DE2911240A1

DE2911240A1 - Ueberwachungsschaltung fuer eine zweikanalredundanz-steuervorrichtung

Info

Publication number: DE2911240A1
Application number: DE19792911240
Authority: DE
Inventors: Charles Bennett Johnson; Allen Leroy Ostenso
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-03-24
Filing date: 1979-03-22
Publication date: 1979-10-04
Also published as: ES478885A1; JPH0248921B2; IT7921147A0; IT1111264B; SE7902587L; JPS54138971A; US4199799A; SE438563B

Description

GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, N. Y., VStA

Überwachungsschaltung für eine Zweikanalredundanz-Steuervorrichtung;

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsschaltung für eine Zweikanalredundanz-Steuervorrichtung mit zwei Eingangskanälen und einem Ausgangskanal.

Derartige Steuervorrichtungen werden beispielsweise bei der Überwachung und Steuerung von Kernreaktoren verwendet. Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung sind zwar Kernreaktoren, doch kann es auch für andere Steuer- und Kontrollvorrichtungen verwendet werden, bei denen eine hohe Zuverlässigkeit und ein ununterbrochener Betrieb erwünscht ist.

Bei bekannten Mehrkanalredundanz-Steuervorrichtungen läßt sich die Zuverlässigkeit nur dadurch merklich verbessern, daß drei identische Kanäle parallel benutzt werden. Eine Zweikanal-Vorrichtung mit einer einfachen Torsteuereinrichtung zwischen ihnen ist praktisch nicht zuverlässiger als eine Einkanal-Vorrichtung, und die Kosten zusätzlicher redundanter Kanäle sind häufig untragbar.

Überwachungsschaltungen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Kanalredundanz-Steuervorrichtungen sind an sich bekannt. Der Hauptnachteil dieser bekannten Schaltungen besteht darin, daß ein Fehler in einem der Steuerkanäle zu einer Schwankung der Gesamtverstärkung der Vorrichtung führen. In vielen Anwendungsfällen ist eine derartige Verstärkungsänderung unzulässig, so daß diese Vorrichtung nicht angewandt werden kann. Häufig ist daher vorzuziehen, daß die Überwachungsschaltung außerhalb des Hauptstrompfades arbeitet und nur Schalter zwischen den Ausgängen der Kanalredundanz-Steuervorrichtung arbeiten.

9 09 8 40/0899

Eine bekannte Kanalredundanz-Überwachungsschaltung, die auf diese Weise arbeitet, ist in der US-PS 3 800 164 beschrieben. Danach sind die beiden Kanäle über eine Schaltung, die als Maximalwertwähler bezeichnet wird, mit einem Summiernetzwerk verbunden, die ein einziges Ausgangssignal erzeugt. Der Maximalwertwähler enthält zwei Absolutwertfühler, die jeweils an. einem der Ausgänge der beiden Kanäle angeschlossen sind. Dabei werden zwei Feldeffekt-Transistorschalter verwendet, von denen jeder mit je einem Kanalausgang verbunden ist. Die Absolutwertfühler messen den Absolutwert des Ausgangssignals jedes Kanals. Diese Absolutwerte werden subtrahiert, und das Vorzeichen der Differenz wird zum Einschalten des einen oder anderen der beiden Schalter benutzt. Die Wirkungsweise dieser Überwachungsschaltung geht von der Annahme aus, daß ein Fehler in einem Kanal stets ein Signal ergibt, dessen absolute Amplitude zunimmt. Der Maximalwertwähler läßt daher das Signal mit der kleinsten Absolutamplitude durch. Hierbei besteht die Gefahr, daß die Überwachungsschaltung den fehlerhaften und nicht den fehlerfreien Kanal auswählt, wenn der Absolutwert der Amplitude im fehlerhaften Kanal abnimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsschaltung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die eine höhere Sicherheit bei einfachem Aufbau gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Die Ansprüche 2 bis 8 sind auf Weiterbildungen dieser Lösung gerichtet.

Bei der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung wird davon ausgegangen, daß die meisten Steuerschaltungsfehler katastrophal sind bzw. besonders stark in Erscheinung treten. Ein derartiger Fehler wird durch eine starke Änderung des Ausgangssignals innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeit angezeigt. Die Überwachungsschaltung enthält daher eine Kanalwahlschaltung, die Signale von den beiden identischen Kanälen der Steuervorrichtung erhält und den fehlerhaften Kanal ermittelt. Die Auswahl wird durch einen zweistufigen Vergleich getroffen. In der ersten Stufe werden die

9G9840/G69S

Ausgangssignale der beiden Kanäle mit einem zuvor gespeicherten Ausgangssignal oder Mittelwert vorangegangener Ausgangssignale verglichen. Bei diesem ersten Vergleich wird das gespeicherte Ausgangssignal von jedem Ausgangssignal der beiden Kanäle subtrahiert, so daß sich ein erstes und ein zweites Ausgangssignal ergibt, die gleich der Differenz zwischen Kanal-Ausgangssignalen und dem gespeicherten Ausgangssignal sind. Bei dem zweiten Vergleich werden die Absolutwerte der Ausgangssignale des ersten Vergleichs voneinander subtrahiert. Die Polarität des Ausgangssignals des zweiten Vergleichs zeigt den fehlerhaften Kanal an.

Normalerweise bestimmt ein von Hand betätigbarer Kanalwählschalter, welcher Kanal als Ausgangskanal der Vorrichtung verwendet wird. Bei dem einen Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt eine unabhängige Fehlerfeststeilschaltung fest, wann ein Fehler in einem der Kanäle aufgetreten ist, indem sie den Absolutwert der Differenz der Ausgangssignale beider Eingangskanäle ermittelt. Wenn der Absolutwert der Differenz einen vorbestimmten Wert überschreitet, schaltet die Fehlerfeststeilschaltung den von Hand betätigbaren Kanalwahlschalter zugunsten einer Kanalwählschaltung ab. Bei dem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Absolutwert des Ausgangssignals der Kanalwählschaltung unmittelbar benutzt, um festzustellen, ob ein Fehler aufgetreten ist und wann der von Hand betätigbare Kanalwählschalter zugunsten der Kanalwählschaltung abgeschaltet werden sollte.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

909840/0699

Fig. 1 stellt eine Überwachungsschaltung für eine Zweikanalredundanz-Steuervorrichtung in Form eines Blockschaltbildes dar. Die Überwachungsschaltung überwacht die Ausgänge zweier redundanter Kanäle A und B. Wenn in einem der Kanäle ein Fehler auftritt, verbindet sie den fehlerfreien Kanal mit dem Ausgangskanal 10. Ihre Wirkungsweise beruht auf der Annahme, daß die meisten Steuerschaltungsfehler erheblich (katastrophal) sind, d.h. die Ausgangssignale in verhältnismäßig kurzer Zeit erheblich ansteigen oder abnehmen.

Die Überwachungsschaltung enthält eine Kanalwählschaltung 11. Die Kanalwahlschaltung 11 erhält Ausgangssignale von beiden Kanälen A und B und stellt fest, welcher von beiden gegebenenfalls fehlerhaft ist. Die Feststellung des fehlerhaften Kanals wird durch einen zweistufigen Vergleich bewirkt. In der ersten Stufe werden die Ausgangssignale der Kanäle A und B mit einem verzögerten Mittelwert der Ausgangssignale verglichen. Zu diesem Zweck enthält die Kanalwahlschaltung 11 eine Einrichtung zur Bildung eines zeitverzögerten Mxttelwertes mit einem ersten Summierer 12 und einer Zeitverzögerungs- und Mittelwertbildungsschaltung 13. Der Summierer 12 ist mit den Ausgängen beider Kanäle A und B jeweils über eine Leitung 14 bzw. 15 verbunden. Er erzeugt ein Ausgangssignal auf der Leitung 16, das gleich der Summe der Ausgangssignale der Kanäle A und B ist. Die Schaltung 13 erhält das Ausgangssignal des Summierers 12 über die Leitung 16 und hat eine Verstärkung von 0,5 mit einer vorbestimmten Verzögerungszeit. Das heißt, das Ausgangssignal der Schaltung 13 auf der Leitung 17 ist ein Mittelwert der Ausgangssignale der Kanäle A und B mit einer vorbestimmten Verzögerungszeit. Die Verzögerung kann durch eine einfache RC-Schaltung oder bei digitalen Schaltungen durch Speicherung von N digitalen Werten und Abrufen des gewünschten Wertes mit jedem Taktimpuls bewirkt werden. In dem Block 13 in Fig. 1 ist mit T die Zeitkonstante des Verzögerungsgliedes, beispielsweise der RC-Schaltung, und mit S die komplexe Frequenz (der LaPlace-Operator) bezeichnet.

909840/0699

Eine erste Vergleichseinrichtung mit einem zweiten Summierer 20 und einem dritten Summierer 21 ist an die Ausgänge der Kanäle A und B sowie den Ausgang der Verzögerungs- und Mittelwertbildungsschaltung 13 angeschlossen. Dem zweiten Summierer 20 wird das Ausgangssignal des Kanals A über eine Leitung 22 und das Ausgangssignal der Schaltung 13 über eine Leitung 23 zugeführt. Der Summierer 20 erzeugt ein erstes Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung auf einer Leitung 24, das gleich dem Ausgangssignal des Kanals A minus dem Ausgangssignal der Scha'ltung 13 ist. Dem Summierer 21 wird das Ausgangssignal des Kanals B über eine Leitung 25 und das Ausgangssignal der Schaltung 13 über eine Leitung 26 zugeführt. Der Summierer 21 erzeugt ein zweites Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung auf einer Leitung 27, das gleich dem Ausgangssignal des Kanals B minus dem Ausgangssignal der Schal- · tung 13 ist. Wenn beide Kanäle fehlerfrei sind, sind die Signale auf den Leitungen 24 und 27 einander gleich. Wenn jedoch beispielsweise der Kanal A fehlerhaft ist, das heißt, das Signal auf der Leitung 22 zu hoch oder zu niedrig ist, ist der Absolutwert des Signals auf der Leitung 24 größer als der Absolutwert des Signals auf der Leitung 27.

In der zweiten Vergleichs stufe des zweistufigen Vergleichs wird eine zweite Vergleichseinrichtung verwendet. Diese zweite Vergleichseinrichtung enthält einen ersten Absolutwertgenerator 30 und einen zweiten Absolutwertgenerator 31 sowie einen vierten Summierer 32, dem der Absolutwert des ersten und zweiten Ausgangssignals der ersten Vergleichs einrichtung zuführbar ist. Die beiden Absolutwertgeneratoren 30 und 31 sind jeweils mit den Ausgängen der ersten Vergleichseinrichtung über Leitungen 24 und 27 verbunden. Die Ausgänge der beiden Absolutwertgeneratoren 30 und 31 sind jeweils über Leitungen 33 und 34 mit dem vierten Summierer 32 verbunden. Das Ausgangssignal des vierten Summierers 32 ist gleich dem Ausgangs signal des Absolutwertgenerators 30 minus dem Ausgangs signal des Absolutwertgenerators 31.

909840/0699

Das Ausgangssignal des vierten Summierers 32 erscheint auf der Leitung 35 und "bildet das Ausgangssignal der Kanalwahl schaltung 11. Ein O-Ausgangssignal auf der Leitung 35 zeigt an, daß die Ausgangssignale der Kanäle A und B gleich sind und kein Kanal fehlerhaft ist. Eine Spannung auf der Leitung 35 zeigt das Vorhandensein eines fehlerhaften Kanals an. Die Polarität der Spannung zeigt an, welcher Kanal fehlerhaft ist. Eine positive Spannung auf der Leitung 35 zeigt an, daß ein Fehler im Kanal A vorliegt. Eine negative Spannung auf der Leitung 35 zeigt an, daß ein Fehler im Kanal B vorliegt.

Der Ausgang der Kanalwahlschaltung ist über die Leitung 35 mit einer Auslöseschaltung 37 verbund en,, die ihrerseits über eine Leitung 38 und einen Schalter 36 mit einer ersten Schalteinrichtung verbunden ist, die einen relaisbetätigten bistabilen Schalter 41 aufweist. Die Auslöseschaltung 37 erzeugt ein Ausgangssignal auf der Leitung 38, das von der Polarität des Ausgangssignals der zweiten Vergleichseinrichtung abhängt, das der Auslöseschaltung über die Leitung 35 zugeführt wird. Wenn das Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung auf der Leitung 35 positiv ist, wodurch ein Fehler im Kanal A angezeigt wird, ist das Ausgangssignal der Auslöseschaltung 37 gleich V₁. Wenn die Spannung auf der Leitung 35 negativ ist, wodurch ein Fehler im Kanal B angezeigt wird, ist das Ausgangssignal der Auslöseschaltung 37 gleich V«. Dem Schalter 41 sind die Ausgangssignale der Kanäle A und B über eine Leitung 43 bzw. 44 zuführbar. Der Schalter 41 ist so betätigbar, daß er entweder den Kanal A oder den Kanal B mit dem Ausgangssignal 10 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Auslöseschaltung oder eines von Hand betätigbaren Wählschalters 50 verbindet. Der Schalter 41 verbindet den Kanal A mit dem Ausgangskanal 10, wenn dem Relais 41 a eine Spannung mit der Amplitude V₂ zugeführt wird. Eine Spannung mit der Amplitude V₁ erregt das Relais 41a des Schalters 41, so daß der Kanal B mit dem Ausgangskanal 10 verbunden wird.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine unabhängige Auslöseschaltung vorgesehen, die feststellt, wann ein

909840/0699

Fehler in einem der beiden Kanäle A und B auftritt und den Kanal auf die Kanalwählschaltung 11 umschaltet, wenn ein Fehler festgestellt wird. Normalerweise bestimmt der von Hand betätigbare KanalwählSchalter 50, welcher Eingangskanal mit dem Ausgangskanal verbunden werden soll. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bewirkt die unabhängige, eine dritte Vergleichseinrichtung aufweisende Fehlerfeststellschaltung jedoch, daß der von Hand betätigbare Kanalwählschalter 50 zugunsten der von der Kanalwähl schaltung 11 durchgeführten Kanalwahl abgeschaltet wird.

Die dritte Vergleichseinrichtung enthält einen fünften Summierer 51, eine Totzonenschaltung 52 und einen zweiten relaisbetätigten Schalter 36. Dem Summierer 51 sind die Ausgangssignale beider Kanäle A und B über Leitungen 55 und 56 zuführbar. Er erzeugt ein Ausgangssignal auf einer Leitung 57, die gleich der Differenz der Ausgangssignale der Kanäle A und B ist. Die Totzonenschaltung 52 erhält das Ausgangssignal des Summierers 51 über die Leitung 57. Dem Schalter 36 wird das Ausgangssignal der Totzonenschaltung 52 über eine Leitung 58 zugeführt. Das Betätigungsrelais 36a des Schalters 36 wird erregt, wenn der Absolutwert des Ausgangssignals des Summierers 51 die vorbestimmte Totzone der Schaltung 52 überschreitet. Das heißt, wenn das Ausgangssignal des Summierers 51 einen vorbestimmten Wert V^ in positiver oder negativer Richtung überschreitet, hat das Ausgangssignal der Totzonenschaltung 52 den Betrag V^, der ausreicht, das Relais 36a zu erregen. Dem Schalter 36 wird ein Kanalwählsignal vom manuellen Kanalwählschalter 50 oder der Auslöseschaltung 37 über die Leitung 40 bzw. die Leitung 38 zugeführt. Der Schalter 36 ist derart betätigbar, daß er entweder die Leitung 40 oder die Leitung 38 mit dem Betätigungsrelais 41 a des Schalters 41 in Abhängigkeit vom Ausgangs signal der Totzonenschaltung 52 verbindet. Der Schalter 41 verbindet entweder den Ausgang des Kanals A oder den Ausgang des Kanals B mit dem Ausgangskanal 10, wie bereits erwähnt wurde.

909840/0699

Der Schalter 36 verbindet normalerweise den Ausgang des von Hand betätigbaren Kanalwählschalters 50 mit dem Betätigungsrelais des Schalters 41, so daß entweder der Kanal A oder der Kanal B von Hand gewählt werden kann. Wenn die dritte Vergleichseinrichtung einen Fehler im Kanal A oder im Kanal B feststellt, dessen Betrag eine Totzone vorbestimmter Größe überschreitet, verbindet der Schalter 36 den Ausgang der Auslöseschaltung 37 über die Leitung 38 mit dem Betätigungsrelais des Schalters 41. In diesem Zeitpunkt bestimmt das Ausgangssignal der Kanalwählschaltung 11, ob der Kanal A oder der Kanal B mit dem Ausgangskanal 10 in der erwähnten Weise verbunden wird.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 weist zahlreiche gleiche Bauteile wie das nach Fig. 1 auf, und die gleichen Bauteile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszahlen versehen. Wesentlich ist, daß das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die gleiche Kanalwähl schaltung 11, den von Hand betätigbaren Kanalwählschalter 50 und den relaisbetätigten bistabilen Schalter 41 aufweist. Es unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 hauptsächlich darin, daß das Ausgangssignal der Kanalwählschaltung 11 und nicht das Ausgangssignal einer unabhängigen Auslöseschaltung benutzt wird, um das Auftreten eines Fehlers festzustellen. Zu diesem Zweck ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, die in diesem Ausführungsbeispiel einen Dreipunktschalter 60, einen sechsten Summierer 61, eine Dioe 59 und einen relaisbetätigten bistabilen Schalter 41 aufweist.

Dem Dreipunktschalter 60 ist das Ausgangssignal der Kanalwählschaltung 11 über die Leitung 35 zuführbar. Der Dreipunktschalter 60 ist so betreibbar, daß er die folgenden Ausgangssignale liefert:

1. Ein Ausgangssignal null, wenn das Ausgangssignal der Kanalwählschaltung 11 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt,

909840/0699

2. ein Ausgangssignal, das gleich einer Spannung V^ mit positiver Polarität ist, wenn das Ausgangssignal der Kanalwahlschaltung 11 positiver als der vorbestimmte Wert V* ist, oder

3. ein Ausgangssignal, das gleich einer Spannung Ve mit negativer Polarität ist, wenn das Ausgangssignal der Kanalwahlschaltung 11 negativer als der vorbestimmte Wert V-, ist.

Die Spannung V^ ist so bemessen, daß, wenn sie zu V₁ oder V₂ addiert wird, sich eine zur Erregung des Relais 41a ausreichende Spannung ergibt. Die Spannung V^ ist so groß gewählt, daß sie, wenn sie zur Spannung V₁ addiert wird, das Relais 41a entregt wird. Die Diode 59 verhindert, daß das Relais 41a erregt wird, wenn es an die Summe von Vc und Vp gelegt wird. Dem Summierer ist das Ausgangs signal des Dreipunkt schalters 60 über eine Leitung 65 zuführbar. Er erzeugt ein Ausgangssignal auf der Leitung 66, das gleich der Summe der Ausgangssignale des Kanalwählschalters 50 und des Dreipunktschalters 60 auf den Leitungen 40 und 65 ist.

Wenn das Ausgangssignal der Kanalwählschaltung 11 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von £ V* liegt (wodurch angezeigt wird, daß die Ausgangssignale der Kanäle A und B gleich sind und kein Fehler vorliegt), ist das Ausgangssignal des Dreipunktschalters 60 null und das Ausgangssignal des Summierers 61 gleich V₁ oder V₂, je nach der Einstellung des von Hand betätigbaren Kanalwählschalters 50. Das Ausgangssignal des Kanalwählschalt er s 50 bestimmt die Stellung des Schalters 41 und damit, welcher Kanalausgang mit dem Ausgangskanal 10 in der beschriebenen Weise verbunden wird.

Wenn das Ausgangssignal der Kanalwähl schaltung 11 positiv ist (und dadurch einen Fehler im Kanal A anzeigt) und eine vorbestimmte Amplitude aufweist, erzeugt der Dreipunktschalter 60 auf der Leitung 65 ein Ausgangssignal, das gleich der Spannung

909840/0699

V/ ist. Wenn der Kanalwahlschalter 50 in diesem Zeitpunkt in der Stellung "Kanal A" steht, ist das Ausgangssignal des Kanalwählschalters auf der Leitung 40 eine Spannung V₂. Das Ausgangssignal des Summierers 61 auf der Leitung 66, die Summe von V^ und VV, ist dann hinreichend groß, um das Relais 41a zu erregen und den Schalter 41 umzuschalten, so daß der Ausgang des Kanals B über die Leitung 43 mit dem Ausgangskanal 10 verbunden wird.

Wenn die Kanalwählschaltung 11 einen Fehler im Kanal A anzeigt und der Kanalwählschalter 50 bereits auf den Kanal B geschaltet ist (das heißt, die Leitung 43 mit dem Ausgang 10 verbunden ist), ist das Ausgangssignal des Summierers 61 eine Spannung mit positiver Polarität und einem Betrag (V^ +V^), der das Relais 41a erregt hält, so daß der Schalter 41 nicht umgeschaltet wird.

Wenn das Ausgangssignal der Kanalwahlschaltung 11 negativ ist (und dadurch einen Fehler im Kanal B anzeigt), ist das Ausgangssignal des Dreipunktschalters 60 auf der Leitung 65 die negative Spannung V₅. Wenn der·Kanalwählschalter 50 dann in der Stellung "Kanal B" steht, ist sein Ausgangssignal auf der Leitung eine positive Spannung V^. Das Ausgangssignal des Summierers auf der Leitung 66, die Summe von V₁- und V^, bewirkt, daß das Relais 41a entregt wird, so daß der relaisbetätigte Schalter umgeschaltet und den Ausgang des Kanals A über die Leitung 44 mit dem Ausgangskanal 10 verbindet.

Wenn die Kanalwählschaltung 11 einen Fehler im Kanal B anzeigt und der von Hand betätigbare Kanalwählschalter bereits auf den Kanal A geschaltet ist, ist das Ausgangssignal des Summierers die Summe von Vc und V₂ mit negativer Polarität, wobei die Stellung des relaisbetätigten Schalters 41 nicht beeinflußt wird. Die Diode 59 verhindert, daß das große negative Ausgangssignal des Summierers 66 das Relais 41a erregt.

Da die Ausgangssignale der Kanäle A und B vom Ausgangskanal 10 lediglich durch Schalter getrennt sind und die Überwachungs-

009840/0699

Schaltung außerhalb des HauptStrompfades liegt, beeinflußt ein Fehler in einem der überwachten Kanäle das Ausgangssignal der Steuervorrichtung nicht. Die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung kann sowohl solche fehlerhaften Kanäle, bei denen die Ausgangsspannung zunimmt, als auch solche feststellen, bei denen die Ausgangsspannung abnimmt. Eine Zweikanal-Steuervorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung bietet einen Grad der Sicherheit, der annähernd dem einer Dreikanalredundanz-Steuervorrichtung entspricht, ohne daß ein auf wendiger dritter redundanter Kanal erforderlich ist.

Abwandlungen der beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele liegen im Rahmen der Erfindung. So kann in der Kanalwählschaltung zwischen den beiden Eingangskanälen ein Tor für zu hohe oder zu niedrige Signale statt eines Mittelwertes der Ausgangssignale der Kanäle vorgesehen sein. Die Verzögerung in der Kanalwählschaltung kann auf andere Weise.als durch eine einfache RC-Schaltung bewirkt werden, z.B. durch eine Abtast- und Halteschaltung, oder es können bei digitaler Ausbildung der Schaltung N digitale Werte gespeichert und der geeignete Wert aus den N Werten ausgewählt werden. Der fünfte Summierer und die Totzonenschaltung in der dritten Vergleichseinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels können durch einen Vergleicher oder eine andere Schalteinrichtung ersetzt werden. Die zum Schalten benutzten Relais können durch FET-Schalter oder andere Halbleiter-Schalter ersetzt werden. Gewünschtenfalls kann die manuelle Wählbarkeit bei dem ersten Ausführungsbeispiel durch Weglassen des Schalters 50, Schalters 36, des Summierers 51 und der Totzonenschaltung 52 entfallen. Monitor- und Prüfschaltungen können auf einfache Weise an verschiedenen Stellen der Überwachungsschaltungen angeschlossen werden.

Zusammenfassend ergibt sich erfindungsgemäß eine Überwachungsschaltung für eine Steuervorrichtung mit zwei redundanten Eingangskanälen und einem einzigen Ausgangskanal, deren Sicherheitsgrad angenähert dem eines Dreikanalsystems entspricht. Die

'909840/0693

Funktion der Überwachungsschaltung beruht auf der Annahme, daß die meisten Steuerschaltungsfehler sehr groß sind. Die Überwachungsschaltung enthält eine Kanalwählschaltung, der die Ausgangssignale der beiden identischen Steuerkreise zugeführt werden und die den fehlerhaften Kanal feststellt. Die Feststellung des fehlerhaften Kanals wird durch einen zweistufigen Vergleich bewirkt. In der ersten Stufe werden die Ausgangssignale beider Kanäle mit einem früheren gespeicherten oder dem Mittelwert früherer Ausgangssignale verglichen. In der zweiten Stufe werden Signale, die die absolute Differenz zwischen jedem Kanal-Ausgangssignal und dem gespeicherten Ausgangsaignal darstellen, verglichen. Die Polarität des Ausgangssignals des zweiten Vergleichs zeigt den fehlerhaften Kanal an. Normalerweise bestimmt ein von Hand betätigbarer Kanalwählschalter, welcher Kanal als Ausgang der Steuervorrichtung benutzt wird. Eine unabhängige Auslöseschaltung stellt in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Auftreten eines Fehlers in einem der beiden Kanäle fest und sperrt den von Hand betätigbaren Kanalwählschalter zugunsten der von der Kanalwählschaltung getroffenen Kanalwahl. In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal der Kanalwählschaltung direkt benutzt, um festzustellen, ob ein Fehler aufgetreten ist und wann der von Hand betätigbare Kanalwählschalter zugunsten der Kanalwählschaltung abgeschaltet bzw. gesperrt werden sollte.

909840/0699

Claims

-fcg. Wc:: ^r i .bidisl icJsö 13 9337 GENERAL ELECTRIC COMPANY, Schenectady, N. Y., VStA Patentansprüche

1. !überwachungsschaltung für eine Zweikanalredundanz-Steuervor- ^—-'richtung mit zwei Eingangskanälen und einem Ausgangskanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung aufweist:

a) eine erste Einrichtung zur Bildung eines zeitlich verzögerten Mittelwertes, der von jedem der Eingangskanäle ein Eingangssignal zuführbar ist und die ein Ausgangssignal bildet, das gleich dem Mittelwert der Ausgangssignale der Eingangskanäle mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung ist,

b) eine erste Vergleichseinrichtung, die mit den Ausgängen der beiden Kanäle und der ersten Einrichtung verbunden ist und ein erstes Ausgangssignal bildet, das gleich dem Ausgangssignal des ersten Kanals minus dem Ausgangssignal der ersten Einrichtung ist, und ein zweites Ausgangssignal bildet, das gleich dem Ausgangssignal des zweiten Kanals minus dem Ausgangssignal der ersten Einrichtung ist,

c) eine zweite Vergleichseinrichtung, der das erste Ausgangssignal und das zweite Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung zuführbar ist und die ein Ausgangssignal bildet, das die Differenz der Absolutwerte des ersten Ausgangssignals und des zweiten Ausgangssignals der ersten Vergleichseinrichtung darstellt, wobei die Polarität dieses Ausgangssignals anzeigt, welcher Kanal fehlerhaft ist,

d) eine Auslöseeinrichtung, der das Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung zuführbar ist und die ein von

909840/0699

der Polarität des Ausgangssignals der zweiten Vergleichseinrichtung abhängiges Ausgangssignal erzeugt, und

e) eine erste Schalteinrichtung, der das Ausgangssignal der Auslöseeinrichtung und Signale aus den beiden Eingangskänälen zuführbar sind und die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Auslöseeinrichtung entweder den ersten oder den zweiten Eingangskanal mit dem Ausgangskanal verbindet.

2. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung aufweist:

a) eine erste Summier einrichtung, der ein Ausgangs signal von jedem der Eingangskanäle, zuführbar ist und die ein Ausgangs signal erzeugt, das gleich der Summe der Ausgangssignale der Eingangskanäle ist, und

b) eine Zeitverzögerungs- und Mittelwertbildungseinrichtung, der das Ausgangssignal der ersten Summiereinrichtung zuführbar ist und die ein Ausgangssignal erzeugt, das gleich der Hälfte des Ausgangssignals der ersten Summiereinrichtung mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung ist.

3. Überwachungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vergleichseinrichtung aufweist:

a) eine zweite Summier einrichtung, der das Ausgangssignal des ersten Kanals und das Ausgangssignal der ersten Einrichtung zuführbar ist und die das erste Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung erzeugt, und

b) eine dritte Summiereinrichtung, der das Ausgangssignal des zweiten Eingangskanals und das Ausgangs signal der ersten Einrichtung zuführbar sind und die das zweite Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung bildet.

909840/0899

4. Überwachungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vergleichseinrichtung aufweist:

a) eine erste und eine zweite AbsoIutwertbeStimmungseinrichtung, der jeweils das erste und zweite Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung zuführbar ist und die ein erstes und ein zweites Ausgangssignal erzeugt, die gleich den Absolutwerten jeweils des ersten und zweiten Ausgangssignals der ersten Vergleichseinrichtung sind, und

b) eine vierte Summiereinrichtung, der die Ausgangssignale der ersten und zweiten Absolutwertbestimmungs-, einrichtung zuführbar sind und die ein Ausgangssignal erzeugt, das gleich dem Ausgangssignal der ersten Absolutwertbestimmungseinrichtung minus dem Ausgangssignal der zweiten Absolutwertbestimmungseinrichtung ist.

5. Überwachungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch:

a) einen von Hand betätigbaren Kanalwahlschalter, der so betätigbar ist, daß er entweder den einen oder den anderen Eingangskanal mit dem Ausgangskanal verbindet, und

b) eine dritte Vergleichseinrichtung, der ein Ausgangssignal von jedem der Eingangskanäle zuführbar ist und die so betreibbar ist, daß sie den von Hand betätigbaren Kanalwählschalter zu Gunsten der Auslöseschaltung in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Eingangskanäle, die einen vorbestimmten Wert überschreitet, abschaltet.

6. Überwachungsschaltung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Vergleichseinrichtung aufweist:

909B40/0699

a) eine fünfte Summiereinrichtung, der die Ausgangssignale der Eingangskanäle zuführbar sind und die ein Ausgangssignal erzeugt, das gleich der Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Eingangskanäle ist,

b) eine Totzonenschaltung, der das Ausgangs signal der fünften Summiereinrichtung zuführbar ist und die ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Absolutwert des Ausgangssignals der fünften Summiereinrichtung einen vorbestimmten Wert überschreitet, und

c) eine zweite Schalteinrichtung, der das Ausgangssignal der Totzonenschaltung zuführbar ist und die so betreibbar ist, daß sie den von Hand betätigbaren Kanalwählschalter abschaltet.

7. Überwachungsschaltung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß

a) der von Hand betätigbare Wählschalter wahlweise mit einer von mehreren Quellen verbindbar ist, die unterschiedlich große Ausgangssignale liefern,

b) die zweite Schalteinrichtung normalerweise mit dem von Hand betätigbaren Kanalwahlschalter verbunden, jedoch in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der dritten Vergleichseinrichtung mit der Auslöseschaltung verbindbar ist, und

c) die erste Schalteinrichtung einen Schalter aufweist, der so betreibbar ist, daß er in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Auslöseschaltung den einen oder anderen Eingangskanal mit dem Ausgangskanal verbindet.

8. Überwachungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

a) sie einen von Hand betätigbaren Kanalwählschalter aufweist, der so betätigbar ist, daß er entweder den einen oder den anderen Eingangskanal mit dem Ausgangskanal verbindet, und daß
909840/0899

b) die erste Schalteinrichtung aufweist:

i) einen Dreipunktschalter, dem das Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung zuführbar ist und der so betreibbar ist, daß er ein Ausgangssignal liefert, das

1) gleich null ist, wenn das Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt,

2) gleich einer zweiten Spannung positiver Polarität ist, wenn das Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung positiver als ein vorbestimmter Wert ist, oder

3) gleich einer dritten Spannung negativer Polarität ist, wenn das Ausgangssignal der zweiten Vergleichseinrichtung negativer als ein vorbestimmter Wert ist, und

ii) eine sechste Summiereinrichtung, der die Ausgangssignale des von Hand betätigbaren Kanalwählschalters und des Dreipunktschalters zuführbar sind, wobei die sechste Summiereinrichtung ein Ausgangssignal erzeugt, das gleich der Summe der Ausgangssignale des von Hand betätigbaren Kanalwählschalters und des Dreipunktschalters ist, und

iii) einen derart betätigbaren Schalter, daß er den einen oder den anderen der beiden Eingangskanäle mit dem Ausgangskanal in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der sechsten Summiereinrichtung verbindet.

909840/0899