DE3131934A1 - Einrichtung zum digitalen ueberwachen von binaeren gebern oder dergleichen und der zugehoerigen zufuehrungsleitungen zur steuerung - Google Patents
Einrichtung zum digitalen ueberwachen von binaeren gebern oder dergleichen und der zugehoerigen zufuehrungsleitungen zur steuerungInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 8t P 3 1 2 2
Einrichtung zum digitalen Überwachen von binären Gebern oder dergleichen und der zugehörigen Zuführungsleitungen
zur Steuerung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum digitalen Überwachen von Meldeschaltern oder dergleichen
und der zugehörigen Zuführungsleitungen zur Steuerung,
bei der jedem Meldeschalter antiparallel geschaltete Gleichrichterelemente zugeordnet sind, den Zufuhrungsleitungen
rechteckförmige Taktwechselspannungen eingeprägt sind und die an der Steuerung ausgewählten
Signale die Stellung der Meldeschalter oder eine Störung auf den Zuführungsleitungen anzeigen.
Mit diesem Oberbegriff wird auf eine Anordnung Bezug
genommen,wie sie beispielsweise aus der DE-AS 25 42 996
bekannt ist.
Industrielle Prozesse werden heute in zunehmendem Maße
automatisiert. Damit erhöht sich in der Regel auch die Anzahl der Sensoren, z.B. Schalter, Taster, Wächter usw.,
an den einzelnen Aggregaten. Hieraus resultiert dann auch ein umfangreiches Leitungsnetz, das diese Sensoren
mit der zentralen Steuereinrichtung - heute meistens in Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung - mit oder
ohne Mikroprozessor - verbindet. Fehler in einem derartigen Leitungsnetz führen in vielen Fällen zu großen Stillstandszeiten,
weil eine aufwendige Fehlersuche betrieben werden muß. Je nach Art der industriellen Anlage, z.B.
Bergbau oder ChemieIndustrie, werden vom Abnehmer darum
Überwachungen gefordert, die Fehler wie Drahtbruch, Kurzschluß usw. selektiv melden und auch die Stellung des
Ch 2 Sie / 51.07.1981
- r- VPA 81 P 3 1 2 2 DE
Schalters erfassen sollen. Hierbei ist es jedoch nicht erwünscht, wenn die Zahl von Leitungsverbindungen durch
eine derartige Überwachung erhöht wird.
Bei einem bekannten Verfahren werden die externen Geber mit einer sinusförmigen Wechselspannung versorgt und
über eine Halbleiterschaltung am Geber - im einfachsten Fall zwei antiparallel geschaltete Dioden - je nach
Geberstellung nur die positive oder die negative HaIbwelle
zum Eingang des zentralen Steuergerätes durchgelassen. Das anstehende Signal kann dann z.B. derart ausgewertet
werden, daß das Auftreten der negativen Halbwelle an der Steuerung bedeutet, daß der Geber sich in
der ersten Stellung befindet, das Eintreffen der popitiven
Halbwelle, daß sich der Geber in der zweiten Stellung befindet, das Eintreffen beider Halbwellen einen
Leitungskurzschluß signalisiert und das Fehlen jeglicher Spannung den Leitungsbruch meldet. Zusätzlich kann gegebenenfalls
auch noch eine Pegelüberwachung vorgesehen werden, um eine Leitungsverschlechterung zu erfassen.
Es ist auch bekannt, statt einer sinusförmigen Wechselspannung eine rechteckförmige Wechselspannung zu benutzen
und entsprechende Signalaussagen abzuleiten. In beiden Fällen ist jedoch eine relativ aufwendige Eingangselektronik
in der Steuerung erforderlich, um die notwendige Auswertung der ankommenden Signale zu erreichen.
(Vgl. z.B. DE-AS 25 42 996). Dies beruht u.a. darauf, daß die peripheren Signalleitungen auch im ungestörten
Betrieb getaktete Signale führen.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird jedem externen
Geber eine aktive Spannungsquelle, z.B. ein Niederfrequenzsender zugeordnet, der gleichzeitig über
die Signalleitung versorgt wird.
- z- VPA 81 P 3 122 QE
Die Eingangselektronik übernimmt dann ebenfalls für jedes
Eingangssignal die Auswertung des anstehenden Signales.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
bei einer Einrichtung "der eingangs genannten Art die Signalauswertung zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß auf jeden Steuerungseingang über einen Widerstand eine gegenüber der ersten
Taktwechselspannung phasenverschobene Taktwechselspannung geschaltet ist und die sich jeweils aus den beiden
Taktwechselspannungen an den Eingängen ergebenden Potentialverläufe als Anzeigekriterien dienen. Vorteilhafter-
weise wird dabei als Phasenverschiebung 180° gewählt.
Auf diese Weise ergibt sich aus dem Potentialverlauf - d.h. dem statischen Pegel - praktisch sofort der Zustand
von Leitung bzw. Geber. Der Mehraufwand zur Realisierung der Schaltung besteht im wesentlichen nur aus
dem Widerstand, da die Taktsignale bei den heute normalerweise
verwendeten speicherprogrammierbaren Steuerungen von vornherein vorhanden bzw. durch Software
leicht zu realisieren sind. Bei konventionellen Elektroniksteuerungen fällt eine Takterzeugung ebenfalls
kaum ins Gewicht.
Zusätzlich zur Überwachung von Leitungen und Gebern kann vorteilhafterweise auch noch das Taktsystem selbst überwacht
werden. Ebenso kann es von Vorteil sein, wenn der Pegel der Taktwechselspannung überwacht wird.
Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert?
es zeigen:
Figur 1 das Prinzip der überwachung, Figur 2 eine etwa detailliertere Schaltung im Rahmen
einer Steuerung,
Figur 3 die Taktwechselspannungen und das Potential
Figur 3 die Taktwechselspannungen und das Potential
s
- #- VPA 81 P 3 1 2 2 DE
(Pegel) an den Eingängen der Steuerung, Figur 4 den Ersatz eines Wechselschalters durch einen
einfachen Schalter, dessen Stellungen ebenfalls überwacht werden sollen und
Figur 5 eine einfache Anordnung zur Überprüfung des Pegels
der Taktwechselspannung.
In Figur 1 ist die Gesamtanlage schematisch in zwei Teile
unterteilt, nämlich einmal in den Teil 1, der die externen Geber wie Schalter, Taster usw. umfaßt und den zentralen
Teil 2, der die Steuerung, z.B. eine speicherprogrammierbar^ Steuerung mit serieller Datenverarbeitung
umfaßt. Es besteht die Aufgabe, die Stellung der Geber von denen der Einfachheit halber nur ein Geber 3 i" ier
Zeichnung dargestellt ist, zu erkennen und ferner zu erfassen, ob die.Zuleitungen 8 bzw. 9 zum Geber 3 unterbrochen
sind oder ein Kurzschluß K zwischen den Leitungen 8 und 9 vorliegt.·
Hierzu werden die Geber 3 über die Leitung 8 an eine Taktwechselspannung
T2 angeschlossen, wie sie beispielsweise in Zeile 2 von Figur 3 dargestellt ist. Je nach Schalterstellung
ä oder b liegt dann die Spannung am Gleichrichterelement
4 oder am gegensinnig gepolten Gleichrichterelement 5. Die Gleichrichterelemente 4 bzw. 5 sind über
eine gemeinsame Leitung 9 mit dem Eingang 61 des betreffenden Digitaleingabebausteines 6 der Steuerung verbunden.
Zusätzlich wird über Leitung 10 und Widerstände 7 von z.B.
2 KJian die Eingänge 61 eine Taktwechselspannung T1 angelegt,
die um 180° gegenüber der Taktwechselspannung T2 verschoben ist. Diese Taktwechselspannung T1 ist in Zeile
1 von Figur 3 dargestellt. Sie kann in einfacher Weise z.B. mittels eines Umkehrgatters 11 aus der Taktwechselspannung
T.2 erzeugt werden.
-$- VPA 81 P 3 122 DE
Unter der Voraussetzung, daß der Quellwiderstand der Taktwechselspannungsquellen gegen Null geht, die.endliche
Steigung der Taktflanken vernachläßigt wird und der Widerstand der Digitaleingabebausteine gegen unendlich geht,
ergibt sich aus den beiden Taktwechselspannungen in Verbindung mit den antiparallelen Gleichrichterelementen 4
und 5 einer der in den Zeilen 3 bis 6 dargestellten Potentialverläufe
P am Eingang 61, und zwar, falls sich der
Geber 3 in der Stellung a befindet, das Potential H am Eingang 61, falls sich der Geber 3 in der Stellung b befindet,
das Potential L, bei einem Kurzschluß K zwischen den Leitungen 8, 9 oder zwischen verschiedenen Geberleitungen
das Signal in Zeile 5, das der Taktwechselspannung T2 entspricht und bei einem Drahtbruch B, der in
Zeile 6 dargestellte Potentialverlauf, der der Taktwechselspannung
T1 entspricht.
Figur 2 zeigt die etwas erweiterte Form einer schaltungsmäßigen
Realisierung des in Figur 1 gezeigten prinzipiellen Erfindungsgedankens. Hier sind als Spannungsquellen
für die Taktwechselspannungen T1 und T2 jeweils Ausgabestufen 12 und 13 vorgesehen, die durch Software-Befehle
im Rahmen einer speicherprogrammierbaren Steuerung so angesprochen werden, daß sie an ihren Ausgängen die benötigten
Taktwechselspannungen T1, T2 zur Verfügung stellen.
Mit der Überwachung kann nicht nur der Kurzschluß K zwischen Hin- und Rückleitung 8, 9 des Gebers erfaßt werden,
sondern auch ein Kurzschluß K1 zwischen zwei benachbarten Leitungen 8. In jedem Fall ist das Potential P auf
dem digitalen Eingangsbaustein 6 ein Kriterium für den Zustand des betreffenden Gebers 3 und der Leitungen.
Bei der in Figur 4 gezeigten Anordnung wird der Geber durch einen einfachen Ein-Ausschalter 31 gebildet. Um
auch hier den Zustand des. Schalters und die Leitung überwachen zu können, wird die zweite Schalterstellung dadurch
simuliert, daß beim Öffnen des Schalters 31 der Transistor
-ir- VPA 81 P3 122 0E
32 leitend wird, was so wirkt, als ob der Schalter 31 wie
in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 auf den anderen Gleichrichterzweig umgeschaltet worden wäre.
Die Anordnung nach Figur 5 dient zürn Pegeltest. Hierzu
ist im Zuge der Leitung 8 ein Testschalter 81 vorgesehen, nach dessen Öffnen die Taktwechselspannung bzw. der Taktwechselstrom
durch Verändern des Widerstandes 82 in der Amplitude eingestellt werden kann. Die resultierende Amplitude
kann mit einem Meßgerät 83 überwacht werden. Es kann hiermit geprüft werden, ob sich z.B. die Isolationseigensehaften
der Leitungen verschlechtert haben, z.B. derart, daß bei einer bestimmten Reduzierung der Testwechselspannung
kein Meßsignal empfangen wird, obvVil dies bei einwandfreiem Arbeiten der Anlage der Fall sein
müßte. Diese Pegeltestumschaltung kann gelegentlich von Hand oder auch selbsttätig von Zeit zu Zeit durch die
Steuerung vorgenommen werden.
Die vorliegend beschriebene Überwachungsschaltung ist im Prinzip für alle elektronischen Steuerungen brauchbar,
ist aber besonders vorteilhaft für seriell arbeitende speicherprogrammierbare Steuerungen, da bei diesen die
Takterzeugung ohne weiteres von vornherein gegeben ist
und auch die Taktfrequenz der Taktwechselspannung auf die Arbeitszyklen der Steuerung abgestellt werden kann,
z.B. wird die Überprüfung von Geber und Leiter jeweils am Beginn oder am Ende eines Abfragezyklus der Geber vorgenommen.
....'.
3 Patentansprüche
5 Figuren
3 Patentansprüche
5 Figuren
Claims (3)
- Patentansprüche('1 .^Einrichtung zum digitalen Überwachen von binären Gebern oder dergleichen und/oder zugehörigen Zuführungsleitungen 5" zur Steuerung, bei der jedem Geber antiparallel geschaltete Gleichrichterelemente zugeordnet sind und den Zuführungsleitungen rechteckförmige Taktwechselspannungen eingeprägt sind und die an der Steuerung ausgewerteten Signale die Stellung der Geber oder Störungen auf den Zuführungsleitungen anzeigen, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Steuerungseingang über einen Widerstand (7) eine gegenüber der erstgenannten Taktwechselspannung (T2) phasenverschobene Taktwechselspannung (T1) geschaltet ist und die sj ^1I jeweils aus den beiden Taktwechselspannungen (T1, T2) an den Eingängen (61) ergebenden Potential verlaufe (P.) als Anzeigekriterien dienen.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e ichnet, daß die Taktwechselspannungen um 180° gegeneinander verschoben sind.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ ei c h η e t, daß im Zuge der Zuführungsleitungen (8, 9) zu den Gebern (3) eine Einrichtung (82) zur Verminderung des Signalpegels um vorbestimmte Werte vorgesehen ist.
Priority Applications (4)
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DE19813131934 DE3131934A1 (de) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | Einrichtung zum digitalen ueberwachen von binaeren gebern oder dergleichen und der zugehoerigen zufuehrungsleitungen zur steuerung |
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- 1982-08-02 DE DE8282106980T patent/DE3262329D1/de not_active Expired
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