DE2900631B1 - Sicherheits-Ausgabeschaltung - Google Patents

Sicherheits-Ausgabeschaltung

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DE2900631B1 DE19792900631 DE2900631A DE2900631B1 DE 2900631 B1 DE2900631 B1 DE 2900631B1 DE 19792900631 DE19792900631 DE 19792900631 DE 2900631 A DE2900631 A DE 2900631A DE 2900631 B1 DE2900631 B1 DE 2900631B1
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    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
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    • H03K19/00392Modifications for increasing the reliability for protection by circuit redundancy
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    • H03K19/20Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits characterised by logic function, e.g. AND, OR, NOR, NOT circuits
    • H03K19/21EXCLUSIVE-OR circuits, i.e. giving output if input signal exists at only one input; COINCIDENCE circuits, i.e. giving output only if all input signals are identical

Description

  • Zum Realisieren von Schaltwerken, die bei einem Defekt in einen Zustand überführt werden, der für den Menschen und die Maschinen keinen die Sicherheit beeinträchtigenden Zustand aufweisen, kann eine bekannte Sicherheitsschaltung zum Durchführen logischer Verknüpfungen (DE-AS 1537 379) eingesetzt werden. Diese Sicherheitsschaltung ermöglicht eine hohe Fehlersicherheit, ohne daß die einzelnen dabei verwendeten verknüpfenden und/oder taktgesteuert speichernden Schaltglieder nach dem bekannten Fail-Safe-Prinzip aufgebaut sein müssen. Bei dieser bekannten Sicherheitsschaltung ist jeder Verknllpfungsbaustein zweikanalig ausgeführt, wobei die beiden Kanäle bei ordnungsgerechtem Betrieb antivalente Signale führen. Dabei kann die Antivalenz in vorteilhafter Weise unabhängig vom Datenfluß überwacht werden wodurch die geforderte Sicherheit im Hinblick auf die Fehlererkennung nicht vom allgemeinen Schaltzustand des Schaltwerkes abhängig ist. Besonders charakteristisch ist für die bekannte Sicherheitsschaltung, daß sie als Schaltvariable Rechtecksignale aufweist, die mit konstanter Frequenz zwischen hohem und tiefem Potential wechseln, wobei sich die beiden Werte NULL und EINS durch einen Phasenunterschied von 1800 unterscheiden. Hierdurch sind auf den beiden Kanälen bei ordnungsgerechtem Betrieb des Schaltwerkes unabhängig vom Wert der jeweiligen Schaltvariablen dynamische Signale.
  • Ein systemeigener Taktgeber (DE-PS 21 35 683) für verschiedene Signale und insbesondere für die Rechtecksignale der Schaltvariablen ist so konzipiert, daß jeweils ein weiterer Verarbeitungsschritt nur dann ausgelöst wird, wenn vorher im Schaltwerk die Signalantivalenz festgestellt werden konnte. Zu dem Zweck ist jedem Paar von Schaltgliedern ein durch einen vor jedem weiteren Verarbeitungsschritt vom Taktgeber abgegebenen Abfrageimpuls steuerbares Antivalenz-Überwachungsglied zugeordnet. Diese sind in ihrer Gesamtheit konjunktiv verknüpft. Bei fehlerfreiem Betrieb bildet somit der Taktgeber zusammen mit dem Schaltwerk eine Art Selbsthaltekreis. Bei einer etwaigen Signaläquivalenz wird der Taktgeber selbsttätig abgeschaltet. Hierdurch gehen in den beiden Kanälen des Schaltwerkes die vorher dynamischen Signale in statische, im Sinne der Eisenbahnsicherungstechnik als ungefährlich definierte Signale, über.
  • Ein systemgerechtes taktgesteuertes Speicherglied für die oben genannte Sicherheitsschaltung zum Durchführen logischer Verknüpfungungen ist näher in der DE-AS 2143375 beschrieben. Es erfüllt die eingangs aufgeführte Wahrheitstabelle und genügt auch der dort angegebenen booleschen Gleichung. Handelsüblich sind nun Bausteine, die jeweils zwei dieser Speicherglieder in Verbindung mit einem die Antivalenz testenden Überwachungsglied enthalten.
  • Bei der Ausgabe von aktiven Signalen aus Schaltwerken mit Sicherheitsverantwortung muß beachtet werden, daß sich ein Defekt in einer hierfür geeigneten Ausgabeschaltung ebenfalls im sicheren Sinne, also höchstens betriebshemmend auswirken kann. Als Sicherheits-Ausgabeschaltung eignen sich im allgemeinen Wechselspannungsverstärker, die ihre Energie zum Steuern von beliebigen Verbrauchern, z. B. Relais, über einen Transformator und eine durch diesen gespeiste Gleichrichterschaltung weiterleiten. Derartige Schaltungen haben den Vorteil, daß beliebige Defekte, insbesondere ein Kurzschluß in der Schaltstrecke von Verstärkertransistoren, stets zu einer Herabsetzung der Ausgangsspannung, nie aber zu einer Ausgangsspannung führen, die das zu steuernde Relais zur Unzeit anschalten und damit ein falsches, gefährliches Signal oder eine nicht gewollte Prozeßsteuerung herbeiführen würde.
  • Eine Ausgabe-Einheit für ein logisches System, bei dem elektrische Verbraucher in einer Außenanlage über verschiedene Nahtstellen zwischen der Außen anlage und dem Schaltwerk durch Schütze gesteuert werden, ist in der DE-OS 2113 546 näher beschrieben. Bei dieser Ausgabe-Einheit wird vorausgesetzt, daß die von dem zugehörigen Schaltwerk kommenden Signale stets ordnungsgerecht sind, und daß es nur noch darauf ankommt, diese Signale nach den oben beschriebenen Sicherheitsprinzipien durch Schaffung einer galvanischen Trennung vor.Eingangs- und Ausgangskreis auszugeben. Da die Ausgabe-Einheit in Verbindung mit einer Transistor-Sperrschwingerschaltung mit Rückkopplungsübertrager zusammenarbeitet, besteht jedoch die Gefahr, daß bei einem Defekt unzulässige Schwingungen entstehen, die einen gefahrbringenden Signalzustand vortäuschen können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Schaltwerk, das als Schaltvariable Rechtecksignale verarbeitet, die mit konstanter Frequenz zwischen hohem und tiefem Potential wechseln, wobei die beiden Werte NULL und EINS der Schaltvariablen sich durch einen Phasenunterschied von 1800 unterscheiden, eine Sicherheits-Ausgabeschaltung anzugeben, welche beim Vorhandensein der Schaltvariablen mit dem Wert EINS an ihrem Eingang einen Verbraucher, z. B. ein Relais, über eine galvanische Trennung anschaltet und beim Vorhandensein des anderen Wertes NULL der Schaltvariablen den Verbraucher sicher abschaltet. Ferner soll die Sicherheits-Ausgabeschaltung so konzipiert sein, daß beim Anlegen von ausschließlich tiefem oder nur hohem Potential am Eingang der mittelbar am Ausgang der Ausgabeschaltung vorhandene Verbraucher ebenfalls abgeschaltet bleibt.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für das eingangs genannte Schaltwerk dadurch gelöst, daß dem Kanalpaar mindestens zwei gesonderte Speicherglieder zugeordnet sind, von denen je ein Signaleingang mit einer Originalinformationen bzw. Komplementärinformationen führenden Leitung verbunden ist und der Takteingang der Speicherglieder eines der Rechtecksignale der Schaltvariablen erhält und der jeweils zweite Signaleingang des ersten bzw. zweiten Speichergliedes auf konstant tiefem bzw. hohem Potential liegt und daß der Verbraucher mittelbar über mindestens einen an den Ausgang eines der Speicherglieder angeschlossenen Verstärkers gespeist ist.
  • Der besondere Vorteil dieser Sicherheits-Ausgabeschaltung liegt darin, daß zur Dekodierung der speziellen zur Darstellung der beiden Werte EINS und NULL erforderlichen Rechtecksignale ein Minimum an Bauteilen erforderlich ist, die in vorteilhafter Weise systemgerecht auf antivalentes Arbeiten überwachbar sind. Ferner treten beim Eingeben der Schaltvariablen mit dem Wert NULL keine ausgangsseitigen Störspannungen auf, die den Verbraucher schließlich in unerwünschter Weise anschalten könnten.
  • Wenn Speicherglieder zur Verfügung stehen, die der eingangs genannten Wahrheitstabelle und der booleschen Gleichung Qt1=S- R+QfO ~ (S+R) genügen, wobei das eine des Paares von Speichergliedern einen negierten Takteingang aufweist, zeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch aus, daß der negierte Takteingang des einen Speichergliedes die Rechtecksignale des einen Wertes der Schaltvariablen und der Takteingang des anderen Speichergliedes die Rechtecksignale des anderen Wertes der Schaltvariablen erhält.
  • Wenn es erwünscht ist, die Folgefrequenz der von den Speichergliedern ausgegebenen Rechtecksignale zu verdoppeln, ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung von Vorteil, die dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Kanalpaar noch zwei weitere Speicherglieder zugeordnet sind, die bezüglich der Zuführung der Original- und der Komplementärinformationen den ersten beiden Speichergliedern gleichartig parallel geschaltet sind und bezüglich der Zuführung der Rechtecksignale und der konstanten Potentiale den ersten beiden Speichergliedern antiparallel geschaltet sind und daß zur Speisung mit phasenverschobenen Rechtecksignalen an den Ausgang eines der beiden ersten und an den Ausgang eines der beiden zweiten Speicherglieder ein Exclusiv-ODER-Glied angeschlossen ist, das unmittelbar mit dem Relais verbunden ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 das Blockschaltbild eines Schaltwerkes mit zweikanaliger Signalverarbeitung und einer Sicherheits-Ausgabeschaltung, Fig. 2 in mehreren Diagrammlinien verschiedene Signale an der Sicherheits-Ausgabeschaltung, F i g. 3 und 4 Schaltungsvarianten der Sicherheits-Ausgabeschaltung und F i g. 5 eine Sicherheits-Ausgabeschaltung mit Frequenzverdopplung der einen Verstärker steuernden Rechtecksignale.
  • Das Blockschaltbild nach F i g. 1 zeigt alle zum Verständnis der Erfindung unbedingt notwendigen Baugruppen und Einzelteile unabhängig von einem bestimmten Anwendungsfall. Ein Schaltwerk SK erhält von einem Taktgeber TG mit integriertem, nicht in Einzelheiten dargestellten Abschaltteil über eine Anzahl von Versorgungsleitungen die zum Betrieb notwendigen Signale. Der Abschaltteil des Taktgebers TG ist so konzipiert, daß nur bei ordnungsgerechtem Arbeiten des Schaltwerkes SK und selbstverständlich nur bei intaktem Taktgeber TG selbst die nachfolgend näher erläuterten Rechtecksignale über die Versorgungsleitungen L 1 bis L 5 ausgegeben werden.
  • Die über die beiden Versorgungsleitungen L 1 und L 2 vom Taktgeber TG ausgegebenen Rechtecksignale wechseln mit vorgegebener konstanter Frequenz bei einem Tastverhältnis von 1:1 zwischen hohem Potential UH wie auf der Versorgungsleitung L 7 es vorhanden ist und zwischen tiefem Potential UL, das auch auf der Versorgungsleitung L6 vorherrscht. Die beiden Rechtecksignale der Versorgungsleitungen L 1 und L2 stellen die beiden Werte NULL und EINS der für das Schaltwerk SK vorgesehenen Schaltvariablen dar; sie sind gekennzeichnet durch einen Phasenunterschied von 180°. Die Versorgungsleitung L3 führt bei ordnungsgerechtem Betrieb einen Überwachungspuls UP von der doppelten Frequenz der Rechtecksignale der Versorgungsleitungen L I und L2, derart, daß für jeden Verarbeitungsschritt Vein Abfrageimpuls AS zur Verfügung steht. Wie an Hand der Sicherheits-Ausgabeschaltung noch näher erläutert wird, dient der über die Versorgungsleitung L 3 an das Schaltwerk SK abgegebene Überwachungspuls UPdazu, Verarbeitungsschritt für Verarbeitungsschritt zu prüfen, ob auf den beiden Verarbeitungskanälen des Schaltwerkes SK die vorgesehene Signalantivalenz vorherrscht. Nur in dem Fall kann der prüfende Abfrageimpuls AS schließlich über die Leitung L 8 wieder in den Taktgeber TG gelangen zum Auslösen eines weiteren Verarbeitungsschrittes.
  • Beim Ausbleiben des Abfrageimpulses infolge einer Störung werden, wie oben bereits angedeutet, keine Rechtecksignale an das Schaltwerk SK mehr ausgegeben.
  • Die Versorgungsleitungen L 4 und L 5 führen Taktsignale OT bzw. KT die im Schaltwerk SK für taktgesteuerte speichernde Schaltglieder benötigt werden.
  • Die für die Daten- bzw. Informationsverarbeitung im Schaltwerk SK erforderlichen Eingaben werden über eine für alle erforderlichen Eingabeleitungen symbolisch dargestellte Leitung LE geführt. Im Hinblick auf eine bessere Übersichtlichkeit der Zeichnung ist für das Schaltwerk SK auch nur ein Ausgang in Form eines Kanalpaares mit den Ausgangsleitungen LO und LK für die Ausgabe von Originalinformationen bzw. Komplementärinformationen dargestellt. Der dem Schaltwerk SK zugeführte Überwachungspuls UP wird bei ordnungsgerechter, also antivalenter Signalverarbeitung, über die Leitung L81 wieder ausgegeben an ein im Schaltungszusammenhang mit der Sicherheits-Ausgabeschaltung vorgesehenes Antivalenz-Überwachungsglied AD, an das ausgangsseitig die den Überwachungspuls UP weiterleitende Leitung L8 angeschlossen ist.
  • Die Sicherheits-Ausgabeschaltung, die an das durch die Leitungen LO und LK repräsentierte Kanalpaar angeschlossen ist, besteht beim Ausführungsbeispiel aus zwei gesonderten taktflankensteuerbaren Speichergliedern S1 und S2, von denen jeweils ein Signaleingang 511 bzw. S21 mit der Leitung LO bzw. LK verbunden ist. So werden dem Speicherglied S1 bzw. S2 die vom Schaltwerk SK ausgegebenen Originalinformationen bzw. Komplementärinformationen zugeführt.
  • Das Speicherglied S1 hat einen negierten Takteingang S 12, der nicht wie die taktgesteuert speichernden Schaltglieder des Schaltwerkes SK mit einem der Taktsignale OT bzw. KT(Leitungen L4, L5) beaufschlagt ist, sondern mit dem den Wert EINS der Schaltvariablen repräsentierenden Rechtecksignal der Versorgungsleitung L 2. Ähnliches gilt sinngemäß entsprechend für den Takteingang S22 des Speichergliedes 52 im Hinblick auf das den Wert NULL der Schaltvariablen repräsentierende Rechtecksignal auf der Versorgungsleitung L 1. Der jeweils zweite Signaleingang S13 bzw. S23 des Speichergliedes S1 bzw. S2 erhält über die Leitung L6 bzw. L7 vom Taktgeber TG ständig tiefes Potential UL bzw. hohes Potential UH Beide Speicherglieder S1 und 52 sind so aufgebaut, daß sie die Wahrheitstabelle S R Qto Qil 1 0 0 0 10 1 O 0 0 1 0 und damit die boolesche Gleichung Qtl=5.R+Qt0. R) erfüllen. Dabei sind anstelle der Bezugszeichen 511 und S21 das Formelzeichen 5 und anstelle der Bezugszeichen S13 und S23 das Formelzeichen R verwendet.
  • Unter QtO werden Ausgangssignale am Ausgang 51Q des Speichergliedes S1 zum Zeitpunkt tO auf einem vorgegebenen Verarbeitungsschritt verstanden; der Index tl beim Formelzeichen Qt 1 besagt, daß es sich dabei um Signale handelt, die auf dem zeitlich folgenden Verarbeitungsschritt zum Zeitpunkt tl am Ausgang 51 des Speichergliedes 51 vorhanden sind.
  • Das an die Ausgänge 51Q und S2Q angeschlossene Antivalenz-Überwachungsglied AD hat, wie bereits oben kurz erläutert, unter Verwendung des Überwa- chungspulses UP die Aufgabe, die von den beiden Speichergliedern S1 und S2 abgegebenen Signale auf Antivalenz zu überwachen. Das Antivalenz-Überwa chungsglied AD besteht aus einem Schalttransistor TS dessen Schaltstrecke in Reihe mit einem Widerstand R an den Gleichstromzweig einer Brücken-Gleichrichterschaltung in Form von vier Dioden D 1 bis D 4 angeschlossen ist. So erhält der Schalttransistor TS bei ordnungsgerechtem Betrieb der beiden Speicherglieder 51 und S2 aufgrund der dabei stets vorhandenen antivalenten Ausgangssignale eine stets gleichgerichtete Versorgungsspannung, unabhängig davon, welcher Wert, also EINS oder NULL über den Ausgang 51Q bzw. S2Q abgegeben wird oder aber statische antivalente Signale in Form vom hohem und tiefem Potential vorliegen.
  • Für den Betrieb der Sicherheits-Ausgabeschaltung ist es unerheblich, ob das Antivalenz-Überwachungsglied AD und und die Speicherglieder 51 und 52 aus diskreten Bauelementen aufgebaut sind, ob einzelne der genannten Teile in integrierter Technik vorgesehen werden oder ob ein hochintegrierter zweikanaliger Baustein eingesetzt wird, der die beiden Speicherglieder S1 und S2 sowie das Antivalenz-Überwachungsglied AD enthält, sowie er handelsüblich ist.
  • An den Ausgang 51Q des Speichergliedes 51 ist ein Verstärker VR angeschlossen, der ausgangsseitig die Primärwicklung eines Transformators TR speist. An die Sekundärwicklung dieses Transformators ist über eine Gleichrichterschaltung mit einer Diode D5 und einem Kondensator K als Verbraucher ein Relais RL angeschlossen; es ist aber auch möglich, an die Sekundärwicklung des Transformators TR unter Fortlassung der Gleichrichterschaltung eine . Signallampe anzuschließen. Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 1 wird nachfolgend an Hand der Fig.2 näher erläutert.
  • F i g. 2 zeigt in mehreren Diagrammlinien verschiedene Signale, die an den Ein- bzw. Ausgängen der beiden Speicherglieder S1 und S2 (Fig. 1) vorhanden sein können. Zur Definition weiterer, in den unteren Diagrammlinien dargestellter Signale sind in den oberen beiden Diagrammlinien nochmals diejenigen Rechteckspannungen im zeitlichen Verlauf dargestellt, die auf den Versorgungsleitungen L 1 und L 2 vorhanden sind und die beiden Werte NULL und EINS der Schaltvariablen repräsentieren. In der dritten Diagrammlinie von oben sind die Abfrageimpulse des Überwachungspulses UPdargestellt. In der vierten bzw.
  • fünften Diagrammlinie von oben sind Rechtecksignale dargestellt, die in ihrem zeitlichen Verlauf an dem Signaleingang S11 bzw. S21 des Speichergliedes S1 bzw. S2 anliegen. Es ist zu erkennen, daß bis zum Zeitpunkt ta am Signaleingang 511 als Originalinformation die Schaltvariable mit dem Wert EINS vorhanden ist, während die Komplementärinformation am Signaleingang S21 des Speichergliedes 52 den Wert NULL der Schaltvariablen hat.
  • Vom Zeitpunkt ta bis zum Zeitpunkt tb liegt am Signaleingang S11 des Speichergliedes S1 der Wert NULL der Schaltvariablen und demzufolge am Eingang 521 des Speichergliedes S2 der Wert EINS der Schaltvariablen.
  • Im zeitlichen Verlauf nach dem Zeitpunkt tb sind die Rechtecksignale überwiegend gestrichelt dargestellt, da gezeigt werden soll, daß im Taktgeber TG eine Abschaltung erfolgte, da beispielsweise der nach dem Zeitpunkt tb ausgelöste Abfrageimpuls des Überwa- chungspulses UP aufgrund eines Defektes nicht mehr über die Leitung L 8 (F i g. 1) zum Taktgeber als Fehlerfreimeldung zurückgelangte. Korrekterweise sei darauf hingewiesen, daß bei der Darstellungsweise der Rechtecksignale in den oberen drei Diagrammlinien auf den geschilderten Fehlerfall keine Rücksicht genommen wurde.
  • In den unteren beiden Diagrammlinien sind Signale dargestellt, die vom Ausgang S 1 Q des Speichergliedes S1 bzw. vom Ausgang 52Q des zweiten Speichergliedes 52 abgegeben werden. Im zeitlichen Verlauf bis zum Zeitpunkt ta wird vom Ausgang S t Q des Speichergliedes 51 ein Rechtecksignal ausgegeben, das die halbe Frequenz der die Schaltvariablen repräsentierenden Rechtecksignale aufweist. Diese in der vorletzten Diagrammzeile dargestellten Rechtecksignale gelangen über den Verstärker VR, den Transformator TR und dessen Sekundärwicklung sowie die nachgeschaltete Gleichrichterschaltung auf das Relais RL, welches hierdurch angeschaltet wird. Die Ausgangssignale vom Speicherglied S2 werden bei der Ausführung gemäß F i g. 1 nicht weiter verarbeitet; sie stehen ausschließlich zu Kontrollzwecken beim Antivalenz-Überwachungsglied AD zur Verfügung.
  • An Hand des aufgezeigten Beispiels ist zu erkennen, daß die Sicherheits-Ausgabeschaltung aufgrund einer auf dem einen Kanal (Leitung LO) ausgegebenen Originalinformation mit dem Wert EINS schließlich das Relais RL anschaltet. Da aufgrund dieses Schaltvorganges eine gefahrbringende Situation gegeben sein kann, darf das Relais RL auf keinen Fall dann angeschaltet werden oder angeschaltet bleiben, wenn als Originalinformation über die Leitung LO vom Schaltwerk SK der Wert NULL auf das Speicherglied 51 übertragen wird.
  • Dies ist gemäß einem weiteren Arbeitsbeispiel zwischen den Zeitpunkten ta und tb der Fall. Wie nun an Hand der vorletzten Diagrammlinie in Fig. 2 zu erkennen ist, wechseln die vor dem Zeitpunkt ta vorhandenen Rechtecksignale am Ausgang S 1 Q des Speichergliedes 51 nach konstant hohem Potential; das hierzu antivalente Signal liegt am Ausgang S2Q in Form von tiefem Potential vor (untere Diagrammlinie), so daß das Antivalenz-Überwachungsglied AD nach wie vor, also auch im Zeitraum zwischen dem Zeitpunkt ta und tb einen ordnungsgerechten Signalzustand - wenn auch statisch antivalent - erkennen kann. Das am Ausgang 51 Q des Speichergliedes 51 nunmehr vorhandene statische Potential wird vom Verstärker VR nicht übertragen, so daß der Sekundärkreis des Transformators TR energielos wird, das Relais RL abfällt und auch abgefallen bleibt.
  • Das Relais RL bleibt auch nach der zum Zeitpunkt tb angenommenen Störung abgeschaltet. Diese möge darin bestehen, daß durch einen inneren Kurzschluß im Speicherglied 51 die am Takteingang 512 vorhandenen Signale auf den Ausgang S1Q gelangen. Dies führt wegen zwischenzeitlicher Äquivalenz der Signale am Antivalenz-Überwachungsglied AD zu einer vollständigen Abschaltung der vom Taktgeber TG bei sonst ordnungsgerechtem Arbeiten ausgelösten Rechtecksignale. Somit bleibt am Ausgang 51 Q konstant hohes Potential, so wie es bereits zwischen den Zeitpunkten ta und tb abgegeben wurde, und das Relais RL bleibt abgeschaltet.
  • Bei den Schaltungsanordnungen gemäß den F i g. 3 und 4 sind Sicherheits-Ausgabeschaltungen entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß zwei Verstärker VR 1 und VR 2 mit den Ausgängen der Speicherglieder S1 und 52 verbunden sind. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig.3 ist ein Transformator TR1 vorgesehen, dessen Primärwicklung mit den beiden Verstärkern VR.1 und VR 2 verbunden ist, wobei diese Primärwicklung eine auf Massepotential liegende Mittenanzapfung aufweist Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist auf der Primärseite des Transformators TR 2 keine Mittenanzapfung vorhanden.
  • Wie an Hand der unteren beiden Diagrammlinien in F i g. 2 zu erkennen ist, weisen die von den Speichergliedern 51 und 52 abgegebenen Rechtecksignale nur die halbe Frequenz der in den oberen beiden Diagrammlinien dargestellten Rechtecksignale auf. Wenn es beispielsweise im Hinblick auf die dem Speicherglied S1 in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 bzw. den Speichergliedern 51 und 52 nachgeschalteten Übertragungsmitteln als vorteilhaft angesehen wird, die besagte Frequenz der Ausgangssignale zu verdoppeln, ist eine Schaltungsanordnung nach F i g. 5 von Vorteil. Hierbei ist außer den beiden bereits für die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 näher erläuterten Speichergliedern 51 und 52 mit zugehörigem Antivalenz-Überwachungsglied AD noch ein weiteres Paar von Speicher~ gliedern S10 und 520 mit zugeordnetem Antivalenz-Überwachungsglied AD1 vorgesehen. Bezüglich der Zuführung der Originalinformationen und der Komplementärinformationen sind die Signaleingänge der Speicherglieder S1 und S10 bzw. S2 und 520 parallel geschaltet. Von der Taktversorgung her gesehen liegt parallel zum Takteingang des Speichergliedes S1 der Takteingang des Speichergliedes S20. Der Takteingang des Speichergliedes S2 ist mit dem Takteingang des Speichergliedes S 10 verbunden. Das dem Speicherglied 51 zugeführte statische Signal erhält auch das Speicherglied S20, und das dem Speicherglied S2 zugeführte statische Signal liegt noch an dem einen Signaleingang des Speichergliedes S 10. Aufgrund einer derartigen Beschaltung wird erreicht, daß die Ausgangssignale des zweiten Paares von Speichergliedern 510 und 520 gegenüber den Ausgangssignalen des ersten Paares von Speichergliedern S1 und 52 um einen Verarbeitungsschritt V(F i g. 1) verzögert sind. An den Ausgang 52Q des Speichergliedes 52 und an den Ausgang 5 10Q des Speichergliedes 510 ist ein Exclusiv-ODER-Glied EODin Form einer Diodenschaltung angeschlossen. Diese speist einen nachgeordneten zweistufigen Wechselspannungsverstärker VR 3, dessen Funktion allgemein bekannt sein dürfte und dieselbe ist wie die der Verstärker VR, VR 1 und VR 2. Der Verstärker VR3 speist wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 galvanisch getrennt mittelbar das Relais RL Es sei noch erwähnt, daß durch Reihenschaltung der beiden Antivalenz-Überwachungsglieder AD und AD 1 in der Schaltungsanordnung nach F i g. 5 alle vier Speicherglieder S1, S2, 510 und S20 in die für die Sicherheit notwendige Antivalenz-Kontrolle mit einbezogen sind.
  • Im praktischen Betrieb sind für ein Schaltwerk mehrere Sicherheits-Ausgabeschaltungen erforderlich.
  • Dann weist das Schaltwerk nicht nur die beiden Leitungen LO und LK (F i g. 1) zur Ausgabe von Original- bzw. Komplementärinformationen auf, sondern eine Vielzahl. Jedes Paar derartiger Ausgangsleitungen wird dann sinngemäß beispielsweise entsprechend der Ausführungsform nach F i g. 1 jeweils auf ein weiteres gesondertes Paar von Speichergliedern geführt.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Sicherheits-Ausgabeschaltung mit einem galvanisch getrennten Verbraucher für ein Schaltwerk, das mehrere paarweise in voneinander getrennten, antivalente Signale verarbeitenden Kanälen vorgesehenen verknüpfenden und/oder taktgesteuert speichernden Schaltglieder aufweist, wobei jedes Speicherglied einen Takteingang sowie zwei Signaleingänge S und R sowie einen Ausgang Q aufweist und die Wahrheitstabelle S R Q, O Qtl 1 0 O 0 1 1 0 1 o 1 1 1 O 0 1 0 und damit die boolesche Gleichung Qtl=S. R+QtO - (S+ R) erfüllt, in Verbindung mit einem sich bei gestörter Antivalenz abschaltenden Taktgeber für Rechtecksignale, die mit konstanter Frequenz zwischen hohem und tiefem Potential wechseln, als Schaltvariable, deren beide Werte Null und Eins sich durch einen Phasenunterschied von 180° unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kanal paar mindestens zwei gesonderte Speicherglieder (S 1, S2) zugeordnet sind, von denen je ein Signaleingang (S11, S21) mit einer Originalformationen bzw. Komplementärinformationen führenden Leitung (LO LK) verbunden ist und der Takteingang (S 12, S22) der Speicherglieder (S1, S2) eines der Rechtecksignale der Schaltvariablen (Eins bzw. Null) erhält und der jeweils zweite Signaleingang (S 13, S23) des ersten bzw. zweiten Speichergliedes (S1, S2) auf konstant tiefem bzw. hohem Potential (UL, UH) liegt und daß der Verbraucher (RL) mittelbar über mindestens einen an den Ausgang eines der Speicherglieder angeschlossenen Verstärker (VR) gespeist ist.
  2. 2. Sicherheits-Ausgabeschaltung nach Anspruch 1 für ein Paar Speicherglieder, von denen das eine einen negierten Takteingang aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der negierte Takteingang (S 12) des einen Speichergliedes (S1) die Rechtecksignale des einen Wertes (EINS) der Schaltvariablen und der Takteingang (S22) des anderen Speichergliedes (S2) die Rechtecksignale des anderen Wertes (NULL) der Schaltvariablen erhält (F i g. 1).
  3. 3. Sicherheits-Ausgabeschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geken lzeichnet, daß dem Kanalpaar noch zwei weitere Speicherglieder (S10, s 20) zugeordnet sind, die bezüglich der Zuführung der Original- und Komplementärinformationen den ersten beiden Speichergliedern (S 1, S2) gleichartig parallel geschaltet sind und bezüglich der Zuführung der Rechtecksignale und der konstanten Potentiale den ersten beiden Speichergliedern (S 1, S2) antiparallel geschaltet sind und daß zur Speisung mit phasenverschobenen Rechtecksignalen an den Ausgang (S2Q) eines der beiden ersten und an den Ausgang (S t Q) eines der beiden zweiten Speicherglieder ein Exclusiv-ODER-Glied (EOD) angeschlossen ist, das mittelbar mit dem Verbraucher (RL) verbunden ist (F i g. 5).
    Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheits-Ausgabeschaltung mit einem galvanisch getrennten Verbraucher für ein Schaltwerk, das mehrere paarweise in voneinander getrennten, antivalente Signale verarbeitenden Kanälen vorgesehenen verknüpfenden und/oder taktgesteuert speichernden Schaltglieder aufweist, wobei jedes Speicherglied einen Takteingang sowie zwei Signaleingänge S und R sowie einen Ausgang Q aufweist und die Wahrheitstabelle S R Qt0 Qrl O O O 1 1 o 1 o 1 1 1 o O 1 O und damit die boolesche Gleichung Qtl=S. R+Qt0 O (S+ R) erfüllt, in Verbindung mit einem sich bei gestörter Antivalenz abschaltenden Taktgeber für Rechtecksignale, die mit konstanter Frequenz zwischen hohem und tiefem Potential wechseln, als Schaltvariable, deren beide Werte NULL und EINS sich durch einen Phasenunterschied von 180° unterscheiden.
    Zur Steuerung automatisierter Abläufe werden auf vielen technischen Gebieten, z. B. bei der Eisenbahnsicherungstechnik, in Steuerungen der nuklearen Medizin, bei chemischen Großprozessen, Walzensteuerungen und bei Kernreaktorüberwachungen elektronische Schaltwerke eingesetzt, von deren ordnungsgerechtem Arbeiten schließlich die Sicherheit für den Menschen und die technischen Einrichtungen selbst abhängt. Die erwähnten elektronischen Schaltwerke enthalten eine Vielzahl passiver und aktiver Bauteile, von denen auch bei noch so sorgfältiger Auswahl angenommen werden muß, daß das eine oder andere Bauteil einmal defekt werden kann. Ein derartiger Bauteilfehler darf sich beispielsweise im Sinne der Eisenbahnsicherungstechnik höchstens betriebshemmend und nicht betriebsgefährdend auswirken können. Hieraus resultiert, daß moderne Datenverarbeitungsanlagen, deren Schaltungen nicht nach den genannten sicherungstechnischen Gesichtspunkten aufgebaut sind, nicht ohne weiteres auf technischen Gebieten mit Sicherheitsverantwortung wie bei Eisenbahnanlagen eingesetzt werden können.
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