DE3030252C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung der Schaltzustände einer Vielzahl von peripheren Schaltern - Google Patents

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung der Schaltzustände einer Vielzahl von peripheren Schaltern

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Erfassung der Schaltzustände einer Vielzahl von peripheren Schaltern, denen je ein Geber zugeordnet ist, sowie von etwaigen Störungen im Übertragungssystem.
Bei Steueranlagen besteht häufig das Problem, daß die zu der Steuerung gehörenden peripheren Schalter weit vom eigentlichen Steuergerät entfernt sind. Um eine Überwachung der jeweiligen Schaltzustände der Schalter durchführen zu können, sind diese mit Tonfrequenzgebern ausgerüstet, über die eine Rückmeldung des Schaltzustandes an das zentrale Steuergerät erfolgt. Dies erfordert die Verlegung einer separaten Leitung vom zentralen Steuergerät zu jedem Geber
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche in einfacher Weise durchzuführen und aufgebaut sind und eine einwandfreie Erfassung nicht
nur der jeweiligen Schaltzustände der in die Überwachung eingeschlossenen Schalter ermöglicht, sondern auch die Festlegung der Art etwa aufgetretener Fehler sowie deren Lokalisierung.
Verfahrensgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem ersten der hintereinander angeordneten Geber ein Startsignal über eine Steuerader einer dreiadrigen Leitung (3) zugeführt wird, woraufhin dieser mit einem zeitlich definierten Antwortsignal, das vom jeweiligen Schaltzustand des zugehörigen Schalters oder einer
bo Störung im zugehörigen Übertragungssystem abhängig ist, diesen bzw. diese über die Adern (4, 5) der Leitung (3) zurückmeldet, wobei das Ende des Antwortimpulses des ersten Gebcis das Startsignal für den zweiten Geber über dieselbe Steuerleitung initiiert usw., bis durch
h5 einen zeitlich variierten Antwortimpuls eines Endgliedes das Ende eines Abfragezyklus über die Adern der Leitung rückgcmeldet wird. Auf diese Weise ist eine Mchrfachausnutzung einer einzigen dreiadrigen Über-
tragungsleitung für eine Vielzahl zu überwachender Schalter möglich, wobei die Datenübertragung über mehrere Kilometer erfolgen kann. Die Geber untereinander sind völlig gleich und ferngespeist, wobei Störungen der Anlage erkannt sowie Art und Ort der Störung angezeigt werden. Störspannungen auf der Übertragungsleitung können zu keiner fehlerhaften Aussage (Redundanz auf mehreren Ebenen) führen. Der Aufwand für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erweist sich im Vergleich zu den bekannten als sehr gering.
Vorteilhaft wird über ein Display und/oder über Leuchtdioden der jeweilige Schaltzustand der zu überwachenden Schalter angezeigt, so daß an einem Zentralgerät die gesainte Anlage jederzeit und leicht zu überwachen ist. In das Zentralgerät ist eine Erstwerterfassung integriert, so daß im störungsfreien Betrieb auf der Anzeige die Adressen der geschlossenen Schalter mit einer Kennzeichnung des zuerst betätigten Schalters erscheinen. In einem Störungsfall erscheint auf der Anzeige eine Angabe über die Art und den Ort einer aufgetretenen Störung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die vom Zentralgerät empfangenen Daten ausgewertet, sortiert und mittels einer seriellen Schnittstelle, z. B. einer nachgeschalteten Steuerung, zugeleitet.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, weiche ein mit einem Rechner sowie einem Impulsgeber ausgerüstetes Zentralgerät aufweist, welches über eine dreiadrige Leitung an die Geber derart angeschlossen ist, daß diese jeweils zwischen zwei den positiven und den Null-Anschluß bildenden Adern der Leitung liegen und die dritte Ader als Steuerleitung direkt über die hintereinander angeordneten Geber von Geber zu Geber geführt ist und zur Steuerung der einzelnen Geber dient. Mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung ist es möglich, mit nur einer dreiadrigen Leitung eine Vielzahl von Gebern über viele Kilometer miteinander zu verbinden, deren Reihe durch ein Endglied abgeschlossen ist. Mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung kann beispielsweise ein mehrere Kilometer langes Förderband im untertägigen oder aber auch im übertägigen Grubenbetrieb überwacht werden, welches mit einer Vielzahl von Seilzugschaltern od. dgl. versehen ist.
Jeder Gebsr ist an die Anschlüsse e'nes Wechselkontaktes des zu überwachenden Schalters angeschlossen. Den beiden Schaltzuständen der Schalter sind jeweils bestimmte Impulse unterschiedlicher Dauer zugeordnet. Durch die Rückmeldung dieser Impulse findet im Zentralgerät eine Erfassung der Schaltzustände der jeweils zugehörigen Schalter c,tatt, so daß nicht nur eine genaue Erfassung, sondern auch eine daraus resultierende Steuerung möglich ist. Die Dauer der Impulse der einen Schaltzuständt der Schalter ist vorteilhaft halb so lang bemessen wie die der anderen Schaltzustände, so daß ein sicheres Auseinanderhalten möglich ist.
Vorteilhaft besteht jedes Antwortsignal der einzelnen Geber zur Erfassung der Schaltzustände aus drei Zeiteinheiten, von denen eine oder zwei auf die Impulse und eine oder zwei auf Pausen zwischen den Impulsen ent= fallen. Durch diese Variierung ist es möglich, etwaige Leitungsfehler, z. B. Adernbruch und -Schluß, zwischen dem Geber und dem dazugehörigen Schalter sicher zu erkennen, wobei überdies auch der On des Fehlers ermittelt wird. Das gleiche gilt für Unterbrechungen des Übertragungskabcls. Außerdem ist durch die Wahl der Signalformen eine Überwachung des Kontaktes des Schalters gewährleistet.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Signale für das Endglied aus vier Zeiteinheiten, von denen die ersten drei auf Pausen und die letzte Zeiteinheit auf Impulse entfallen.
Zur Meldung eines Leitungsbruches zwischen Schalter und dazugehörigem Geber besteht jedes Signal aus vier Zeiteinheiten, von denen die beiden ersten auf Pausen entfallen und die beiden letzten die Antwortimpulse darstellen.
Zur Meldung eines Kurzschlusses zwischen Geber und dazugehörigem Schalter besteht jedes Signal aus zwei Zeiteinheiten, von denen die erste die Pause darstellt, während die zweite den Antwortimpuls ergibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt
F i g. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau der Schaltungsanordnung,
Fig.2 in schematischer Darstellung den Anschlußplan der Geher,
F i g. 2 in schematischer Darstellu --^ den Anschlußplan der Geber,
F i g. 3 ein Diagramm mit den für die beiden Schaltzustände eingezeichneten Formen der Antwortsignale.
Fig.4 ein Diagramm mit dem Antwortsignal für das Endglied
F i g. 5 ein Diagramm mit dem Antwortsignal bei Unterbrechung der Leitung zum Schalter und ,
F i g. 6 ein Diagramm mit Antwortsignal bei kurzgeschlossener Leitung zum Schalter.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Netzteil bezeichnet, der die Wechselspannung des Netzes auf Gleichspannung von 24 Volt umformt, mit der das Zentralgerät 2 gespeist wird. Vom Zentralgerät 2 führt die dreiadrige Leitung 3 zu den hintereinander angeordneten Gebern 1. Il ... N, denen das Endglied M nachgeschaltet ist. Die Geber I. Il ... Nsowie das Endglied Msind an die Leitung3 derart angeschlossen, daß diese jeweils zwischen deren Adern 4,5 liegen, von denen die Ader 4 den positiven Anschluß darstellt und die Ader 5 den Null-Anschluß. Die dritte Ader 6 ist die .Steuerleitung, welche von Geber I zu Geber II usw. bis zum Endglied Mgeführt ist.
Das Zeniralgerät 2 ist mit einem nicht weiter dargestellten Rechner sowie einem ebenfalls nicht dargestellten Impulsgeber herkömmlicher Bauart iusgerüstet. Je nach der Anzahl der zu überwachenden Geber I. Il... N ist der Rechner, z. B. ein Microprozessor, bemessen. Vom Zentralgerät 2 führt eine weitere Leitung 7 zu einer nicht dargestellten Steuerung.
Der Anschlußplan der Geber 1, Il ... /V an die zu überwachenden Scha'ter ist aus Fig. 2 ersichtlich. Der Anschluß ist nur für den zum Geber 1 gehörenden Schalter 1.1 eingezeichnet, jedoch sind die weiter vorhai:denen Geber Il ... N in gleicher Weise an die mit ihnen verbundenen Schalter 11.2 usw. angeschlossen.
Der im einzelnen nicht dargestellte Schalter 1.! weist einen Wechselkontakt 8 auf. dessen Anschlüsse 9 über die dreiadrige Leitung 10 an den Geber I angeschlossen bo sind.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist wie folgt:
Im Norm al bet rieb führen die Geber I. Il ... N keinen Strom. Durch Betätigen des Impulsgebers im Zentraiget,5 rät 2 wird ein Einlesezyklus der Abfragesignale über die Steuerader gestartet, indem dem ersten Geber I ein Signal übermittelt wird. Der Geber I fragt den zugehörigen Schalter 1.1 ab und aniworiet mit einem zeitlich
definierten Antwortsignal, dessen Dauer vom jeweiligen Schaltzustand des zugehörigen Schalters 1.1 abhängig ist. Aus F i g. 3 sind die Antwortsignale Il für die beiden Schaltzustände eines Schalters ersichtlich. Jedes Signal Il besteht aus drei Zeiteinheiten 12, 13, 14. von ·, denen eine oder zwei auf die Impulse 15, 16 und eine oder zwei auf Pausen zwischen den Impulsen 15, 16 entfallen.
Der Start eines Einlesezyklus, ausgelöst durch das Zentralgerät 2. beginnt im Kreuzungspunkt der Achsen in dos Diagramms, wonach zuerst zwei Zeiteinheiten 12, 13 als Pausen durchlaufen werden und sich dann der Antwortimpuls 15 ausbildet, welcher für einen Schaltzustand des \om Geber 1 zu überwachenden Schalters 1.1 charakteristisch ist. Dieser Impuls 15 soll beispielsweise i) anzeigen, daß der zugehörige Schalter 1.1 unbetätigt ist. Das Ende des Impulses 15. welches in F i g. 3 durch die senkrechte Linie am Ende der Zeiteinheit 14 gekennzeichnet ist. stellt das Startsignal für das Antwortsignal i i des zweiten Gebers ii dar. .'< >
Dessen Impuls 16 erstreckt sich über zwei Zeiteinheiten 13, 14 und zeigt somit an. daß der zum Geber Il gehörende Schalter 11.2 sich in dem anderen Schallzustand befindet, d. h. also betätigt wurde. Auch hier bewirkt das Ende des Antwortimpulses 16 das Startsignal 2j für den iijchgeordneten Geber UI usw. bis /V.
Die Antwortimpulse 15, 16 werden über die Ader 4 der Leitung 3 jeweils zum Zentralgerät 2 zurückgemeldet. so daß im Anzeigeteil des Zentralgerätes 2 eiine genaue Anzeige über die jeweiligen Schaltzustande vorliegt, so daß über die Leitung 7 die Information einer nachgeschalteten Steuerung weitergeleitet wenden kann.
leder Einlesezvklus endet mit Durchlaufen sämtlicher vorhandener Geber, wobei das Ende durch das Endg ied Λ/ angezeigt ist. dessen Signal 11 aus F i g. 4 ersichtlich ist. Das Signal 11 für das Endglied Λ/ besteht aus vier Zeiteinheiten 22, 23, 24, 25 vor: denen die ersten drei Zeiteinheiten 22, 23, 24 auf Pausen entfallen und die letzte Zeiteinheit 25 den Impuls 17 darstellt. Nach Ernpfang des Impulses 17 vom Zentralgerät 2 wird ein neuer Einlesez>klus gestartet.
Da1, Signa! Il bei einem Bruch der Leitung 10 von einem Geber zum zugehörigen Schalter ergibt sich aus F 1 g. 5. Wenn beispielsweise die Leitung IO vom Geber I zu seinem zugehörigen Schalter 1.1 unterbrochen ist. ergibt sich das aus F i g. 5 ersichtliche Signal 11. Dieses besteht aus vier Zeiteinheiten 12, 13, 14, 12. von denen die beiden ersten 12, 13 auf Pausen entfallen, während die beiden letzten 14, 12 die Antwortimpulse 18 ergeben. Die Rückmeldung der Impulse 18 an das Zentralgerät 2 ergibt die Möglichkeit der Erfassung der Art und des Ortes des etwa eingetretenen Fehlers.
In F i g. 6 ist das Signal 11 für den Fall dargestellt, daß ein Kurzschluß in der Leitung IO vom Geber zum zügehörigen Schalter eingetreten ist. In diesem Falle besteht jedes Signal 11 aus zwei Zeiteinheiten 12,13. von denen die erste 12 die Pause darstellt, während die zweite 13 den Antwortimpuls 19 ergibt. Die Rückmeldung der Impulse 16 zum Zentralgerät 2 zeigt also einen andersartigen Fehler an als vorher erörtert, nämlich einen Kurzschluß gegenüber einem Bruch einer Ader der Leitung 3. aber ebenso w ie diese den jeweiligen Ort des aufgetretenen Fehlers.
Das erfindungsgemäße Prinzip beruht darauf, daß die
r~.,-.un- «~.—nnu»,-^rA un:-xA_ c. — r.--.u-An :nA^~u An*
V-H-ι^Λ_ ι m_H 11IO It. I ntiat. IM.Il It,I) JllUlll IUIIIUII, J^UUVlI 'Jv-I
jeweils angesprochene Geber, der über die Adern 4, 5 seiner Versorgungsleitung 3 an einer Spannung von z. B.
12 Volt liegt, kurzzeitig einen erhöhten Strom zieht, wc bei die Zeit des erhöhten Stroniflusses den Inform.] tionsinhalt darstellt, welcher vom Geber an das Zentra gerät zurückgemeldet wird.
Hierzu 2 Ulatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Erfassung der Schaltzustände einer Vielzahl von peripheren Schaltern, denen je ein Geber zugeordnet ist, sowie etwaige.· Störungen im Übertragungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten der hintereinander angeordneten Geber (1) ein Startsignal über eine Steaerader (6) einer dreiadrigen Leitung (3) zügeführt wird, woraufhin dieser mit einem zeitlich definierten Antwortsignal (11), das vom jeweiligen Schaltzustand des zugehörigen Schalters (I, 1) oder einer Störung im zugehörigen Übertragungssystem (10) abhängig ist, diesen bzw. diese über die Adern (4, 5) der Leitung (3) zurückmeldet, wobei das Ende des Antwortimpulses (15) des ersten Gebers (I) das Startsignal für den zweiten Geber (II) über dieselbe Steuerleitung (6) initiiert usw., bis durch einen zeitlich variierten Antwortimpuls (17) eines Endgliedes (M) das Ende £:nes Abfragezyklus über die Adern (4, 5) der Leitung (J) rückgemeldet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über ein Display und/oder Leuchtdioden der jeweilige Schaltzustand der zu überwachenden Schalter (I, I)1(II, 2...) angezeigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerader (6) von einem Zentralgerät (2) ausgeht, in dem eine Erstwerterfassung integriert ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Zentralgerät (2) ermittelten Ergebnisse einer nachgeschalteten Steuerung aber et;.e serielle Schnittstelle zugeleitet werden.
5. Schaltungsanordnung zur L jrchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein mit einem Rechner sowie einem Impulsgeber ausgerüstetes Zentralgerät (2) aufweist, weiches über eine dreiadrige Leitung (3) an die Geber (1,11... N) derart angeschlossen ist, daß diese jeweils zwischen zwei den positiven und den Null-Anschluß bildenden Adern (4, 5) der Leitung (3) liegen und die dritte Ader als Steuerader (6) direkt über die hintereinander angeordneten Geber (I, Il ... N) von Geber zu Geber geführt ist und der Steuerung der Antwortimpulse (15,16,17,18,19) dient.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der Geber (I, Il ... Wodurch ein Endglied (/V/J abgeschlossen ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Geber (I, Il... N) an die Anschlüsse (9) eines Wechselkontaktes (8) des zu überwachenden Schalters (I, 1), (II, 2 ...) angeschlossen ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Schaltzuständen der Schalter (I. 1), (II, 2 ...) jeweils best:mmte Impulse (15, 16) unterschiedlicher Dauer zugeordnet sind.
9. Schaltungsanordnung nacti Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Impulse· (15, 16) der einen Schaltzustände der Schalter (I, 1). (II. 2 ...) halb so lang bemessen ist wie die der anderenSchaltzuständc.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeich
net, daß jedes Signal der Geber (I, II... N) zur Erfassung der Schaltzustände aus drei Zeiteinheiten (1.2, 13, 14) besteht, von denen eine oder zwei auf die Impulse (15,16,18,19) und ein oder zwei auf Pausen entfallen.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Signal (11) für das Endglied (M) aus vier Zeiteinheiten (22, 23, 24, 25) besteht, von denen die ersten drei (22, 23,24) auf Pausen und die .'atzte Zeiteinheit (25) auf den Impuls (17) entfallen.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Signal (11) zur Meldung eines Leitungsbruches zwischen Geber und zugehörigem Schalter aus vier Zeiteinheiten (12, 13, 14, 12) besteht, von denen die beiden ersten (12, 13) auf Pausen entfallen und die beiden letzten (14,12) die Antwortimpulse (18) darstellen.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Signal (11) zur Meldung eines Kurzschlusses zwischen Geber und zugehörigem Schalter aus zwei Zeiteinheiten (12,13) besteht, von denen das erste (12) die Pause darstellt und das zweite (13) den Antwortimpuls (19) ergibt.
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