DE2364314A1 - Automatisches multiplex-programmiersystem - Google Patents

Automatisches multiplex-programmiersystem

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Description

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh/ Pa./ V. St. A.
Automatisches Multiplex-Programmiersystem
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Multiplex-Signalübertragungssysteme und insbesondere auf eine standardisierte Anordnung für solche Systeme, um den Zugang und die übertragung weiterer Eingänge zu ermöglichen.
In vielen elektrischen Systemen, die die übertragung einer Mehrzahl Eingänge bzw. Eingangssignale erfordern, wird mit dem bekannten Multiplexverfahren gearbeitet, um die Anzahl der Feldverdrahtungen zu verringern, die notwendig sind, um die verschiedenen Signale zu übertragen und die Gesamt-Effektivität des Systems zu erhöhen. Die Aufnahme zusätzlicher Eingänge erfordert normalerweise eine vollständige Umgestaltung des Systems. Ein standardisierter Aufbau, mit entsprechenden Kosteneinsparungen, steht z. Z, infolge der Unterschiedlichkeit der für die verschiedenen Anwendungszwecke benötigten Eingänge nicht zur Verfügung.
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Ein Beispiel für ein System, das einen solchen Multiplex-Aufbau benötigt, ist ein Multiplex-Stahrpositions anzeigesys tem für Kernreaktoren, wie es in der gleichlaufenden, auf die gleiche Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldung P Ή %t ^..°." . mit dem Titel "System zur Anzeige der Lage eines langgestreckten Körpers" beschrieben ist. Wie in den meisten großen Systemen dieser Art läßt sich eine Standardisierung, so wünschenswert sie auch ist, nur schwierig verwirklichen, da sowohl die Gesamtzahl der Steuerstäbe als auch ihre Aufgliederung in Gruppen normalerweise für jede einzelne Reaktoranlage unterschiedlich ist« In bisherigen Systemen war es notwendig, für jeden hinzugefügten Steuerstab Änderungen der Feldverdrahtung sowie der Verdrahtung zwischen den Untersystemen, ferner in der Steuereinheit vorzunehmen, so daß sich für jede einzelne Anlage beträchtliche zusätzliche Ingenieurkosten ergaben. Bei dem vorerwähnten digitalen Stabpositionsanzeigesystem wird die gesamte Information von dem Behälter an den Kontrollraum und von dem Kontrollraum an einen Computer unter Verwendung eines einfachen Zeitaufteilungs-Multiplexverfahrens weitergegeben, so daß die externe Feldverdrahtung durch unterschiedliche Core- und/oder -Anlagenausgestaltungen nicht beeinträchtigt wird. Selbst wenn jedoch die maximal mögliche Anzahl an Steuerstäben bekannt ist, kann die Verdrahtung zwischen den Untersystemen nicht unter Verwendung herkömmlicher Verfahren standardisiert werden, weil die Anzahl der tatsächlich vorhandenen Stäbe und ihre Aufteilung in Gruppen von Anlage zu Anlage schwankt. Eine Lösung des Standardisierungsproblems wird weiter durch die Funktionsförderung (aus Sicherheitsgründen) erschwert,
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daß die Entfernung einer Stabpositions-Kodiereinheit, die zur Kodierung des gemultiplexten Signals verwendet wird, während der dem entsprechenden Steuerstab zugeordneten Adressenperiode zum Auftreten eines Fehlerkodes führen muß. Fehlerkodes werden durch einen einzelnen Schaltkreis erfaßt, der die gesamte Information noch in einer seriell gemultiplexten Form überwacht. Wenn für jede von zwei einem bestimmten Steuerstab zugeordneten redundanten Kodiereinheiten ein Fehlerkode erfaßt wird, wird ein "dringender" Alarm gemeldet und das System dazu gezwungen anzuzeigen, daß sich einer oder mehrere Stäbe in ihrer unteren Bodenendlage befinden. Dieser Zustand würde sich ungünstigerweise auch infolge eines standardisierten Verdrahtungsschemas ergeben, wenn beide Kodiereinheiten fehlen, weil der entsprechende Stab in einer bestimmten Anlage nicht verwendet *.*urde, sofern nicht dafür gesorgt wurde, der unbenutzten StaLlage Rechnung zu tragen. Um dieses Problem zu überwinden, ist es notwendig, daß die Zentraleinheit Informationen darüber erhält, welche Steuerstäbe vorhanden sind und welche nicht, so daß die Steuereinheit durch das Nichtvorhandensein von Stäben erzeugte Alarmsignale außeracht lassen kann. Dies läßt sich mittels einer einzigen Rückverdrahtungsgruppe oder eines einzigen programmierten Lesespeichers verwirklichen, um die zentrale Steuereinheit für jede Reaktoranlage den Kundenwünschen anzupassen. Der offensichtliche Nachteil besteht dann darin, daß das System nicht vollständig standardisiert ist und beträchtliche zusätzliche Ingenieurskosten anfallen würden. Außerdem würde das Einarbeiten dieser Flexibilität in die Steuereinheit deren Komplexität erhöhen und damit ihre Oberprüfung und eine Fehlersuche
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in der Steuereinheit erschweren.
Somit wäre es als äußerst wünschenswert und sehr wirksam im Hinblick auf eine Verringerung der Ingenieurkosten anzusehen, wenn ein Verfahren zur Verfügung stünde, das eine vollständige und bedingungslose Standardisierung der Verdrahtung zwischen den einzelnen Untersystemen sowie der Gedruckte Schaltungen-Moduln des Stabpos i ti onsanzeijesy stems zulassen würde. Dabei sollten die Moduln jeweils nur einem Stab zugeordnet sein, so daß für nicht vorhandene Stäbe bestimmte Moduln eliminiert werden können, während die Möglichkeit der Verdrahtung zwischen den Untersystemen eines vollen Systems aufrechterhalten bleibt. Die durch das Fehlen unnötiger Einheiten erzeugten Fehlerkodes sollen dann von der zentralen Steuereinheit automatisch außeracht gelassen werden, ohne daß in irgend einer Weise für ein Spezialprogramm gesorgt werden müßte, während der durch Entfernung einer planmäßig vorgesehenen Kodiereinheit erzeugte Fehlerkode stets erkannt und angezeigt werden soll.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung eines automatischen Programmiersystems, das sieh zur Aufnahme einer unterschiedlichen Anzahl Eingänge eignet. Die Mehrzahl der zu übertragenden Eingänge bzw. Eingangssignale werden jeweils von einer zentralen Steuereinheit adressiert, die eine zweite gleichlaufende korrespondierende Adresse an eine Ausgangseinheit liefert, die dem adressierten Eingang zugeordnet ist. Die Ausgangseinheit spricht auf die zweite Adresse an, um ein Einschalt- oder Vorbe-
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reitungssignal an die Steuereinheit abzugeben. Das Einschaltsignal aktiviert die Steuereinheit, so daß der entsprechende adressierte Eingang in ein gewünschtes Ausgangsformat überführt und dieses an die entsprechende Ausgangseinheit übermittelt wird. Durch die Steuereinheit erzeugte Adressen, die keinen entsprechenden Eingang haben, werden außeracht gelassen, da kein entsprechendes Einschaltsignal existiert, um die Verarbeitungsschaltungsanordnung der Steuereinheit zu aktivieren. Somit kann die Steuereinheit so ausgelegt werden, daß sie eine Anzahl Adressen zusätzlich zu der Anzahl Eingangs- und Ausgangseinheiten erzeugt, um eine Erweiterung des Systems zu ermöglichen, indem zusätzliche Eingangs- und Ausgangseinheiten eingearbeitet werden, die auf entsprechende Adressen der überschüssig vorgesehenen Adressen ansprechen.
Ein automatisches Multiplex-Programmiersystem für die Standardisierung von Multiplex-Signälübertragungssystemen ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Mehrzahl jeweils einen entsprechenden Datensignalausgang abgebender Eingangseinheiten; eine mit dem Datensignalausgang der einzelnen Eingangseinheiten elektrisch gekoppelte zentrale Steuereinheit zur Erzeugung, Polgesteuerung und übertragung einer Mehrzahl erster und zweiter entsprechender Befehls-Adressensignale; sowie durch eine Mehrzahl Ausgangseinheiten, von denen jede mindestens einer Eingangseinheit entspricht und auf ein entsprechendes zweites Adressensignal anspricht, um ein entsprechendes Einschaltsignal an die Steuereinheit zu übermitteln, wobei jede Eingangseinheit ein entspre-
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chendes erstes Eingangssignal empfängt und so darauf anspricht, daß das Datensignal an die Steuereinheit übermittelt wird, und wobei die Steuereinheit auf das Einschaltsignal entsprechend dem adressierten Datensignal so anspricht, daß das Datensignal verarbeitet und ein dafür repräsentatives Ausgangssignal an die entsprechende Ausgangseinheit übermittelt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäß aufgebauten Positionsanzeigesystems; und
Fig. 2 ein Blockschaltbild, das den Austausch der in dem Aufbau nach Fig. 1 verwendeten Signale veranschaulicht.
In den meisten Multiplex-Anwendungsfällen können die erhaltenen Vorteile durch einen standardisierten Aufbau vergrößert werden, der sich einarbeiten läßt, um eine unterschiedliche Anzahl Eingänge aufzunehmen. Die vorliegende Erfindung stellt einen solchen standardisierten Aufbau zur Verfügung, der sich für die meisten Multiplex-Anwendungen einarbeiten läßt. Das System nach der Erfindung wird zwar im Hinblick auf eine Steuerstab-Positionsanzeige für Kernreaktoren beschrieben, jedoch versteht es sich, daß sie sich analog ebenso für die meisten sonstigen Multiplex-
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Systeme einsetzen läßt.
Um zuverlässige und genaue Kernreaktor-Steuerstab-Positionsinformation selbst beim Auftreten einzelner Fehler für jeden Steuerstab zur Verfügung stellen zu können, sind die Detektorspulen und die zugehörige Behälter-Elektronik, wie sie in dem der vorliegenden Erfindung zugrundegelegten Positionsanzeigesystem Verwendung finden und in Fig. 1 und 2 mit den Bezugszeichen 10 bzw. 20 bezeichnet sind, in zwei getrennte identische Gruppen A und B unterteilt. Jede Gruppe kann redundante Information bezüglich der tatsächlichen Lage jedes einzelnen Steuerstabs mit der Hälfte der Gesamtauflösung des Systems liefern. Die beiden Gruppen digitaler Daten werden über unabhängige Zeitaufteilungs-Multiplexkanäle zu dem Reaktor-Kcatrollraum übermittelt, wo eine unabhängige Fehlerüberpreifung vorgenommen wird. Die beiden Gruppen überprüfter Daten gelangen zu einer zentralen Steuereinheit 30 und werden zusammengefaßt, um die tatsächliche Lage des Steuerstabs mit voller Auflösung zu bestimmen.
Wenn in einer der beiden Gruppen ein Fehler auftritt, wird er automatisch erfaßt, was zur Abweisung der entsprechenden Daten führt, so daß die tatsächliche Stabposition, wie sie durch die verbleibende Gruppe bestimmt wird, immer noch mit verringerter Auflösung wiedergegeben wird.
Stabppsitionsinformation steht über unabhängige und gesonderte Ausgänge einschließlich einer lichtemittierende Dioden verwendenden
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Real-Time-Lage-Wiedergabe für den Reaktor-Operator sowie eines als Datenregistriereinrichtung arbeitenden Anlagencomputers zur Verfügung. Ein Blockschaltbild des gesamten Stabpositionsanzeigesystems mit seinen.einzelnen Untersystemen ist in Fig. 1 wiedergegeben. Für Redundanz wird durch die Detektoren 10, die Behälter-Elektronik 20 sowie die Wiedergabeeinheiten 40 gesorgt, wie das mit den Gruppen A und B symbolisiert ist, die jeweils die gesonderten Signalkanäle repräsentieren. Die Wirkungsweise der einzelnen durch Inschriften gekennzeichneten Blöcke läßt sich besser unter Bezugnahme auf die Erläuterung verstehen, wie sie in der oben erwähnten gleichlaufenden Patentanmeldung P 2.. t^ .*.'.. gegeben wird.
Eine Standardisierung erfolgt erfindungsgemäß durch Verwendung eines Logiksignals ("GO"-Signal), das bei Adressierung von jeder Wiedergabeeinheit 40 an die zentrale Steuereinheit 30 zurückgeführt wird, wie das mit dem Blockschaltbild der Fig. 2 veranschaulicht ist. Da eine Wiedergabeeinheit mit zwei Kodiereinheiten entsprechend einer bestimmten Stablage gekoppelt ist und zur gleichen Zeit wie die Kodiereinheiten adressiert wird, wenn neue Daten für diesen Stab abgefragt werden, bestätigt die Rückführung eines "GO"- oder "Einschalt"-Signals von einer Wiedergabeeinheit nicht nur die Anwesenheit dieser Wiedergabeeinheit, sondern auch die Anwesenheit eines an der entsprechenden Stelle zu überwachenden Stabes, so daß die Gültigkeit eines bestehenden erzeugten Fehlerkodes verifiziert wird. Alle "GO"-Signalanschlüsse der verschiedenen Wiedergabeeinheiten sind entsprechend einer
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nachträglich geändert
ODER-Verknüpfung in einer einzelnen Sammelleitung zusammengefaßt. Eine in das System eingesteckte Wiedergabeeinheit aktiviert das ■" GO"-Signal, wenn sie durch die Steuereinheit adressiert wird, und ermöglicht eine Bestätigung jeglicher möglicher entsprechender Fehlerkodes, die erzeugt werden.
Die Entfernung einer Wiedergabeeinheit läßt sich leicht erkennen, da die entsprechende visuelle Wiedergabe offensichtlich fehlt, während die korrekte Information für den Computer weiterhin zur Verfügung steht. Der Computer läßt sich so programmieren, daß dadurch festgestellt werden kann, welche Stäbe benutzt werden und welche nicht, so daß er in der richtigen Weise eintreffende Fehlerkodes annehmen oder abweisen kann.
Es läßt sich dann ein vollständig standardisierter Aufbau zur Verdrahtung zwischen den Untersystemen vorwiegend unter Verwendung von Sammelleitungs-Verdrahtung schaffen, um die größtmögliche Anzahl Steuerstäbe aufzunehmen. Die einzige Auswirkung einer fehlenden Kodiereinheit besteht in der Erzeugung eines Fehlerkodes "11111" während der entsprechenden Adressenperiode r wie das in der Beschreibung der Wirkungsweise des Aufbaus nach der vorerwähnten gleichlaufenden Patentanmeldung P .. ?...?'. beschrieben wird. Die zentrale Standard-Steuereinheit ist fest verdrahtet, so daß der resultierende Fehferkode außeracht gelassen wird, wie das in der vorgenannten gleichlaufenden Patentanmeldung mit entsprechenden Zahlen erläutert ist, sofern nicht gleichzeitig ein "GO"-Signal durch die Wiedergabeeinheiten ausgelöst wird. Dieses
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Signal ergibt sich aus der ODER-verknüpften Zusammenfassung zu Sammelleitungen der einzelnen "GO"-Signale, wie sie durch die einzelnen Wiedergabeeinheiten bei Adressierung durch die Steuereinheit erzeugt werden. Die Entfernung einer Wiedergabeeinheit läßt den "GO"-Ausgang frei schweben und in der entsprechenden Adressenperiode den Zustand einer logischen O annehmen (als wenn keine Wiedergabe-Karte adressiert würde), mit dem Ergebnis, daß die zentrale Steuereinheit jedes während dieser Adressenperiode erzeugte Fehlersignal außeracht läßt.
In dem in der vorgenannten gleichlaufenden Patentanmeldung beschriebenen System sind die zugehörigen Kodiereinheiten-Positionen vakant, wenn eine Stab-Lage nicht besetzt ist, so daß in der entsprechenden zeitlichen Periode ein Fehlerkode auftritt. Jedoch fehlt die entsprechende Wiedergabeeinheit ebenfalls, so daß das "GO"-Signal den Zustand einer logischen 0 annimmt und die Steuereinheit den Fehlerkode außeracht läßt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Verwirklichung eines voll standardisierten Schemas zur Verdrahtung zwischen den üntersystemen, das sich für jeden Reaktoranlagen-Aufbau einsetzen läßt. Die resultierende Ausführung der Zwischenverbindungen ist besonders ansprechend, weil dabei intensiv von der Möglichkeit Gebrauch gemacht wird, entsprechende Anschlußstifte zu Sammelleitungen zusammenzufassen, und spezielle Punkt-zu-Punkt-Verbindungen auf einem Minimum gehalten werden. Ein typisches Beispiel für einen Verdrahtungs-Aufbau und einen Schaltungsverlauf für
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jede der in Blockform wiedergegebenen Einheiten findet sich
gemeinsam mit einer entsprechenden Beschreibung in der vorgenannten gleichlaufenden Patentanmeldung.
Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß damit jedes
Steuerstab-Positionsanzeigesystem und auch die meisten sonstigen Multiplex-Anwendungen mittels eines vollständig standardisierten Verdrahtungsschemas verwirklicht werden können, das eine minimale Anzahl identischer Gedruckte Schaltungen-Moduln verwendet. Das
führt zu einem größeren Volumen identischer "Pakete" zur Verdrahtung zwischen Untersystemen und ermöglichen die Verwendung kostensparender Herstellungsverfahren wie automatischer Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung oder Rückverdrahtung mittels Gedruckter Schaltungen, wobei beide angedeuteten Verfahren eine weitere Vereinfachung
durch den überwiegenden Einsatz von sammelleitungsartig aufgebauten Verbindungen erfahren. Somit werden zusätzlich auftretende Ingenieurzeit und Ingenieurkosten, wie sie für jede neue Reaktoranlage und Multiplex-Ausführungen in Verbindung mit bisherigen
herkömmlichen Lösungen notwendig waren, auf ein Minimum reduziert. Zusätzlich werden dadurch, daß eine Festverdrahtung, um Kundenwünschen zu entsprechen, vollständig vermieden wird, sowohl die
Ausbildung für das Arbeiten mit dem System als auch das Arbeiten mit dem System selbst erheblich vereinfacht.
Patentansprüche;
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Claims (1)

  1. Patentansprüche ;
    Automatisches Multiplex-Programmiersystem für die Standardisierung von Multiplex-Signalübertragungssystemen, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl jeweils einen entsprechenden Datensignalausgang abgebender Eingangseinheiten; eine mit dem Daten Signalausgang der einzelnen Eingangseinheiten elektrisch gekoppelte zentrale Steuereinheit (30) zur Erzeugung, Folgesteuerung und Übertragung einer Mehrzahl erster und zweiter entsprechender Befehls-Adressensignale; sowie durch eine Mehrzahl Ausgangseinheiten, von denen jede mindestens einer Eingangseinheit entspricht und auf ein entsprechendes zweites Adressensignal anspricht, um ein entsprechendes Einschaltsignal an die Steuereinheit zu übermitteln, wobei jede Eingangseinheit ein entsprechendes erstes Eingangssignal empfängt und so darauf anspricht, daß das Datensignal an die Steuereinheit übermittelt wird, und wobei die Steuereinheit auf das Einschaltsignal entsprechend dem adressierten Datensignal so anspricht, daß das Datensignal verarbeitet und ein dafür repräsentatives Ausgangssignal an die entsprechende Ausgangseinheit übermittelt wird.
    2, Multiplex-Programmiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl erster und zweiter entsprechender Adressensignale zahlenmäßig größer als die Mehrzahl Eingangseinheiten ist und dabei einen Überschuß an ersten und zweiten
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    Adressensignalen bildet,und daß das Multiplex-Programmiersystem durch Zuordnung eines der überschüssigen ersten und zweiten Adressensignale zu jeder hinzugefügten Eingangseinheit bzw. Ausgangseinheit, die zu einer Erweiterung des Multiplex-Programmiersystems führen, erweiterbar ist.
    3. Multiplex-Programmiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die'Einschalt"-Signale von der Mehrzahl Ausgangseinheiten durch ODER-Verknüpfung in einem einzigen Sammelleitungsaufbau zu der zentralen Steuereinheit zusammengefaßt sind.
    4. Multiplex-Programmiersystem nach Anspruch 1 für ein digitales Positionsanzeigesystem zur Wiedergabe der relativen Lage eines beweglichen Körpers im Verhältnis zu feststehenden bekannten Koordinaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl Eingangseinheiten ein auf die Lage des Körpers ansprechendes Fühlersystem zur Abgabe für diese Lage repräsentativer diskreter elektrischer Ausgangssignale und das System ein Kodiersystem, das die diskreten Ausgangssignale empfängt, um ein für die Lage des Körpers repräsentatives digital kodiertes Ausgangssignal zu erzeugen, ferner ein Kodiersystem aufweist, das mit den diskreten Ausgängen arbeitet, um eine digital kodierte Ausgangswiedergabe der Lage des Körpers zu liefern, ein Koppelwerk- und Signalübertragungs-System, das mit den digital kodierten Ausgängen arbeitet, um jeweils die digital kodierten Ausgänge aufgrund des entsprechenden Befehls-Adressensignals
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    zu übermitteln, wobei die zentrale Steuereinheit zur Erzeugung, Polgesteuerung und übertragung der ersten Befehls-Adresse an das Koppelwerk-System und eine zweite entsprechende Befehlsadresse dient, das Koppelwerk-System auf die erste Adresse anspricht, um eine übertragung eines entsprechenden digital kodierten Ausgangs an das Steuersystem zu bewirken, damit es in ein dekodiertes Wiedergabe-Signal überführt wird, und die Mehrzahl Ausgangseinheiten eine Mehrzahl Wiedergabe-Einheiten enthält, von denen jede mindestens einem der digital kodierten Ausgänge entspricht und auf eine entsprechende zweite Adresse anspricht, um ein entsprechendes-"Einschalf'-Signal an die Steuereinheit zu übermitteln, und wobei die Steuereinheit auf das "Einschalf-Signal entsprechend dem durch die korrespondierende als erste Adresse adressierten digital kodierten Ausgangssignal anspricht, um den digital kodierten Ausgang zu verarbeiten und ein dafür repräsentatives Wiedergabe-Ausgangssignal an die entsprechende Wiedergabeeinheit zu übermitteln.
    5. Multiplex-Programmiersystem nach Anspruch 4 zur Wiedergabe der relativen Lage einer Mehrzahl beweglicher Körper im Verhältnis zu feststehenden bekannten Koordinaten, dadurch gekennzeichnet, daB das Fühlersystein eine Mehrzahl Fühler entsprechend der Mehrzahl Körper enthält, die auf die Lage der entsprechenden Elemente ansprechen, um dafür repräsentative entsprechende diskrete elektrische Ausgangssignale zu liefern, daß das Kodier-System eine Mehrzahl Kodiereinheiten entsprechend der Mehrzahl Fühler aufweist, die mit den entsprechenden jeweiligen
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    diskreten Ausgängen arbeiten, um eine entsprechende digital kodierte Ausgangs-Wiedergabe der Lage des entsprechenden Elements zu liefern, und daß die Mehrzahl erster und zweiter entsprechender Adressen zahlenmäßig größer als die Mehrzahl Kodiereinheiten ist, um so einen Überschuß an ersten und zweiten Adressen ohne entsprechende digital kodierte Ausgänge zu bilden, so daß das Positionsanzeigesystem zur Überwachung der Position zusätzlicher Körper durch Aufnahme eines entsprechenden Fühlers, einer entsprechenden Kodiereinheit sowie einer entsprechenden Wiedergabeeinheit für jeden zusätzlichen Körper und Zuordnung einer der entsprechenden überschüssigen ersten, und zweiten Adressen zu jedem zusätzlichen entsprechenden digitalen Ausgang bzw. jeder Wiedergabeeinheit erweiterbar ist.
    KN/jn 5
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    Jb
    Leerseite
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