DE2438257C2 - Schaltungsanordnung zur Überwachung eines binären Signalgebers - Google Patents

Description

ψ inversen Potential der Gleichspannung verbunden S. 12—14.

sind, gekennzeichnet durch die Kombi- Als binäre Signalgeber werden Einrichtungen benation der folgenden Merkmale: zeichnet, die in Abhängigkeit vom Zustand eines Ober fl a) An beide Kontakte (Ki bzw. JQ) sind jeweils wachten Objekts logische Signale abgeben. Ist beispiels- \i zwei Leitungen (Al, Bi bzw. A2, B2) ange- 15 weise einer Flüssigkeitsstandsüberwachung ein binärer $. schlossen; Signalgeber zugeordnet, so kann dieser ein logisches }·: b) die erste Leitung (Al) des öffnerkontakies (Kl) L-Signal abgeben, wenn der momentane Flüssigkeits-

stellt einen ersten Bezugspunkt (a) dar und ist stand oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegt.

B über einen ersten Widerstand (Ri) mit dem zum Binäre Signalgeber werden beispielsweise bei einer Ii Wurzelpotential inversen Potential (N) der 20 automatischen Steuerung eingesetzt Die Steuerung bil-

f-v Gleichspannung verbunden; det Stellbefehle oder Schutzbefehle in Abhängigkeit von

f c) diezweiteLeitungfßl)desöffnerkontaktes(Kl) den Signalen der Binärgeber. Es ist daher besonders

ist über einen zweiten Widerstand (R3) an einen wichtig, d?.ß Störungen bei den Binärgebern und ihren

zweiten Bezugspunkt (b) angeschlossen; Zuleitungen sofort erkannt und gemeldet werden.

d) die erste Leitung (A2) des Schließerkontaktes 25 Bei der in der eingangs genannten Firmendruckschrift '< (K2) stellt einen dritten Bezugspunkt (c) dar und beschriebenen Kontaktumsetzung ist bei höheren

ist über einen dritten Widerstand (R2) mit dem Sicherheitsanforderungen eine System-Eigenüberwa-

zum Wurzelpotential (Pa) inversen Potential chung mit einer Abfrage eines Wechselkontaktes vorge-

(N) der Gleichspannung verbunden; sehen, die eine Antivalenzkontrolle durchführt Die Wur-

e) die zweite Leitung (B2) des Schließerkontaktes 30 zel des Wechselkontaktes ist mit einem Potential von (K2) ist über einen vierten Widerstand (RA) an +24 V einer Zusatzgleichspannung verbunden, während einen vierten Bezugspunkt (d) angeschlossen; die beiden Kontakte jeweils über einen Widerstand mit

f) der erste Bezugspunkt (a) ist über eine Reihen- dem inversen Potential von -24 V verbunden sind. Die schaltung aus einer Diode (Di) und einem fünften Spannungen an den Widerständen werden zwei VerWiderstand (RS) mit dem vierten Bezugspunkt 35 Stärkerschaltungen eingangsseitig zugeführt, die ihre (d) und der dritte Bezugspunkt (c) ist über eine Eingangsspannung in binäre logische Signale umsetzen. Reihenschaltung aus einer Diode (D2) und einem Zur Antivalenzkontrolle der logischen Signale sind die

, sechsten Widerstand (R6) mit dem zweiten Be- beiden Verstärkerschaltungen an ihren Ausgängen über zugspunkt (b) verbunden; eine Spannungsteilerschaltung verbunden, deren Mittelg) die vier Bezugspunkte (a—d) sind an die Ein- ₄₀ abgriff ein vorbestimmtes Kontrollpotential von +12V gänge einer Verknüpfungsschaltung mit logi- hält, solange die beiden Verstärkerausgänge antivalente sehen Gliedern (1—4) angeschlossen, denen die logische Signale führen. Fehlende Antivalenz, hervorge-Potentiale an den Bezugspunkten (v.-d) als rufen durch Erdschluß oder Kurzschluß in den Leitungen, logische Signale zugeiührt sind, und die im unge- Spannungsausfall, Störung des Kontaktes oder der Verstörten Zustand ein erstes logisches Ausgangs- ₄₅ Stärkerschaltung usw. verursachen eine Verschiebung signal und im gestörten Zustand das hierzu in- der Kontrollspannung auf 0 V oder 24 V, worauf die verse logische Ausgangssignal abgibt. Eigenüberwachung anspricht. Die Kontrollspannung 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, gekenn- muß unter Berücksichtigung der unvermeidlichen Spanzeichnet durch eine logische Verknüpfungsschaltung nungstoleranzen im Hinblick auf drei Spannungswertemit folgenden Merkmalen: 50 bereiche überwacht werden, von denen ein Spannungs-

a) ein erstes Gatter (I) zur disjunktiven Verkniip- wertebereich einen störungsfreien Betrieb und zwei fung der am ersten und dritten Bezugspunkt (u. Spannungswertebereiche einen gestörten Betrieb anzeicjanstehenden Signale, gen. Die Auswertung der Überwachung der Kontroll-

b) ein zweites Gatter (2) zur disjunktiven spannung muß erneut in ein binäres logisches Signal umVerknüpfung der am zweiten und vierten 55 gesetzt werden, wenn die Störungsmeldung in einer loßezugspunktfö, ^anstehenden Signale, gischen Schaltung weiter verarbeitet werden soll. Außer-

c) ein drittes Gatter (J) zur konjunkiiven dem werden bei der bekannten Schaltungsanordnung Verknüpfung der am zweiten und vierten aktive Verstärkerschaltungen benötigt.
Bezugspunkt (b, d)anstehenden Signale, Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfacher aufge-

d) ein viertes Gatter (4) zur Ausgabe einer 60 bautü Schaltungsanordnung zui überwachung von kon-Störungsmeldung durch disjunktive Verkniip- taktbehafteten binären Signalgebern zu schaffen.
fung der inversen Alisgangssignale des ersten Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine und dritten Gatters und des Ausgangssignals Schaltungsanordnung mit den im Kennzeichen des Andes /weiten Gatters. Spruches 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

6s Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß

die Wurzel und die beiden Kontakte des binären Signal-Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanord- gebers über die angegebenen Widerstandskombinanung zur Überwachung eines binären Signalgebers mit tionen so an eine Gleichspannung angeschlossen sind,

L-Signal am Ausgang 12 des ODER-Gatters 4 stellt eine Störungsmeldung dar.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung an Hand eines Zahlenbeispiels beschrieben, ohne daß der Schutzbereich der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung auf eine derartige Dimensionierung beschränkt ist.

Es sei angenommen, daß das positive Potential Pa am Ausgang des NOR-Gatters 8, bezogen auf Masse. + 24 Volt und das negative Potential Nder Gleichspannung - 24 Volt betrage. Die Ansprechschwelle Für die logischen Verknüpfungsglieder liege bei + 6 Volt. Spannungen oberhalb dieser Ansprechschwelle v/erden als logisches L-Signa! erkannt. Spannungen unterhalb

daß sich an den genannten Bezugspunkten Spannungen einstellen, die logische Signale für eine nachgeordnete Verknüpfungsschaltung darstellen. Dies kann durch eine geeignete Abstimmung der Potentiale der Gleichspannung, der Widerstandswerte und der Ansprechschwelle der logischen Verknüpfungsglieder erreicht werden.

Eine Umsetzung von Spannungen in logische Signale mit Hilfe von Verstärkerschaltungen ist nicht erforderlich.

Ebenso ist eine weitere Auswertung des AuEgangssignals nicht erforderlich, da dieses bereits ein logisches Signal für eine Störungsmeldung darstellt

Ein Ausführungsbeispiel einer erfinriungsgemäßen

Schaltungsanordnung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Der in der Zeichnung dargestellte kontaktbehaftete 15 der Ansprechschwelle stellen ein logisches O-Signa! dar

binäre Signalgeber enthält ein an der Wurzel Ko Die Widerstände Ri und Rl haben jeweils einen

gelagertes Kontaktmesser Km, das von einer mit einem Widerstandswert von 8,2 kOhm, die Widerstände Rl nicht dargestellten Meßfühler verbundenen mechani- und RA haben einen Widerstandswert von jeweils W

sehen Einrichtung It zwischen einem öffierkontakt Kl kOhm, und die Widerstände /?5 und R6 haben einen und einem Schließerkoniakt Kl beweglich isi. Liegt 20 Widerslandswert von jeweils 56 kOhm. Die Schwellenbeispielsweise das Kontaktmesser am Schließer Kl an, spannungen der Dioden Dl. Dl sind vernachlässigt.

Im ungestörten Betrieb gibt der binäre Signalgeber in der dargestellten Lage ein O-Signal am aktiven Geberausgang 15 aus. Das Kontaktmesser Km liegt am aktiven 25 Öffnerkontakt KX an. Es kann daher ein Stm 111 vom positiven Potential Pa über die Leitung C, die Wurzel Ko, das Kontaktmesser Km, den Öffnerkontakt /Cl. die Leitung Al und den Widerstand R\ zum negativen Potential N der Gleichspannung fließen. Ebenso kann

Ausgangsspannung Pa, wenn seine beiden Eingänge auf 30 von der Leitung Al ein Strom über die Diode Dl und

logisch O-Signal liegen. Am Öffnerkontakt /Cl sind zwei den Widerstand R5, den Bezugspunkt d, den Widersland

Leitungen .41, Bi und am Schließerkontakt Kl zwei Leitungen 42, Bl angeschlossen. Die erste Leitung Al

des Öffnerkontaktes K\ stellt einen ersten Bezugspunkt a dar und ist über einen Widerstand Rl mit dem zum Wurzelpotential Pa entgegengesetzten Potential Λ/dcr Gleichspannung verbunden. Die zweite Leitung B\ des

Öffnerkontaktes Ki ist über einen Widerstand R3 an einen zweiten Bezugspunkt b angeschlossen. Die erste Leitung A2 des Schließerkontaktes Kl stellt einen dritten Bezugspunkt cdar und ist über einen Widerstand Rl mit dem zum Wurzelpotential Pa entgegengesetzten Potential Λ/der Gleichspannung verbunden. Die zweite Leitung Bl des Schließerkontaktes Kl ist über einen

so wird ein logisches L-Signal auf den aktiven Geberausgang 15 durchgeschaltet. Liegt das Kontaktmesser Km nicht am Schließerkontakt Kl an, so bedeutet dies ein logisches O-Signal am
Geberausgang 15.

Die Wurzel Ko ist über eine Leitung C mit dem Ausgang eines NOR-Gatters 8 verbunden. Das Gatter 8 versorgt die Wurzel des Gebers mit einer positiven

Widerstand /?4 an einen vierten Bezugspunkt d angeschlossen. Der erste Bezugspunkt a ist über eine Reihenschaltung aus einer Diode Di und einen Widerstand /?5 mit dem vierten Bezugspunkt d verbunden. Der dritte Bezugspunkt c ist über eine Reihenschaltung aus einer Diode Dl und einem Widerstand RS mit dem zweiten Bezugspunkt b verbunden.

Die vier Bezugspunkte a, b. c, (/sind an die Eingänge einer logischen Verknüpfungsschaltung mit den Gattern 1 bis 4 angeschlossen, die bei einer Störung des binären Signalgebers eine Störungsmeldung am Ausgang 12 abgibt. Die Verknüpfungsschaltung enthält ein erstes NOR-Gatter 1 zur disjunktiven Verknüpfung der am /?4, die Leitung Bl, den Schließerkontakt Kl. die Leitung A2 und den Widerstand Rl gegen das negative Potential N fließen. Der letztgenannte Strom hut eine wesentlich geringere Stromstärke als der Strom über den Widerstand Ri, wie sich aus dem Verhältnis des Widerstandswertes des Widerstandes R[ zur Summe der Widerstandswerte der Widerstände W5, /?4 und R2 ergibt. Das Potential am Bezugspunkt α liegt daher über der Ansprechschwelle der nachgeschalteten Verknüpfungsglieder und stellt somit ein L-Signal für den einen Eingang des NOR-Gatters I dar. Das Potential am vierten Bezugspunkt d liegt dagegen unterhulb der Ansprechschwelle und wird als O-Signal aufgefaßt. Das Potential am Bezugspunkt b liegt oberhalb und das Potential am Bezugspunkt c liegt unterhalb der Ansprechschwelle. Die Ausgangssignale der Gaiter I, 2 und 3 sind logische O-Signale. Am Ausgang 12 steht ebenfalls ein O-Signal an, welches den störungsfreien Betrieb anzeigt.

Bei einem Schluß zwischen dem Schließerkornakt /Cl und dem Öffnerkontakt Kl und bei einem Schluß zwischen den an diese Kontakte angeschlossenen Leitungen geht das Potential an allen Bezugspunkten hoch und überschreitet die Ansprechschwelle der logischen Verknüpfungsglieder. An beiden Eingängen des UND-Gatters 3 stehen daher logische 1. Signale an. Das UND-Gatter 3 schaltet durch und gibt über das ODER-Gatter 4 ein L-Signal als Störungsmeldung auf

ersten Bezugspunkt a und am dritten Bezugspunkt c

anstehenden Signale sowie ein zweites NOR-Gatter 2 60 den Ausgang 12.

zur disjunktiven Verknüpfung der am zweiten Bezugs- Bei einem Schluß des Schließerkontaktes Kl mit dem

punkt b und am vierten Bezugspunkt d anstehenden positiven Potential Pa der Gleichspannung Meiat dis

Signale sowie ein UND-Gatter 3 zur konjunkliven Potential am Bezugspunkt c/über die Ansprechschwclle

Verknüpfung der am zweiten Bezugspunkt b und am der Verknüpfungsglieder. Das UND-Gatter 3 srrnltet

vierten Bezugspunkt d anstehenden Signale. Die 65 ein L-Signal auf den Ausgang 12 durch

Ausgangssignale der NOR-Gatter 1 und 2 und das Bei einem Masseschluß am Schließerkontat t Kl

Ausgangssignal des UND Gatters 3 sind in einem übersteigt das Potential am Bezugspunkt rf die

UUtK-Oatter 4 disjunktiv miteinander verknüpft. Em AnsDrechschwelle der Verknii ifnnwIierW -> „η,Π: ni*

logische Signaleinstellung der übrigen Gattereingänge bleibt gegenüber dem ungestörten Betrieb unverändert. Das UND-Gatter 3 schaltet wiederum ein !.-Signal als Störungsmeldung auf den Ausgang 12.

Bei einem Masseschluß am Öffnerkontakt /CI werden die Potentiale an den Bezugspunklen a und b unter die Ansprechschwelle der Verknüpfungsglieder abgesenkt. Die Potentiale an den Bezugspunkten c und d bleiben ebenfalls unter dieser Ansprechschwelle. Die NOR-Gatter 1 und 2 schalten ein L-Signal über das ODER-Gatter 4 auf den Ausgang 12 durch.

Bei einem Masseschluß an der Wurzel /Co werden ebenfalls die Potentiale an den Bezugspunkten a und b unter die Ansprechschwelle der Verknüpfungsglieder abgesenkt. An den Ausgängen der NOR-Gatter 1 und 2 erscheint jeweils ein logisches L-Signal, das vom ODER-Gatter 4 als Störungssignal auf den Ausgang 12 durchgeschaltet wird.

Bei einem Drahtbruch der Leitung .41 am Öffnerkontakt Kl wird das Potential am Bezugspunkt a unter die Ansprechschwelle der Verknüpfungsglieder abgesenkt. Die Potentiale an den Bezugspunkten c und d bleiben unterhalb der Ansprechschwelle, das Potential am Bezugspunkt b bleibt oberhalb der Ansprechschwelle. Das NOR-Gatter 1 gibt ein L-Signal aus, das über das ODER-Gatter 4 auf den Ausgang 12 als Störungssignal durchgeschaltet wird.

Bei einem Drahtbruch der Leitung BX am öffnerkon- ;akt /Cl wird das Potential am Bezugspunkt b unter die Ansprechschwelle der Verknüpfungsglieder abgesenkt. Die Potentiale an den Bezugspunkten c und d bleiben unterhalb der Ansprechschwelle. Das Potential am Bezugspunkt a bleibt oberhalb der Ansprechschwelle. Das NOR-Gatter 2 gibt ein L-Signal aus, welches vom ODER-Gatter 4 als Störungssignal auf den Ausgang 12 durchgeschaltet wird.

Bei einem Drahtbruch der Leitung Al am Schließerkontakt Kl wird das Potential am Bezugspunkt düber die Ansprechschwelle der Verknüpfungsglieder angehoben Die Potentiale an den Punkten a und b bleiben oberhalb der Ansprechschwelle, das Potential am Bezugspunkt c bleibt unterhalb der Ansprechschweüe. Das UND-Gatter 3 schaltet ein L-Signal über das ODER-Gatter4 auf den Ausgang 12 durch.

Bei einem Drahtbruch der Leitung Bl am Schließerkontakt /C2 übersteigt das Potential am Bezugspunkt d die Ansprechschwelle der Verknüpfungsglieder. Die Potentiale an den Bezugspunkten a und b bleiben oberhalb der Ansprechschwelle. das Potential am Bezugspunkt c bleibt unterhalb der Ansprechschwelle. Das UND-Gatter 3 schaltet ein L-Signal auf den Ausgang 12 durch.

Bei einem Drahtbruch der Leitung C zwischen dem positiven Potential Pa und der Wurzel Ko werden die Potentiale an den Bezugspunkten a und b unter die Ansprechschwelle der Verknüpfungsglieder abgesenkt. Die Potentiale an den Bezugspunkten c und d bleiben unterhalb der Ansprechschwelle. Die NOR-Gatter 1 und 2 haben jeweils ein L-Signal als Ausgangssignal, welche vom ODER-Gatter 4 auf den Ausgang 12 als Störungssigna] durchgeschaltet werden.

Die vorstehende Beschreibung der Meldung mögliche) Störungen bezieht sich auf den in der Zeichnung dargestellten Fall, bei dem das Kontaktmesser air Öffnerkontakt /Cl anliegt. Es läßt sich jedoch in analoger Weise zeigen, daß die erfindungsgemäßc Schallungsanordnung die beschriebenen Störungen auch dann meldet, wenn das Kontaktmesser am Schließerkontakt Kl anliegt. In diesem Fall führt die Leitung Al am Schließerkontakt Kl und damit der Bezugspunkt c das Gebersignal. Das Wurzelpotential Pa wird als logisches L-Signal über die Gatter 5 und 6

ίο auf den aktiven Geberausgang 15 gelegt.

Bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden somit die Potentiale an vier Bezugspunkten zur Störungsmeldung ausgewertet. Die Überwachung der Potentiale erfolgt für alle Bezugspunkte im Hinblick auf

'5 eine gleiche Ansprechschwelle der logischen Verknüpfungsglieder. Spezielle Grenzwertmelder sind nicht erforderlich. Mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung kann ein Masseschluß an der Wurzel, am Öffnerkontakt und am Schließerkontakt sowie ein Schluß mit dem P-Potential am Schließerkontakt und ein Schluß zwischen Öffnerkontakt und Schließerkontakt ebenso erkannt werden wie ein Drahtbruch an einer der Leitungen. Wenn das Kontaktmesser an einem der beiden Kontakte anliegt,

¹S fließt ein Strom über die Kontaktstelle und bewirkt eine sogenannte Frittung. Die Kontaktsicherheit wird damit erheblich gesteigert. Die logische Verknüpfungsschaltung benötigt nur wenige Gatter, die mit standardisierten Schaltkreisen realisiert werden können.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann auf einfache Weise so ausgestaltet werden, daß ein bestimmtes Gebersignal simuliert werden kann. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn ein defekter Signalgeber instand gesetzt oder ausgewechselt wird. Eine Steckbuchse 9 dient zur Simulation eines O-Signals und eine Steckbuchse 10 zur Simulation eines L-Signals am Ausgang 15. In beiden Fällen wird das NOR-Glied 8 durchgeschallet, so daß die Spannungsversorgung für den Geber wegfällt. Das ODER-Glied 7 wird ebenfalls durchgcschaltet, um arn Ausgang 16 eine Simulationsmeldung zu erhalten.

Zur Simulation eines O-Signals wird die Steckbuchse 9 mit einem Kurzschlußstecker überbrückt. Das Potential Pa wird vom NOR-Glied 8 abgeschaltet. Der Ausgang des NOR-Gliedes 8 ist überlastungs- und kurzschlußfest. Das ODER-Glied 7 schaltet das L-Signal als Simulationsmeldung auf den Ausgang 16 und sperrt über das UND-Glied 13 mit einem invertierenden Eingang den Ausgang 14 für die Störungsmeldung. Ein weiteres UND-Glied 5 mit einem invertierenden Eingang, das dem aktiven Geberausgang 15 vorgeschaltet ist, wird gesperrt. Am aktiven Geberausgang 15 erscheint daher das simulierte O-Signal.

Zur Simulation eines L-Signals wird die Steckbuchse 10 mit einem Kurzschlußstecker überbrückt. Das Potential P wird über das ODER-Glied 7 als Simulationsmeldung auf den Ausgang 16 geschaltet. Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 7 sperrt das UND-Glied 5 und damit den Geberausgang sowie das UND-Glied 13 und damit den Ausgang 14 für die Störungsmeldung. Das simulierte L-Signal wird über das ODER-Glied 6 auf den aktiven Geberausgang 15 gelegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. j 1 2

   f| Patentansprüche: einem an der Wurzel gelagerten Kontaktmesser und

   (| einem Offnerkontakt und einem Schließerkontakt im

   S 1. Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Hinblick auf Störungen, wie Kurzschlüsse, Drahtbrüche

   g binären Signalgebers mit einem an der Wurzel ge- oder Masseschlüsse der Kontakte bzw. Anschlußleitun-

   ψ lagerten Kontaktmesser und einem Öffnerkontakt 5 gen. bei der die Wurzel mit einem Potential einer Gleich-

   p - und einem Schließerkontakt im Hinblick auf Störun- spannung und die Kontakte über Widerstände mit dem

   fj gen, wie Kurzschlüsse, Drahtbrüche oder Masse- inversen Potential der Gleichspannung verbunden sind

   \i Schlüsse der Kontakte bzw. Anschlußleitungen, bei Eine derartige Schaltungsanordnung ist bekannt aus der

   § der die Wurzel mit einem Potential einer Gleichspan- Firmendruckschrift AEG Kraftwerksautomatisierung

   nung und die Kontakte über Widerstände mit dem ,0 GEAMATIC 1150, Systembeschreibung, Dez. 68,