DE2932270C2

DE2932270C2 - Schaltungsanordnung zur signaltechnisch sicheren Ansteuerung eines Relais

Info

Publication number: DE2932270C2
Application number: DE2932270A
Authority: DE
Inventors: Hans Joerg 7015 Korntal Knapp
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1979-08-09
Filing date: 1979-08-09
Publication date: 1986-06-19
Also published as: IL60735A; YU42528B; CH646535A5; DE2932270B1; SE441224B; YU200580A; ES8105495A1; SE8005459L; ES494110A0; IL60735A0; ATA386380A; AT381412B

Description

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrorechner (4, 5) mit ihrer Stromversorgung einseitig auf dem Potential (-+L/V, —UV) des Emitters des zu steuernden Halbleiterschalters (2,3) liegen.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Bahnsteuerungsanlagen werden heute in zunehmendem Maße elektronische Rechenanlagen eingesetzt. Dabei werden, um eine signaltechnisch sichere Datenverarbeitung zu erreichen, meist zwei solcher Anlagen parallel betrieben und deren Ergebnisse vor Weiterverwertung auf Übereinstimmung geprüft. Dies kann i. B. mittels eines signaltechnisch sicheren Relais-Vergleichers geschehen, der außer zum Vergleich selbst, meist auch noch einer sicheren Potentialtrennung der Rechnerstromkreise von Stromkreisen dient, welche zur Ansteuerung der einzelnen Signaleinrichtungen höhere Spannungen oder Wechselspannungen benötigen.

Ein signaltechnisch sicherer Relais-Vergleicher besteht heute im Prinzip aus zwei Relais, von denen jedes von einem der Rechner über eine Treiberschaltung angesteuert wird. Über Überwachungskontakte der Relais wird deren gleichzeitiges Arbeiten überprüft.

Ein solcher Relaisvergleicher ist recht aufwendig und benötigt viel Platz, insbesondere dann, wenn Rechnerausgaben großer Wortlänge verglichen werden sollen und für jedes Bit ein Vergleicher vorgesehen werden muß.

Aus der DE-OS 26 47 367 ist eine redundante Prozeßsteueranordnung bekannt, in der ein Magnetventil (siehe dort Fig. 3 und zugehörige Beschreibung) über zwei in zwei Ein-Ausgabebaugruppen angeordnete Kontakte angesteuert wird. Die Kontakte liegen hierzu beiderseits der Magnetventilwicklung mit dieser in Reihe.

In einem besonderen Prüfzyklus wird die Funktionsfähigkeit der Kontakte von Zeit zu Zeil von einer Zentraleinheit aus geprüft Die Prüfleiumgen sind dabei so beiderseits der Ventilwicklung mit dem Ventilstromkreis verbunden, daß die Prüfung jedes Kontaktes über jeweils diejenige Ein-Ausgabebaugruppe erfolgt in der der betreffende Kontakt nicht angeordnet ist

Bei dieser mit diskreten Bauelementen aufgebauten Prozeßsteueranordnung werden lediglich die Anschaltkontakte und deren Zuleitungen überprüft und dies

so auch nicht ständig. Mechanisch bedingte Störungen des Magnetventils können überhaupt nicht festgestellt werden. Auch eine Prüfung der Funktion der Ein-Ausgabebaugruppe ist nicht erwähnt
Aufgabe der Erfindung ist eine einfache und platzsparende Schaltungsanordnung anzugeben, mit der Relais von zwei voneinander unabhängigen Mikrorechnern signaltechnisch sicher angesteuert und ständig in ihrei Funktion überwacht werden können. Daneben soll auch eine Funktionsüberwachung der Mikrorechner möglich sein.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination gelöst, wobei verschiedene Einzelmerkmale dieser Merkmalskombination in anderem Zusammenhang bekannt sind.

Beispielsweise ist in der Firmendruckschrift der Firma Siemens AG »Schaltkreissystem SIMATIC Ν«, Okiober 1971, Ndr. m. And. 12. 72, Seite 162, die Überwachung von Stellgliedern mitteis Rückmeldckoniakten erwähnt.

In der DE-PS 15 66 782 ist in Fig.4 eine Schallung beschrieben, mit der aus einer Folge von Impulsen eine kontinuierliche Gleichspannung erzeugt werden kann, wobei ein fehlender Impuls der Impulsfolge bereits das Verschwinden der Gleichspannung bewirkt. Die Schaltung verwendet eine bistabile Kippstufe (Flipflop) zur Umsetzung der Impulsfolge in eine Rechteckspannung.

Gegenüber dem bekannten Relaisvergleicher wird in

der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eines der Relais eingespart, ohne daß die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Schaltungsanordnung dadurch reduziert wird. Gegenüber einer Ansteuerung in der Art der Magnetventilansteuerung der DE-OS 26 47 367 ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine ständige und sich auch auf mechanisch bedingte Störungen

erstreckende Überwachung und stellt damit die bei der Magnetventilansteuerung noch nicht vorhandene signaltechnische Sicherheit her. Bei Verwendung bislabiler Relais kann der Erregerstrom abgeschaltet werden, wenn über die weiteren Prüfleitungen festgestellt wird, daß das Relais die gewünschte Stellung eingenommen hat. Dadurch wird Energie gespart und die Wärmeentwicklung in der Relaiswicklung niedrig gehalten. Es erfolgt außerdem durch die Monoflops eine zusätzliche Überwachung der einzelnen Mikrorechner, die, unabhängig von dem jeweils anderen Rechner, einen Rechnerausfall feststellt.

Eine in Anspruch 2 beschriebene Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Einsparung von Bauelementen zur galvanischen Entkopplung zwischen den Mikrorechnern und den zu steuernden Halbleiterschaltern.

Anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe einer Figur soll nun die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ausführlich beschrieben werden.
In der Figur sind dargestellt ein Relais A. dessen Wicklung in Reihe mit zwei Halbleiterschaltern 2, 3, in diesem Falle zwei Transistoren, liegt. Die Basisanschlüsse der Transistoren sind mit zwei Steuereinheiten 4, 5 verbunden und werden von diesen angesteuert. Über

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Vrürieitungen 6, 7 kann von der Steuereinheit 4 das Durchschalten des Halbleiterschalters 3 an dessen Kollektoranschluß 9 und von der Steuereinheit 5 das Durchschalten des Halbleiterschalters 2 am Kollektoranschluß 8 überwacht werden. Sind die Steuereinheiten Rechner, so läßt sich diese Überwachung in das abzuarbeitende Programm integrieren. Bei nicht program- &> mierbaren Steuereinheiten muß eine besondere Über-I' wachungsschaltung vorgesehen werden.
Jt In der Figur sind zusätzlich Überwachungskontakte ä a 1 und a 2 des Relais A dargestellt Ihr Schaltzustand H wird Ober Eingänge 10,11 von den Steuereinheiten ab-H gefragt. Weitere, in der Figur nicht dargestellte Kontakf§ te des Relais, können in beliebige Stromkreise geschalf| tet werden, welche, da sie galvanisch von den Steuerein-1 hei/sn getrennt sind, für wesentlich höhere Betriebs-Ϊ1 spannungen oder andere Stromarten ausgelegt sein K können.

■i Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist si-

; gnaltechnisch sicher, d. h. der Ausfall eines Bauelemen-ϊ tes bleibt nicht unbemerkt und führt nicht zu einer unge- : wollten Betätigung des Relais. Fällt eine der Steuerein- :;⁹ heilen aufgrund eines Bauelementfehlers aus, so wird % der zugehörige Halbleiterschalter entweder überhaupt ¥ nicht oder aber dauernd betätigt. Beides wird durch die k andere Steuereinheit, die den, der ausgefallenen Steuerü' einheit zugehörigen Halbleiterschalter überwacht, fest-I gestellt Über nicht dargestellte Schaltmittel kann dann I z. B. die Stromversorgung des Relais abgeschaltet werft' den. Dasselbe wie bei Ausfall einer Steuereinheit ge- fi schieht bei Ausfall eines Halbleiterschalters.
$■ Wird zwischen Steuereinheit und dem Steuereingang

j?> des zugehörigen Halbleiterschalters ein Monoflop mit fy fest vorgegebener Verzögerungszeit vorgesehen und |I als Steuersignal von der Steuereinheit eine Folge kurzer te Impulse ausgegeben, so ergibt sich eine zusätzliche |^; Kontrollmöglichkeit für das richtige Arbeiten der Ij, Steuereinheiten. Bei Ausbleiben der Impulsfolge sperrt |^! das Monoflop den Halbleiterschalter, ganz gleich, wel- |; ehe Spannung am Ausgang der Steuereinheit ansteht. ί; Über die Prüfleitungen (6, 7) kann auch in diesem Fall ' geprüft werden, ob die Monoflops korrekt arbeiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur signaltechnisch sicheren Ansteuerung eines Relais durch zwei voneinander unabhängige Mikrorechner, gekennzeichnetdurchdie Kombination folgender Merkmale:

a) Die Wicklung des Relais (A) liegt zwischen zwei Halbleiterschaltern (2,3) und in Reihe mit deren Schaltstrecken.

b) Je einer der Halbleiterschalter wird von einem der Mikrorechner (4, 5) über ein dßtn Halbleiterschalter vorgeschaltetes Monoflop gesteuert, welches nach Erhalt eines Steuerimpulses von azm Mikrorechner den jeweils zugehörigen Halbleiterschalter für eine bestimmte vorgegebene Zeit durchschaltet

c) Jeder Mikrorechner ist über Prüfleitungen (6,7) mit dem Ausgang (9, 8) des von dem jeweils anderen Mikrorechner gesteuerten Halbleiterschalters (3, 2) verbunden und überwacht die Funktion dieses Halbleiterschalters.

d) Jeder Mikrorechner ist über eine weitere Prüfleitung (10, 11) mit je einem Kontakt (a I, a 2) des Relais verbunden und kontrolliert über diese Prüfleitung die Stellung des Relais.