DE3244878A1

DE3244878A1 - Meldeeinrichtung fuer brennbare gase

Info

Publication number: DE3244878A1
Application number: DE19823244878
Authority: DE
Inventors: Joe Kevin 33565 Pinellas Fla. Winner
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1983-06-16
Also published as: CA1178373A; US4464653A

Description

BESCHREIBUNG '

Meldeeinrichtung für brennbare Gase

Die Erfindung betrifft Meide- bzw. überwachungseinrichtun gen für brennbare Gase. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Meldeeinrichtung für brennbare Gase, die von einer zentralen Kontroll- und Steuerstation entfernt angeordnete Meßfühler sowie übertragungs- und Verarbeitungs anlagen für digitale Daten aufweist.

In vielen großen Fabriken werden die im Werk herrschenden Bedingungen von einer zentralen Kontrollstation aus überwacht, welche Daten von entfernt angeordneten Meßfühlern empfängt und sie für überwachungs- oder Alarmzwecke verarbeitet. Bei brennbaren Gasen sind die am weitesten verbreiteten Meßfühler vom katalytisch beaufschlagten Typ nach der US-Patentschrift 3 092 799. Diese Meßfühler erzeugen ein niederpegeliges analoges Ausgangssignal für die Konzentration von brennbarem Gas, welcher der Meßfühler ausgesetzt ist. Meßfühler dieser Art müssen vor dem Einsatz und später periodisch geeicht werden, um Unterschiede der Empfindlichkeit sowie Alterungswirkungen auszugleichen.Bei herkömmlichen Einrichtungen wird das an der Kontrollstation anliegende Ausgangssignal des Meßfühlers durch die Eigenschaften der übertragungsleitung beeinflußt, welche den Meßfühler mit dem Steuergerät verbinden. Eine Eichung erfordert den Einsatz von zwei Arbeitskräften, wobei sich eine am Meßfühler befindet, um diesen den Prüfgasen auszusetzen, und die andere am Steuergerät, um die entsprechenden Justierungen vorzunehmen. Bei diesen Anlagen sind keine Mittel vorgesehen, fehlerhafte Eichverfahren, gealterte oder unempfindliche Meßfühler oder Fehler im Datenverarbeitungskreis zu melden. Bei der Abgabe eines Alarmzeichens

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geben die früheren Einrichtungen keine Anzeige dafür, ob der Alarm infolge eines Fehlers der Anlage oder ein echter Alarm für eine gefährliche Konzentration von brennbarem Gas am Ort des Meßfühlers war.

In der US-Patentanmeldung Nr. 315.684 wird eine Meldeeinrichtung für brennbares Gas bekannt gemacht,bei welcher Signale in digitaler Form von einem entfernten Meßfühler an ein Steuergerät übertragen werden, wodurch die Wirkung ^der Übertragungsleitung auf das Signal ausgeschlossen wird. Bei dieser Signalübertragungsanlage und der erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinrichtung brauchen am Steuergerät keine Justierungen vorgenommen zu werden. Das Steuergerät führt eine automatische Eichung durch,

j5 und es wird nur eine Arbeitskraft gebraucht, die den Meßfühler den Prüfgasen aussetzt. Das Steuergerät bietet auch Vorrichtungen, welche Fehler der Anlage von echten Alarmzuständen unterscheiden und im Falle eines Anlagenfehlers die Art der Fehlfunktion akustisch anzeigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Meldeeinrich tung für brennbare Gase mit einer Vorrichtung zur Selbsteichung der entfernt angeordneten Meßfühler zu schaffen. Erfindungsgemäß ist auch eine Meldeeinrichtung für brennbare Gase mit einer Vorrichtung vorgesehen, welche ermittelt und anzeigt, daß der Meßfühler infolge abnehmender Empfindlichkeit ersetzt werden muß. Mit der Erfindung wird sodann bezweckt eine Meldeeinrichtung für brennbare Gase zu schaffen, deren Genauigkeit der Ausgangsdaten durch Kompensation der eigenen Nichtlinearität des Meßfühlers erhöht wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Meldeeinrichtung für brennbare Gase vorgesehen, welche Fehler der Anlage überwacht und die Art sowie die Stelle der Fehler indentifizieren kann. Die erfindungsgemäße Einrichtung umfaßt entfernt angeordnete Meßfühler

BAD ORlGiMAL

für brennbare Gase, welche analoge Ausgangssignale für die Konzentration von brennbaren Gasen an ihren Stellen erzeugen. Es sind Einrichtungen vorgesehen, welche Analogdaten des Meßfühlers in digitale Daten umsetzen und diese digitale Daten eine Zentraleinheit übertragen. In der Zentraleinheit werden die Daten in verschiedener Art geprüft, um die Vollständigkeit der Datenumwandlung des Meßfühlers und der Übertragungsvorrichtung zu ermitteln und außerdem auf Gültigkeit durch Vergleich mit den erwarteten Meßbereichen der Ausgangssignale des Meßfühlers. Nach Abschluß der VoIlständigkeits- und Gültigkeitsprüfung berechnet die Zentraleinheit die Konzentration brennbarer Gase am Ort des Meßfühlers, vergleicht den Wert mit vorgegebenen Alarmsollwerten und erzeugt, falls erforderlich, Alarmsignale.Falls eine der verschiedenen Datenprüfungen nicht bestanden wird, sind Einrichtungen für die akustische Identifizierung der bestimmten Prüfung oder Prüfungen vorgesehen, die nicht bestanden wurden.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Aufriß des erfindungsgemäßen Steuergeräts bzw.der erfindungsgemäßen Zentraleinheit;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Erfindung;

Fig. 3 ein Flußdiagramm des Hauptprogramms des Mikroprozessors des Steuergerätes;

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Alarm-Sollpunktprogramms (AL SET) des Hauptprogramms für die Eingabe der Alarm-Sollpunkte in den Mikroprozessor;

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Fig. 5 ein Flußdiagramm des Eichungs-Eingabeprogramms (CAL SET) des Hauptprogranuns zur Eingabe von Eichgaskonstanten in den Mikroprozessor;

Fig. 6 ein Flußdiagramm des Löschprogramms (RST) zum

Löschen von während des Betriebs der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgelösten Alarmmeldungen;

Fign. 7A zusammen ein Flußdiagramm für das Normalbetriebs-^Un . programm (OPR) des Hauptprogranuns für den Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 8 ein Diagramm des bei der Erfindung eingesetzten Datenformates;

Fign.9A,

9B und 9C zusammen ein Flußdiagramm des Unterprogramms

im Betriebsprogramm zur Sicherung der Gültigkeit der zu verarbeitenden Daten (READ UART).

Fign.1OA

und 1OB zusammen ein Flußdiagramm des Unterprogramms Eichung anfordern (CALIBRATION REQUEST) im Betriebsprogramm (OPR), damit eine Eichung von entfernt angeordneten Meßfühlern durch eine Person durchgeführt werden kann.

Fig. 1 ist eine Darstellung der Frontplatte des erfindungs gemäßen Steuergerätes oder der erfindungsgemäßen Zentraleinheit. Beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel können ^O fünf entfernt angeordnete Meßfühler für brennbare Gase bedient werden, obwohl es klar ist, daß die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl von Meßfühlerkanälen beschränkt ist. Im Oberteil der Frontplatte erscheint eine numerische Anzeige 10, die aus zwei dezimalen Stellenwertzahlen besteht, die aus herkömmlichen Leuchtdioden mit sieben Seg-

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menten gebildet werden. Ein durch ein Schutzgitter verborgener Lautsprecher 11 liefert akustische Daten in der Form von stimmlichen Meldungen zur Kennzeichnung der Art eines Funktionsfehlers der Anlage oder auch Töne, welche auf Fehler der Anlage aufmerksam machen.

Eine von hinten beleuchtete Tastenfeldmatrix 12 mit den Abmessungen 4x5 Zoll (ca. 101,5 χ 127 mm) ist unterhalb des Lautsprechergitters angebracht. Die vier Tasten einer ig jeden Zeile des Tastenfeldes sind jeweils mit einer Kanalzahl, H, L und F bezeichnet. Die fünf Tastenzeilen sind den einzelnen Meßfühlerkanälen zugeordnet.

Ein Betriebsartenschalter 13 mit vier Stellungen ist unterhalb des Tastenfeldes 12 angeordnet. Die Stellungen des Schalters 13 sind gekennzeichnet: "CAL SET" "RST", "OPR" und "AL SET". Ist der Schalter 13 auf "CAL SET" gelegt, dann ist das Tastenfeld auf Dateneingabe für den Mikroprozessor geschaltet, und die Anzeige 10 gibt den Dezimalwert der eingegebenen Daten an. "CAL SET" dient zur Eingabe des Wertes des Prüfgases in den Speicher des Mikroprozessors in Form von Anteilen oder Prozentzahl der unteren Explosionsgrenze (LEL) des Prüfgases, das zur Eichung der Meßfühler dient. Beispielsweise bedeutet die LEL von Methan eine Konzentration von fünf Volumenprozent

Wenn

in Luft./eine Konzentration von 2,5 % von Methan als Prüfgas verwendet wird, dann sind die speziellen während "CAL SET" einzugebenden Daten 50. Dies erfolgt durch Niederdrücken einer Kanalzahl am Tastenfeld 12 entsprechend dem Sensor, an welchem das Gas eingesetzt werden soll worauf die Taste H für diesen Kanal gedrückt wird, wodurch die Anzeige 10 und die Daten die sie darstellt in Schritten von 1% erhöht werden, bis der Sollwert erreicht ist. Die Taste L für diesen Kanal bewirkt, daß die Daten in Stufen von 1% für jeden Tastendruck ver-

BAD ORIGINAL

ringert werden, wenn eine Wertverminderung der Daten erforderlich sein sollte.

In der Betriebsart "AL SET" bilden das Tastenfeld 12 und die Anzeige 10 Einrichtungen für Eingabe und Anzeige der oberen und unteren Sollwertpunke der für jeden Kanal vorgegebenen LEL. Wenn beispielsweise eine niedrige Alarmschwellstufe vorgegeben werden soll/ wenn die Gaskonzentration an einem bestimmten Meßfühler 25% LEL erreicht, dann wird die Taste L nacheinander gedrückt und bewirkt, daß die Anzeige und die sie darstellenden Daten 5%-weise erhöht werden, bis der Wert 25 angezeigt wird. Ebenso wird der obere Alarmsollwert durch aufeinanderfolgendes Niederdrücken der Taste H eingegeben, bis der Sollwert für die obere Alarmschwelle erreicht ist.

Das Steuergerät ist auf Normalbetriebsart geschaltet, wenn der Schalter 13 auf "OPR" steht. In dieser Betriebsart wählt das Steuergerät automatisch den Kanal mit der höchstprozentigen LEL, die für jeden der fünf Meßfühlerkanäle abgegriffen wurde und zeigt den Prozentwert für diesen Kanal auf der Anzeige 10 an, wobei sie auch diesen Kanal durch Aufleuchten der entsprechenden Känaltaste am Tastenfeld 12 kennzeichnet. Die Bedienung kann den Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze (LEL) des an jedem anderen Meßfühlerort anwesenden brennbaren Gases dadurch prüfen, daß sie eine der anderen Kanalwahltasten am Tastenfeld 12 drückt, worauf der Prozentsatz der LEL für diesen Kanal kurzfristig auf der Anzeige 10 erscheint.

Wenn die Konzentration des brennbaren Gases an einen Meßfühlerort größer ist als der Sollwertpunkt für die untere Alarmschwelle, leuchtet die Taste L für diesen Kanal mit einem blinkenden gelben Licht auf, wobei eine externe Alarmvorrichtung betätigt wird, wenn die Anlage damit ausgerüstet ist. Ebenso leuchtet die Taste H am

Tastenfeld 12 für diesen Kanal mit einem roten Blinklicht auf und falls vorhanden, wird eine externe Alarmvorrichtung ausgelöst, wenn die Konzentration des brennbaren Gases an einem Meßfühlerort größer ist als der Sollwert für die

5 obere Alarmschwelle. Tritt ein Funktionsfehler in einem Meßfühlerkanal auf, dann leuchtet die Taste F am Tastenfeld 12 für diesen Kanal gelb auf.

Ist der Schalter 13 auf "RST" gelegt, dann ist das Steuergerät auf Betriebsart Löschen geschaltet.Wenn immer der Sollwertpunkt für die hohe oder niedrige Alarmschwelle eines Kanals überschritten wird, werden die Alarmlampe und eine externe Alarmanlage ausgelöst. Ein Niederdrücken der angesteuerten Alarmtaste während der Betriebsart Lösehen schaltet die Alarmvorrichtung ab und bereitet das Steuergerät für den Normalbetrieb der Rückschaltung auf die Betriebsart "OPR" vor, vorausgesetzt, daß sich der Zustand, der den Alarm ausgelöst hat, aufgelöst hat. Das Niederdrücken einer leuchtenden Taste F während des Löschens oder der Rückstellung bewirkt, daß durch den Lautsprecher 11 eine akustische Anzeige von der Art des Fehlers erfolgt. Eine Beschreibung der so gekennzeichneten Fehler wird nachstehend gegeben.

Fig.2 zeigt ein Blockschaltbild der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel· bedient ein Steuergerät 15 bis zu fünf entfernt angeordnete Meßfühler 16. Jeder Meßfühler weist einen katalytisch aktiven Meßfühler 17 für brennbares Gas auf, der ein analoges Ausgangssignal für die Konzentration von brennbarem Gas am Meßfühlerort erzeugt. Das analoge Ausgangssignal des Meßfühlers 17 wird in ein paralleles Digitalsignal durch einen Digital-Analogumsetzer 18 verwandelt. Ein Eingabe-Ausgabebaustein für serielle Datenübertragung (UART) 19 empfängt die parallelen Digital-

daten vom Umsetzer 18 und wandelt sie in serielle Digitaldaten zur Übertragung durch einen Frenquenzumtastungsmodulator 21 über eine Übertragungsleitung 22, welche den Meßfühler 16 mit dem Steuergerät 15 verbindet. Der Meßfühler 16 und die mit ihm verbundenen Datenübertragungseinrichtungen werden voll/der US-Patentanmeldung Nr. 315.684 beschrieben.

In der Mitte des Steuergerätes 15 ist ein Mikroprozessor (MPU) 25 angeordnet. Das Speichern der Programmbefehle und anderer statischer Daten erfolgt durch einen Festwertspeicher (ROM) 26, während die Speicherung dynamischer Daten durch einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 27 erfolgt. Beide Speicher 26, 27 werden in herkömmlicher Weise durch den Mikroprozessor 25 gesteuert und abgerufen. Die Eingabe von Daten in den und die Ausgabe von Daten aus dem Mikroprozessor 2 5 wird durch eine programmierbare Schnittstelle (PIE) 28 gesteuert. Unter dem Befehl des Mikroprozessors 25 steuert die programmierbare Schnittstelle 28 das Einschreiben von Daten auf einer Datensammelschiene 29 über die Eingangsbausteine 31 und 32, und das Auslesen von Daten auf die Datensammelschiene durch Ausgabegeräte über die Ausgabebausteine 33-38. Die Eingabebausteine 31, 32 und die Ausgabebausteine 33-38 weisen je einen Puffer zur zeitweiligen Speicherung der Eingabe-Ausgabedaten auf. Die Steuerung der Ausgabebausteine 33-38 erfolgt durch die programmierbare Schnittstelle 28 über ein Befehlsdekodiergerät 39, welches die Adressenbefehle auf der Datensammelschiene 29 dekodiert und an die einzelnen Ausgabebausteine 33-38 die Steuersignale A-F abgibt.

Daten für die Konzentration für den Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze (LEL) des für die Eichung verwendeten Prüfgases werden in den RAM 27 über das Tastenfeld Dekodiergerät 41 und den Eingabebaustein 31 eingeschrieben, wobei der dann auf "CAL SET" stehende Betriebsartenschalter die Art der eingegebenen Daten identifiziert. Auch die Daten für den oberen und unteren Alarmsollwert werden durch den

Eingabebaustein 31 eingegeben, während der auf "AL SET" stehende Betriebsartenschalter 13 die eingegebenen Daten als Alarmsollwerte kennzeichnet.

Daten über die Konzentration von brennbarem Gas am Meßfühlerort, die der Meßfühler 16 abgibt, gelangen durch einen Eingabemultiplexer 42 an das Steuergerät, der die Übertragungsleitung von einem der fünf möglichen Eingangskanäle mit einem Detektor für gleitende Frequenzumsetzung (FSK-Detektor) 43 verbindet. Der Detektor 4 3 wandelt die in der Form von zwei verschiedenen Tönen auf der Übertragungsleitung anliegenden Daten, von denen einer die binäre "0" und der andere die binäre "1" darstellt, in Gleichspannungspegel um. Die seriellen digitalen Gleichspannungsdaten des Detektors 43 gelangen an einen Eingabe-Ausgabe-Baustein (UART) 44, der auf Befehl der programmierbaren Schnittstelle (PIE) 28 die gespeicherten Daten als digitale Paralleldaten auf die Datensammelschiene 29 überträgt. Der Eingabebaustein 32 liefert Daten an den Mikroprozessor 25 für die Anzahl der in Betrieb befindlichen Meßfühlerkanäle, die durch einen Kanalwahlschalter 4 5 geliefert werden, sowie auch Daten für einen Funktionsfehler der Stromversorgung der Anlage, die von einem Netzüberwachungsgerät 46 geliefert werden.

Die Ausgangsdaten des Mikroprozessors 25 werden an periphere Geräte über die Ausgangsbausteine 33-38 abgegeben. Tn der Betriebsart "OPR" bestimmt dor Mikroprozessor 2 5 den Meßfühlerkanal, an welchem die höchste prozentuale Explosionsgrenze herrscht und überträgt den Wert dieser Konzentration über den Ausgangsbaustein 34 und das Anzeigedekodiergerät zur Anzeige auf der numerischen Anzeigetafel 10, während der angezeigte Kanal durch Daten identifiziert werden, die über den Ausgabebaustein 35 an die Leuchtdioden 48

BAD ORSGlMAL

für die Kanalanzeige übertragen werden. Daten über den prozentualen Anteil der unteren Explosionsgrenze (LEL) in der Konzentration der brennbaren Gase an den anderen Meßfühlern liegen im Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM 27 an; sie können zur Anzeige durch Drücken der entsprechenden Kanaltaste am Tastenfeld 12 abgerufen werden. Sollte die Konzentration der brennbaren Gase stärker als die unteren oder oberen Sollwerte sein, so werden, die Alarmsignale über den Ausgangsbaustein 38, das Blinkerregister 49 und

IQ die logische Schaltung 51 übertragen, die mit den Steuerstufen 4 8 für die Leuchtdioden verbunden ist, um die richtigen Leuchtdioden aufblinken zu lassen, welche die Tasten H und L des Tastenfeldes 12 beleuchten. Gleichzeitig wird eine akustische externe Alarmeinrichtung 52 durch ein Alarmsignal betätigt, das über den Ausgangsbaustein 37 läuft, um die Steuerstufen 53 eines Alarmrelais anzukoppeln. Wenn der Mikroprozessor 2 5 einen Funktionsfehler der Anlage oder des Meßfühlers eines Kanals entdeckt, dann wird über den Ausgangbaustein 38 und das Blinkerregister 49 ein Warnsignal übertragen, wodurch/entsprechende Taste F des Tastenfeldes 12 aufleuchtet und damit den fehlerhaften Kanal kennzeichnet. Ein Dauerschrieb von den von allen Kanalmeßfühlern abgegriffenen Gaskonzentrationen kann mit den über den Ausgabebaustein 36 und einen Digital-Analogumsetzer 54 an einen Blattschreiber 55 übertragenen Daten erstellt werden. Wenn der Mikroprozessor 25 einen Funktionsfehler bei einen Meßfühlerkanal abgegriffen hat, werden die Daten durch den Ausgabebaustein 33 übertragen, um die Aussprache von einem oder mehreren von neun in einem Sprachfrequenzgenerator 56 gespeicherten Kurzsätzen auszulösen. Wenn der Betriebsartenschalter 13 auf RST gestellt ist, so ertönen beim Niederdrücken der beleuchteten Tasten F des Tastenfeldes 12 die angesteuerten Kurzsätze bzw. der angesteuerte Kurzsatz über den Lautsprecher 11, um die Art des Funktionsfehlers zu kennzeichnen. Die vom Sprachfrequenzgenerator 56

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gespeicherten Kurzsätze sind folgende:

"Meßfühlerfehler" ertönt, wenn ein elektrischer Fehler im katalytischen Meßsensor auftritt, jedoch die Elektronik und übertragungsleitung des Meßfühlers sowie auch das Steuergerät funktionieren sonst richtig.

"Meßfühler eichen" ertönt, wenn das Eichverfahren nicht richtig durchgeführt wurde, einschließlich der Nichtein- IQ gäbe der Prüfgaskonzentration, wenn das Steuergerät in der Betriebsart CAL SET arbeitet oder wenn diese Daten im Speicher infolge eines Stromausfalls verloren gingen.

"Meßfühler auswechseln" ertönt,wenn die Empfindlichkeit des katalytischen Meßfühlers unter einen zulässigen Pegel infolge von Alterung, Verschmutzung oder anderer Fehler abgefallen ist, oder wenn ein Fehler während des Eichverfahrens aufgetreten ist, d.h. wenn z.B. ein Prüfgas mit einer anderen Konzentration verwandt wurde als der während der Betriebsart CAL SET eingegebene Wert für die Prüfgaskonzentration.

"Schleifenfehler" ertönt, wenn falsche oder beschädigte Daten aus einem Meßfühlerkanal empfangen werden.

"Netzausfall" ertönt beim Verlust der Betriebs- oder Reservespannung.

"Alarmeinrichtungen eichen" ertönt, wenn die Sollwerte für die obere und untere Alarmgrenze nicht für jeden belegten Kanal eingegeben wurden oder wenn diese Daten wegen Netzausfall verloren gingen.

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"Betriebsart eichen" ertönt zur Anzeige dafür, daß ein Meßfühler geeicht wird.

"Überflutungsbedingung" ertönt, wenn ein katalytischer Meßfühler einer Gaskonzentration von über 99 % der unteren Explosionsgrenze ausgesetzt ist. Solche Konzentrationen sättigen den Meßfühler und bewirken, daß seine Ausgabedaten für eine erhebliche Zeit nach der "Überflutung" unzuverlässig bleiben.

"Betriebsartenfehler" ertönt, wenn ein Kanalwahlschalter 45 nicht richtig eingestellt ist und damit nicht der Anzahl der belegten Kanäle entspricht.

Eine weitere Anzeige für einen Fehler des Steuergeräts ist in der Form eines Wobbeitones vorgesehen, der durch einen Taktgeber für Programmausfälle ausgelöst wird, wenn der Mikroprozessor 25 nicht laufend die Programmroutinen innerhalb einer vorgeschriebenen Zeitspanne beendet.

Der Mikroprozessor 25 wird gemäß den in den Fign. 3-7, 9 und 10 dargestellten Befehlen programmiert. In Fig. 3 ist das Hauptprogramm dargestellt. Der erste Befehl 62 dient dazu, die Stellung des Betriebsartenschalters 13 zu prüfen. Bei 63 wird dem Mikroprozessor mitgeteilt, das durch die Stellung des Betriebsartenschalters 13 angegebene Programm durchzuführen, das z.B. eines der folgenden Programme sein kann: AL SET 64 für die Eingabe der Alarmsollwerte H und L; CAL SET 65 für die Eingabe der Konstanten für das während der Eichung des Meßfühlers zu verwendende Eichgas; RST 66 zum Löschen von Alarmeinrichtungen, die durch einen Anlagenfehler oder durch eine gefährliche Konzentration von brennbarem Gas beaufschlagt worden sein können und OPR 67, wobei die Anlage ihre normale Aufgabe der Überwachung der entfernt angeordneten Meßfühler er-

füllt und das Vorhandensein von gefährlichen Zuständen an solchen Orten meldet.

Wird eines der Programme 64-67 eingeschaltet, so wird ein § Fortschreibungsbefehl 68 abgegeben, der eine Datenübertragung vom Ausgabebaustein 36 über den Digital-Analogumsetzer 54 an dem Blattschreiber 55 ermöglicht. Anschließend wird der Befehl 69 gegeben, der den Taktgeber 57 für Programmfehler kurzzeitig einschaltet, worauf das Programm IQ zum Befehl 62 für eine Wiederholung zurückspringt.

Der Taktgeber 57 für Programmfehler umfaßt einen wiedertriggerbaren Multivibrator mit einer Zeitkonstante von ca. 10 Sekunden. Ein Befehl des "Kurzzeittaktgebers" 57

■^5 für den Mikroprozessor bewirkt, daß am Taktgeber 57 ein Auslösesignal anliegt, wodurch das Ausgangssignal des Taktgebers für etwa 10 Sekunden hochpegelig wird. Solange die Schrittschalt- oder Kurzzeitbefehle vom Mikroprozessor in Intervallen von weniger als 10 Sekunden empfangen werden, bleibt das Ausgangssignal des Taktgebers 57 hochpegelig, und es wird kein Alarm für einen Programmfehler erzeugt.

Fig. 4 zeigt das Programm AL SET 6.4. Der Zweck von AL SET besteht darin, es der Bedienung der Anlage zu ermöglichen, für jeden überwachten Kanal die oberen und unteren Alarmsollwerte einzugeben. Beispielsweise kann die Bedienung wünschen, bei einer Gaskonzentration von 2 5% der unteren Explosionsgrenze an einen bestimmten Ort alarmiert zu werden, so daß frühe Maßnahmen eingeleitet werden können, um eine potentielle Gefahrensituation kontrollieren zu können, und er kann auch wünschen zu erfahren, wenn die Konzentration weiter auf angenommen 50% der unteren Explosionsgrenze angestiegen ist, so daß Notmaßnahmen ergriffen werden können. Damit wäre der Alarm L auf 25% und der Alarm H auf 50% einzustellen.

Bei Eingabe dieses Programms wird der Befehl 69 zur Wieder-

ansteuerung des Taktgebers 57 gegeben, worauf alle auf der Anzeige 10 erscheinenden Daten durch eine Dunkeltastung gelöscht werden und der Tastenfeldkodierer 41 durch den Befehl 72 geprüft wird, um zu ermitteln, ob ein Kennzeichen zur Anzeige dafür gesetzt wurde, daß eine der Tasten des Tastenfeldes 12 betätigt wurde. Ist dies nicht der Fall, dann springt das Programm zum Eingangspunkt zurück und läuft über die Befehlsstellen 69, 71 und 72 wei-IQ ter, bis eine Taste betätigt wurde. Wird das Schließen einer Taste abgegriffen, dann ist der Kanal, mit dem der geschlossene Schalter verbunden ist, gekennzeichnet, und das Tastenfeldkennzeichen wird auf 73 gelöscht. Die nächste geschlossene Taste oder der nächste geschlossene Schalter wird als Taste H auf 74 oder als Taste L auf 75 gekennzeichnet. Wenn die geschlossene Taste weder eine Taste H noch L war, falls die Bedienung beispielsweise irrtümlicherweise eine Kanalzahl oder eine F-Taste drückt, springt das Programm zum Ausgangspunkt zurück. Ergibt ^die Prüfung 74, daß eine Taste H gedrückt wurde, so wird der Befehl 76 gegeben, um den Alarmsollwert für H des identifizierten Kanals um 5% zu erhöhen. Dann wird der neue Alarmsollpunkt auf 77 geprüft, um zu ermitteln, ob der Wert höher liegt als 60% der unteren Explosionsgrenze.

Ist dies der Fall, bewirkt der Befehl 78, daß der Alarmsollpunkt auf Null zurückgestellt wird, wodurch verhindert wird, daß ein Alarmsollpunkt von H auf einen Wert eingestellt wird, der höher liegt als 60% der unteren Explosionsgrenze. Dann wird auf 79 entweder der gewählte Alarmsollpunkt H gespeichert, der weniger als 60% der unteren Explosionsgrenze beträgt oder ein Wert von 0% der unteren Explosionsgrenze wird für den gekennzeichneten Kanal gespeichert was durch die Zahl 80 auf der Anzeige 10 angezeigt wird, worauf das Programm ausläuft.

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Wenn die Prüfung auf 75 ermittelt, daß ein Taste L gedrückt wurde, wird ein Befehl 81 gegeben, um den gespeicherten Alarmsollpunkt L des gekennzeichneten Kanals um 5% zu erhöhen. Der neue Alarmsollwert L wird dann auf 82 geprüft, um zu ermitteln, ob sein Wert höher liegt als der Alarmsollpunkt H des identifizierten Kanals. Ist dies der Fall, wird der Befehl 83 gegeben, um den Alarmsollpunkt L durch den Alarmsollpunkt H zu ersetzen, wodurch verhindert wird, daß ein Alarmsollpunkt L höher einge- IQ stellt wird als der Alarmsollpunkt H. Nach Annahme des Alarmsollpunktes L auf der Prüfstelle 82 oder nach seinem Ersatz durch den Befehl .83 wird der Wert gespeichert, angezeigt, worauf das Programm ausläuft.

Das Programm CAL SET ist im Schlußdiagramm der Fig. 5 dargestellt. Der Zweck von CAL SET besteht darin, es der Bedienung zu ermöglichen, dem Mikroprozessor 2 5 den Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze des bei der Eichung der

ver
Meßfühler 16 zu\wendenden Meßgases zu ermöglichen. Bei der Eingabe dieses Programms wird der Befehl 69 gegeben, um einen Triggerimpuls an den Taktgeber 57 anzulegen, wobei die Anzeige 10 dunkel-getastet und der Tastenfeldkodierer 41 auf die Anwesenheit eines Kennzeichens geprüft wird um zu melden, daß eine Taste betätigt wurde. Sind leine Tasten gedrückt worden, läuft das Programm über die Befehlsstelle 69, 71 und 72, bis ein Tastenfeldkodierkennzeichen abgegriffen wird. Dieses wird dann auf 84 gelöscht, worauf das Kodiergerät in 85 geprüft wird, um die ermitteln, ob eine Taste für eine Kanalzahl betätigt wurde. War dies nicht der Fall, so läuft das Programm zum Ausgangspunkt zurück und läuft dann weiterüber 69, 71, 72, 84 und 85, bis die Bedienung durch Betätigung einer Kanalzahltaste einen Kanal kennzeichnet, welcher für die einzugebenden Daten gilt. Nach Drücken einer Kanaltaste ist der Kanal gekennzeichnet, und der Kodierer wird in 87 auf das Schließen einer

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Drucktaste H geprüft. War dies nicht der Fall, so wird in 88 eine Prüfung auf das Schließen einer Taste L durchgeführt. Wurde weder eine Taste H noch L gedrückt, so springt das Programm zu Befehlsstelle 89 weiter und bewirkt das der Prozentwert der unteren Explosionsgrenze des vorher für den gekennzeichneten Kanal eingespeisten Eichgases angezeigt wird, worauf das Programm ausläuft. Wenn die Prüfung 87 ermittelt, daß eine Taste H betätigt wurde, wird der Befehl 92 gegeben, um den Prozentsatz der

jQ unteren Explosionsgrenze des Eichgases, der für den gekennzeichneten Kanal gespeichert wurde, um 1% zu erhöhen. Dann wird die Prüfung 9 3 durchgeführt, um zu ermitteln, ob der neue Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze des Eichgases höher liegt als 60%. Ist dies nicht der Fall, wird der Befehl 94 gegeben, um den neuen Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze des Eichgases für den identifizierten Kanal zu speichern, und diesen Wert anzuzeigen, worauf das Programm ausläuft. Wenn die Prüfung 93 zeigt, daß ein höherer Eichgaswert eingegeben wurde als 60% der unteren Explosionsgrenze, wird der Befehl 95 gegeben, um den Eichgaswert für den identifizierten Kanal auf 0 zurückzustellen, ihn zu speichern und anzuzeigen, worauf das Programm ausläuft.

Ermittelt die Prüfung 88, daß eine Tase L gedrückt wurde, so wird der Befehl 9 6 gegeben, um den Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze des Eichgases, der für einen bestimmten Kanal gespeichert ist, um 1% zu verringern, worauf der neue Eichgaswert geprüft wird, um zu bestimmen, ob ein Wert kleiner als 0 eingegeben wurde. Ist dies nicht der Fall, wird der neue Eichgaswert für den gekennzeichneten Kanal gespeichert und angezeigt, worauf das Programm ausläuft. Wenn die Prüfung 97 ermittelt, daß ein Eichgaswert von kleiner als 0 eingegeben wurde, wird der Befehl 98 gegeben, um den Wert auf 60% zurückzuführen, worauf dieser

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für den identifizierten Kanal gespeichert und angezeigt wird, worauf das Programm ausläuft.

Der Arbeitsablauf zur Eingabe der Eichgaskonstanten in den Mikroprozessor 25 umfaßt sowohl das Einstellen des Betriebsartenschalters 13 auf CAL SET und Betätigen einer Kanaltaste, wodurch der vorher für den identifizierten Kanal eingegebene Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze des Eichgases angezeigt wird. Wenn die früher

IQ eingegebene Eichgaskonstante der des für den angewählten Kanalmeßfühler verwendeten Prüfgases entspricht, braucht nichts weiteres zu erfolgen. Wird eine Nachstellung erforderlich, so wird der vorherige Eichgaswert um den erforderlichen Betrag erhöht oder verringert, indem eine Taste H oder L nacheinander wiederholt gedrückt wird.

Das Flußdiagramm für das Programm 66 bei Schalterstellung RST ist in Fig. 6 gezeigt. Der Zweck dieses Programms ist, die Löschung von Alarmen anzusteuern, die ausgelöst und kurzzeitig die Anwesenheit einer Gaskonzentration an einem anderen Meßfühler gespeichert worden sein können, die größer ist als die Alarmsollwerte von H oder L sowie auch, um die akustische Anzeige durch den Stimmfrequenzgenerator 56 von Fehlermeldungen anzusteuern, die durch das Auftreten eines Anlagenfehlers ausgelöst wurden.

Bei der Eingabe von RST wird der Befehl 69 gegeben, den Taktgeber 57 wieder auszulösen. Dann erfolgt die Prüfung 72, um zu ermitteln, ob ein Kennzeichen im Kodierer 41 gesetzt wurde zum Anzeichen dafür, daß eine der Tasten des Tastenfeldes 12 gedrückt wurde. Ist dies nicht der Fall, läuft das Programm über den Befehl 69 und die Prüfung 72 solange weiter, bis eine geschlossene Taste abgegriffen wird. Dann wird das Tastenfeldkennzeichen auf 84 gelöscht, und der der gedrückten Taste zugeordnete

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Kanal wird auf 86 gekennzeichnet.· Dann erfolgen die Prüfungen 101, 102 und 103, um zu ermitteln, ob die geschlossene Taste eine Taste H, L oder F war. Ist die Prüfung 101 für eine Taste H positiv, wird der Befehl 104 gegeben, um eine verklinkte Relaissteuerstufe 53 für den Alarm H zu löschen, und der Befehl 105 löscht den Teil H des Blinkregisters 49. Ist die Prüfung 102 positiv, dann löscht der Befehl 106 die verklinkten Relaissteuorstufen für die Alarmtaste L, und 107 löscht IQ den Teil L des Blinkregisters 49. Dann läuft das Programm aus.

Ist die Prüfung 103 positiv, dann löscht der Befehl 108 den Teil F des Blinkregisters 49, und der Befehl 109 beaufschlagt den Stimmfrequenzgenerator 56, um die entsprechende Fehlermeldung anzusagen. Dann läuft das Programm aus.

Die Fign. 7A und 7B ergeben zusammen ein Flußdiagramm des Programms 67 OPR. Fig. 8 zeigt das Format der seriellen Datenübertragung des Eingabe-Ausgabebausteins 19 des Meßfühlers 16 (Fig. 2). Nach Fig. 8 umfaßt ein vollständiges Datenwort des Meßfühlers zwei Bytes 111, 112 mit je zwölf Bit und ein drittes Byte 113 von achtzehn Bits, bei welchem keine Übergänge vom Pegel der logischen "1" aus auftreten. Der Analog-Digitalumsetzer 18 des Meßfühlers 16 wandelt die analoge Eingangsspannung des Meßfühlers 17 in zwölf Datenbits um, während.der Eingabe-Ausgabebaustein 19 ein Datenwort von nur 8 Bit länge übertragen kann. Daher müssen die Ausgangsdaten des Analog-Digitalumsetzers 18 in zwei Bytes 111, 112 zerlegt werden. Das Byte 111 enthält Bits mit hohem Stellenwert Bq-B₁- der Ausgangsdaten des Umsetzers 18, wobei das Bit B₁₂ das Bit mit dem höchsten Stellenwert ist. Das Byte 112 enthält die Bits für die

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niederen Stellenwerte B -B_g des Umsetzers 18, wobei das Bit B₁ für das Bit mit dem letzten Stellenwert steht. Das erste Bit der Bytes 111 und 112 ist stets eine logische "0" und dient zur Synchronisation des empfangenden Eingabe-Ausgabebausteins 44 des Steuergerätes 15 mit dem übertragenden Eingabe-Ausgabebaustein 19 des Meßfühlers 16. Die Bits 11 und 12 der Bytes 111 und 112 sind stets auf dem Pegel einer logischen "1" und melden das Ende eines jeden Bytes. Das zweite Bit des Byte 111 bleibt der Meldung einer

jQ Eichanforderung vom Meßfühler 16 an das Steuergerät 15 vorbehalten. Wenn dieses Bit durch das Schließen des Eichschalters 20 am Meßfühler 16 den Pegel einer logischen "1" einnimmt, beginnt der Mikroprozessor mit dem Unterprogramm CALIBRATION REQUEST (Eichung anfordern), wie nachstehend näher erläutert wird. Das dritte Bit von Byte 11 ist nicht belegt; das vierte bis siebte Bit sind Datenbits B -B ; das achte Bit zeigt, wenn es auf einer logischen "1; steht, das das analoge Eingangssignal am Umsetzer 18 größer ist als der Bereich des Umsetzers; das neunte Bit, wenn auf dem Pegel einer logischen "1", zeigt an, daß das analoge Eingangssignal des Umsetzers 18 positiv ist, und das zehnte Bit zeigt die Parität der Bits B₉TB₁₂. Im Byte 112 sind das zweite bis neunte Bit Datenbits B₁-B₃, und das zehnte Bit zeigt die Parität der Datenbits an. Daten werden am Eingabe-Ausgabebaustein 19 mit einer Geschwindigkeit von 300 Bits/sec. übertragen. Daher brauchen die Bytes 111 und 112 eine Periode von ca. 40 ms, während die Periode des Bits 113 ca. 60 ms dauert.

Zu Beginn des Programms 67 OPR (Fign. 7A und 7t> zusammen) wird der Befehl 69 an den Taktgeber 57 und dann der Befehl 115 gegeben, um den Eingangsmultiplexer 42 auf die Zählung im Kanalzähler des Mikroprozessors 2 5 einzustellen. Der Kanalzähler läuft periodisch zwischen 1 und der Zahl 5 oder weniger, die am Kanalwahlschalter 45 eingestellt

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wird und die Anzahl der belegten Kanäle anzeigt. Nach der Wahl eines Eingangskanals wird der Befehl 116 gegeben,um das Programm READ UART (Eingabe-Ausgabebaustein auslesen) durchzuführen, das nachstehend näher erläutert wird. Nach Beendigung der Auslesung des Eingabe-Ausgabebausteins steht ein gültiges Datenwort zur Verfügung, welches den 12-Bit digitalen Gegenwert der analogen Ausgangsspannung in mV des Meßfühlers 17 enthält. Das Format dieses Wortes wurde anhand der Fig. 8 beschrieben. Das erste Byte 111 wird in 117 auf Anwesenheit einer logischen "1" in der ersten Bitstelle geprüft. Ist eine "1" an dieser Stelle vorhanden, dann wurde ein noch zu beschreibendes Eichprogramm 118 angefordert, das sofort ausgeführt wird. Nach dem Auslaufen des Eichprogramms wird der Ausleseprogramm des Eingabe-Ausgabebausteins wieder durchgeführt und, angenommen, daß keine Eichung mehr angefordert wird, wird der Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze in 119 unter Verwendung des 12-Bit Datenwortes nach der folgenden Formel errechnet. „ _ „

% LEL = ^—-— ₍₁₎

worin: V = laufende Meßfühleranzeige in mV.

V = gespeicherte Meßfühleranz C= Eichkonstante in mV/%LEL.

V = gespeicherte Meßfühleranzeige für Nullgas.

Die Konstanten V und C werden während des Eichprogramms gewonnen und gespeichert. Die Prüfung 121 ermittelt, ob der berechnete Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze (LED 50% übersteigt. Ist dies der Fall, so arbeitet der Meßfühler in einem Bereich mit nichtlinearem Frequenzgang so daß auf eine Verweistabelle 122 für eine korrigierte Datenausgabe hingewiesen wird. Unter dem Wert von 50% können die Meßfühlerdaten ohne Korrektur verwendet werden.

An einer für den zu prüfenden Kanal reservierten Speicherstelle wird entweder der nicht korrigierte oder der korrigierte Prozentwert der unteren Explosionsgrenze in 123

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^ gespeichert. Dieser Wert wird dann in 124 mit gleichen früher gespeicherten Werten für alle anderen belegten Kanäle verglichen, um den Kanal mit dem höchsten Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze zu ermitteln. Wenn der c zu prüfende Kanal der höchste ist, wird der Befehl 125 gegeben, um den Wert anzuzeigen und den Kanal durch Aufleuchten der Kanalzahltaste zu kennzeichnen. In 126 wird dann der Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze mit dem oberen Alarmsollwert und 127 mit dem unteren Alarmsollwert

»Q verglichen. Wenn der Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze höher liegt als beide Punkte, dann werden entweder das Alarmzeichen H oder das Alarmkennzeichen L bzw. beide durch die Befehle 128, 129 gesetzt. Die Prüfung 131 ermittelt, ob der Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze

, ₅ 99% übersteigt, und in diesem Falle wird das Kennzeichen für den Überflutungszustand in 132 gesetzt. Die Prüfungen 133 und 134 ermitteln, ob der Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze größer ist als 130% oder kleiner als -10%. Wird eine dieser Prüfungen nicht bestanden, so wird das Kennzeichen für den Austausch eines Meßfühlers durch den Befehl 135 oder 136 gesetzt.

Die Prüfung 137 wird durchgeführt, um zu ermitteln, ob die Alarmsollwerte H und L für den betreffenden Kanal während des Programms. AL SET eingegeben worden sind.

Sind diese Sollwerte nicht für sowohl H als auch L eingegeben worden, wird in 138 das Kennzeichen für Alarm eichen gesetzt. Dann wird der Befehl 141 gegeben, der den Eingabe-Ausgabebaustein 4 4 beaufschlagt, seinen laufenden Inhalt über den Ausgabebaustein 142 an eine Zentraleinheit zu übertragen, wo er für Steuer- oder Registrierzwecke verwendet werden kann. Der Tastenfeldkodierer 41 wird auf die Eingabe von Anforderungen geprüft wie z.B. die Anzeige des Prozentsatzes der unteren Explosionsgrenze für einen bestimmten Kanal, wobei diese Anforderungen in

142, 143 erfüllt werden, Alarme durch ein gesetztes Alarm kennzeichen angefordert werden, das in 145 erzeugt wird, worauf das Programm ausläuft.

Das Flußdiagramm für das Programm READ UART (Eingabe-Ausgabebaustein auslesen) erscheint in den Fign. 9A, 9B und 9C. Bei Eingabe des Programms wird der Befehl 69 gegeben, welcher den Taktgeber 57 neu auslöst. Die ersten beiden Wörter, die von UART 44 (Eingabe-Ausgabebaustein 44) ■

-^q empfangen werden, werden nicht beachtet soweit es ihren Dateninhalt betrifft, sie werden jedoch auf zulässige' Übereinstimmung mit der Wortperiode von ca. 160 ms durch die folgende Einrichtung geprüft. Nach den Fign. 2 und liegt am wiederauslösbaren Multivibrator 58 ein Triggereingangssignal vom seriellen Datenausgang des Detektors 4 3 her an. Der Multivibrator 58 wird bei einem Übergang vom niedrigen zum hohen Pegel bei den Ausgangsdaten des Detektors 43 getriggert, worauf sein Ausgangssignal für eine Periode von 50 ms hochpegelig bleibt. Das Ausgangssignal des Multivibrators 58 gelangt über den Eingabebaustein 32 zum Mikroprozessor 25 zur Prüfung.Wenn alle Datenbits des Bytes 111 (Datenformat der Fig. 8) Null wären, dann betrüge die längste Zeitspanne nach dem Startbit, und ehe ein Triggereingangssignal am Multivibrator 58 anstünde, ca. 30 ms am ersten Stopbit. Beim Byte 112 fällt der letzte mögliche Zeitpunkt, zu welchem das Triggersignal am Multivibrator 58 anliegen kann, auf den Beginn des ersten Stopimpulses, worauf während des Restes des Wortes einschließlich des Bytes 113 kein weiteres Triggersignal an den Multivibrator 58 angelegt wird. Wenn somit kein Fehler bei der Formatbildung oder Übertragung der Daten auftritt, muß der Multivibrator 58 für ca. 15 ms niederpegelig sein, die dem Anstehen des Startbits vom Byte 111 vorangehen, wobei das Ausgangssignal des Multivibrators 58 sogar bis zu ca. 130 ms

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hochpegelig sein kann. Ein übergang des Ausgangssignals des Multivibrators 58 darf nur einmal während eines jeden vollständigen Wortes erfolgen.

Nach dem Wiedertriggern des Taktgebers 57 (Fig. 9) wird in 147 ein interner Taktgeber des Mikroprozessors 25 angesteuert, und das Ausgangssignal des Multivibrators 58 wird in 148 darauf geprüft, ob es niederpegelig ist. Ist dies nicht der Fall, dann wurde das Programm irgendwo in

^q der Mitte eines Datenwortes eingegeben, wo daß die durch den Befehl 147 vorgegebene.Zeit einfach mit 149, 150 gezählt wird, bis ein übergang des Ausgangssignals des Multivibrators 58 auftritt. Erfolgt dieser übergang nicht innerhalb 182 ms, dann wird ein Schleifenfehlerzeichen

ic in 151 gesetzt. Wenn ein übergang des Ausgangssignals des Multivibrators 58 innerhalb der zugewiesenen Zeitspanne erfolgt, wird der interne Taktgeber des Mikroprozessors 25 in 152 auf Null zurückgestellt, und die erforderliche Zeit, die der Multivibrator 58 für einen hochpegeligen übergang braucht, wird mit 153, 154, 155, 156 gemessen. Wenn der übergang des Multivibrators 58 innerhalb von 182 ms erfolgt, wird der Taktgeber des Mikrorpozessors 25 in 157 gelöscht, und die für den niederpegeligen übergang des Multivibrators 58 erforderliche Zeit wird mit 158, 159, 161 gemessen. Erfolgt dieser Übergang nicht innnerhalb von 182 ms, wird in 162 das Schleifenfehlerzeichen gesetzt. Erfolgt der übergang innerhalb der Sollzeit, dann wird der Taktgeber des Mikroprozessors 25 in 163 gelöscht, worauf die vom Eingabe-Ausgabebaustein 44 empfangenen Daten in 165 ausgelesen werden. Wenn die vom Befehl 163 vorgegebene Zeit beim Empfang eines vollständigen 12-Bit Wortes 156 ms nicht überschreitet, gelten die Daten als betriebssicher und werden im Speicher als Wort Nr. 1 gespeichert, nachdem zuerst die Anwesenheit von Schleifenfehleralarmzeichen in 163-171 geprüft

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■-3S-

wurde. Werden dann in 169 Schleifenfehlerkennzeichen abgegriffen, dann wird der Schleifenfehleralarm sofort in 170 gegeben, worauf das Programm ausläuft. Ist das Wort Nr. 1 annehmbar, dann werden die Programmschritte 163-171 (als 163'-171" dargestellt) wiederholt, um das Wort Nr. in den Speicher einzugeben. Damit wird der Absolutwert der Differenz zwischen dem Wort Nr. 1 und dem Wort Nr.2 in 173 am Wert 1000 (HEX) geprüft, der 1/4 des dynamischen Gos-amtboroiches des 12-ßit-Analogdigitalumsetzers darstellt. Wenn dieser Unterschied größer ist als 1/4 des möglichen Gesamtbereiches des Umsetzers, wird in 174 ein Schleifenfehlerkennzeichen gesetzt. Bei einer normal arbeitenden Anlage kann ein Meßfühler nicht auf Änderungen der Gaskonzentration ansprechen, die innerhalb der durch das Wort Nr. 1 und Nr. 2 dargestellten Zeitspanne auftreten, selbst wenn diese Änderungen mit dieser Geschwindigkeit erfolgen würden.

Nach Durchlaufen der dynamischen Bereichsprüfung in 173 werden die Paritätsbits der Bytes 111, 112 in 175 auf Differenzen mit den Daten geprüft, und, falls sie vorhanden sind, wird das Schleifenfehlerkennzeichen in 176 gesetzt. Die Polaritäts- und Meßbereichüberschreibungsbits des Bytes 111 werden in 177, 178 geprüft, und wenn eines von beiden auftritt, wird das Kennzeichen zum Austauschen, des Meßfühlers 179, 181 gesetzt. Schließlich werden alle Fehlerkennzeichen in 182 geprüft, und angezeigte Alarmmeldungen 183 gegeben, worauf das Programm ausläuft; das Wort Nr. 2 kann auch als gültige Daten ausgegeben und das Programm dann erst beendet werden.

Das Flußdiagramm für das Programm Eichung anfordern (CALIBRATION REQUEST) 118 ist in den Fign. 1OA und iOB dargestellt. Wie bereits erwähnt, ermöglicht die Erfindung eine Eichung von Meßfühlern, die von der Zentral-

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einheit entfernt angeordnet sind, durch eine Person, die keine Hilfe an der Zentraleinheit bzw. dem Steuergerät braucht. Das Eichverfahren wird durch Schließen des Eichschalters 20 eingeleitet, worauf der Gasmeßfühler 17 mit einer Schale bedeckt wird, durch welche Eichgas strömt. Der Meßfühler 17 wird dann während einer genügenden Zeitspanne dem Eichgas ausgesetzt, die etwa 20 Sekunden betragen kann, um einen einwandfreien Gleichgewichtszustand herzustellen, worauf das Eichgas entfernt wird. Dann wird der Meßfühler wieder für ca. 20 Sekunden reiner Luft oder, mit Hilfe einer Schale einem Nullgas ausgesetzt, welches keine brennbaren Stoffe enthält, um einen sicheren Gleichgewichtszustand herzustellen, worauf der Eichschalter wieder geschlossen wird, um das Ende des Eichverfahrens zu melden.

Während des Arbeitsprogramms (OPR) 67 (Fign. IGAund 10B) wird in 117 das während des Programms READ UART (Eingabe-Ausgabebaustein lesen) erzeugte Ausgabewort auf die Anwesenheit einer logischen "1" an der ersten Bitstelle des Bytes 111 geprüft. Durch das Schließen des Schalters 20 wird ein solches Bit in das Datenwort eingeführt, damit der Mikroprozessor 25 das Programm Eichungsanforderung (CALIBRATION REQUEST) durchführe. Vor der Eingabe des Programms wird ein Löschzeichen für das Kanalzeichen in 183 geprüft, um zu ermitteln, ob ein bereits existierender Fehler bewirkt hat, daß der Kanal aus dem Dienstprogramm genommen wurde. Ist dieses Kennzeichen vorhanden, läuft das Programm sofort aus. Ist kein solches Kennzeichen vorhanden, so wird ein Taktgeber bei 184, 185 gestartet, worauf das Programm 116 READ UART (Eingabe-Ausgabebaustein lesen) durchgeführt wird. Solange der Eichschalter 20 nicht unterbrochen wird, wird dieses Programm laufend für eine Maximalzeit von 20Sekunden in 116, 69, 186, durchgeführt. Bleibt der Eichschalter 20 für langer als

-SU--

20 Sekunden geschlossen, wird angenommen, daß die Taste blockiert ist. Dann wird das Löschzeichen für das Kanalkennzeichen in 188, das Kennzeichen zum Eichen des Meßfühlers in 189 gesetzt, worauf das Programm ausläuft.

Wird der Eichschalter 20 innerhalb der Sollzeit unterbrochen, dann wird das Kennzeichen für die Betriebsart Eichen gesetzt, wobei die während einer vorhergehenden Eichung gewonnen Konstanten (falls vorhanden), die in einem hoch-

TO pegeligen und einem niederpegeligen Register enthalten sind, kurzzeitig gespeichert werden, während das hochpegelige Register auf Null und das niederpegelige Register willkürlich auf eine hohe Zahl, C8 (HEX) in 192 gestellt wird. Der Zweck dieser Art von Einstellung der

■^5 Register besteht darin, ein Maximierungsverfahren durchführen zu können. Während der Eichung ist das analoge Ausgangssignal des Meßfühlers 17 zunächst auf einem niedrigen Pegel, nicht notwendigerweise Null, dann steigt das Ausgangssignal auf einen Spitzenwert an, der der Konzentration des Eichgases entspricht und fällt dann auf einen niedrigen Pegel ab, der dem Nullgaszustand entspricht.Das

im

maximale Ausgangssignal des Meßfühlers muß dann / hochpegeligen Register gespeichert werden und das minimale Ausgangssignal im niederpegeligen Register.

Nach Einstellung der Register auf den Anfangszustand wird der Taktgeber in 193 neu bei Null gestartet, wobei das Programm READ UART (Eingabe-Ausgabebaustein lesen) entweder solange durchgeführt wird, bis das Ende des Eich-Vorgangs gemeldet wird oder bis 1,5 Minuten vergangen sind.Wenn jedes Datenwort erzeugt wird, wird es in 195 mit dem laufenden Inhalt des hochpegeligen Registers verglichen. Wenn das Wort größer ist, ersetzen die Daten den Inhalt in 196. Dieselben Daten werden in 197 mit dem laufenden Inhalt des niederpegeligen Registers verglichen.

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-ZS-

Wenn es weniger sind als der Inhalt des niederpegeligen Registers, ersetzen die Daten den Inhalt in 198. Somit enthält das hochpegelige Register am Ende des durch Neubetätigung des Eichschalters 20 gemeldeten Eichverfahrens den digitalen Gegenwert der höchsten Ausgangsspannung in mV des Meßfühlers 17, welcher der Konzentration des Eichgases entspricht, und das niederpegelige Register enthält den digitalen Gegenwert der niedrigsten Ausgangsspannung in mV des Meßfühlers 17, welcher dem Nullgaszustand entspricht.

Wenn mehr als 1,5 Minuten vergehen, ehe das Ende des Eichvorgangs gemeldet wird, werden die in 192 gespeicherten Konstanten der vorhergehenden Eichung in 201 wieder das hochpegelige. und niederpegelige Register eingegeben, das Kennzeichen für"Meßfühler eichen" wird in 202 gesetzt

worauf das Programm ausläuft. Wird der Eichvorgang innerdie

halb der Sollzeit vollendet, so wird/minimale Empfindlichkeit des Meßfühlers in 302 dadurch errechnet, daß der Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze für das Eichgas mit dem Faktor 0,487 multipliziert wird. Wenn somit ein Eichgas mit einer unteren Explosionsgrenze von 50% verwendet wird, beträgt die minimale Ansprechempfindlichkeit des Meßfühlers 24.35 mV. Natürlich werden bei der Berechnung die digitalen Gegenwerte dieser Zahlen verwendet. Wenn die Differenz zwischen dem Inhalt des hochpegeligen und niederpegeligen Registers in 204 nicht größer ist als diese minimale Ansprechempfindlichkeit, so wird in 205 ein Kennzeichen zum Austausch des Meßfühlers gesetzt, worauf das Programm ausläuft. Ist die Differenz zwischen dem Inhalt des hochpegeligen und niederpegeligen Registers größer als die minimale Ansprechempfindlichkeit des Meßfühlers, dann werden die in 192 gespeicherten Konstanten auf 206 an eine Speicherstelle übertragen, welche für den Eichverlauf reserviert ist.

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Die laufende Eichkonstante C wird in 207 dadurch errechnet, daß die Differenz zwischen dem Inhalt des hochpegeligen und niederpegeligen Registers durch den Prozentsatz der unteren Explosionsgrenze des Eichgases dividiert wird. Die in 192 gespeicherten Konstanten des hochpegeligen und niederpegeligen Registers dienen mit der laufenden Eichkonstante dazu, den Prozentwert der unteren Explosions grenze des Eichgases in 208 zu berechnen, wobei das Ergebnis in 209 dem Eichverlauf eingespeichert wird und das Programm ausläuft. Die in 206 und 209 gespeicherten Daten dienen zur Verfolgung der Alterungswirkungen des Meßfühlers.

L e e r s e i t e

Claims

PATENTANSPRÜCHE

/"Λ

/ 1.lMeldeeinrichtung für brennbare Gase mit mindestens einem an dem zu überwachenden Ort angeordneten Meßfühler, dadurch gekennzeichnet, daß er (16) folgende Bausteine aufweist:

Einen Meßfühler (17) für brennbare Gase, der ein analoges Ausgangssignal für die Konzentration von brennbaren Gasen erzeugt, denen der Meßfühler (17) ausge-

jQ setzt ist,

eine Einrichtung (18) zur Umsetzung des Analogsignals in ein Digitalsignal,

eine Einrichtung (19) zum übertragen des Digitalsignals in einem bestimmten Format an ein Steuer- gerät (15), sowie dadurch, daß ein Steuergerät (15) entfernt vom Meßfühler (16) angeordnet ist und folgende Bausteine aufweist:

Eine Vorrichtung (42) zum Empfang des vom Meßfühler (16) übertragenen Digitalsignals, eine Vorrichtung (25) zum Prüfen des empfangenen Digitalsignals auf Fehler, die es enthalten kann, eine durch die Prüfvorrichtung (25) gesteuerte Einrichtung (52), welche ein Warnsignal erzeugt, welche die Quelle der Fehler kennzeichnet, die durch die Prüfvorrichtung (2 5) im empfangenen Digitalsignal abgegriffen wurden,

eine Vorrichtung (12), welche das empfangene Digitalsignal, in welchem durch die Prüfvorrichtung (2 5) keine Fehler entdeckt wurden zur Berechnung der Konzentration von brennbarem Gas verwendet, das am Meßfühler (16) anwesend ist, sowie

eine Einrichtung (TO) zur Anzeige der berechneten Konzentration brennbarer Gase.

BAD ORIGINAL
2. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (25) zum Prüfen des empfangenen Digitalsignals eine Einrichtung (43,44) aufweist, welche die Übereinstimmung des empfangenen Digitalsignals mit dem vorgegebenen Format feststellt.
3. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (25) zum Prüfen des Digitalsignals, eine Einrichtung (43) aufweist, welche das ,Q empfangene Digitalsignal prüft, um zu ermitteln, ob der Wert des analogen Meßfühlersignals, der durch das. empfangene Digitalsignal dargestellt wird, im normalen Arbeitsbereich des Meßfühlers (17) liegt.
^ 4. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (15) eine zweite Einrichtung (36,54-77,82) enthält, um die berechnete Konzentration brennbarer Gase zu prüfen, um festzustellen, ob die berechnete Konzentration brennbarer Gase im linearen Arbeitsbereich des Meßfühlers (17) liegt sowie dadurch, daß eine Einrichtung (55) in Abhängigkeit von der durch die zweite Prüfeinrichtung (36,54) bestimmten berechneten Konzentration brennbarer Gase arbeitet, wenn diese außerhalb des Linearbereiches liegt, um die berechnete Konzentration zu korrigieren, ehe sie an der Anzeigeeinrichtung (10) angezeigt wird.
5. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (15) folgende Bausteine aufweist:

Eine dritte Einrichtung (37,53-93,97) zum Prüfen der berechneten Konzentration brennbarer Gase, um zu ermitteln, ob diese Konzentration einer Konzentration brennbarer Gase entspricht, bei welcher das Ausgangssignal des Meßfühlers (17) unzuverlässig wird und

— s—

eine durch die dritte Prüfeinrichtung (37,53) gesteuerte Vorrichtung (52) , welche ein Warnsignal dafür abgibt, daß der Meßfühler (17) einer übermäßigen Konzentration von brennbarem Gas ausgesetzt ist.
6. Meldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (15) für die Berechnung der Konzentration von brennbarem Gas eine Vorrichtung (42) IQ zum Speichern der Eichkonstanten aufweist, die auf die Ausgangssignale des Meßfühlers (17) bezogen sind,wenn sich der Meßfühler (17) in einer bekannten Konzentration von brennbaren Gasen befindet.

5
7. Meldeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (16) eine Vorrichtung (19) zur Abänderung des Digitalsignals enthält,das durch den Meßfühler (16) zuerst übertragen wird, um den Beginn und dann das Ende eines Eichverfahrens zu melden,nachdem der Meßfühler(16) einer bekannten Konzentration von brennbaren Gasen ausgesetzt wurde sowie dadurch, daß das Steuergerät (15) zum Berechnen einer Konzentration von brennbaren Gasen eine Vorrichtung (42) aufweist, die in Abhängigkeit vom ersten vom Steuergerät (15) empfangenen abgeänderten Digitalsignal des Meßfühlers (16) die Arbeitsweise des Rechners (25) abändert, um Eichkonstanten eines nicht modifizierten Digitalsignals zu berechnen und zu speichern, das vom Meßfühler (16) nach dem ersten abgeänderten Signal her anliegt und, daß eine zweite Vorrichtung (28) in Abhängigkeit vom zweiten abgeänderten Digitalsignal den Betrieb des Rechners (2 5) wieder herstellt, um die Konzentration von am Meßfühler (16) anwesenden brennbaren Gas zu berechnen.

aäD ORIGINAL,
8. Meldeeinrichtung nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (15) folgende Bausteine umfaßt: Eine Einrichtung (38,49,51) zum Vergleichen eines am Steuergerät (15) vom Meßfühler (16) her anliegenden 5. Digitalsignals während des Eichvorgangs mit einem minimal zulässigen Wert für dieses Signal von Gasen bekannter Konzentration sowie eine durch die Vergleichseinrichtung (38,49,51) gesteuerte Vorrichtung (12, H,L) die eine Warnanzeige dafür bietet, daß das empfangene IQ Signal schwächer ist als das minimal zulässige Signal.
9. Meldeeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (15) eine Vorrichtung (57) zum Bestimmen des Zeitraums aufweist, der zwischen dem

^5 Empfang des ersten und zweiten abgeänderten Signals durch das Steuergerät (15) verstrichen ist, daß eine Vorrichtung (187) diesen verstrichenen Zeitraum mit einer maximal zuslässigen Zeitspanne vergleicht und, daß eine von der Zeitvergleichseinrichtung (187) gesteuerte Vorrichtung eine Warnanzeige dafür abgibt/ daß das Eichverfahren nicht einwandfrei durchgeführt worden ist, wenn der verstrichene Zeitraum länger ist als die maximal zulässige Zeitspanne.
10. Meldeeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (15) folgende Bausteine aufweist:

Einen Stimmfrequenzgenerator (56), eine Vorrichtung zum Speichern (33) mehrerer Fehlermeidungen, von denen jede eine eigene Fehlerursache der Anlage kennzeichnet und,

eine von allen Warneinrichtungen gesteuerte Vorrichtung, welche eine gespeicherte Fehlermeldung aussondert und die akustische Wiedergabe der ausgewählten Meldung durch den'Stimmfrequenzgenerator (56) auslöst. _₇_

!MD
11. Meldeeinrichtung mit einem Meßfühler, der an einem auf brennbares Gas zu kontrollierendem Ort untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß er (16) folgende Bausteine umfaßt:

Einen Meßfühler für brennbares Gas (17) der ein auf die Konzentration von brennbarem Gas, dem er ausgesetzt ist, bezogenes Analogsignal erzeugt, eine Vorrichtung (18) , zum Umsetzen des Analogsignals in ein Digitalsignal,

IQ eine Einrichtung (19) zum übertragen des Digitalsignals als Digitalwort in einem bestimmten seriellen Datenformat,

ein vom Meßfühler (16) entfernt angeordnetes Steuergerät (15), das folgende Bausteine umfaßt:

Eine Vorrichtung (42) zum Empfang des vom Meßfühler (16) übertragenen Digitalwortes, eine Vorrichtung (57) zum Prüfen der Zeitdauer des empfangenen Digitalwortes, um zu ermitteln, ob diese Zeitdauer in zulässiger Weise der Zeitspanne des vorgegebenen seriellen Datenformats entspricht, eine Vorrichtung, welche die Wertdifferenz zwischen zwei nacheinander empfangenen Digitalwörter liefert,

eine Vorrichtung zum Vergleichen dieser Differenz mit einem Festwert, der die maximale zulässige Änderung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wörtern darstellt/

eine Vorrichtung, die dann in Betrieb gesetzt wird, wenn die empfangenen Wörter die Zeitdauerprüfung oder die Wertdifferenzprüfung nicht bestehen, wobei sie ein Fehlerwarnsignal erzeugt, das einen Datenfehler als Fehlerursache kennzeichnet,

einen Rechner (25) mit einem Speicher (27) , in dem Eichkonstanten gespeichert sind die dadurch bestimmt

wurden, daß er Meßfühler (17) brennbaren Gasen bekannter Konzentration ausgesetzt wurde,

eine Vorrichtung (43), welche das empfangene Wort dem Rechner (25) einspeist, damit er aus dem empfagenen Wort und den gespeicherten Eichkonstanten die Konzentration von brennbaren Gasen berechne, die am Meßfühler (16) anwesend sind,

IQ eine Einrichtung zum Vergleichen der berechneten Konzentration mit einem vorgegebenen Bereich von möglichen Wert für solche Konzentrationen, die von einem normalen Meßfühler für brennbare Gase gewonnen werden,

eine Vorrichtung, die dann arbeitet, wenn die berechnete Konzentration außer dem vorgegebenen Bereich von möglichen Werten liegt, um einen Fehleralarm zu erzeugen, welcher den Meßfühler als Fehlerursache identifiziert,

eine Vorrichtung zum Vergleichen der berechneten Konzentration mit einem Alarmsollwert,

eine Vorrichtung (52), welche ein Alarmsignal auslöst, wenn der berechnete Konzentrationswert größer ist als der Alarmsollwert, und

eine Vorrichtung (10) zur Anzeige der berechneten Konzentration von brennbaren Gasen.
12. Meldeeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (16) folgende Bausteine aufweist: Eine Vorrichtung (19) zur Abänderung des Digitalwortes, das vom Meßfühler (16) für die Meldung des Beginns und Endes eines Eichvorgangs übertragen wird, wobei der Meßfühler für brennbare Gase (17) brennbaren Gasen von bekannter Konzentration ausgesetzt ist sowie dadurch,

-9-

BAD

daß das Steuergerät (15) folgende Bausteine umfaßt: Eine Vorrichtung (42) die in Abhängigkeit vom ersten vom Meßfühler (16) her anliegenden abgeänderten Wort /eine Betriebsart ändere, um die Eichkonstanten des empfangenen Digitalwortes nach dem Empfang des ersten abgeänderten Wortes zu ermitteln und

eine Vorrichtung (28), die in Abhängigkeit vom zweiten vom Meßfühler (16) her anliegenden Digitalwort bewirkt, daß der Rechner (25) zur Berechnung der Konzentration brennbarer Gase aus den empfangenen Wörtern und den gespeicherten Eichkonstanten zurückkehre.
13. Meldeeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (25) eine Vorrichtung (27) aufweist, die während der Ermittlung der Eichkonstanten arbeitet, um das empfangene Digitalwort mit dem höchsten Wert und dem niedrigsten Wert zu speichern, wobei die Wörter mit dem höchsten und dem niedrigsten Wort Eichkonstanten darstellen.
14. Meldeeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät folgende Bausteine umfaßt: Eine Vorrichtung zum Ermitteln der Differenz zwischen dem Wert des höchsten und des niedrigsten Wortes, die Eichkonstanten darstellen,

eine Vorrichtung zum Vergleichen der Differenz mit einem vorgegebenen Minimalwert für diese Differenz und,

eine Vorrichtung (52) die einen Fehleralarm erzeugt, der den Meßfühler (17) als Fehlerquelle kennzeichnet, wenn die Differenz kleiner ist als die vorgegebene Minimaldifferenz.

BÄD ORIGINAL
15. Meldeeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß das Steuergerät (15) eine Vorrichtung aufweist, welche ermittelt, ob der Alarmsollwert an der Einrichtung eingestellt ist, welche die berechnete Konzentration mit dem Alarmsollwert vergleicht und,

eine Vorrichtung (52), die bei Abwesenheit des Alarmsollwertes einen Fehleralarm auslöst, der das Nichtvorhandensein des Alarmsollwertes als Fehlerursache -^q bezeichnet.
16. Meldeeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (15) folgende Bausteine aufweist:

,ι- Eine Vorrichtung zum Prüfen des Wertes der berechneten Konzentration, um zu ermitteln, ob der Wert größer ist als der Konzentrationspegel des brennbaren Gases, bei welchem der Gasmeßfühler (17) gesättigt wird,und

eine vorrichtung (52), die einen Fehleralarm auslöst, wenn die berechnete Konzentration größer ist als der Sättigungspegel, wobei der Fehleralarm die Sättigung des Meßfühlers (16) als Fehlerursache kennzeichnet.
17. Meldeeinrichtung nach Anspruch 14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (15) folgende Bausteine aufweist:

Einen Sprachfrequenzgenerator (56), eine Einrichtung (27) zum Speichern mehrerer Fehlermedlungen aus ver-• schiedenen Fehlerquellen,

eine Vorrichtung (33) die von allen Fehlerwarnvorrichtungen gesteuert wird, um die gespeicherte Fehlermeldung auszusortieren um die ausgewählte Meldung akustisch durch den Stinunfrequenzgenerator (56) anzuzeigen.

BAD ORIGINAL