DE2405908B1 - Ansteuerschaltung fuer ein Hauptschuetz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für ein Hauptschütz, die die Steuerbefehle in Stellbefehle für die Koppelschütze zum Ein- und Ausschalten des Hauptschützes umsetzt und die eine Endlagenfehlerüberwachung enthält, die Endlagenfehlermeldungen durch Vergleich der in Befehlsspeichern gespeicherten Stellbefehle mit Rückmeldungen von Meldekontakten des Hauptschützes bildet.

Derartige Ansteuerschaltungen sind als Einzelsteuerglieder zwischen einem zentralen Befehlsgeber, beispielsweise der Steuerstelle in der Schaltwarte einer automatischen Funktionsgruppensteuerung oder einer Prozeß-Datenverarbeitungsanlage, und den einzelnen Stellgliedern einer Steuerungsanlage eingesetzt. Die Ansteuerschaltungen verknüpfen die Befehle des Befehlsgebers logisch miteinander und mit Schutzbefehlen und Überwachungssignalen zu Stellbefehlen für das ihnen jeweils zugeordnete Stellglied.
Eine bekannte Ansteuerschaltung für ein Leistungsschütz verstärkt nicht nur die EIN- oder AUS-Befehle eines übergeordneten zentralen Befehlsgebers zur Weitergabe an die Koppelschütze, sondern enthält auch einen Überwachungsteil, der an Hand von Rückmeldesignalen von Meldekontakten das Hauptschütz daraufhin überwacht, ob es nach einer einstellbaren Laufzeit die befohlene Endlage erreicht hat (Siemens-Zeitschrift 47 (1973) Heft 5, S. 315 bis 320). Erreicht das Schütz die befohlene Endlage nicht oder verläßt es diese ohne entsprechenden Befehl, so erfolgt eine Endlagenfehlermeldung an den zentralen Befehlsgeber, der daraufhin mit geeigneten Maßnahmen eingreift.

Bei Verwendung einer derartigen bekannten Ansteuerschaltung für ein Schütz mit Selbsthaltung kann ein Absinken der Steuerspannung zu einer unkontrollierten Abschaltung des Schützes führen. Da dann die Rückmeldungen des abgefallenen Schützes nicht mehr mit dem gespeicherten Stellbefehl übereinstimmen, erfolgt eine Endlagenfehlermeldung, die den zentralen Befehlsgeber zum Eingreifen veranlaßt. Der zentrale Befehlsgeber kann auf Grund der gemeldeten Störung die gesamte Anlage oder zumindest einen umfangreichen Anlageteil vollständig abschalten.

Eine derartige Schutzabschaltung der gesamten Anlage oder eines umfangreichen Anlagenteils ist jedoch nur dann erwünscht, wenn tatsächlich eine ernsthafte Störung vorliegt. Häufig treten jedoch auch kurzzeitige Spannungseinbrüche auf, die von selbst wieder verschwinden. In diesen Fällen ist eine Schutzabschaltung unerwünscht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ansteuerschaltung für ein Hauptschütz zu schaffen, die bei einem Spannungseinbruch das Schütz zunächst definiert abschaltet. Wenn der Spannungseinbruch innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne wieder verschwindet, soll das Schütz selbsttätig wieder eingeschaltet werden. Die Wiedereinschaltung soll jedoch blockiert werden, wenn der Spannungseinbruch die vorgegebene Zeitspanne überschreitet, weil eine ernsthafte Störung vorliegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ansteuerschaltung gelöst, die folgende Merkmale aufweist:

a) Eine Unterspannungsüberwachung für die Steuerspannung des Hauptschützes, die beim ■ Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes einen Schutzbefehl zur Abschaltung des Hauptschützes abgibt,

b) eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines aus dem Schutzbefehl abgeleiteten Unterspannungsimpulses, der mit dem Schutzbefehl beginnt und mit ihm endet, spätestens jedoch nach einer vorbestimmten Höchstdauer,

c) vom Unterspannungsimpuls sperrbare Sperrgatter zur Blockierung der Endlagenfehlermeldungen der Endlagenfehlerüberwachung,

d) den Eingängen der Befehlsspeicher vorgeschaltete und vom Unterspannungsimpuls sperrbare Sperrgatter.

Sobald die Unterspannungsüberwachung anspricht, gibt sie einen Schutzbefehl aus, der das Schütz definiert abschaltet, um ein Flattern oder Verschweißen der Schützkontakte zu verhindern. Der aus dem Schutzbefehl abgeleitete Unterspannungsimpuls weist eine der Dauer des Schutzbefehls entsprechende, jedoch auf eine Höchstdauer begrenzte Zeitdauer auf. Der Unterspannungsimpuls sperrt die Endlagenfehlerüberwachung und verhindert ein Umsetzen des Befehlsspeichers. Wenn der Schutzbefehl mit dem Unterspannungsimpuls endet, schaltet der Befehlsspeicher das Schütz wieder ein, da sich sein Speicherinhalt nicht geändert hat. Endet dagegen der Unterspannungsimpuls nach Ablauf der vorbestimmten Höchstdauer vor dem Schutzbefehl, so bleibt das Schütz ausgeschaltet und es erscheint eine Endlagenfehlermeldung.

Eine einfache Schaltungsanordnung zur Bildung des Unterspannungsimpulses kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung ein vom Schutzbefehl angestoßenes Verzögerungsglied mit einer der vorbestimmten Höchstdauer des Unterspannungsimpulses entsprechenden Ansprechverzögerung und ein Gatter enthalten, das den Schutzbefehl mit dem Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes verknüpft.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, mit der erreicht wird, daß es nur dann zu einer Wiedereinschaltung des Schützes kommen kann, wenn das Schütz vor dem Eintritt des Spannungseinbruches der Steuerspannung bereits eingeschaltet war. Dies wird dadurch erreicht, daß die Sperrgatter zur Bildung der Endlagenfehlermeldungen sperrbar sind vom Vorrangsignal einer Vorrangschaltung zur Verknüpfung der Rückmeldung mit dem Unterspannungsimpuls. Die Vorrangschaltung besteht aus einem ODER-Gatter zur disjunktiven Verknüpfung der Rückmeldung mit dem Vorrangsignal und einem nachgeschalteten UND-Gatter, welches das Ausgangssignal des ODER-Gatters mit dem Unterspannungsimpuls konjunktiv zum Vorrangsignal verknüpft Wenn das Schütz bereits abgeschaltet oder abgefallen war, bevor der Unterspannungsimpuls erscheint, so ist durch diese Vorrangschaltung sichergestellt, daß dieser Zustand auch dann erhalten bleibt, wenn die Steuerspannung wieder ihren Nennwert erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung,

F i g. 2 einige wesentliche Signalverläufe aus der Schaltung der F i g. 1.

Ein Hauptschütz A schaltet über seine Arbeitskontakte al, a2, a3 einen dreiphasigen Drehfeldmotor M auf ein Drehstromnetz RST. Die Steuerspannung des Hauptschützes A liegt zwischen der Phase Tdes Dreh-Stromnetzes und Masse und stellt somit eine einphasige Wechselspannung dar.

Eine Ansteuerschaltung D für das Hauptschütz A enthält Befehlsspeicher 1 und 2 zur Speicherung der Steuerbefehle BA (Befehl AUS) und BE (Befehl EIN), die ein nicht dargestellter zentraler Befehlsgeber an ihre Eingänge 7 und 8 anlegt. Das Ausgangssignal des Befehlsspeichers 2 steuert über ein Gatter 41 einen Verstärker 4 an, der am Ausgang 40 einen Stellbefehl ALE (Ausgang Lastschalter EIN) für das Koppelschütz B ausgibt. Das Koppelschütz B schaltet über seinen Schließer b\ die Steuerspannung des Hauptschützes A ein. Sobald das Hauptschütz A geschaltet hat, geht es über seinen Kontakt a4 in die Selbsthaltung. Das Hauptschütz A wird ausgeschaltet, wenn ein entsprechendes Ausgangssignal des Befehlsspeichers 1 über ein Gatter 3 einen Verstärker 5 ansteuert, der am Ausgang 39 den Stellbefehl ALA (Ausgang Lastschalter AUS) an das Koppelschütz C ausgibt, das mit seinem Öffner el die Steuerspannung des Hauptschützes unterbricht.

Bei der Endlage EIN des Hauptschützes A ist ein Meldekontakt a5 geschlossen. Auf einer Leitung 17 steht die Rückmeldung RME für die Endlage EIN. Eine Endlagenfehlerüberwachung 6 vergleicht die Rückmeldung RME mit den gespeicherten Stellbefehlen der Befehlsspeicher 1, 2. Stimmt die Rückmeldung nicht mit dem letzten Stellbefehl überein, so erscheinen an den Ausgängen 37 und 38 Endlagenfehlermeldungen EFAN bzw. EFEN.

Die dargestellte Endlagenfehlerüberwachung 6 für die Endlage EIN enthält einen Sollzustandsspeicher 27 zur Ausgabe eines Sollzustandssignals und eines inversen Sollzustandssignals. Die Eingänge des Sollzustandsspeichers 27 sind von UND-Gattern 25 und 26 angesteuert, welche die an den Eingängen 35 und 36 der Endlagenfehlerüberwachung anstehenden gespeicherten Stellbefehle mit der Rückmeldung auf der Leitung 17 konjunktiv verknüpfen. Die Endlagenfehlermeldungen werden in den Gattern 28 und 29 gebildet. Die Endlagenfehlermeldung EFAN bedeutet, daß das Stellglied die Endlage AUS ohne entsprechenden Stellbefehl verlassen hat. Diese Endlagenfehlermeldung entsteht durch konjunktive Verknüpfung des entsprechenden Ausgangssignals des Sollzustandsspeichers 27 mit der Rückmeldung RME. Die durch konjunktive Verknüpfung des inversiblen Ausgangssignals des Sollzustandsspeichers 27 mit der inversen Rückmeldung RME gewonnene Endlagenfehlermeldung EFEN bedeutet, daß das Stellglied die Endlage EIN ohne entsprechenden Stellbefehl verlassen hat. Sobald eine Endlagenfehlermeldung erscheint, wird ein weiteres Umsetzen des Sollzustandsspeichers durch die gespeicherten Stellbefehle dadurch verhindert, daß die Stellbefehle über Sperrgatter 21 bzw. 22 geführt sind, die vom Ausgangssignal eines ODER-Gatters 30 sperrbar sind, welches eingangsseitig von sämtlichen Endlagenfehlermeldungen beaufschlagt ist. Diese Sperre wird solange aufrechterhalten, bis die fehlerhafte Lage des Stellgliedes durch einen Richtimpuls am Eingang 9 quittiert wird.

Die Endlagenfehlermeldungen EFAN und EFEN an den Ausgängen 37 und 38 werden dem zentralen Befehlsgeber zugeführt, der dann eine entsprechende Abschaltung der Anlage vornimmt. Um zu verhindern, daß bereits bei kurzzeitigen, vorübergehenden Spannungseinbrüchen entsprechende Endlagenfehlermeldungen auftreten, ist eine Überwachungseinrichtung 10 vorgesehen. Die Überwachungseinrichtung 10 enthält zur Unterspannungsüberwachung eine Umformerstufe 11 und einen nachgeschalteten Grenzwertmelder 12. Die Umformerstufe 11 bildet aus der Steuerspannung des Hauptschützes A eine geeignete gleichgerichtete Meßspannung Um. Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß die Umformerstufe 11 — wie in der Zeichnung dargestellt — nur an die Steuerspannung des Hauptschützes angeschlossen ist, vielmehr kann auch eine dreiphasige Spannungsüberwachung vorgesehen sein, wenn sichergestellt ist, daß auch beim Einbruch einer einzigen der drei Phasen eine auswertbare Änderung der Meßspannung entsteht. Der Grenzwertmelder 12 gibt an seinem

Ausgang 15 einen Schutzbefehl SA (Schutz AUS) an die Ansteuerschaltung ab. Der Schutzbefehl SA steuert über das Gatter 3 den Verstärker 5 an, der den entsprechenden Stellbefehl ALA an das Koppelschütz C legt. Das Koppelschütz C unterbricht mit seinem Öffner ei 5 die Steuerspannung des Hauptschützes A. Dadurch wird ein Flattern und Verschweißen der Arbeitskontakte al bis a3 verhindert. Diese Erscheinungen können bei einem schleichenden Spannungseinbruch auftreten.

Gleichzeitig sperrt der Schutzbefehl SA über das Gatter 18 den Eingang des Befehlsspeichers 1, um sein Umsetzen zu verhindern.

Der Schutzbefehl SA stößt ein Verzögerungsglied 13 mit einer vorgegebenen Ansprechverzögerung 713 an. An Klemme 16 erscheint ein Unterspannungsimpuls USI mit der Höchstdauer 713, der durch konjunktive Verknüpfung des Schutzbefehls SA mit dem Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes 13 im Gatter 14 entsteht. Wenn sich das Hauptschütz in der Endlage EIN befand, blockiert der Unterspannungsimpuls USI die Sperrgatter 31 und 32 und verhindert damit eine Endlagenfehlermeldung. Gleichzeitig sperrt der Unterspannungsimpuls USI die den Eingängen der Befehlsspeicher 1 und 2 vorgeschalteten Sperrgatter 19 und 20. Damit wird ein Umsetzen der Befehlsspeicher für die Dauer des Unterspannungsimpulses USI verhindert.

Die Wirkungsweise der dargestellten Schaltung wird an Hand der zeitlichen Signalverläufe in F i g. 2 erläutert.

F i g. 2a zeigt den Verlauf der Meßspannung Um am Eingang des Grenzwertmelders 12. Die Meßspannung läßt zwei Spannungseinbrüche unterschiedlicher Zeitdauer erkennen. Es sei angenommen, daß sich das Schütz in seiner Endlage EIN befindet. Zum Zeitpunkt ii unterschreitet die Meßspannung einen vorgegebenen Grenzwert Ug, den sie im Zeitpunkt ti wieder überschreitet. Der Grenzwertmelder 12 gibt daher das in F i g. 2b dargestellte Ausgangssignal als Schutzbefehl SA aus. Der Schutzbefehl SA stößt das Verzögerungsglied 13 mit der Ansprechverzögerung 713 an, dessen Ausgangssignal F i g. 2c zeigt. Der Unterspannungsimpuls USI (F i g. 2d) entsteht durch konjunktive Verknüpfung des inversen Ausgangssignals des Verzögerungsgliedes 13 mit dem Schutzbefehl SA im Gatter 14. Beim Spannungseinbruch zwischen ii und ti weist der Unterspannungsimpuls USI die Dauer des Schutzbefehls SA auf.

Im Augenblick ii wird der Meldekontakt a5 geöffnet, und die Rückmeldung RME verschwindet. Da das Stellglied die befohlene Endlage EIN ohne entsprechenden Stellbefehl verlassen hat, erscheint am Ausgang des Gatters 29 (Fig.2e) unverzögert eine entsprechende Endlagenfehlermeldung. Diese wird jedoch nicht auf den Ausgang 38 durchgeschaltet, da das Sperrgatter 32 für die Dauer des Unterspannungsimpulses USI von diesem gesperrt ist. Da der Schutzbefehl SA mit dem Unterspannungsimpuls USI wieder verschwindet, wird überhaupt keine Endlagenfehlermeldung abgegeben. Die beiden Befehlsspeicher 1 und 2 konnten nicht umgesetzt werden, da ihre Eingänge über die Gatter 19 und 20 ebenfalls vom Unterspannungsimpuls USI gesperrt waren. Das Schütz wird daher durch den nach wie vor im Befehlsspeicher 2 gespeicherten EIN-Befehl wieder eingeschaltet.

Beim zweiten Spannungseinbruch vom Zeitpunkt ö bis zum Zeitpunkt f4 wird die Zeit 713 überschritten. Der Unterspannungsimpuls USI verschwindet nach Ablauf seiner Höchstdauer 713 vor dem Schutzbefehl SA. Die Eingänge der Befehlsspeicher 1 und 2 werden freigegeben, und die Befehlsspeicher werden vom Schutzbefehl SA umgesetzt. Das Schütz bleibt daher auch nach Wiedererreichen des Nennwertes seiner Steuerspannung zum Zeitpunkt f4 ausgeschaltet. Die Sperre der Endlagenfehlermeldungen wird mit dem Verschwinden des Unterspannungsimpulses USI ebenfalls aufgehoben, so daß die Endlagenfehlermeldung EFEN (F i g. 2f) an der Ausgangsklemme 38 erscheint und anzeigt, daß die Endlage EIN ohne Befehl verlassen wurde.

Die Wiedereinschaltung des Hauptschützes A soll nur dann erfolgen, wenn das Schütz vor dem Eintritt des Spannungseinbruches in der Endlage EIN war. Dies wird mit Hilfe einer Vorrangschaltung sichergestellt, die aus den Gattern 33 und 34 aufgebaut ist. Das ODER-Gatter 33 verknüpft die Rückmeldung RME m\X dem Vorrangsignal VS des nachgeschalteten UND-Gatters 34. Das UND-Gatter 34 verknüpft das Ausgangssignal des ODER-Gatters 33 konjunktiv mit dem Unterspannungsimpuls USI zum Vorrangsignal VS, Nur wenn die Rückmeldung RME vor dem Auftreten des Unterspannungsimpulses USI angestanden hat, wird das Vorrangsignal VS zur Sperre der Gatter 3t und 32 ausgegeben. War dies nicht der Fall, so können die Endlagenfehlermeldungen nicht gesperrt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ansteuerschaltung für ein Hauptschütz, die die Steuerbefehle in Stellbefehle für die Koppelschütze zum Ein- und Ausschalten des Hauptschützes umsetzt und die eine Endlagenfehlerüberwachung enthält, die Endlagenfehlermeldungen durch Vergleich der in Befehlsspeichern gespeicherten Stellbefehle mit Rückmeldungen von Meldekontakten des Hauptschützes bildet, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) Eine Unterspannungsüberwachung (11, 12) für die Steuerspannung des Hauptschützes (A), die beim Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes (Ug) einen Schutzbefehl (SA) zur Abschaltung des Hauptschützes abgibt,

b) eine Schaltungsanordnung zur Bildung eines aus dem Schutzbefehl (SA) abgeleiteten Unterspannungsimpulses (USI), der mit dem Schutzbefehl (SA) beginnt und mit ihm endet, spätestens jedoch nach einer vorbestimmten Höchstdauer,

c) vom Unterspannungsimpuls (USI) sperrbare Sperrgatter (31,32) zur Blockierung der Endlagenfehlermeldungen (EFAN, EFEN) der Endlagenfehlerüberwachung (6),

d) den Eingängen der Befehlsspeicher (1, 2) vorgeschaltete und vom Unterspannungsimpuls (USI) sperrbare Sperrgatter (19,20).

2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung zur Bildung des Unterspannungsimpulses (USI), die ein vom Schutzbefehl (SA) angestoßenes Verzögerungsglied (13) mit einer der vorbestimmten Höchstdauer entsprechenden Ansprechverzögerung (713) und ein Gatter (14) enthält, das den Schutzbefehl (SA) mit dem Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes (13) verknüpft.

3. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrgatter (31,32) zur Bildung der Endlagenfehlermeldungen (EFAN, EFEN) sperrbar sind vom Vorrangsignal (VS) einer Vorrangschaltung zur Verknüpfung der Rückmeldung (RME) mit dem Unterspannungsimpuls (USI).

4. Ansteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrangschaltung aus einem ODER-Gatter (33) zur disjunktiven Verknüpfung der Rückmeldung (RME) mit dem Vorrangsignal (VS) und einem nachgeschalteten UND-Gatter (34) aufgebaut ist, welches das Ausgangssignal des OD ER-Gatters (33) mit dem Unterspannungsimpuls (USI) konjunktiv zum Vorrangsignal (VS) verknüpft.