DE2903370A1 - DEVICE FOR ERROR PROTECTED DELIVERY OF SEVERAL OUTPUT SIGNALS DEPENDING ON A VARIABLE ELECTRICAL SIZE - Google Patents
DEVICE FOR ERROR PROTECTED DELIVERY OF SEVERAL OUTPUT SIGNALS DEPENDING ON A VARIABLE ELECTRICAL SIZEInfo
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Description
Hasler AGHasler AG
- 3 - Belpstraße 23- 3 - Belpstrasse 23
CH-3000 Bern 14-CH-3000 Bern 14-
Vorrichtung zur fehlergeschützten Abgabe mehrerer Ausgangssignale in Abhängigkeit einer variablen elektrischen Grosse.Device for error-proof delivery of several output signals as a function of a variable electrical quantity.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur fehlergeschützen Abgabe mehrerer Ausgangssignale in Abhängigkeit einer variablen elektrischen Grosse mit einer zugehörigen Prüfvorrichtung zur ständigen Funktionskontrolle der Gesamtvorrichtung.The invention relates to a device for error-proof delivery multiple output signals depending on a variable electrical Large with an associated test device for constant functional control of the entire device.
Derartige Vorrichtungen sind aus der Mess- und Regeltechnik bekannt. Ihre Aufgabe besteht darin, bei genau festgelegten Spannungs- oder Stromwerten Ausgangssignale abzugeben. Aus besonderen Sicherheitsforderungen heraus ergibt sich die Forderung nach ständiger Punktionskontrolle. Diese muss so ausgebildet sein, dass beim Auftreten eines beliebigen Fehlers dieser Fehler jederzeit erkennbar wird« In diesem Fall spricht man von Einfehlersicherheit oder Fail-Save-Sicherheit.Such devices are known from measurement and control technology. Their task is to provide output signals at precisely defined voltage or current values. From special Safety requirements result in the requirement for constant puncture control. This must be designed in such a way that if any error occurs, this error can be identified at any time «In this case, one speaks of single-error security or fail-safe security.
Die Vorrichtung findet ihren Einsatz bei schienengebundenen Nahverkehrsmitteln, beispielsweise einer Untergrundbahn. Sie steuert, von der Geschwindigkeit abhängig, beispielsweise das Oeffnen und Schliessen der Türen des gesamten Nahverkehrsmittels. Hierbei ergeben sich die genannten besonderen Sicherheitsforderungen, da unbedingt vermieden werden muss, dass bei höherer Geschwindigkeit beispielsweise die Türen öffnen oder dass nach der Abfahrt des Nahverkehrsmittels die Türen nicht schliessen.The device is used in rail-bound local transport, for example a subway. It controls, depending on the speed, for example opening and Closing the doors of the entire public transport system. Result here the special safety requirements mentioned, since it is essential to avoid that at higher speeds for example opening the doors or that after the departure of the local transport do not close the doors.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängige Schaltvorrichtung anzugeben, bei der ständig das einwandfreie Funktionieren überprüft wird.The object of the invention is one of the speed specify the switching device dependent on the vehicle, with which the correct functioning is constantly checked.
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- 4 - Hasler AG,- 4 - Hasler AG,
Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch mehrere unabhängige Schwellenschaltungen, die voneinander unterschiedene Anspreehschwellen besitzen und die beim Ansprechen je ein Signal erzeugen, dessen Grosse abhängig ist von der Höhe der Ansprechschwelle, durch Nachfolgeschaltungen, von denen jede einer Schwellenschaltung zugeordnet ist, die auf die von den zugeordneten Schwellenschaltungen abgegebenen Signale ansprechen und dabei selbst wiederum Signale konstanter Grosse abgeben und durch eine Vergleichsschaltung, die ständig das grösste abgegebene Schwellenschaltungssignal vergleicht mit der Summe der Signale, die die Schwellenschaltung mit dem niedrigsten Schwellwert und die Nachfolgeschaltungen abgeben. Hierdurch werden sowohl die Schwellenschaltungen wie auch die Nachfolgeschaltungen, die beispeilsweise Relais sind, auf Funktionsfähigkeit überprüft. Die Vergleichsschaltung wird ebenfalls überprüft, indem sie im Rahmen des Gesamtsicherheitskonzeptes in Reihe mit anderen Vergleichsschaltungen an eine Signalleitung geschaltet wird, die ständig auf Funktionsfähigkeit überprüft wird.This device is characterized by several independent threshold circuits, the response thresholds which are different from one another and which each generate a signal when responding, the size of which depends on the level of the response threshold, by successor circuits, each of which is assigned to a threshold circuit, which is based on that of the assigned threshold circuits address the output signals and in turn output signals of constant magnitude and through a comparison circuit, which constantly compares the largest output threshold circuit signal with the sum of the signals that the threshold circuit output with the lowest threshold value and the subsequent circuits. This causes both the threshold circuits as well as the downstream circuits, which are, for example, relays, checked for functionality. The comparison circuit is also checked by being connected to a signal line in series with other comparison circuits as part of the overall safety concept is switched, which is constantly checked for functionality.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur beispielsweise näher erläutert. Die Figur zeigt das Blockschaltbild der Vorrichtung, die auf einem Fahrzeug, beispielsweise einem Triebfahrzeug einer Untergrundbahn montiert ist. 11 und 12 sind zwei unabhängige Geber, die ein der gefahrenen Geschwindigkeit proportionales Signal aufnehmen, und zwar entweder gemeinsam von einer Achse oder auch einzeln von getrennten Achsen. In den Messkanaleinheiten 13 und 14 wird in bekannter Weise aus den Gebersignalen ein der Geschwindigkeit proportionaler Signalstrom erzeugt. 21 und 22 sind Anzeigeinstrumente in den beiden Führerständen des Fahrzeugs. 23 ist ein Registriergerät. Die Geräte sind in Reihe an eine Ausgangsleitung der Messkanaleinheit 13 gelegt und werden vom geschwindig-In the following, the invention is explained in more detail with reference to a figure, for example. The figure shows the block diagram of the device, which is mounted on a vehicle, for example a locomotive of a subway. 11 and 12 are two independent Encoders that receive a signal proportional to the speed being driven, either jointly from an axis or also individually from separate axes. In the measuring channel units 13 and 14, a signal current proportional to the speed is generated in a known manner from the encoder signals. 21 and 22 are display instruments in the two driver's cabs of the vehicle. 23 is a recorder. The devices are in series on an output line of the measuring channel unit 13 and are driven by the
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- 5 - Hasler AG, .· .- 5 - Hasler AG,. ·.
keitsproportionalen Strom durchflossen. Ueber Leitung 24 erreicht dieser Strom den Komparator 26.Current proportional to the time flowed through it. Reached via line 24 this current feeds the comparator 26.
Ueber Leitung 25 wird einem zweiten Eingang des Komparators 26 der Signalstrom der Messkanaleinheit 14 zugeführt. Die Einheiten 11 und 12 sowie 13 und 14 sind identisch. Bei einwandfreiem Funktionieren sind daher auch die Ströme auf den Leitungen 24 und 25 innerhalb festgelegter Toleranzschwellen gleich, was durch den Komparator in noch zu zeigender Weise festgestellt wird.Via line 25, a second input of the comparator 26 is the Signal stream supplied to the measuring channel unit 14. Units 11 and 12 as well as 13 and 14 are identical. When working properly the currents on lines 24 and 25 are therefore the same within specified tolerance thresholds, which is indicated by the comparator is established in a manner yet to be shown.
31 Ms 35 sind fünf identisch aufgebaute Schwellenschaltungen. Die Schwellenschaltungen 32 und 35 sind mit der Messkanaleinheit 14 verbunden, die anderen mit der Messkanaleinheit 13. Die Schwellwerte der Schwellenschaltungen sind so eingeteilt, dass sie sich alle voneinander unterscheiden. Die Schwellwerte steigen von Schwellenschaltung 31 bis Schwellenschaltung 35. Damit spricht die Schwellenschaltung 31 beim niedrigsten und die Schwellenschaltung 35 beim höchsten eingestellten Geschwindigkeitswert an.31 Ms 35 are five identically constructed threshold circuits. the Threshold circuits 32 and 35 are connected to the measuring channel unit 14, the others to the measuring channel unit 13. The threshold values of the threshold circuits are divided in such a way that they all differ from one another. The threshold values increase from threshold switching 31 to threshold circuit 35. This is what the threshold circuit speaks 31 at the lowest and the threshold circuit 35 at the highest set speed value.
Die Schwellenschaltungen 31 bis 35 geben im Ruhezustand Signale ab, deren Werte abhängen von der Höhe der zugehörigen Schwellwerte· Die Schwellenschaltungen 32 bis 34 geben weiter im Ruhestand je einen Strom ab, durch den die Relais 52 bis 54 betätigt werden. Sobald eine Schviellenschaltung anspricht oder durch einen Defekt ausfällt, werden das Ausgangssignal und der Betätigungsstrom für das nachgeschaltete Relais unterbrochen.The threshold circuits 31 to 35 emit signals in the idle state, the values of which depend on the level of the associated threshold values The threshold circuits 32 to 34 each output a current in the idle state, by means of which the relays 52 to 54 are actuated. As soon a threshold circuit responds or fails due to a defect, the output signal and the actuation current for the downstream relay interrupted.
46 ist eine Grösstwertgewichtungseinheit, die ermittelt, welches der durch die Schwellenschaltungen 31 bis 35 abgegebenen Signale den höchsten Wert besitzt. Sie besteht im wesentlichen aus einer Logik mit kaskadierten Exklusiv-Oder-Toren und gibt ein Signal ab,46 is a maximum value weighting unit which determines which of the signals emitted by the threshold circuits 31 to 35 has the highest value. It essentially consists of a logic with cascaded Exclusive-Or gates and emits a signal,
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- 6 - Hasler AG, -- 6 - Hasler AG, -
welches in der Grosse mit dem detektierten höchsten, Wert korrespondiert. which corresponds in size to the highest detected value.
Die Relais 52 bis 54 besitzen je einen Umschaltkontakt 52.1 bis 54.1. Die Mittelabgriffe dieser Kontakte sind mit Masse verbunden. Die Ruhekontakte dienen zum Schalten von Funktionen, die von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig sind. Diese Funktionen sind beispielsweise das Oeffnen der Türen unterhalb einer gewissen Geschwindigkeit oder das Schliessen der Türen oberhalb einer gewissen Geschwindigkeit.The relays 52 to 54 each have a changeover contact 52.1 to 54.1. The center taps of these contacts are connected to ground. The normally closed contacts are used to switch functions that depend on the speed of the vehicle. These functions are for example opening the doors below a certain speed or closing the doors above a certain speed Speed.
Die Arbeitskontakte der Umschaltkontakte 52.1 bis 54.1 sind über Optokoppler 72 bis 74 signalmässig mit einem Eingang eines !Comparators 47 verbunden. Eine nicht gezeigte Stromadditionsschaltung, die im wesentlichen ein passives Widerstandsnetzwerk ist, bildet an diesem Eingang ein Summensignal aus den Signalen der Optokoppler 72 bis 74 und aus dem Signal der Schwellenschaltung 31. Der andere Eingang des Komparators 47 ist mit der Grösstwertgewichtungseinheit 46 verbunden.The working contacts of the changeover contacts 52.1 to 54.1 are signal-wise via optocouplers 72 to 74 with an input of a comparator 47 connected. A current addition circuit, not shown, which is essentially a passive resistor network, forms at this input a sum signal from the signals of the optocouplers 72 to 74 and from the signal of the threshold circuit 31. The the other input of the comparator 47 is with the maximum value weighting unit 46 connected.
Die Vorrichtung besitzt drei identisch aufgebaute Komparatoren 15, 26 und 47. Die beiden letzteren wurden bereits erwähnt. Jeder Komparator besitzt drei Eingänge. Ueber zwei dieser Eingänge werden zu überwachende Gleichstromsignale eingegeben. Ueber den dritten Eingang erreicht ein vom Oszillator 48 ausgesandtes Wechselsignal jeden Komparator, indem es nacheinander die Leitungen 61, 62 und 63 durchläuft, die die Komparatoren 26, 47 und 15 in Reihe verbinden. The device has three identically constructed comparators 15, 26 and 47. The latter two have already been mentioned. Each comparator has three inputs. About two of these entrances will be DC signals to be monitored entered. An alternating signal sent by the oscillator 48 reaches the third input each comparator by successively passing through lines 61, 62 and 63 which connect comparators 26, 47 and 15 in series.
Jeder Komparator besteht im wesentlichen aus einem Operationsverstärker, der mit seinem Arbeitspunkt so eingestellt ist, Sass erEach comparator essentially consists of an operational amplifier, which is set with its operating point so, Sass he
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- 7 - Hasler AG,- 7 - Hasler AG,
bei gleichgrossen Gleichstromsignalen das Wechselsignal verstärkt. Weichen die beiden Gleichstromsignale stärker voneinander ab, als vorgegebene Toleranzen erlauben, so wandert der Arbeitspunkt des Operationsverstärkers in ein Gebiet, intern keine Verstärkung des Wechselsignals mehr erfolgt. Am Ausgang des Operationsverstärkers erscheint damit kein· Wechselsignal mehr.the alternating signal is amplified in the case of DC signals of the same size. If the two direct current signals deviate from one another more than specified tolerances allow, the operating point of the moves Operational amplifier in an area, internally no amplification of the Alternating signal takes place. An alternating signal no longer appears at the output of the operational amplifier.
Der Komparator 15 ist über die leitung 64 mit einem Trennübertrager 81 verbunden und dieser wiederum mit zwei Relais 82 und 83, die je einen Umschaltkontakt 82.1 und 83.1 besitzen. Der Ruhekontakt von 82.1 und der Arbeitskontakt von 83.1 sind mit einer Spannung +B verbunden. Der Arbeitskontakt von 82.1 und der Ruhekontakt von 83.1 sind mit einer Spannung -B verbunden. Die Mittelkontakte sind mit Ausgangsleitungen 85 bzw. 86 verbunden.The comparator 15 is connected to an isolating transformer via the line 64 81 connected and this in turn with two relays 82 and 83, which each have a changeover contact 82.1 and 83.1. The normally closed contact of 82.1 and the normally open contact of 83.1 are connected to a voltage + B. The normally open contact of 82.1 and the normally closed contact of 83.1 are connected to a voltage -B. The center contacts are connected to output lines 85 and 86, respectively.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Bei Stillstand des Fahrzeuges geben die beiden Sonden 11 und 12 kein Signal ab und die Mess-Signale auf den Leitungen 24 und 25 sind KuIl. Sobald das Fahrzeug sich in Bewegung setzt, spricht die Schwellenschaltung 31, die den niedrigsten Schwellenwert besitzt, als erste Schwellenschaltung an. Mit steigender Geschwindigkeit sprechen nacheinander die Schwellenschaltungen 32, 33, 34 und schliesslich 35 an. Damit ist die Höchstgeschwindigkeit erreicht.The device works as follows: When the vehicle is at a standstill, the two probes 11 and 12 emit no signal and the measurement signals on lines 24 and 25 there are KuIl. As soon as the vehicle starts moving, the threshold circuit 31 speaks, which the has the lowest threshold value, as the first threshold circuit. With increasing speed, the threshold circuits 32, 33, 34 and finally 35 respond one after the other. That’s the top speed achieved.
Bei Verminderung der Geschwindigkeit wird durch die Grösstwertgewichtungseinheit 46 festgestellt, ob die Schwellenschaltung 35 abgefallen ist, wenn nacheinander die Schwellenschaltungen 34 bis 31 abfallen.When the speed is reduced, the maximum value weighting unit 46 it is determined whether the threshold circuit 35 has dropped out when the threshold circuits 34 to 31 fall off.
Der Komparator 47 vergleicht laufend das Ausgangssignal der Schwellenschaltung 31 und den Schaltzustand der Relais 52, 53 und 54 mitThe comparator 47 continuously compares the output signal of the threshold circuit 31 and the switching status of the relays 52, 53 and 54 with
9G9835/0BS59G9835 / 0BS5
- 8 - Hasler AG,- 8 - Hasler AG,
dem Ausgangswert der Grösstwertgewichtungseinheit 46, der Komparator 26 den Gleichlauf der beiden Gleichstrom-Mess-Signale auf den Leitungen 24 und 25 und der Komparator 15 den Speisestrom der Sonden mit einem Referenzstrom. Die Komparatoren 15» 26 und 47 ihrerseits werden einschliesslich des Oszillators 48 dadurch überwacht, dass das Wechselsignal des Oszillators 48 über den Trennübertrager 81 die Relais 82 und 83 zum Ansprechen bringen muss.the output value of the maximum value weighting unit 46, the comparator 26 the synchronization of the two direct current measurement signals on the Lines 24 and 25 and the comparator 15 the feed current of the probes with a reference current. The comparators 15 »26 and 47 for their part including the oscillator 48 are monitored by the fact that the alternating signal of the oscillator 48 via the isolating transformer 81 must make relays 82 and 83 respond.
Die Vorrichtung bildet ein Fail-Save-System, welches den höchsten Sicherheitsaspekten genügt. Sie zeigt jeden Einzelfehler lückenlos an. D.h. sie spricht an bei folgenden Ausfällen: Ausfall der Speisespannung, einer Messkanaleinheit (13, 14) oder eines Gebers (11, 12), bei Leitungsbrüchen, bei defekten Schwellenschaltungen (31 bis 35), bei Ausfall eines Relais (52, 53, 54, 82, 83), eines Optokopplers (72 bis 74), des Oszillators (48), der Komparatoren (15, 26, 47), bei Defekt des Trennübertragers (81) usw.The device forms a fail-safe system, which is the highest Security aspects are sufficient. It shows every single error without any gaps. That means it responds to the following failures: failure of the supply voltage, a measuring channel unit (13, 14) or a transmitter (11, 12), in the event of line breaks, in the case of defective threshold circuits (31 to 35), if a relay (52, 53, 54, 82, 83) or an optocoupler fails (72 to 74), the oscillator (48), the comparators (15, 26, 47), if the isolating transformer (81) is defective, etc.
Die Vorrichtung kann erweitert werden durch zusätzliche Komparatoren, die in Reihe mit den anderen Komparatoren geschaltet sind. Weiter ist es möglich, die Relais 52, 53, 54, 82 und 83 durch Schaltungen zu ersetzen, die auf elektronischem Wege die Schaltfunktionen von Relais nachbilden. Die Anordnung ist schliesslich nicht an eine bestimmte Anzahl von Schwellenschaltungen (31 bis 35) gebunden. Sie kann eine beliebige Anzahl von Schwellenschaltungen und diesen nachgeschaltete Rachfolgeschaltungen bzw. Relais (52 bis 54) umfassen.The device can be expanded with additional comparators, which are connected in series with the other comparators. It is also possible to switch the relays 52, 53, 54, 82 and 83 through circuits to replace, which electronically simulate the switching functions of relays. The arrangement is ultimately not to one certain number of threshold circuits (31 to 35) bound. You can have any number of threshold circuits and these downstream Reverse sequence circuits or relays (52 to 54) include.
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Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
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