DE2364314C2 - Zeitmultiplexübertragungssystem für mehrere Kanäle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zeitmuitiplexübertragungssystem für mehrere (N) Kanäle, wobei jeder Kanal eine Eingangs- oder eine zugehörige Ausgangseinheit aufweist, mit einer gleichzeitig eine Eingangs- und die zugehörige Ausgangseinheit adressierenden zentralen Steuereinheit zur Ermöglichung eines Datenaustauschs über den gemeinsamen Übertragungskanal, wobei die Adressierung der mehreren (N) Eingangs- und Ausgangseinheiten zeitlich nacheinander erfolgt.

Ein derartiges Zeitmultiplexübertragungssystem ist beispielsweise aus der DE-OS 19 37 403 bekannt. Die bekannte Anordnung wird insbesondere bei Lichtrufsprechanlagen in Krankenhäusern und ähnlichen ^pflegeanstalten eingesetzt, wo es auf eine absolut sichere Betriebsweise nicht unbedingt ankommt. Tritt in einer Eingangs- oder einer Ausgangseinheit oder auch in einem Kanal eine Störung auf, wird dies nicht immer sofort bemerkt werden. Bei bestimmten Anwendungsfällen, wie beispielsweise bei der Überwachung von Kernreaktoranlagen, ist dies jedoch nicht tragbar.

Es muß also dafür Sorge getragen werden, daß bei dem eingangs genannten System, das bei Kernreaktoranwendungen besondere Vorteile bringt, weil es die durch den Sicherheitsbehälter hindurchzuführenden Drahtverbindungen verringert, die Sicherheitsaspekte voll berücksichtigt werden, wobei die Vorteile der Standardisierung, die bei dem System der eingangs genannten Art möglich sind, nicht verloren gehen sollen. Dies ist nämlich normalerweise der Fall, weil durch die Aufnahme von zusätzlichen Eingängen bei bisher bekannten Multiplexverfahren, siehe in diesem Zusammenhang

ίο z. B. auch die DE-OS 19 40 297, eine vollständige Umgestaltung des Systems erforderlich ist, was eine Standardisierung erschwert oder gar unmöglich macht.

Ein Beispiel für ein System, bei dem ein derartiges Zeitmuitiplexübertragungssystem günstig ist, ist die in der DE-OS 23 64 590 dargestellte Stabpositionsanzeigeeinrichtung für Kernreaktoren, bei welcher sich wie bei den meisten großen Systemen dieser Art eine Standardisierung, so wünschenswert sie auch ist, nur schwierig verwirklichen läßt, da sowohl die Gesamtzahl der Steuerstäbe wie.auch ihre Aufgliederung in Gruppen normalerweise für jede einzelne Reaktoranlage anders ist. Es war daher bisher üblich, für jeden hinzugefügten Steuerstab Änderungen der Feldverdrahtung sowie auch der Verdrahtung zwischen den einzelnen Untersystemen vorzunehmen, wie er auch in der Steuereinheit, so daß sich für jede einzelne Anlage beträchtliche zusätzliche Ingenieurkosten ergaben.

Bei der vorerwähnten Stabpositionsanzeigeeinrichtung wird die gesamte Information von dem Reaktorbehälter an den Kontrollraum und von dem Kontrollraum zu einem Computer unter Verwendung eines einfachen Zeitmultiplexverfahrens weitergeleitet, so daß die externe Feldverdrahtung durch unterschiedliche Kern- und/oder -Anlagenausgestaltung nicht beeinträchtigt wird. Jedoch selbst dann, wenn die maximal mögliche Anzahl von 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. Die Standardisierung wird weiter noch durch die Sicherheitsanforderungen erschwert, gemäß der die Entfernung einer Stabpositionskodiereinheit, die zur Kodierung des multiplexierten 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 multiplexierten 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 wurde, sofern nicht durch entsprechende Maßnahmen diese unbenutzte Stablage in Rechnung gestellt wurde. Zur Überwindung dieses Problems muß die Zentraleinheit daher Informationen darüber erhalten, welche Steuerstäbe vorhanden sind und welche nicht, so daß die Steuereinheit infolge Nichtvorhandenseins von Stäben erzeugte Alarmsignale außer Acht lassen kann. Dies läßt sich zwar mittels einer einzigen Rückverdrahtungsgruppe oder eines einzigen programmierten Lesespeicher¹; verwirklichen, so daß die

zentrale Steuereinheit für jede Reaktoranlage den Wünschen des Kunden angepaßt werden kann. Der offensichtliche Nachteil besteht jedoch darin, daß das System nicht vollständig standardisiert ist und daher beträchtliche zusätzliche Ingenieurkosten anfallen. Außerdem erhöht das Einarbeiten dieser Flexibilität in die Steuereinheit deren Kompliziertheit und erschwert damit ihre Überprüfung und eine Fehlersuche in der Steuereinheit

Die Möglichkeit der Standardisierung darf daher nicht außer Acht bleiben, wenn für Kernreaktoranwendungen für erhöhte Sicherheit gesorgt werden muß. Insbesondere sollte aus Kostengründen die vollständige Standardisierung der Verdrahtung zwischen den einzelnen Untersystemen sowie zwischen gedruckten Schaltungsmoduln des Stabposilionsanzeigesystems möglich sein. Dabei sollten die Moduln jeweils nur einem Stab zugeordnet werden, so daß für nicht vorhandene Stäbe bestimmte. Moduln eliminiert werden können, während die Mögiichkeit der Verdrahtung zwischen den Untersystemen eines vollen Systems aufrecht erhalten bleibt. Die durch das Fehlen unnötiger Einheiten erzeugten Fehlerkodes soüien dann von der zentralen Steuereinheit automatisch außer Acht gelassen werden, ohne daß in irgendeiner Weise für ein Spezialprogramm gesorgt werden müßte, während trotzdem der durch Entfernung einer planmäßig an sich vorgesehenen Kodiereinheit erzeugte Fehlerkode stets erkannt und auch angezeigt werden sollte.

Die Überwachung von Multiplexsignalen ist an sich bereits bekannt, siehe beispielsweise die OE-OS 22 07 501, in welcher Druckschrift ein einem Multiplexer nachgeschaltetes EKG-Gerät die Herztätigkeit mehrerer Patienten überwacht, wobei eine Programmlogik vorgesehen ist, mit der je nach Anzahl der zu überwachenden Patienten die Abtastung unterschiedlich gestaltet werden kann, so daß nicht etwa dadurch eine Fehleranzeige erfolgt, daß weniger als die maximal mögliche Anzahl von Patienten von der Anlage überwacht wird. Weicht das EKG-Signal eines Patienten von einer vorgegebenen Norm ab, wird ein Alarm ausgelöst.

Von Nach eil ist hier, daß zum einen das Problem der Standardisierung nicht angesprochen, geschweige denn gelöst ist, zum anderen muß jeweils von Hand die Programmlogik so eingestellt werden, daß das Fehlen von zu überwachenden Patienten nicht zu Fehlalarm führt. Dies mag bei der Patientenüberwachung kein gravierender Nachteil sein, bei anderen Anwendungen, wie beispielsweise bei der Überwachung der Steuerstäbe' von Kernreaktoren, sollte jedoch auf die Notwendigkeit von Handeinstellungen weitgehend verzichtet werden, weil derartige manuelle Einstellungen zusätzliche Risiken in die Gesamtanordnung hineintragen.

Das bedeutet, daß das Zeitrnultiplexübertragungssystem praktisch eine automatische Anpassung an die Anzahl der zu überwachenden Geräteeinheiten, z. B. die Steuerstäbe in einem Kernreaktor, gewährleisten soll.

Die bekannte Überwachungseinrichtung arbeitet mit einer einzigen Anzeigeeinrichtung für alle Patienten. Die korrekte Funktion dieser Anzeigeeinrichtung kann daher durch Vergleich von deren Arbeitsweise bei verschiedenen Patienten leicht überprüft werden. Wird dagegen für jedes zu überwachende Teil eine eigene Anzeigeeinrichtung vorgesehen, wie es bei bestimmten Anwendungsfällen notwendig ist, kann es erforderlich sein, die Funktionsweise jeder einzelnen Anzeigeeinrichtung ebenfalls ständig zu kontrollieren. Es ist nicht zu erkennen, wie dies beim Stand der Technik ohne beträchtlichen Aufwand und ohne Abstriche hinsichtlich der Standardisierungsfähigkeit ermöglicht werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, bei einem System der eingangs genannten Art eine Überwachung von sowohl der Eingangs- wie auch der zugehörigen Ausgangseinheiten sowie der dazwischenliegenden Kanäle auf Funktionstüchtigkeit zu erhalten, ohne das dabei Abstriche hinsichtlich der Standardisierungsmöglichkeiten in Kauf genommen werden müßten.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß bei einem Zeitmultiplexübertragungssystem der eingangs genannten Art die Wiedergabeeinheit derart ausgebildet ist, daß sie auf das Adressensignal (Adresse) der Steuereinheit durch Erzeugung und Rückübertragung eines Betätigungssignals (GO) reagiert, und daß die Eingangseinheit so ausgebildet ist, daß sie beim Fehlen von Eingangsdaten oder bei Auftreten von nicht zugelassenen Eingangsdaten ein einen Fehler anzeigendes Signal erzeugt, und daß die Steuereinheit so ausgebildet ist, daß sie bei Empfang eines Fehlerkodes von der adressierten Eingangseinheit und eines Betätigun?ssignals (CO) von der adressierten Wiedergabeeinheil einen Alarm auslöst

Ein derartiges Zeitmultiplexsystem läßt sich leicht auch an kleinere Anlagen anpassen.

Soll das Zeitmultiplexsystem auch an größere Anlagen anpaßbar sein, ist es günstig, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Anzahl der von der Steuereinheit erzeugten Adressen zahlenmäßig größer als die Anzahl der Eingangseinheiten zu machen und dabei einen Überschuß an Adressen zu bilden, so daß das Zeitmultiplexübertragungssystem durch Zuordnung einer der überschüssigen Adressen zu jeder hinzugefügten Eingangseinheil bzw. Ausgangseinheit, die zu einer Erweiterung des Zeitmultiplexübertragungssysstems führen, erweiterbar ist.

Gemäß einer noch anderen Ausführungsform, die noch weitere Vereinfachungen und Vereinheitlichungen ergibt, werden die Bestätigungssignale (CO) von den mehreren Ausgangseinheiten nach einer ODER-Verknüpfung in einer einzigen Bestätigungsleitung zu der zer'ralen Steuereinheit geführt.

Dadurch, daß die Wiedergabeeinheit bei ihrer Adressierung ein »Bestätigungssignal« (GO) erzeugt verifiziert sie nicht nur ihr Vorhandensein, sonden: auch ihre korrekte Arbeitsweise.

Da Anzeigeeinheiten nur für vorhandene Stäbe vorgesehen werden müssen, d. h., daß Anzeigepositionen für nicht vorhandene Stäbe leerbleiben, kann rein optisch bereits erkannt werden, wie der Steuerstabaufbau gestaltet ist. Gibt es Abweichungen, d. h., stimmt die Anzahl der Steuers;äbe und die Anzahl der Wiedergabeeinheiten bezüglich Position und Anzahl nicht überein. ergibt sich sofort ein Fehlersignal. Das gleiche tritt a jf. fails Störungen entweder im Steuerstab oder dessen zugehöriger Elektronik oder in der entsprechenden Wiedergabeeinheit auftreten, oder auch in deren Verbindungskanal.

«ι Der Aufbau ist somit nicht nur außerordentlich sicher in seiner Betriebsweise, es ermöglich auch in extrem sparsamer Weise eine Standardisierung und Anpassung an praktisch jede Kernreaktorkonstruktion, gleichzeitig ist die Anzeige außerordentlich übersichtlich, was für die Bedienungsperson in kritischen Situationen von entscheidendem Vorteil ist.

Der Hauptvortei! der Erfindung besteht darin, daß damit jedes Steuerstabpositionsanzeigesystem wie auch

die meisten sonstigen Multiplexanwendungen mittels eines vollständig standardisierten Verdrahtungsschemas verwirklicht werden kann, wobei eine minimale Anzahl von identischen gedruckten Schaltungsmoduln verwendet wird. Das führt zu einem größeren Volumen identischer Pakete zur Verdrahtung zwischen Untersystemen und ermöglicht die Verwendung kostensparender Herstellungsverfahren, wie automatischer Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung oder Rückverdrahtung mittels gedruckter Schaltungen^-wobei beide angedeuete Verfahren eine weitere Vereinfachung durch den überwiegenden Einsatz von sammelleitungsartig aufgebauten Verbindungen erfahren. Somit werden zusätzlich auftretende Ingenieurzeit und -kosten, wie sie für jede neue Reaktoranlage und Multiplexausführung in Verbindung mit bisherigen herkömmlichen Lösungen notwendig waren, auf ein Minimum reduziert. Dadurch, daß eine Festverdrahtung zur Verwirklichung von Kundenwünschen vermieden werden kann, läßt sich sowohl die Ausbildung zur Wartung wie auch die Wartung selbst außerordentlich vereinfachen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Positiensanzeigesystems, das das erfindungsgemäße Zeitmuitipiexübertragungssystem anwendet; und

Fig. 2 ein Blockschaltbild, das den Austausch der in dem Aufbau gemäß Fig. 1 verwendeten Signale veranschaulicht

Um zuverlässige und genaue Kernreaktorsteuerstabpositionsinformationen selbst bei Auftreten einzelner Fehler für jeden Steuerstab zur Verfügung zu haben, sind gemäß der Darstellung die Detektorspulen 10 und die »Behälterelektronik«, die die Kodiereinheit und das Koppelwerk umfaßt und mit der Bezugszahl 20 versehen ist, in zwei getrennte identische Gruppen A und B ünicriciii. jede Gruppe kann redundante informationen bezüglich der tatsächlichen Lage jedes einzelnen Steuerstabs mit der Hälfte der Gesamtauflösung des Systems liefern. Die beiden Gruppen digitaler Daten werden über voneinander unabhängige Zeitmultiplexkanäle zu dein Reaktorkontrollraum übermittelt, wo eine unabhängige Fehlerüberprüfung vorgenommen wird. Die beiden Gruppen überprüfter Daten gelangen über entsprechende Koppelwerke oder Interfaceeinrichtungen zu einer zentralen Steuereinheit 30 und werden zusammengefaßt, um die tatsächliche Lage des Steuerstabs mit voller Auflösung zu bestimmen.

Wenn nun 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, wenn auch mit verringerter Auflösung, wiedergegeben wird.

Stabpositionsinformationen stehen über unabhängige und gesonderte Ausgänge zur Verfügung, die z. 8. Signale für eine Echtzeitlagewiedergabe (die z. B. Licht emittierende Dioden verwendet) für die Reaktorbedienung sowie für einen als Datenregistriereinrichtung arbeitenden Anlagencomputer liefert. F i g. 1 zeigt als Blockschaltbild das gesamte Stabpositionsanzeigesystem mit seinen einzelnen Untersystemen. Durch die Detektoren 10, die Behälterelektronik 20 sowie die Wiedergabeeinheiten 40, insbesondere durch die Aufteilung in die Gruppen A und B, die jeweils gesonderte Signalkanäle repräsentieren, wird für ausreichende Redundanz gesorgt Die Wirkungsweise der einzelnen durch Beschriftungen gekennzeichneten Blöcke ist hier von untergeordneter Bedeutung, für nähere Informationen sei auf die DE-OS 23 64 590 verwiesen.

Eine Standardisierung läßt sich nun dadurch erreichen, daß ein digitales Verknüpfungssignal (»GO«S\- gnal) vorgesehen wird, das bei Adressierung von jeder Wiedergabeeinheit 40 an die zentrale Steuereinheit 30 zurückgeführt wird, wie das im Blockschaltbild der Fig. 2 veranschaulicht ist. Da eine Wiedergabeeinheit ίο 40 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 »GOtf-Signals von einer Wiedergabeeinheit 40 nicht nur die Anwesenheit dieser Wiedergabeeinheit 40 selbst, sondern auch die Anwesenheit eines an der entsprechenden Stelle zu überwachenden Stabes, so daß die Gültigkeit eines bestehenden erzeugten Fehlerkodes verifiziert wird. Alle »GO«-SignaIan-Schlüsse der verschiedenen Wiedergabeeinheiten sind über eine ODER-Verknüpfung mit einer einzigen Bestätigungsleitung zur zentralen Steuereinheit 30 geführt. Eine in das System eingesteckte Wiedergabeeinheit 40 aktiviert das Bestätigungssignal (CO), wenn sie durch die Steuereinheit 30 adressiert .wird und ermöglicht eine Bestätigung jeglicher möglicher entsprechender Fehlercodes, die erzeugt werden.

Die Beseitigung-einer Wiedergabeeinheit läßt sich leicht erkennen, da die entsprechende visuelle Wiedergäbe offensichtlich fehlt, während die korrekte Information für den Computer weiterhin zur Verfügung steht. Der Computer läßt sich so programmieren, daß dadurch festgestellt werden kann, weiche 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 Verwindung zwischen den Untersystemen vorwiegend unter Verwendung von Samrrseüeitungsverdrahtung schaffen, um die größtmöglichste Anzahl von Steuerstäben aufzunehmen. Die einzige Auswirkung einer fehlenden Kodiereinheit besteht in der Erzeugung eines Fehlerkodes »11111« während der entsprechenden Adressenperiode, wie das in der bereits erwähnten DE-OS 23 64 590 näher beschrieben ist. Die zentrale standardisierte Steuereinheit ist dabei derart fest verdrahtet, daß der resultierende Fehlerkode außer Acht gelassen wird, sofern nicht gleichzeitig ein Bestätigungssignal durch die Wiedergabeeinheiten ausgelöst wird. Dieses Signal ergibt sich dadurch, daß die einzelnen so Einschaltsignale (GO) von den mehreren Ausgangsoder Wiedergabeeinheiten 40 durch ODER-Verknüpfung auf einen einzigen Sammelleitungsaufbau zusammengefaßt werden. Die Entfernung einer Wiedergabeeinheit läßt den »GOc-Ausgang frei schweben und in der entsprechenden Adressenperiode den Zustand einer logischen Null annehmen (als wenn keine Wiedergabekette adressiert wäre), mit dem Ergebnis, daß die zentrale Steuereinheit 30 jedes während dieser Adressenperiode erzeugte Fehiersignal außer Acht läßt
Bei dem in der vorgenannten Offenlegungsschrift beschriebenen System sind die zugehörigen Kodiereinheiten-Positionen vakant, wenn eine Stablage nicht besetzt ist, so daß in der entsprechenden zeitlichen Periode ein Fehlerkode auftritt Jedoch fehlt auch die entsprechende Wiedergabeeinheit, so daß das »GO«-Signal den Zustand einer logischen Null annimmt und die Steuereinheit den Fehlerkode außer Acht läßt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zeitmultiplexübertragungssystem für mehrere (N) Kanäle, wobei jeder Kanal eine.Eingangs- und eine zugehörige Ausgangseinheit aufweist, mit einer gleichzeitig eine Eingangs- und die zugehörige Ausgangseinheit adressierenden zentralen Steuereinheit zur Ermöglichung eines Datenaustauschs über den gemeinsamen Übertragungskanal, -wobei die Adressierung der mehreren (N) Eingangs- und Ausgangseinheiten zeitlich nacheinander erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedergabeeinheit (40) derart ausgebildet ist, daß sie auf das Adressensignal (Adresse) der Steuereinheit (30) durch Erzeugung und Rückübertragung eines Betätigungssignals (GO) reagiert, und daß die Eingangseinheit (10, 20) so ausgebildet ist, daß sie beim Fehlen von Eingangsdaten oder bei Auftreten von nicht zugelassenen Eingangsdaten den einen Fehler anzeigendes Signal erzeugt, und daß die Steuereinheit (30) so ausgebildet ist, daß sie bei Empfang eines Fehlercodes von der adressierten Eingangseinheit (tO, 20) und eines Betätigungssignals (CO) von der adressierten Wiedergabeeinheit (30) einen Alarn? auslöst

2. Zeitmultiplexübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der von der Steuereinheit (30) erzeugten Adressen zahlenmäßig größer als die Anzahl der Eingangseinheiten (10, 2C) ist und dabei einen Überschuß an Adressen bildet, und daß das 7eitmultiplexübertragungssystem durch Zuordnung einer der überschüssigen Adressen zu jeder himugef^ten Eingangseinheit (10, 20) bzw. Ausgangseinheit (40), die zu einer Erweiterung des Zeitmultiplexübertragungssystems führen, erweiterbar ist.

3. Zeitmultiplexübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungssignale (GO) von den mehreren Ausgangseinheiten (40) nach einer ODER-Verknüpfung in einer einzigen Bestätigungsleitung zu der zentra len Steuereinheit (30) geführt werden.