DE3022058C2 - Einrichtung zur signaltechnisch sicheren Steuerung eines Schaltgliedes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Einrichtung ist in der DE-PS 29 51 932 bereits vorgeschlagen worden.

Dort ist eine Fernwirkanlage mit einem an einem entfernten Betriebsort in der Nähe von dort befindlichen Verbrauchern angeordneten Schaltglied beschrieben, das durch zyklische Umsteuerkommandos der Steuerstelle in seiner Arbeitsstellung gehalten wird und das beim Ausbleiben dieser Umsteuerkommandos infolge von Übertragungsstörungen oder infolge bewußter Unterdrückung der Ufrsteuerkommandos in der Steuerstelle die Verbraucher des jeweils betroffenen Betriebsortes nach einer vorgegebenen Schaltroutine an- bzw. abschaltet

Bei einer anderen bekannten Fernwirkanlage (PCT-Anmeldung WO 79/00 631), bei der im Störungsfall ebenfalls von einer Steuerstelle aus nach einer zuvor festgelegten Routine auf die Verbraucher einer fernen Betriebsstelle eingewirkt werden soll, werden die Verbraucher über getriggerte Schaitglieder gesteuert.

An derartige Schaltglieder, über die auch und gerade im Störungsfall ein sicherer Zugriff zu den Verbrauchern gegeben sein sol¹, sind eine Rsihe von Anforderungen zu stellen. So muß gewährleistet sein, daß die Schaltglieder auch tatsächlich und ausschließlich durch die Steuerkommandos der Steuerstelle in ihre Arbeitsstellung gelangen und nicht etwa durch am Betriebsort oder über die Fernsteuerung eingekoppelte Störsignale. Die Schaltglieder und die ihnen zugeordneten Steuerschaltmittel müssen so konzipiert sein, daß jeder beliebige Bauteildefekt, wenn er überhaupt Auswirkungen auf den jeweiligen Betriebszustand der Schaltglieder hat, zur sicheren Seite iiin wirkt, d. h, zum Auslösen der vorgegebenen Schaltroutine führt.

Diese Forderung erfüllt die aus der PCT-Anmeldung bekannte Fernwirkanlage dadurch, daß jede Betriebsstelle zwei gesonderte Schaltglieder aufweist, die von der Steuerstelle her über gesonderte Empfänger getrennt steuerbar sind, wobei die von den Schaltgliedern gesteuerten Schaltmittel so angeordnet sind, daß sie unabhängig voneinander die vorgegebene Schaltroutine veranlassen können. Fällt eines der Schaltglieder aus, so ist über das noch intakte Schaltglied immer noch eine Einflußnahme auf die Verbraucher möglich. Auf der anderen Seite genügt das Wirksämwerden eines der Schaltglieder im Störungsfall noch nicht zum Auslösen gefährlicher Kommandos; diese sind vielmehr vom Wirksamwerden beider Schaltglieder abhängig gemacht. Der sichere Zugriff auf die Verbraucher wird damit im wesentlichen durch die zweikanalige Ansteuerung der Schaltglieder realisiert.

Eine derartige sichere Einflußnahme über verdoppel-

te, gesondert steuerbare Schaltkontakte in den Stromkreisen der Verbraucher ist bei einkanaliger Steuerung eines Schaltgliedes, wie sie bei einer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Einrichtung stattfindet, nicht möglich.

Diese Einrichtung hat aber gegenüber einer Einrichtung mit verdoppelten Schaltgliedern nicht nur der! Vorteil, daß sie weniger aufwendig ist; sie läßt sich auch wegen der ständigen Umsteuerung des SchaJtgliedes durch entsprechende Rückmeldungen jederzeit auf ordnungsgerechtes Betriebsverhalten überwachen. Rückmeldungen sind zwar auch bei der aus der PCT-Anmeldung bekannten Einrichtung vorgesehen; dort besagen sie aber nur etwas über den Schaltzustand der Schaltglieder, nicht aber darüber, ob die Schaltglieder durch die Triggersignale in ihrer Arbeitsstellung gehalten werden oder aber beispielsweise infolge Fremdspannungseinfall erregt oder hängengeblieben sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, die bei nur einem einzigen Kanal zum Steuern eines Schaltgliedes auch im Störungsfaii einen sicheren Zugriff zu diesem Schaltglied ermöglicht uncr die so konzipiert ist, daß sich das Schaltglied in seiner Grundstellung, in die es entweder durch entsprechende Steuersignale der Steuerstelle oder infolge einer Störung gelangt, selbsttätig verriegelt, damit es bei einem möglicherweise späteren Wiederauftreten der Umsteuersignale nicht ohne weiteres wieder in seine Arbeitsstellung gelangen kann und damit den ordnungsgerechten Betriebszustand der Fernwirkanlage vortäuscht; andererseits muß das Schaltglied nach Behebung einer Störung von der Steuerstelle her gezie't wieder anschaltbar sein.

Die Erfindung töst diese Aufgabe durch Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 an-— gegebenen Merkmale. Zweckmäßige Aus· und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind in \ den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist ' nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
, Die Zeichnung zeigt in ausschnittsweiser Darstellung

, den Kommandoempfänger und den Meldungsssnder einer örtlichen Betriebsstelle zum Steuern einer Lichtsignalanlage. Der Kommandoempfänger beinhaltet ein in Kommandorichtung KR betriebenes, nicht dargestelltes Empfangsreg'ister, in das die empfangenen Steuerkommandos eingeschrieben und durch zyklisch übermittelte Kommandos laufend aktualisiert werden. Die seriell übermittelten Kommandos werden in die einzelnen Speicherplätze des Empfangsregisters übernommen ; und liegen damit für die weitere Verarbeitung in paral-'.·■; leler Form an. Ein dem Kommandoempfänger zugeordneter Zähler ZEi, der auf hier nicht zu erläuternde Weise mit den übermittelten Kommandotelegrammen synchronisiert ist, stellt an seinem Ausgang nach jedem vollständig übermittelten Kommandotelegramm einen impuls zur Verfügung, der die im Empfangsregister gespeicherten Kommandos an das Ausgaberegister AS übergibt. Die übernommenen Kommandos dienen zur Ansteuerung von Ausgabeverstärkern, über die die zu steuernden Verbraucher bedarfsweise anschaltbar sind. In der Zeichnung sind nur diejenigen Ausgabeverstärker VA und VB dargestellt, die der Steuerung des Schaltgliedes dienen, das im Störungsfall das Ausführen einer vorgegebenen Schaltroutine veranlassen soll.

Das Schaltglied wird gebildet aus zwei Einzelrelais A und B, von denen das Rc-Uis A, nachfolgend als Anschaltrelais bezeichnet, über einen Gleichrichter direkt an die Ausgänge des zugehörigen Schaltverstärkers VA angeschlossen ist. Das Relais A wird zu Beginn des Fernsteuerbetriebes durch ein einmaliges Steuerkommando vorübergehend angeschaltet. Dabei schließt es u. a. seinen Kontakt Λ 1 im Anschaltstromkreis des Relais B. Das Relais B kann anziehen, weil ein zuvor über einen Widerstand RB aufgeladener, als Hilfsspannungsquelle dienender Kondensator CB sich beim Schließen des Kontaktes A 1 über die Wicklung des Relais B entlädt und dabei über die Relaiswicklung einen Strom treibt, der das Relais bis oberhalb seiner Ansprechgrenze erregt. Zum Hallen des Relais B reicht der über den Widerstand RB aus der örtlichen Stromquelle zugeführte Strom nicht aus; die weitere Speisung des Relais erfolgt im wesentlichen über den zugehörigen Verstärker VB.

Sobald das Relais B in die Arbeitsstellung gelangt ist, schließt es u.a. seine Kontakte Bi und B2. Ober den Kontakt B i macht es sich unabhängig von der Schaltstellung des Kontaktes A i des Ansc?>.ltrelai3 A und über den Kontakt ΒΪ bereitet es einen Hai'estromkreis für seine Wicklung vor. Nach einer vorgegebenen Schahdauer von z. B. 100 ms wird das Anschaltrelais A über den zugehörigen Ausgabeverstärker VA wieder stromlos f »schaltet. Dabei wechselt das Anschaltrelais in die Grundstellung, in der sein Kontakt A 2 den Haltestromkreis für das Relais B schließt. Das Relais B bleibt so lange erregt, wie der zugehörige Ausgabeverstärker VB Ausgangspotential führt; dies ist so lunge der Fall, wie der Kommandoempfänger von der Steuersteiie her zyklisch wechselnde Umsteuerkommandos für das Schaltglied empfängt. Solange sich das Anschaltrelais A in der Grundstellung und das Relais B in der Arbeitsstellung befinden, sind die Kontakte A4 und B4 dieser Relais im Speisestromkreis einer Leuchtdiode LD geschlossen. Das Leuchten dieser Diode kennzeichnet den ordnungsgerechten Betriebszustand der Fernwirkanlage, bei dem die Kontakte A 4 und B 4 die Anschaliang weiterer nicht dargestellter Verbraucher möglich machen.

Fälu das Relais B aus irgendeinem Grunde ab oder spricht das Relais A zur Unzeit an, so schließt entweder der Kontakt B3 oder der Kontakt A3, der dem Anschaltkontakt R 1 für die Rotlichtlampe l.R des zu steuernden Lichtsignals parallel geschaltet ist. Diese Lampe leuchtet dann unabhäangig vom Schaltzustand des Anschaltkontaktes R i auf und signalisiert nach außen hin den Signalzustand, der das Betriebsgeschehen am meisten einschränkt und damit eine Betriebsgefährdung¹ weitgehend ausschließt. Außerdem öffnet einer der Kontakte A4 bzw. B4 und schaltet damit unabhängig vom Betriebszustand der Anschaltkontakte für die übrigen Verbraucher alle Verbraucher der örtlichen Betriebssteile ab; dieser Schaltzustand wird durch Verlöschen der Leuchtdiode· LD angezeigt und bei gegebenenfalls noch intakter Übertragungsstrecke an die Steuerstelle gemeldet.
Wenn die vorstehend näher erläuterte Schaltroutine durch Übertragungsstörungen veranlaßt wurde, so kann es sein, daß nach relativ kurzer Zeit wieder die Bedingungen vorliegen, die vor dem Auftreten der Störungen gegeben waren. Ein automatisches Anschalten des Relais B ist dann aber nicht erwünscht und auch nicht möglich, weil der Kontakt A 1 im Anschaltstromkreis dieses Relais geötfwet ist and so ein Anschalten des Relais B über den möglicherweise inzwischen wieder aufgeladenen Kondensator CB verhindert. Das An-

schalten des Schaltgliedes ist erst wieder durch Auslösen der Anschaltroutine möglich, durch das auch der Ausgabeverstärker VA kurzzeitig und der Ausgabeverstärksr Vßdauernd beaufschlagt werden.

Die vorstehend näher geschilderte Anschaltroutine läßt sich nicht nur automatisch im Fall von Übertragungsstörungen auslösen, sondern auch durch bewußtes Anschalten des Ausgabeverstärkers VA während des Fernsteuerbetriebes bzw. durch Abschalten des Ausgabeverstärkers VB. Dies kann z. B. durch bewußtes Unterdrücken mindestens eines Umsteuerkommandos geschehen. Der entweder bewußt herbeigeführte oder durch eine Übertragungsstörung bedingte Ausfall eines Umsteuerkommandos wird über ein Schaltwerk SW festgestellt, dessen Ausgangssignale den dem Relais B zugeordneten Ausgabeverstärker VB steuern. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die zyklisch alternierenden Umsteuersignale für die Ansteuerung des Ausgabeverstärkers VB die beiden Speicherplätze y und ζ des Ausgaberegisters AS belegen. An den Ausgängen dieser beiden Speicherplätze liegen jeweils inverse Signale an. An die Ausgänge der Speicherplätze y und ζ sind die Speichereingänge D der nachgeschalteten Register RG 1 und RG 11 angeschlossen. Die Triggereingänge dieser Register sind an den Ausgang des Zählers ZE 1 angeschlossen, der nach jedem vollständigen Empfang eines Kommandotelegramms kurzzeitig Ausgangspotential führ'. Jedes Triggersigrial führt zum Durchschalten des zuvor gespeicherten Signals auf den Ausgang des Registers. Damit liegen bei Ansteuerung der Register durch alternierende Signale nach dem zweiten und jedem folgenden Umsteuersigrial am Ausgang und am Eingang der einzelnen Registerstufen jeweils inverse Signale an. Diese Signale gelangen auf nachgeschaltete Exklusiv-ODER-Glieder EG 1 bzw. EGW, die bei ordnungsgemäßem Empfang der alternierenden Kommandos Ausgangspotential auf jeweils einen Eingang eines nachgeschalteten UND-Gliedes U1 bzw. U11 schalten. Der andere Eingang der beiden UND-Glieder ist auf den Ausgang eines Zeitgliedes ZG 2 geschaltet, der von den Übernahme- bzw. Trigge:rimpulsen des Zählers ZEX beaufschlagt ist. Die dem Zeitglied ZG 2 eingeprägte Schaltzeit ist mindestens gleich der für die Kommandoübertragung erwarteten Zykluszeit. Bei ordnungsgemäßem Funktionsverhalten der Fernwirkanlage und alternierenden Umsteuerkornmandos für das zu steuernde Schaltglied liegt damit am Ausgang der UND-Glieder UX, UU ständig H-Potential. Solange dies der Fall ist, liegen die Rücksetzeingänge nachgeschalteter Register FL X und FLXi eines Irnpulsteilers JTi ebenfalls auf Η-Potential, d. h, die betreffenden Register sind betriebsbereit Erscheint an einem oder beiden UND-Güedern UX und UXX L-Potential, weil mindestens eines der Umsteuerkommandos ausgeblieben ist dann wird das jeweils nachgeschakeite Register des Impulsteilers gesperrt und damit die Ansteuerung für den nachgeschalteten Ausgabeverstärker VB unterbrochen. Die Ansteuerung des Ausgabeverstärkers VB erfolgt aus einer örtlichen Hochfrequenzspannungsquelle HS, deren Signale in der Impulsformerstufe JTX auf eine für den Betrieb des Ausgabeverstärkers jeweils erforderliche Frequenz henintergeteilt werden. Der Impulsteiler JTX besteht aus zwei in Kaskade geschalteten Registern FL1 und FL11, die jeweils nur jeden zweiten Eingangsimpuls auf ihren Ausgang durchschalten. Im angenommenen Beispiel hat der Impulsteiler JTX damit ein Untersetzungsverhältnis von 1 :4.

In entsprechender Weise erfolgt die Ansteuerung des Ausgabeverstärkers VA für die Speisung des Anschaltrelais A und die Ansteuerung der den übngen. nicht dargestellten Verbrauchern der örtlichen Betriebsstelle zugeordneten Ausgabeverstärker. Für die Ansteuerung des Ausgabeverstärkers VA ist ein dem Impulsteiler JTi entsprechender Impulsteiler JT2 vorgesehen, der ebenfalls aus der örtlichen Hochfrequenzspannungsquelle HS gespeist ist und aus zwei in Reihe geschalteten Registern FL 2 und FL 12 besteht. Der Rücksetzeingang der Register ist auf den Ausgang eines Zeitgliedes ZG X geschaltet, über das die Register FL 2 und FL 12 jeweils während des Fernsteuerbetriebes mit Ausnahme einer kurzen Zeitspanne während der Inbetriebnahme der Fernwirkanlage gesperrt werden. Bei der Inbetriebnahme der Fernwirkanlage liegt kurzzeitig am Ausgang des Speicherplatzes a des Ausgaberegisters ,45 ein Signal zum Anschalten des Anschaltrelais A an. Dieses Signal liegt am Rücksetzeingang des Zeitgliedes 7.G 1 und verhindert, daß während dieser kurzen Zeitspanne die Rücksetzeingänge der Register FL 2 und FL 12 des Impulsteilers /72 beaufschlagt sind.

Im unteren Teil der Zeichnung ist ein Eingaberegister ER dargestellt, das in Melderichtung MR betrieben wird. In dieses Register werden neben den Meldungen für die Betriebszustände der zu steuernden und zu überwachenden Verbraucher der örtlichen Betriebsstelle auch Überwachungskennzeichen für den Betriebszustand der Register in den einzelnen Impulsteilern sowie Meldungen über den Schaltzustand des Schaltgliedes eingegeben. Die Ausgangssignale der beiden Register FL 2 und FL 12 sind auf ein ODER Glied OG geschaltet, das bei Sperrung der Register eine entsprechende Rückmeldung an das Eingaberegister absetzt. Die Ausgangssignale der Register FL 1 und FL X X des Impulsteilers JTX sind nicht über ein ODER-Glied zusammengeführt, weil wegen des zweikanaligen Aufbaus des Schaltwerks SWdie Möglichkeit besteht, daß eines der Register FL X bzw. FLiX noch ordnungsgemäß arbeitet, während das andere gesperrt ist. Um eine eindeutige Aussage hierüber herzuleiten, sind die Ausgänge der beiden Register auf jeweils einen gesonderten Speicherplatz des Eingaberegisters ER geführt.
Die vorstehend beschriebene Erfindung zur signaltechnisch sicheren Steuerung eines Schaltgliedes ist überall dort vorteilhaft anwendbar, wo es darum geht von einer Steuerstelle aus auch im Störungsfall auf örtlich entfernte Verbraucher einzuwirken und diese Verbraucher in vorgegebener Weise zu behandeln. So ist es

so z.B. möglich, bei Ausfall einer Fernwirkanlage, also dann, wenn normalerweise kein Einfluß auf das we!, ere Betriebsgeschehen mehr möglich ist einen an entfernter Stelle ablaufenden Prozeß zu unterbrechen oder in vorgegebener Weise so abzuschließen, daß von diesem Prozeß keine Gefährdungen ausgehen können. Ebenso ist es aber auch möglich, im Störungsfall entweder automatisch oder gezielt bestimmte Prozesse erst einzuleiten, beispielsweise bestimmte, im Regelbetrieb nicht wirksame Verbraucher anzuschalten, die ihrerseits bestimmte Reaktionen auslösen. Dadurch, daß der statische Betriebszustand »Schaltglied eingestellt« vom Vorhandensein dynamischer Kommandos, nämlich zyklisch alternierender Kommandos abhängig gemacht ist ist eine sehr hohe Betriebssicherheit des Schaltgliedes erreichbar; eine nicht erkennbare Beeinflussung des Schaltgliedes durch irgendwelche Störgrößen ist nicht zu erwarten. Die erreichbare Betriebssicherheit wird dadurch erhöht daß das Anschalten des Schalteliedes

von einer vorgegebenen Anschaltroutine abhängig gemacht ist und davon, daß der Betriebszustand des
Schaltgliedes und der Betriebszustand der bei der Ansteuerung des Schdtgliedes mitwirkenden Schaltmittel
in der Steucrstcllc überwachbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

IO

30

35

40

+5

50

55

60

65

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur signaltechnisch sicheren Steuerung eines Schaltgliedes unter Verwendung einer Fernwirkanlage, über die das Schaltglied durch von Übertragungszyklus zu Übertragungszyklus wechselnde Umsteuerkommandos beaufschlagbar ist, wobei das Ausbleiben der Umsteuerkommandos über die vorgegebene Zykluszeit hinaus das Auslösen einer vorgegebenen Schaltroutine des Schaltgliedes veranlaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied aus zwei Einzelrelais (A. B) gebildet ist von denen das erste (A) über einen Ausgabeverstärker (VA) durch ein einmaliges Steuer-Kommando zu Beginn des Fernsteuerbetriebes vorübergehend anschaltbar ist und dabei über einen Schließer (A 1) das zweite Einzelrelais (B) kurzzeitig an eine Hilfsstromquelle (CB) anschaltet, wodurch dieses Relaic (B) anzieht und einen eigenen Schließer (B 1) zwischen dem einen Anschluß seiner Relaiswicklung und einem Ausgang eines zugeordneten Ausgabeverstärkers (VB) schließt, dessen anderer Ausgang über einen Ruhekontakt (A 2) des ersten Einzelrelais (A) und einen Schließer (B 2) des zweiten Relais (B) mit dem anderen Relaisanschluß verbunden ist und daß der dem zweiten Einzelrelais zugeordnete Ausgabeverstärker über ein Schaltwerk (SW) gesteuert wird, welches die alternierenden Umsteuerkommandos umsetzt in gleichförmige Steuerkomrnandos.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (JW) ein durch die zyklischen Umsteuerkommandos beaufschlagtes Register (RG 1, RG 11) enthält, an essen Ausgang und Eingang bei Zuführung alternierender Umsteuerkommandos jeweils inverse Signale anliegen, daß der Ausgang und der Eingang des Registers auf die Eingänge eines Exklusiv-ODER-Giiedes (EG 1, EG 11) geschaltet ist und daß der Ausgang des Exklusiv-ODER-GIiedes über ein von einem Zeitglied (ZG 2) bei jedem Umsteuerkommando jeweils für eine vorgebbare Zeitdauer durchsteuerbares UND-Glied (i/l, U11) den zugehörigen Ausgabeverstärker (VB) anschaltet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zeitglied (ZG 2) eingeprägte Schaltzeit mindestens gleich der zu erwartenden Zykluszeit der Umsteuerkommandos ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der Ausgabeverstärker (VA, VB) örtliche Hochfrequenzspannungsquellen (HS) vorgesehen sind, an die die Ausgabeverstärker über Impulsteiler (JTi, /72) angeschlossen sind, welche die Hochfrequenzsignale der örtlichen Spannungsquellen (HS) umformen in für den Betrieb der Ausgabeverstärker jeweils erforderliche Signale niedrigerer Frequenz.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsteiler (z. B. JT2) jeweils aus vorzugsweise zwei in Kaskade geschalteten Registern (FL 2, FL 12) aufgebaut sind.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das dem Ausgabeverstärker (VS,)des zweiten Einzelrelais (B) vorgeschaltete Schaltwerk (SW^zweikanalig ausgebildet und durch antivalente, zyklisch wechselnde Umsteuerkommandos der Steuerstelle gesteuert ist und daß die Ausgangssignale der beiden UND-Glieder (L'1, UU) des Schaltwerks (SW) jeweils eines der beiden Register (FL 1, FL 11) wirksamschaiten.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet daß die Ausgangssignale der Register (FL 1, FL 11, FL 2, FL 12) auf den Meldekanal der Fernwirkanlage geführt sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein den jeweiligen Betriebszustand des Schaltgliedes kennzeichnendes Signal auf den Meidekanal der Fernwirkanlage geführt ist.