen "0" an, so daß an der gemeinsamen Leitung 86 eine logische "0" und an der Ausgangs-Klemme 106 eine logische "1" auftritt. Auf diese Weise wird die 1/4-Logikfunktion verwirklicht, bei der jeder Fühler, der einen fehlerhaften Zustand anzeigt, eine Auslösung der Steuer- bzw. überwachungsmechanismen bewirkt.

Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, das die Verbindungen anzeigt, die notwendig sind, um die Schaltung der Fig. 2 so zu programmieren, daß die 2/2-Logikfunktion verwirklicht werden kann. Die 2/2-Logikfunktion zeigt an, daß zwei Fühler den Reaktor hinsichtlich eines bestimmten Zustandes überwachen, der für den Fall, daß er als schädlich oder<gefährlich ermittelt wird, eine Auslösung der Kontrollmechanismen erfordern würden, wobei jedoch von' beiden Fühlern ein solcher gefährlicher Zustand erfaßt werden müßte, ehe ein Befehl für einen Auslösevorgang gegeben wird.

Fig. 12 ist ein schematisches Schaltbild der Schaltung der Fig. 2, wenn diese entsprechend Fig. 11 so programmiert ist, daß sie die 2/2-Logikfunktion verwirklichen kann. Wie ersichtlich, werden

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Eingangssignale von zwei Fühlern an die Eingangskleiranen 22 bzw. 24 geliefert. Alle übrigen Klemmen der Fig. 2 bleiben frei und werden von den Eingängen der entsprechenden NAND-Gatter so ange-

sehen, als wenn sie einen logischen "1"-Zustand annehmen. Damit an der Ausgangs-Klemme 106 ein fehlerhafter Zustand angezeigt wird, der einen Befehl für einen Auslösevorgang erfordert, muß an der gemeinsamen Leitung 86 ein logischer "1"-Zustand auftreten, was wiederum erfordert, daß am Ausgang jedes NAND^-Gatters 50, 58, und 74 eine logische "1" erscheint. Das geht auf das Verhalten des UND-Gatters zurück, das erfordert, daß an allen Eingängen eine logische "1" ansteht, wenn die Ausgangsklemme des UND-Gatters den Zustand "1" annehmen soll. Damit alle Ausgänge der NAND-Gatter 50, 58, 66 und 74 den logischen Zustand "1" annehmen, muß mindestens einer der drei^Eingänge der jeweiligen Gatter 50, 58, 66 und 74 den logischen Zustand "0" annehmen. Die Klemmen 22 und liefern zwei entsprechende Eingangssignale an die korrespondierenden Gatter 50 und 58. Die Klemme 22 liefert ein Eingangssignal an das NAND-Gatter 66, und die Klemme 2 4 liefert ein Eingangssignal an das NAND-Gatter 74. Damit jedes der vorgenannten Gatter mindestens einen logischen "1"-Eingang hat,muß jede der Klemmen 22 und 24 den logischen Zustand "0" annehmen, was bedeutet, daß dia''zugehörigen Fühler, die die Klemmen 22 und 24 mit den Eingangssignalen versorgen, das Auftreten eines gefährlichen Zustands erfaßt haben. Nimmt die Klemme 22 den logischen Sustand ¹¹O" und die Klemme 24 den logischen Zustand "1" an, dann nehmen die Ausgänge der NAND-Gatter 50, 58 und 66'den logischen Zustand "1" an, während der Ausgang des NAND-Gatters 74 den logischen Zustand "0" annimmt, so daß an der gemeinsamen Leitung 86 eine logische "0"

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und an der Ausgangsklemme 106 eine logische "1" auftritt. Nimmt umgekehrt die Klemme 24 den Zustand einer logischen "0" an, die Klemme 22 dagegen den Zustand einer logischen "1", so· nehmen die jeweiligen'Ausgänge der NAND-Gatter 50, 58 und 74 den Zustand einer logischen "1" an, während der Ausgang des NAND-Gatters den Zustand einer logischen "0" annimmt, so daß an der gemeinsamen Leitung 86 eine logische "0" und an der Ausgangs-Klemme 106 eine logische "1" auftritt. Es wird somit die 2/2-Logikfunktiön verwirklicht, bei der ein fehlerhafter Zustand von beiden die Klemmen 22 und 24 speisenden Fühlern angezeigt werden muß, ehe ein Null-Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 106 auftritt, das anzeigt, daß ein Befehl zur Einleitung eines Äuslösevorgangs gegeben werden muß.

Fig. 13 ist ein Blockschaltbild, das die Verbindungen wiedergibt, die erforderlich sind, um die Schaltung der Fig.2 so zu programmieren, daß die logische Funktion 2/3 verwirklicht wird. Eine solche Funktion ist erforderlich in einem Reaktor-Schutzsystem? bei dem drei Fühler einen bestimmten gefährlichen Zustand überwachen und zwei der drei Fühler benötigt werden? um einen gefährlichen Zustand anzuzeigen? ehe es zu einer Auslösung der Kontrollbzw. Steuermechanxsraen ko.mmt.

Fig. 14 ist ein schematisches Schaltbild des Schaitungsaufbaus der Fig. 2, bei-dem die Programmierung entsprechend Fig» 13 sogetroffen ist, daß die 2/3-Logikfunktion verwirklicht werden kann. Die Schaltung der FIg₀ 14 ist identisch-mit dem Schaltungsaufbau der Fig. 12, jedoch wird der Klemme 28- sin weiteres Eingangssignal

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zugeführt, mit der ein dritter Fühler berücksichtigt werden kann, der den Reaktor überwacht. Dementsprechend muß, damit an der Ausgangs-Klemme 106 eine logische "0" erscheint, die einen Befehl zur Auslösung der Kontrollmechanismen geben kann, an der Leitung 86 eine logische "1" erscheinen, was wiederum erfordert, daß alle Eingänge des UND-Gatters 76 den logischen Zustand "1" und die NAND-Gatter 50, 58, 66 und 74 den logischen Zustand "1" annehmen. Dieser Fall tritt.nur ein, wenn eine logische "0" mindestens auf einen Eingang jedes NANJ-Gatters 50, 58, 66 und 74 einwirkt. Damit ein solcher Zustand eintritt, müssen zwei der drei Eingangs-Klemmen 22, 24 und 28 den logischen Zustand "0" annehmen. Nehmen zwei dieser drei Eingänge einen logischen Null-Zustand ein, so nimmt mindestens ein Eingang jedes NAND-Gatters 50, 58, 66 und den logischen Zustand "0" an, so daß das gewünschte Auslösesignal an der Ausgangs-Klemme 106 auftritt und die 2/3-Logikfunktion verwirklicht wird.

Fig. 15 ist ein Blockschaltbild, das die Verbindungen veranschaulicht, die notwendig sind, um die Schaltung der Fig. 2 so zu programmieren, daß die 2/4-Logikfunktion verwirklicht werden kann. Von einer solchen Funktion wird in einem Reaktor-Schutzsystem Gebrauch gemacht, das mit vier Fühlern den Reaktor auf einen bestimmten Zustand überwacht, wobei ein gefährlicher Zustand von mindestens zwei der vier Fühler angezeigt werden muß, ehe ein Auslösebefehl für die Kontrollmechanismen gegeben wird. Eine solche Funktion ist vor allem unter Bedingungen erwünscht, bei denen ein Schutz dagegen vorgesehen werden muß, daß ein fehler-

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haftes Eingangssignal von einem fehlerhaften Fühler abgegeben wird, der andernfalls eine Fehlauslösung der Steuermechanismen hervorrufen könnte.

Fig. 16 ist ein schematisches Schaltbildes Schaltungsaufbaujs nach Fig. 2, das in Übereinstimmung mit Fig. 15 programmiert ist. Die Schaltung nach Fig. 16 ist identisch der Schaltung nach Fig. 14, jedoch ist eine zusätzliche Verbindung zwischen den Klemmen 42 und 36 vorgesehen, und ein weiteres Eingangssignal eines vierten Fühlers speist die Klemme 38. Die Funktionsweise der Schaltung ist die gleiche wie in Verbindung mit Fig.. 14 beschrieben, insofern als'eine logische "0" an mindestens einem Eingang zu den verschiedenen NAND-Gattern 50, 58, 66 und 74 auftreten muß, bevor an der Ausgangs-Klemme 106 eine logische "0" erscheint, die eine Auslösung erfordert. Die Eingangs-Klemmen 22, 24, 28 und 38 sind so ausgelegt, daß eine logische "0" an mindestens einem Eingang zu den vier NAND-Gattern 50, 58, 66 und 74 erscheint, wenn zwei der vier Eingänge den Zustand einer logischen "0" annehmen, so daß die 2/4-Logikfunktion verwirklicht wird.

Wie zuvor erwähnt, kann die universelle programmierbare Logikfunktion nach der vorliegenden Erfindung als Grundbaustein für den Aufbau komplexerer Funktionen verwendet werden. Die zusätzlichen Logikfunktionen können verwirklicht werden, indem mehrere Schaltkreise durch Verbindung ihrer entsprechenden Klemmen 110 UND-verknüpft werden. Solange die Klemme 11© den Zustand '¹O" annimmt,

ist das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 106 stets eine "1".

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Daher können die Funktionen durch einfache Verbindung der Klemmen 110 UND-verknüpft werden, wie das mit dem Blockschaltbild der Fig. 17 veranschaulicht ist. Diese Figur zeigt die UND-Verknüpfung zweier 2/2-Logikfunktionen, so daß eine 4/4-Logikfunktion gebildet wird.- In ähnlicher Weise können zwei zweiLogikfunktionen ausführende Schaltkreise miteinander ODER-verknüpft werden, indem ihre entsprechenden Ausgänge der Ausgangs-Klemmen 106 miteinander verbunden werden, wie das mit dem Blockschaltbild der Fig. 18 angedeutet ist. Fig. 18 zeigt zwei 1/4-Logikfunktionen, die miteinander ODER-verknüpft sind, um eine 1/8-Funktion zu.erzeugen. Wenn zwei Schaltkreise so miteinander ODER-verknüpft sind, so dienen die an den Ausgangs-Klemmen 106 vorgesehenen Dioden 112 in ähnlicher Weise wie die Dioden des UND-Gatters 76 der Fig. 2 als UND-Gatter. Es versteht sich, daß weiter zwei ungleiche Logikfunktionen in ähnlicher Weise wie mit Fig. 17 bzw. 18 veranschaylicht miteinander UND- bzw. ODER-verknüpft werden können.

Fig. 19 ist ein Blockschaltbild, das die Verbindungen veranschaulicht, die notwendig sind, um die Schaltung nach Fig. 2 so zu programmieren, daß eine bistabile Stufe mit einem Rücksetz- sowie einem Setz-Eingang (die nachstehend als R-S-Flipflop bezeichnet wird) erhalten werden kann. Das so gebildete R-S-Flipflop ist ein bistabiler Multivibrator, in dem die gleichzeitige Beaufschlagung des Setz- bzw. Rücksetz-Eingangs einen "1^M-Ausgangszustand hervorruft, während die Betätigung des Rücksetz-Schalters allein einen "1"-Ausgangszustand und die Betätigung des Setz-Schalters allein einen "0"-Ausgangszustand bewirkt.

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Fig. 20 ist ein schematisches Schaltbild des Schaltungsaufbaus der Fig. 2, das entsprechend Fig. 19 programmiert ist, um das R-S-Flipflop zu ergeben. Die Schaltung der Fig. 20 ist identisch der Schaltung der Fig. 2, wobei die programmierten Verbindungen eine elektrische Kopplung der Ausgangs-Klemme 106 und der Klemme 26 bilden. Die Klemmen 36, 42 und 38 sind über einen normalerweise geschlossenen Rücksetz-Schalter 116 an Masse gelegt, wahrend die Klemme 28 über einen normalerweise geöffneten Setz-Schalter 114 an Masse liegt. Alle übrigen,"schon in Fig. 2 gezeigten Klem-. men bleiben frei, mit der Ausnahme, daß die Klemme 108 an Masse gelegt wird. Die zwei stabilen Zustände des Flipflops lassen sich beschreiben, wenn der Setz-Schalter 114 sich in seinem normalerweise geöffneten Zustand und der RücksetzrSchalter 116 sich in seinem normalerweise geschlossenen Zustand befindet. Die NAND-Gatter 58, 66 und 74 sind über den Rücksetz-Schalter 116 mit mindestens einem ihrer jeweiligen Eingänge an Masse angeschlossen. Dementsprechend werden die Ausgänge der drei zugeordneten NAND-Gatter 58, 66 und 74 im logischen Zustand "1" gehalten. Entsprechend der Funktion des UND-Gatters 76 ist das Eingangssignal vom NAND-Gatter 50 bestimmend. Wenn der Ausgang des NAND-Gatters, 50 in den logischen Zustand "1" geht, dann erscheint an der Leitung 86 eine logische "1", die an der Äusgangs-Klemme 106 eine logische "0" auftreten läßt. Wird umgekehrt von dem Ausgang des NAND-Gatters 50 eine logische "0" zugeführt, so tritt an der Leitung 86 eine logische "0" auf, so daß die Ausgahgs-Klemme 106 den logischen Zustand ^IS1" annimmt» Wenn somit die Ausgangs-Klemme 106 anfänglich den logischen Zustand "1" annimmt, so nimmt die

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Klemme 26 den logischen Zustand "1" über die gemeinsame Verbindung an, so daß das NAND-Gatter 50 an der Klemme 48 eine logische "1" als Eingangssignal erhält und das NAND-Gatter50 eine logische "0" als Ausgangssignal liefert, was einer logischen "0" an der Leitung 86 entspricht, die die Ausgangs-Klemme 106 im stabilen Logikzustand "1" hält. Nimmt somit die Ausgangs-Klemme 106 zunächst den logischen Zustand "1" an, ohne daß der Setz-Schalter 114 bzw. der Rücksetz-Schalter 116 niedergedrückt sind, so bleibt die Ausgangs-Klemme 106 im stabilen Logikzustand "1". Nimmt in gleicher Weise die Ausgangs-Klemme 106 zunächst den logischen Zustand Null an, so nimmt die Klemme 26 den logischen Zustand an, und die Klemme 48 des NAND-Gatters 50 führt den logischen Zustand Null, so daß am Ausgang des NAND-Gatters 50 eine logische "1" auftritt, die die gemeinsame Leitung 86 beaufschlagt und an der Ausgangs-Klemme 106 als logische "0" erscheint. Wenn somit die Ausgangs-Klemme 106 zunächst eine logische "1" führt und weder der Setz-Schalter 114 noch der Rücksetz-Schalter 116 niedergedrückt werden, so bleibt die Ausgangs-Klemme 106 in dem stabilen logischen Zustand "0".

Um das Flipflop rückzusetzen, wird der Rücksetz-Schalter 116 niedergedrückt, so daß die Klemme 36 von Masse abgetrennt wird und alle Eingänge des NAND-Gatters 58 frei liegen und am Ausgang des NAND-Gatters 58 eine logische "0" erzeugt wird, die an der Leitung 86 als logische "0" erscheint und an der Ausgangs-Klemme 106 als logische "1" auftritt. Die logische ^M1^M an der Ausgangs-Kleirane 106 bleibt stabil, bis der Rücksetz-Schalter wieder in

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seinen normalerweise geschlossenen Zustand zurückkehrt und der Setz-Schalter niedergedrückt wird, so daß die Klemme 28-an Masse gelegt wird. Die Masseverbindung speist die Eingänge der NAND-Gatter 50, 66 und 74 mit einem logischen "Ö^ir-Eingangssignal/ so daß als Ausgangssignal an den jeweiligen Gattern eine logische "1" erscheint. Das NAND-Gatter 58 erhält als Eingangssignal eine logische "0" über die Eingangs-Klemme 56, die über den normalerweise geschlossenen Rücksetz-Schalter mit Masse gekoppelt ist. So liefert jedes der NAND-Gatter 50, 58, 66 und 74 als Eingangssignal eine logische "1" an die jeweiligen Dioden-Anschlüsse des UND-Gatters 76, das seinerseits an die Leitung 86 eine logische "1" als Ausgangssignal liefert, so daß an der Ausgangs-Klemme 106 eine logische "0" erscheint. Der "0"-Ausgang bleibt für die Klemme 106 stabil, bis der Rücksetz-Schalter niedergedrückt wird. Werden der Setz- und der Rücksetzschalter gleichzeitig niedergedrückt, so bleibt das NAND-Gatter 58 frei und erzeugt an der Klemme 106 eine logische "1". Wie zuvor beschrieben, kann die Funktion des Flipflops der Fig. 20 gesperrt werden, indem der Klemme 104 eine logische "0" als Eingangssignal zugeführt wird. Zusätzlich kann, die Unempfindlichkeit gegenüber Stör-Wechselspannungen erhöht werden, indem die Klemme 108 an Masse gelegt wird. Die vorerwähnte programmierte Verbindung der Klemme 108 legt ein Filter 90 mit einem Widerstand 92 und einem Kondensator 94 in den Schaltkreis, so daß hochfrequente Impulse, wie sie in Verbindung mit Stör-Wechselspannungen auftreten, können, gefiltert werden und eine Verzögerung von etwa 250 Mikrosekunden zwischen den Gattern 88 und 102 hervorgerufen wird. So wird durch

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Programmierung der Schaltung nach Fig. 2 entsprechend Fig. 19 ein R-S-Flipflop gebildet.

Die vorstehende Funktionsbeschreibung eines Ausführungsbeispiels eines programmierbaren universellen Schutz- und Sicherheit-Logiksystems entsprechend der vorliegenden Erfindung hat gezeigt, daß die vorliegende Erfindung eine einzelne Schaltung offenbart, die alle der Grundfunktionen ausführen kann, die in Verbindung mit Schutz- und Sicherheitssystemen eines Kernreaktors benötigt werden. Zu diesen Funktionen, die durch die Schaltung, nach der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden können, gehören die Grund-Logikfunktionen 1/1, 1/2, 1/3, 1/4, 2/2, 2/3, 2/4 sowie die Funktion eines R-Flipflops. Darüber hinaus kann die beschriebene Schaltung als Grundbaustein für den Aufbau vieler Funktionen verwendet werden, die komplexer als hier beschrieben sind, indem zwei oder, mehr solcher Schaltungen an den dafür vorgesehenen Programm-Klemmen UIiD- bzw. ODER-verknüpft werden. Es ist jedoch auch möglich, andere Schaltungsanordnungen aufzubauen, um die Mehrfach-Logikfunktionen zur Verfügung zu stellen, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden.Eine sdbhe Schaltung ist mit Fig. 21 wiedergegeben.

Fig. 21 zeigt scheraatisch ein Schaltbild eines Schaltkreises, der mehrere der zuvor beschriebenen Logikfunktionen ausführen kann. Der Schaltkreis nach Fig. 21 ist weniger universell als der zuvor in Verbindung mit Fig. 2 beschriebene Schaltkreis und kann die Funktionen 1/1, 1/2, 2/2, 2/3 und eines K-S-Flipflops

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ausführen. Nicht durchgeführt werden können die Punktionen 1/3, 1/4 und 2/4, jedoch können diese Funktionen dadurch verwirklicht werden, daß mehrere solcher Schaltkreise in ähnlicher Weise wie zuvor in Verbindung mit Fig. 17 und 18 erläutert IMD- bzw. ODER-verknüpft werden. Die Grundschaltung nach Fig. 21 weist drei Eingänge in Form von Klemmen 120, 122 bzw. 124 auf. Drei NAND-Gatter 130, 136 und 142 sind so angeordnet, daß sie die Grund-Logikfunktion der Schaltung ausführen, wobei sie sich etwa den NAND-Gattern 50, 58, 66 und 74 der Schaltung nach Fig. 2 gleichsetzen lassen. Die Klemme 120 ist mit den zugeordneten Eingängen 126 und 132 der NAND-Gatter 130 bzw. 136 verbunden. Die Klemme 122 steht in ähnlicher Weise mit zugeordneten Eingängen 128 und 138 der NAND-Gatter 130 bzw. 142 in Verbindung. Schließlich ist die Klemme 124 mit den zugeordneten Eingängen 134 und 140 der NAND-Gatter 136'bzw. 142 verbunden. Die Ausgänge der Gatter 130, 136 und 142 sind zu Dioden 144, 146 bzw. 148 geführt, die als UND-Gatter 150 wirksam sind, das mit dem UND-Gatter der Fig. 2 vergleichbar ist. Der Ausgang des UND-Gatters 150 ist über eine Sperr-Diode 152 zu einem NAND-Gatter 158 geführt, das den Ausgang 156 für die Abgabe des Logikfunktions-Ausgangssignals über eine Sperr-Diode 160 speist. Das NANp-Gatter 158 weist zusätzlich einen Eingang 154 auf, mit dessen Hilfe das Gatter 158 gesperrt werden kann, wobei die Funktion die gleiche wie bezüglich der Klemme 104. der Schaltung nach Fig. 2 ist. Die angenommenen Signal-Konventionen sind die gleichen wie zuvor bezüglich Fig. beschrieben, d.h., eine logische "0" am Eingang der Schaltung wird als Anzeige für einen fehlerhaften Zustand gewertet, der die

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Erzeugung eines Auslösesignals am Ausgang erfordert, während eine logische "1" als Anzeige für einen fehlerfreien Zustand am Eingang gewertet wird, so daß keine Betätigung der Steuer- oder Kontrollmechanisraen erforderlich ist. Dioden 168, 166 und 164, die jeweils zwischen die Klemme 120 und den Eingang 126, die Klemme 122 und den Eingang 128 bzw. die Klemme 124 und den Eingang 134 geschaltet sind, sowie die Dioden 152 und 160 sind als Sperrdioden in Übereinstimmung mit den angenommenen Signal-Konventionen wirksam. Die Diode 160 wirkt außerdem, in Verbindung mit entsprechenden Dioden am Ausgang gleichartiger Schaltungen, so, daß ein ODER-verknüpfter Ausgang gebildet wird, ähnlich wie das in Verbindung mit der Schaltung nach Fig. 2 schon erläutert wurde. In gleicher Weise liefert der Anschlußpunkt 162 die UND-Verknüpfung, wenn mehrere Schaltungen der vorliegenden Art in üND-Verknüpfung miteinander gekoppelt werden.

Die programmierten Verbindungen, die in Fig. 21 für die Klemmen 122 und 124 vorgesehen sind, dienen zur Verwirklichung der 1/1-Logikfunktion. D. h., wenn ein Überwachungs-Eingang auf die Klemme 122 einwirkt und die Klemme 124 an Masse liegt, so erzeugt ein fehlerhafter Zustand, der durch eine logische "0" an der Klemme 122 angezeigt wird, am Ausgang 156 eine logische "0", so daß der Steuer- oder Kontrollmechanismus einen Auslösebefehl erhält.

Nachstehend wird eine analytische Funktionsbeschreibung der 1/1-Logikfunktion .gegeben. Der Masseanschluß der Klemme 124 liefert an die NAND-Gatter 142 und 136 ein Eingangssignal in

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Form einer logischen "0", was eine logische "1" als Ausgangssignal hervorruft. Es ist daher das Eingangssignal maßgeblich, das die Klemme 122 an das NAND-Gatter 130 liefert. Die Klemme 120 bleibt "freischwebend" und wird so bewertet, als wenn sie den logischen Zustand "1" annimmt, so daß dem Eingang 125 des Gatters 130 als Eingangssignal eine logische "1" zugeführt wird. Wenn die Klemme 122 eine logische "1" als Eingangssignal von dem Fühler erhält, so liefert das NAND-Gatter 130 eine logische "0" als Ausgangssignal an die Diode 144, das am Eingang des NÄHD-Gatters 158 als logische "0" erscheint und damit am Ausgang 156 eine logische "1" auftreten läßt, die keine Auslösung des überwaclmngssystems erfordert. Wird umgekehrt an der Klemme 122 von dem Fvhler eine logische "0" empfangen, was einen fehlerhaften Zustand anzeigt, so erscheint an dem Eingang 128 des NAND-Gatters 130 eine logische ¹¹O", so daß sich als Ausgang eine logische "1" ergibt. Der Ausgang des UND-Gatters 150 führt dann eine logische "1", so daß am Ausgang 156 eine logische "0" erscheint, die eine Auslösung des tiberwachungssystems erfordert. Eine logische "1" als Eingangssignal von dem Einzel-Fühler liefert somit als Ausgangssignal an dem Ausgang 156 eine logische "1", die keine Betätigung erfordert, während ein von dem Einzel-Fühler an die Klemme 122 abgegebenes Eingangssignal in Form einer logischen "0" an dem Ausgang 156 eine.logische "0" auftreten läßt, die eine Auslösung erfordert. Damit wird die angestrebte 1/1-LogiJcfunktion verwirklicht.

Fig. 2 ist ein schematisches Schaltbild der Grundschaltung der

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Fig. 21, wobei die Schaltung so programmiert ist, daß die 1/2-Logikfunktion verwirklicht wird. Die Schaltung nach Fig. ist identisch Fig. 21, jedoch speist ein zweiter Fühler die Klemme 12O. Wie im Zusammenhang mit der Schaltung nach Fig. beschrieben, liefert die Klemme 124 an die NAND-Gatter 142 und 136 als Eingangssignal eine logische "0", so daß ihre entsprechenden Ausgänge im Zustand einer logischen "1" gehalten werden. Maßgeblich ist somit der Ausgang des NAND-Gatters 130. Das Gatter 130 erhält seine Eingangssignale von den beiden Fühlern, die ihre Signale den Klemmen 120 bzw. 122 zuführen. Wenn keiner der beiden Fühler eine logische "0" liefert, die einen fehlerhaften Zustand anzeigen würde, so führt deijAusgang des Gatters 130 als" Ausgangssignal eine logische "0", so daß das Gatter 158 als Eingang eine logische "1" erhält und der Ausgang 156 eine logische "0" als Ausgangssignal führt, was anzeigt, daß ein Befehl zur Auslösung der Kontrollmechanismen gegeben werden muß. Beide die Klemmen 120 und 122 speisenden Fühler müssen eine logische "1" abgeben, die anzeigt, daß kein fehlerhafter Zustand existiert, ehe das NAND-Gatter 130 eine logische "0" abgibt, die als logische "1" am Ausgang 156 erscheint und anzeigt, daß kein Auslösesignal erforderlich ist. Die entsprechend Fig. 2 programmierte Schaltung der Fig. 21 führt somit die angestrebte 1/2-Logikfunktion aus.

Fig. 23 ist ein schematisches Schaltbild der Schaltung der Fig. 21, die hier so programmiert ist, daß sie die 2/2-Logikfunktion ausführt. Die Schaltung nach Fig. 23 ist identisch der Schaltung

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der Fig. 22, mit der Ausnahme, daß die Klemme 124 "freischwebend¹¹ bleibt. Die Klemme 124 wirkt somit auf die Eingänge 140 und 134 der Gatter 142 bzw. 136 als logische "1".

Um am Ausgang eine logische "0" zu erhalten, die anzeigt, daß ein Auslösevorgang eingeleitet werden muß, müssen die Eingangssignale für die Dioden des UND-Gatters 150 eine logische "1" sein, so daß mindestens jeweils ein Eingang der drei NAND-Gatter 130, 136 und 142 eine logische "0" als Eingangssignal führen muß. Damit dieser Zustand eintritt, müssen beide Klemmen 120 und 122 eine logische ¹¹O" führen, was bedeutet, daß beide zugeordnete Fühler einen gefährlichen Zustand anzeigen. Ein Auslösevor-· gang wird somit nur veranlaßt, wenn jeder der Eingangsinformation an die Klemmen 120 und 122 liefernden Fühler eine logische "0" abgibt, so daß die 2/2-Logikfunktion ausgeführt wird.

Fig. 24 zeigt ein schemätisches Schaltbild des Grundschaltkreises der Fig. 21, wobei das so programmiert ist, daß die'2/3-Lögik- . funktion ausgeführt wird. Die Schaltung nach Fig. 24 ist der Schaltung nach Fig. 23 identisch, jedoch erhält zusätzlich die Klemme 124 ein drittes Eingangssignal. Damit aus Ausgang 156 eine logische "0" erscheint, die eine Auslösung erforderlich macht, müssen alle Ausgänge der Gatter 130, 136 und 132 eine logische "1" führen. Dieser Zustand tritt nur ein, wenn mindestens ein Eingang aller drei Gatter 130, 136 und 142 eine logische "0" als-Eingangssignal erhält. Entsprechend der vorgesehenen Kopplung der Klemmen 120, 122 und 124 mit den Gattern 130,' 136 bzw. 142 tritt

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dieser Zustand ein, wenn zwei der drei Eingangssignale zu den Klemmen 120, 122 bzw. 124 eine logische "0" führen. Wenn zwei der drei vorhandenen Fühler den Klemmen 12O, 122 und 124 Eingangssignale zuführen, die das Auftreten einer gefährlichen Situation repräsentieren, so erscheint an dem Ausgang 156 eine logische "0" als Auslösesignal, was insgesamt einer Verwirklichung der 2/3-Logikfunktion entspricht.

Fig. 24 ist ein schematisches Schaltbild entsprechend der Grundschaltung nach Fig.. 21, wobei die Programmierung so getroffen ist, daß die Funktion eines R-S-Flipflops erhalten wird. Die Programm-Verbindungen bilden eine elektrische Verbindung zwischen dem Ausgang 156 und der Eingangs-Klemme 12O und koppeln dia Eingangs-Klemme 122 über einen normalerweise offenen Setz-Schalter 172 und die Eingangs-Klemme 124 über einenpormalerweise geschlossenen Rücksetz-Schalter 170 an Masse. Wenn der Rücksetz-Schalter 170 sich in seiner normalerweise geschlossenen Stellung und der Setz-Schalter 172 sich in seiner normalerweise geöffneten Stellung befinden, so erhalten die NAND-Gatter 136 und 142 als Eingangssignal eine logische "0", so daß das UND-Gatter 150 eine logische "1" abgibt. Somit erfolgt die Steuerung des Ausgangs des UND -Gatters 15O durch das NAND-Gatter 130. Die beiden stabilen Zustände des Flipflops lassen sich erläutern, wenn man zunächst festhält, daß beim Auftreten einer logischen "0" am Ausgang 156 diese logische "0" durch die programmierte,Verbindung an die Eingangs-Klemme 12O zurückgeleitet wird und als logische ¹¹O" am Eingang 126 des Gatters 130 erscheint. Das Gatter 130

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liefert eine logische "1" an das Gatter 150, die an den Eingang des Gatters 158 weitergeleitet wird, so daß am Ausgang 156 eine logische "0" als stabiler Zustand verbleibt. In ähnlicher Weise wird, wenn am Ausgang 156 eine logische "1" erscheint, dieses Signal durch die programmierte Verbindung an die Eingangs-Klemme 120 zurückgegeben, um als logische "1" an dem Eingang 126 des Gatters 130 zu erscheinen. Der weitere Eingang 128 des Gatters führt bei normalerweise geöffnetem Setz-Schalter 172 eine logische "1", so daß am Ausgang des Gatters 130 eine logische "0" erscheint, die von dem UND-Gatter 150 an den Eingang des NAND^Gatters 158 weitergeleitet wird, so daß als stabiler Zustand eine logische "1" am Ausgang 156 verbleibt. Wird der Setz-Schalter 172 niedergedrückt, so kommt der Eingang 128 auf Massepotential, sodaß die •Dioden des UND-Gatters 150 die zusätzlichen Eingangssignale in Form einer logischen "1" erhalten, die notwendig sind, um dem NAND-Gatter 158 eine logische' "1" zuzuführen, so daß am Ausgang 156 eine logische "0" auftreten kann und die Setz-Funktion stattfindet. Befindet sich der Setz-Schalter 172 in seiner normalerweise geöffneten Stellung, während der Rücksetz-Schalter 170 niedergedrückt wird, so bleiben die Eingänge 138 und 140 des Gatters 142 "freischwebend". Das UND-Gatter 150 führt als Ausgangssignal eine logische "0", die an den Eingang des NAND-Gatters 158 weitergegeben wird und als logische "1" am Ausgang 156 erscheint, so daß die Rücksetz-Funktion stattfindet..Werden sowohl der Setz- als auch der Rücksetz-Schalter betätigt, so daß der Setz-Schalter schließt und der Rücksetz-Schalter 17O Öffnet, so erhalten die NAND-Gatter 130 und 142 Eingangssignale in Form einer logischen."

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"O¹¹, und ihre Ausgänge führen eine logische "1", wobei das Gatter 136 den Ausgang des UND-Gatters 150 steuert. Das Gatter 136 erhält an seinem Eingang 134 eine logische "1" von dem geöffneten Rücksetz-Schalter, und der Eingang 132 des Gatters 136 steuert den Ausgang des Gatters 136. Der Eingang 132 nimmt den Zustand des Ausgangs 156 an, so daß beim Auftreten einer logischen "0" am Ausgang 156 der Eingang 120 eine logische "0" erhält, was am Ausgang des Gatters 136 eine logische "1" und weiter am Ausgang 156 eine logische "O" ergibt, so daß keine Zustandsänderung erforderlich ist. Wenn in gleicher Weise am Ausgang 156 eine logische "1" erscheint, so wird sie an die Eingangs-Klemme 120 weitergeleitet und erscheint am Eingang 132 des Gatters 136, so daß über das UND-Gatter 150 eine logische "0" an das NAND-Gatter 158 gelangt, das am Ausgang 156 eine logische "1" ergibt, was keine Zustandsänderung erfordert. Die programmierten Verbindungen der Fig. 25 in dem Grundschaltkreis der Fig. 21 ergeben somit ein R-S-Flipflop. Eine erhöhte Unempfindlichkeit gegenüber Stör-Wechselspannungen läßt sich erzielen, indem ein Filter ähnlich dem zuvor erläuterten Filter 90 der Schaltung nach Fig. 2 zwischen den Ausgang des UND-Gatters 150 und den Eingang des NAND-Gatters 158 geschaltet wird. Ferner läßt sich eine weitere elektrische Isolierung erzielen, indem zwei Inverter beiderseits des Filters in einer Anordnung ähnlich: der Anordnung der Inverter, die von den NAND-Gattern 88 bzw. 98 gebildet sind, vorgesehen werden.

Die in den als Grundbausteine eingesetzten Logikmoduln entsprechend Fig. 2 und 21 verwendeten Signale können in ein Multiplex-

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Subsystem eingeleitet werden, wie es mit Fig. 26 veranschaulicht ist. Der Multiplex-Aufbau der Fig. 26 eignet sich insbesondere für den Einsatz in Verbindung mit Kernreaktor-Schutz- und Sicherheitssystemen. Es versteht sich jedoch, daß ähnliche Multiplex-Anordnungen für andere Anwendungsfälle vorgesehen werden können. Das spezielle Äusführungsbeispiel nach Fig. 26 weist drei programmierbare üniversal-Logikschaltungen 174, 176 und 178 auf, die einen unterschiedlichen Grad an Universalität haben. Die Logikschaltungen 174, 176 sind identisch mit der Grundschaltung der Fig. 21, während die Logikschaltung 178 identisch mit der Grundschaltung der Fig. 2 ist, wobei zusätzliche Vorspannungsmittel für die Dioden und Gatter in Form der verschiedenen Widerstände, Dioden und Zener-Dioden vorgesehen sind, wie sie in dem speziellen Ausführungsbeispiel für Kernreaktor-Überwachungssysteme gezeigt sind. Die Zener-Dioden sind speziell zur Rausch- bzw. Störspannungsunterdrückung vorgesehen, um die beschriebenen Logik-Gatter zu schützen, während die Widerstände zur Kontaktfilmunterbrechung an den mechanischen Eingangskontakten dienen, die in Kernkraftanlagen verwendet werden. Die allgemein mit 180 bezeichnete zentrale Schaltungsanordnung stellt einen Multiplex-Schaltungsaufbau nach dem Stand der Technik dar, der dazu dient, die einzelnen Eingänge und Ausgänge der verschiedenen Logikschaltungen 174, 176 und zu multiplexen und damit an den Ausgangs-Klemmen M-I, M-2, M-3, M-4, M-5uad M-6 gemultiplexte tiberwachungssignale 182 abzugeben, die an den Kernreaktor-Kontrollraum weitergegeben werden, um so den Betrieb der Systeme konstant überwachen zu können. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich dabei wieder auf die gleichen Elemente,

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wie sie in Verbindung mit Fig. 2 bzw. 21 erläutert wurden.

Die Erfindung stellt somit einen programmierbaren üniversal-Logikbaustein zur Verfügung, der mehrere Logikfunktionen wie die Logikfunktionen, die in einem Schutz- und Sicherheitssystem eines Kernreaktors benötigt werden, durchführen kann. Die verschiedenen Logikfunktionen lassen sich durch die Herstellung programmierter
Verbindungen erzielen, wobei diese programmierten Verbindungen
mit einem Minimum an Verdrahtungs-Rückleitungen manuell oder automatisch mit Hilfe automatisch beweglicher Kontakte, wie sie allgemein bekannt sind, hergestellt werden können. Das erläuterte
System weist damit folgende Vorteile auf: Durch die Verwendung
Integrierter Schaltkreise wird die Zuverlässigkeit erhöht; die
räumlichen Abmessungen werden verringert; der Gesamtleistungsbedarf wird verringert; die Anfälligkeit gegenüber seismischen Erschütterungen wird herabgesetzt; die Wartungskosten werden verringert und die Ansprechzeiten werden kürzer; eine überprüfung bzw.
eine überwachung wird einfacher; und zur Programmierung einer
Funktion wird ein Minimum an Verdrahtungsaufwand benötigt. Ferner ist eine minimale Anzahl von Schaltkarten-Ausführungen notwendig, um das gesamte Schutz- und Sicherheits-Logiksystem für eine Kernkraftanlage zu bilden.

Patentansprüche:
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Claims

" ⁴²~ 2316A33

Patentansprüche ;

[I.) Programmierbarer Universal-Logikmodul, insbesondere zur überwachung schädlicher Reaktor-Betriebszustände in einem Kernreaktor-Überwachungssystem, gekennzeichnet durch eine Logikeinrichtung mit einer Anzahl von ρ Eingangs-Gateeinrichtungen, wobei ρ eine ganze Zahl größer als oder gleich eins ist, und einer ersten Ausgangs-Gateeinrichtung, wobei die Eingangs-Gateeinrichtungen und die Ausgangs-Gateeinrichtungen jeweils entweder einen ersten oder einen zweiten logischen Zustand einnehmen können; η Signal-Eingangseinrichtungen, wobei: η eine ganze Zahl kleiner als oder gleich ρ ist, die mit η der ρ Eingangs-Gateeinrichtungen in Wirkverbindung stehen, so daß sie mindestens ein,logisches Eingangssignal an die Logikeinrichtung liefern; sowie dadurch, daß die übrigen, ρ minus η Eingangs-Gateeinrichtungen wirkungsmäßig so ausgebildet sind, daß sie jedesmal ein Ausgangssignal entsprechend dem ersten Zustand an die erste Ausgangs-Gateeinrichtung liefern, wenn mindestens m der η Signal-Eingangseinrichtungen den ersten Zustand annehmen, wobei m eine vorgegebene ganze Zahl"kleiner als oder gleich η ist. ^v
2. Logikmodul nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine programmierbare Einrichtung zur Bildung der ρ minus η Eingangs-Gateeinrichtungen entsprechend der vorgegebenen ganzen Zahl m unter den η Signal-Eingangseinrichtungen, die den ersten Zustand annehmen müssen, ehe die ers,te Ausgangs-Gateeinrichtung

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den ersten Zustand annimmt.
3. Logikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die η Signaleingänge von einem Kernreaktor-Überwachungssystem mit mehreren den Betrieb des Kernreaktors überwachenden Fühlern abgeleitet werden, wobei die Fühler ein Eingangssignal entsprechend dem ersten logischen Zustand an die entsprechenden Eingangs-Gateeinrichtungen liefern, wenn die Fühler-Ausgangssigna-Ie einen gefährlichen bzw. schädlichen Reaktor-Betriebszustand anzeigen.
4. Logikmodul nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikeinrichtung Auslöseeinrichtungen wirkungsmäßig mit dem Reaktor-Überwachungssystem koppelt und daß die Auslöseeinrichtungen auf den ersten Zustand des Ausgangs-Gatesignals so ansprechen, daß das Reaktor-Überwachungssystem eine Betätigung oder Auslösung derart erfährt, daß den gefährlichen, schädlichen Reaktor-Betriebszuständen gesteuert wird.
5. Logikmodul nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mehrere programmierbare Universal-Logikmoduln und eine Einrichtung zur Multiplex-Verknüpfung der jeweiligen Ausgänge der Logikmoduln mit dem Reaktor-Überwachungssystem.
6. Logikmodul nach Anspruch 4, wobei der Reaktor einen Kontrollraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Multiplex-Verknüpfung mehrere Eingänge und Ausgänge der

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Logikmoduln mit dem Kontrollraum verbindet, um die Betriebsweise der Moduln zu überwachen.
7. Logikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ρ Eingangs-Gateeinrichtungen wirkungsmäßig so ausgestaltet sind, daß sie ein binäres Flipflop bilden.
8. Logikmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ausgangs-Gateeinrichtung wirkungsmäßig mit mindestens einer der ρ Eingangs-Gateeinrichtungen verbunden ist. ""
9. Logikmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die

η Signal-Eingangseinrichtungen durch Masseverbindungen gebildet sind.
10. Logikmodul nach Anspruch 9, wobei η gleicn, zwei ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster normalerweise geschlossener Schalter zwischen Masse und eine erste Gruppe der ρ Eingangs-Gateeinrichtungen geschaltet und wirkungsmäßig so angeschlossen ist, daß er ein Rücksetz-Signal an das Fl^flop abgibt, wenn er geöffnet wird, und daß ein zweiter, normalerweise geöffneter Schalter zwischen Masse und eine zweite Gruppe der ρ Eingangs-Gateeinrichtungen geschaltet und wirkungsmäßig so angeordnet ist, daß er ein Setz-Signal an das Flipflop abgibt, wenn er geschlossen wird und der erste Schalter sich im geöffneten Zustand befindet.

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11. Logikmodul nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein wirkungsmäßig an die erste Ausgangs-Gateeinrichtung angeschlossenes Störspannungs-Filter zur Filterung von durch Störspannungen oder Rauschspannungen hervorgerufenen Impulsen verhältnismäßig kurzer Dauer, um so Änderungen im Zustand der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung durch Störspannungen zu verhindern .
12. Logikmodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter einen in Reihe mit der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung geschalteten Widerstand und einen am Ausgang des Widerstands zwischen Widerstand und Masse geschalteten Kondensator aufweist.
13. Logikmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch eine Sperreinrichtung, die den ersten Ausgang daran hindert, den ersten Zustand anzunehmen.
14. Logikmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung ein logisches Gatter mit mehreren Eingängen, von denen mindestens der erste mit der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung verbunden ist, sowie eine Sperr-Signaleinrichtung aufweist, die mit mindestens einem zweiten der Gatter-Eingänge so verbunden ist, daß auf Befehl ein Signal an das Logikgatter abgegeben wird, dessen logischer Zustand ausreicht, um den Ausgang des Logikgatters in dem zweiten Zustand zu halten.

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15. Logikmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, 13, 14, dadurch gekennzeichnet, daß nicht angeschlossene, "freischwebend" gelassene Signaleingänge zu den Logikeinrichtungen als den zweiten Zustand repräsentierend angenommen werden,
16. Logikmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1,2,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikeinrichtung ein zweites Ausgangs-Gatter aufweist, das zwischen die Eingangs-Gatee in richtung und die erste Ausgangs-Gateeinriehtung ge- < schaltet und mit gleichartigen zweiten 'Ausgangs-Gateeinrichtungen im wesentlichen gleicher Lpgikmoduln' verbindbar ist, um eine UND-verknüpfte Funktion der Moduln an den ersten Ausgangs-Gateeinrichtungen zu erzeugen.
17. Logikmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 5,

6, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl im wesentlichen gleichartiger Logikmoduln, die jeweils eine erste Ausgangs-Gateeinriehtung haben, sowie dadurch, daß die Verbindung der entsprechenden ersten Ausgangs-Gateeinrichtungen eine ODER-verknüpfte Funktion der Mehrzahl im wesentlichen gleicher Logikmoduln an jederder entsprechenden ersten Ausgangs-Gateeinrichtungen liefert,
18. Logikmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl der ρ Eingangs-Gateeinrichtungen UND-verknupft sind, um einen gemeinsamen Eingang für die Logikeinrichtung zu bilden.

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19. Logikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikeinrichtung ein UND-Gatter mit einer Mehrzahl Eingänge, die von den entsprechenden Ausgängen der Eingangs-Gateeinrichtungen gespeist werden, und eine invertierstufe aufweist, die ein Eingangssignal von dem Ausgang des UND-Gatters erhält und deren- Ausgang die erste Ausgangs-Gateeinrichtung bildet. '
20. Logikmodul nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Invertierstufe ein NAND-Gatter mit mindestens zwei Eingängen aufweist, von denen der erste mit dem Ausgang des UND-Gatters verbunden ist und der zweite normalerweise den zweiten Zustand annimmt, im Bedarfsfall jedoch ein Signal des ersten Zustande führen kann, um so den Ausgang des NAND-Gatters zu sperren und den Ausgang des NAND-Gatters in dem zweiten Zu-

' stand zu halten.
21. Logikmodul nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und Ausgangs-Gateeinrichtungen NAND-Gatter aufweisen.
22. Logikmodul nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die ρ Eingangs-Gateeinrichtungen vier parallelgeschaltete NAND-Gatter mit jeweils mindestens drei Eingängen, wobei eine erste Klemme, die parallele Verbindungen zu einem ersten Eingang einer ersten, einer zweiten und einer dritten der vier NAND-Gatter hat, eine zweite Klemme mit parallelen Ver-

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bindungen zu einem zweiten Eingang einer ersten, zweiten und vierten der vier NAND-Gatter, eine dritte Klemme sowie eine vierte Klemme vorgesehen sind; ferner ein UND-Gatter mit Eingängen von der dritten bzw. vierten Klemme und einem parallel zu einem dritten Eingang des ersten NAND-Gatters und einem zweiten Eingang des dritten bzw. vierten NAND-Gatters geschalteten Ausgang, wobei eine fünfte Klemme mit parallelen Verbindungen zu einem dritten Eingang des zweiten, dritten bzw. vierten NAND-Gatters, außerdem eine sechste und eine siebente Klemme vorgesehen sind; sowie eine Diode aufweist, die zwischen die sechste und siebente Klemme so geschaltet ist, daß Strom von der siebenten Klemme zu der sechsten Klemme fließen kann.
23. Logikmodul nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Klemme an Masse liegt und die Signal-Eingangseinrichtung in Wirkverbindung mit der ersten Klemme steht, um so ein Ausgangssignal des ersten Zustands an die erste Ausgangs-Gateeinrichtung zu liefern, wenn die Signal-Eingangseinrichtung ein Eingangssignal des ersten Zustands an die erste Klemme liefert.
24. Logikmodul nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Klemme an Masse liegt, eine erste der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der ersten Klemme und eine zweite der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der zweiten Klemme steht, so daß ein Ausgangs-

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signal des ersten Zustands an der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung geliefert wird, wenn mindestens die erste oder die zweite Signal-Eingangseinrichtung ein Eingangssignal des ersten Zustands an die erste bzw. zweite Klemme liefert.
25. Logikmodul nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Klemme an Masse liegt, eine erste der η Signal-Eingangseinrichtungenin Wirkverbindung mit der ersten Klemme steht, eine zweite der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der zweiten Klemme steht und eine dritte der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der vierten Klemme steht, so daß ein Ausgangssignal des ersten Zustands an der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung geliefert wird, wenn mindestens die erste, die zweite oder die dritte Signaleinrichtung ein Eingangssignal des ersten Zustands an die erste, zweite bzw. vierte Klemme liefert. .
26. Logikmodul nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Klemme an Masse liegt, die dritte Klemme mit der siebenten Klemme verbunden ist, eine erste der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der ersten Klemme steht, eine zweite der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der zweiten Klemme steht, eine dritte der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der vierten Klemme steht und eine vierte der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der sechsten Klemme steht, so daß ein Ausgangssignal des ersten Zustands an die

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erste Ausgangs-Gateeinrichtung geliefert wird, wenn mindestens die erste, die zweite/ die dritte oder die vierte Signal-Eingangseinrichtung ein Eingangssignal des ersten Zustands an die erste, zweite, vierte bzw. sechste Klemme liefert.
27. Logikmodul nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der ersten Klemme und eine zweite der η Signäl-Eingangseinrichtungen in Wirk verbindung mit der zweiten Klemme steht, so daß ein Ausgangssignäl des ersten Zustahds an die erste Ausgangs-Gateeinrichtung geliefert wird, wenn sowohl die erste als auch die zweite Signal-Eingangseinrichtung ein Eingangssignal des ersten Zustande an die erste bzw. zweite Klemme liefert.
28. Logikmodul nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der ersten Klemme steht, eine zweite der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der zweiten Klemme steht und eine dritte der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der vierten Klemme steht, so daß ein Ausgangssignal des ersten Züstands an der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung geliefert wird, wenn jeweils zwei- der ersten, zweiten oder dritten Signal-Eingangseinrichtungen ein Eingangssignal des ersten Zustände an die erste, zweite bzw. vierte Klemme liefern.

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29. Logikmodul nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die siebente Klemme mit der fünften Klemme verbunden ist, eine erstpe der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit "der ersten Klemme steht, eine zweite der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der zweiten Klemme steht, eine dritte der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der vierten Klemme steht und eine vierte der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der sechsten Klemme steht, so daß ein Ausgangssignal des ersten Zustands an der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung geliefert wird, wenn jeweils zwei der ersten, zweiten, dritten oder vierten Signal-Eingangseinrichtungen ein Eingangssignal des ersten Zustands an die erste, zweite, vierte bzw. sechste Klemme liefern.
30. .Logikmodul nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die

dritte Klemme mit der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung verbunden ist, die fünfte Klemme mit der siebenten Klemme in Wirkverbindung steht und die Signal-Eingangseinrichtung einen normalerweise geöffneten Schalter aufweist, der zwischen Masse und die sechste Klemme geschaltet ist, und daß der normalerweise geöffnete und der normalerweise geschlossene Schalter als Setz- bzw. Rücksetz-Schalter eines R-S-Flipflops wirksam sind, das bei Umschaltung an der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung ein stabiles Ausgangssignal des ersten bzw. zweiten Zustande liefert.

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31. Logikmodul nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die ρ Eingangs-Gateeinrichtungen parallelgeschaltete erste, zweite und dritte NAND-Gatter, die jeweils einen ersten und einen zweiten Eingang haben, ferner eine erste Klemme mit parallelen Verbindungen zu den ersten Eingängen des ersten und des zweiten NAND-Gatters, eine zweite Klemme mit parallelen Verbindungen zu den zweiten und ersten Eingängen des ersten und dritten NAND-Gatters sowie eine dritte Klemme.mit parallelen Verbindungen zu den zweiten Eingängen der zweiten und dritten NAND-Gatter aufweisen.
32. Logikmodul nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Klemme an Mas.se liegt und eine erste der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der zweiten Klemme steht, so daß ein. Ausgangssignal des ersten Zustands an der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung geliefert wird, wenn die erste Signal-Eingangseinrichtung ein Ausgangssignal des ersten Zustands an die zweite Klemme liefert.
33. Logikmodul nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Klemme an Masse liegt, eine erste der η Signal-Einrichtungen in Wirkverbindung mit der zweiten Klemme und eine zweite der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindüng mit der ersten Klemme steht, so daß ein Ausgangssignal des ersten Zustands an die erste Ausgangs-Gateeinrichtung geliefert wird, wenn die erste Signal-Eingangseinrichtung oder die zweite Signal-Eingangseinrichtung ein Eingangssignal des

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ersten Zustands an die zweite bzw. erste Klemme liefert.
34. !»ogikraadul nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der zweiten Klemme und eine zweite der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der ersten Klemme steht, so daß ein Ausgangssignal des ersten Zustands an der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung geliefert wird, wenn sowohl die erste als auch die zweite Signal-Eingangseinrichtung ein Eingangssignal des ersten Zustande an die zweite bzw. erste Klemme liefert.
35. Logikmodul nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der zweiten Klemme steht, eine zweite der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der ersten Klemme steht und eine dritte der η Signal-Eingangseinrichtungen in Wirkverbindung mit der dritten Klemme steht, so daß ein Ausgangssignal des ersten Zustands an der ersten Ausgangs-Gateeinrichtung geliefert wird, wenn jeweils zwei der ersten, zweiten oder dritten Signal-Eingangseinrichtungen ein Eingangss ignal des ersten Zustands an die zweite, erste bzw. dritte Klemme liefert.
36. Logikmodul nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Klemme mit der ersten Ausgangs-Klemme verbunden ist und die Signal-Eingangseinrichtungen einen normalerweise geöffneten Schalter, der zwischen Masse und die zweite Klemme

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geschaltet ist, und einen normalerweise geschlossenen Sehalter aufweist, der zwischen Masse und die dritte Klemme geschaltet ist, und daß der normalerweise geöffnete und der normalerweise geschlossene Schalter als Setz- bzw. Rücksetz-Schalter eines R-S-Flipflops arbeitet, das bei Umschaltung ein stabiles Ausgangssignal des ersten bzw. zweiten Zustande abgibt.
37. Logikmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zustand eine logische "0" und der zweite Zustand eine logische "1" ist.

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