DE2714602C2 - Sicherheitsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Schaltungsanordnungen werden insbesondere in verfahrenstechnischen Anlagen und überall dort benötigt, wo durch äußere und/oder anlageninhärente Einflußg'rößen vom normalen Betriebsverhalten abweichende Betriebszustände eintreten können, die den bestimmungsgemäßen Zweck der Einrichtung in Frage stellen und darüber hinaus zu einer Beschädigung von Anlagenkompcnenten oder zu einer Gefährdung der Umgebung führen können. Sicherheitsschaltungen tragen also bei relativ geringem Aufwand zu einer wesentlichen Erhöhung der Betriebssicherheit solcher Anlagen bei und können kapitalintensive Einrichtungen vor der Zerstörung schützen.

Aus der DE-PS 22 59 823 ist eine Schaltungsanordnung zur Überwachung von Einrichtungen und Anlagen bekannt, die eine Grenzwerteinheit mit zwei Meßkanälen besitzt und deren oberer und unterer Grenzwert getrennt darch Einstellen jeweils einer Triggerschwelle mit einem Potentiometer festgelegt ist. Diese Einstellung wird von Hand so ausgeführt, daß der im Zeitpunkt der Einstellung gemessene Istwert der Überwachungsgröße mit dem Sollwert übereinstimmt und der obere und untere Grenzwert möglichst nahe an den Sollwert gelegt wird.

In bestimmten Anwendungsfällen sind häufige Änderungen des Sollwertes erforderlich. Das ist insbesondere auch dann der Fall, wenn die Überwachungsgröße während eines Anfahr- oder Abfahrvorganges über einen relativ weiten Bereich geändert werden muß. In diesen Fällen ist das Einstellen der Grenzwerte von Hand zeitaufwendig und oft nicht hinreichend genau ausführbar. Es kann zu Fehlabschaltungen der Anlage kommen, die aus Sicherheitsgründen nicht notwendig gewesen wären, oder es können aus Sicherheitsgründen notwendige Abschaltungen unterbleiben oder zeitlich verzögert werden, weil der Abstand zwischen Sollwert und Grenzwert zu groß eingestellt ist.

Eine Vielzahl von Anlagen sind aber in Betriebsphasen mit relativ großen betriebsbedingten Änderungen der zu überwachenden Meßgrößen (Überwachungsgröße) besonders störanfällig, so daß gerade in derartigen Bereichen auf einen wirksamen Schutz der Anlage nicht verzichtet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsschaltung zu entwickeln, deren Auslösebandbreite für einen oberen und einen unteren Grenzwert bei betriebsbedingten Änderungen der Überwachungsgröße auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, ohne daß manuelle Änderungen der Schaltung notwendig sind, bei der jede einer Vielzahl gleichartiger Überwachungsgrößen als Führungsgröße einsetzbar ist und die Führungsgröße ebenfalls kontrolliert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebene Schaltungsanordnung gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß manuelle Änderungen einer den Sollwert bildenden Führungsgröße und/oder der Auslösebandbreite einer Gr;nzwerteinheit auch bei betriebsbedingten Änderungen der Überwachungsgröße überflüssig sind, so daß eine wesentliche Erhöhung der

Betriebssicherheit der zu Oberwachenden Anlage auch in schwierigen Betriebsphasen erreicht wird, daß eine Anpassung an bereits bestehende sicherheitstechnische Einrichtungen möglich ist, und daß die Überwachung auch mehrerer gleicher oder unterschiedlicher Betriebsgrößen durchführbar ist.

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

Alle für die Anlagensicherheit wesentlichen Größen, wie z. B. Druck und Temperatur, werden gemessen und indirekt über Meßverstärker und Trennverstärker oder direkt über Meßleitungen 1, 2 einer Anpassungsschaltung 3 zugeführt. Die infolge abweichender Kennlinien der eingesetzten Meßverstärker in den Meßleitungen 1, 2 auftretenden Stromabweichungen werden mit Potentiometern 4,5 so ausgeglichen, daß am Abgriff 6, 7 des Potentiometers 4, 5 eine Gleichspannung von 9 Volt ansteht. Dabei entspricht ein Strom von 20 mA in den Meßleitungen 1,2 einer Gleichspannung von 10 Volt am Abgriff 6, 7. Die Abgriffe 6, 7 sind mit jt einem der Meßgrößeneingänge eines Diskriminators 8 verbunden. Jeder Meßgrößeneingang ist als Buchsenpaar 9 ausgebildet, das am Eingang des Diskriminators 8 im Zuge jeder Meßleitung angeordnet ist. Die freie Buchse jedes Buchsenpaares 9 ist mit jeweils einem Eingang eines UND-Gatters 10 und mit jeweils einem Eingang eines ODER-Gatters U verbunden. Die Meßleitung wird zwischen den Buchsen eines Buchsenpaares 9 durch eine Steckverbindung 12 gebildet, über die die M Meßleitung auf einen Eingang des UND-Gatters 10 und einen Eingang des ODER-Gatters 11 schaltbar ist. Mit der Steckverbindung 12 kann alternativ eine frei wählbare Meßleitung auf den als Buchse ausgebildeten ersten Ausgang 13 des Diskriminators 8 geschaltet werden, so daß die zugeordnete Meßgröße zur Führungsgröße der Sicherheitsschaltung wird. Das wird insbesondere dadurch erreicht, daß der erste Ausgang 13 mit dem Betriebsspannungseingang 14 des UND-Gatters 10 verbunden ist.

Der Ausgang 15 des UND-Gatters 10 ist auf einen ersten Eingang 16 eines ersten Meßtriggers 17, der Ausgang 18 des ODER-Gatters 11 ist auf einen ersten Eingang 19 eines zweiten Meßtriggers 20 und der erste Ausgang 13 des Diskriminators 8 ist auf einen zweiten Eingang 21,22 des ersten und des zweiten Meßtriggers 17,20 geschaltet.

Der Ausgang 23 des ersten Meßtriggers 17 ist zum Einstellen der Auslösebandbreite über einen Umschalter 24 auf Widerstände 25 unterschiedlicher Größe mit to nachgeschalteter Sperrdiode 26 schaltbar. Analog ist der Ausgang 27 des zweiten Meßtriggers 20 über einen Umschalter 28 auf Widerstände 29 unterschiedlicher Größe mit nachgeschalteter Sperrdiode 30 schaltbar.

Der Ausgang 31 der Triggerstufe 32 ist mit dem Eingang 33 eines Impulsspeichers 34 verbunden. Die Impulsspeicherstufe 35 schließt außerdem Signallampen 36,37 zum Anzeigen des Betriebszustandes (Normalbetieb, Grenzwertüberschreitung) und eine Quittiertaste 38 ein. w>

Der Ausgang 39 der Impulsspeicherstufe 35 ist auf eine Leistungsendstufe 40 geschaltet, an deren Ausgängen 41 alle genormten Signale und Potentiale zum Ansteuern primärer Schaltgeräte entnommen werden können. ·>">

Die Funktionsbereitschaft der Sicherheitsschaltung wird mit einer Überwachungsstufe 42 ständig kontrolliert Die Stromversorgung erfolgt über ein Netzgerät 43.

Die Potentiometer 4, 5 der Anpassungsschaltung 3 sind so eingestellt, daß an den Abgriffen 6, 7 eine einheitliche Spannung von z. B. 9 Voll ansteht. Jeder der Eingänge des UND-Gatters 10 ist also im Normalbetrieb der zu überwachenden Finrichtung mit einer Spannung von 9 Volt beaufschlagt, so daß auch der Ausgang 15 eine Signalspannung von 9 Volt führt. Die gleiche Spannung wird dem UND-Gatter 10 als Betriebsspannung zugeführt, da einer der Abgriffe 6, 7 auf den Betriebsspannungseingang 14 des UND-Gatters

10 geschaltet ist.

Sinkt die Spannung an einem der Eingänge des UND-Gatters 10 auf einen Wert kleiner als 9 Volt, z. B. 8 Volt ab, so stellt sich auch am Ausgang 15 ein Spannungssignal von 8 Volt ein, weil alle Eingänge ein L-Signal führen und die niedrigste Eingangsspannung das Ausgangspotential bestimmt, jetzt liegt der erste Eingang 16 des ersten Melitriggers 17 auf einem Potential von 8 Volt und der zweite Eingang 21 mit der Führungsgröße auf einem Potential von 9 Volt. Der Spannungsrückgang gegenüber der Führungsgröße von 1 Volt triggert den ersten Meßtrigger 17, der die Unterschreitung eines unteren Grenzwertes, hier 9 Volt, überwacht. Am Ausgang 18 des ODER-Gatters 11 tritt keine Spannungsänderung auf, so daß der zweite Meßtrigger 20 nicht getriggert wird. Sinkt die Spannung in der auf den ersten Ausgang 13 geschaltete Meßleitung, also der Führungsgröße, auf einen Wert kleiner als 9 Volt, z. B. auf 8 Volt ab, so liegt diese Spannung auch an dem zweiten Eingang 22 des zweiten Meßtriggers 20. Am ersten Eingang 19 des zweiten Meßtriggers 20 liegt in diesem Fall über den Ausgang 18 des ODER-Gatters 11 eine Spannung von 9 Volt. Diese relative Spannungserhöhung des ersten Einganges 19 gegenüber der am zweiten Eingang 22 liegenden Spannung der Führungsgröße von 1 Volt triggert den zweiten Meßtrigger 20 für die Überwachung des oberen Grenzwertes. Die mit der Führungsgröße geänderte Betriebsspannung des UND-Gatters führt auch zu einer Absenkung des Spannungssignals am Ausgang 15 des UND-Gatters 10, so daß die Differenzspannung an den Eingängen 16, 21 des ersten Meßtriggers 17 unterhalb der Ansprechschwelle bleibt.

Im Prinzip gleichartige Vorgänge werden ausgelost, wenn an einem der Abgriffe 6, 7 eine Spannung auftritt, die größer als 9 Volt, z. B. 10 Volt ist. In diesem Fall sind die Eingänge 16, 21 des ersten Meßtriggers 17 mit Spannungen von 9 Volt, also gleicher Größe beaufschlagt.

Wird während eines Anfahr- oder Abfahrvorganges die als Führungsgröße auf den ersten Ausgang 13 des Diskriminators 8 geschaltete Überwachungsgröße ebenso wie die anderen auf die Eingänge des UND-Gatters 10 und die Eingänge des ODER-Gatters

11 geschalteten Überwachungsgrößen betriebsmäßig zeitlich geändert, so wird weder an den Eingängen 16,21 des ersten Meßtriggers 17 noch an den Eingängen 19,22 des zweiten Meßtriggers 20 ein Triggerimpuls erzeugt. Die Auslösebandbreite bleibt also auch in diesem schwierigen Betriebsbereich voll erhalten, weil eine automatische Grenzwerteinstellung erfolgt.

In allen auftretenden Betriebszuständen kontrollieren sich Führungsgröße und Überwachungsgröße gegenseitig. Dabei ist es gleichgültig welche der Überwachungsgrößen als Führungsgröße geschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Sicherheitsschaltung mit einer Anpassungsschaltung zum gegenseitigen Angleichen von Meß- größen und einem Diskriminator zum Vergleichen von Meßgrößen (Überwachungsgrößen) mit einer vorbestimmten Kontrollgröße (Führungsgröße) sowie einer Grenzwerteinheit zum Erzeugen eines Ausgangssignals beim Oberschreiten eines vorbestimmten Grenzwertes, mit einer der Grenzwerteinheit nachgeschalteten Signal- und Speichereinheit und einer Leistungsendstufe zum Betätigen eines die Anlage abschaltenden Schalters, dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator (8) im '5 wesentlichen aus mindestens einem den unteren Grenzwert (Minimalwert) festlegenden UND-Gatter (10) und mindestens einem den oberen Grenzwert (Maximalwert) festlegenden ODER-Gatter (It) besteht, daß die Meßgrößeneingänge des Diskriminator (8) mit einer .Umschalteinrichtung (9, 12, 13) verbunden und wahlweise entweder auf die Eingänge des UND-Gatters (10) und des ODER-Gatters (11) oder auf einen ersten Ausgang (13) des Diskriminators (8) schaltbar sind, daß der erste Ausgang (13) des Diskriminators (8) mit dem Betriebsspannungseingang (14) des UND-Gatters (10) verbunden ist, daß dem UND-Gatter (10) ein erster Meßtrigger (17) und dem ODER-Gatter (11) ein zweiter Meßtrigger (20) nachgeschaltet ist, und daß die Ausgänge (23,27) der Meßtrigger (17,20) auf je eine Einrichtung (25, 29) zum Einstellen der Auslösebandbreite des Grenzwertsignals geschaltet sind.

2. Sicherheitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch J5 gekennzeichnet, daß in jeden der zu überwachenden Meßstromkreise ein Potentiometer (4, 5) geschaltet ist, dessen Abgriff (6, 7) mit einem der Meßgrößeneingänge des Diskriminators (8) verbunden ist.

3. Sicherheitsschaltung nach Anspruch I, dadurch w gekennzeichnet, daß im Zuge jeder Meßleitung (1,2) an deren Eingang in den Diskriminator (8) ein Buchsenpaar (9) angeordnet und die Meßleitung (1, 2) zwischen den Buchsen (9) durch eine Steckverbindung (12) gebildet ist, und daß der erste Ausgang (13) des Diskriminators (8) mit einer Buchse versehen ist für eine Steckverbindung mit einer der Meßleitungen (1,2).

4. Sicherheitsschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (15) des UND-Gatters (10) mit einem ersten Eingang (16) des ersten Meßtriggers (17), der Ausgang (18) des ODER-Gatters (11) mit einem ersten Eingang (19) des zweiten Meßtriggers (20) und der erste Ausgang (13) des Diskriminators (8) mit einem zweiten Eingang (21, 22) des ersten und des zweiten Meßtriggers (17,20) verbunden ist.

5. Sicherheitsschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (23, 27) des ersten und des zweiten bo Meßtriggers (17, 20) über je einen Umschalter (24,

28) und an diesen angeschlossene Widerstände (25,

29) mit nachgeschalteter Sperrdiode (26,30) auf den Ausgang (31) der Triggerstufe (32) geschaltet sind.

6. Sicherheitsschaltung nach einem oder mehreren <v> der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (31) der Triggerstufe (32) auf den Eingang (33) eines Impulsspeichers (34) geschaltet ist, der über Signallampen (36, 37) den Zustand der Anlage anzeigt.