DE3625318A1

DE3625318A1 - Anordnung zur signaltechnisch sicheren ueberwachung zweier taktsignale

Info

Publication number: DE3625318A1
Application number: DE19863625318
Authority: DE
Inventors: Lutz-Werner Dipl Ing Schiwek
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1986-07-26
Filing date: 1986-07-26
Publication date: 1988-02-04
Also published as: DE3625318C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur signaltechnisch sicheren Überwachung zweier Taktsignale.

Mit zunehmender Häufigkeit des Einsatzes von mehrkanaligen Systemen werden signaltechnisch sichere Taktüberwachungen immer wichtiger. Dabei sind im allgemeinen nicht direkte Quarztaktüberwachungen gemeint, sondern z. B. Koordinationstaktüberwachungen bei getrennt getakteten Systemen. Neben solchen Taktsignalüberwachungen aus zwei Quellen z. B. der Polling-Periodensignale zusammenarbeitender Rechnerkanäle ist auch die Überwachung einer z. B. auf zwei Kanäle gehenden Taktfrequenz, also die Signalüberwachung aus einer Quelle nach Umformung in zwei aus den ansteigenden und abfallenden Flanken gewinnbaren Impulsfolgen möglich.

Die Überwachung geschieht, weil es vorkommen kann, daß der Takt einseitig ausbleibt oder wegdriftet. Auf Gebieten hoher Sicherheitsanforderungen müssen diese Fehler sofort und sicher erkannt und ein Abschalten der Anlage in einen definitionsgemäß sicheren Zustand auslösen.

Die derart umrissene Aufgabe wird nach der Erfindung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand von schematischen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Schaltung

Fig. 2 die Struktur eines Antivalenzüberwachers

Fig. 3 die Struktur eines S-Speichers Fig. 4 Signalverläufe der Schaltung für fehlerfreien Fall Fig. 5 bis 7 Signalverläufe der Schaltung für verschiedene Fehlerfälle. Nach Fig. 1 wird ein Taktsignal Takt 1 einer Monoflopstufe MF 1 und ein zweites Taktsignal Takt 2 einer Monoflopstufe MF 2 zugeführt. Die Taktsignale sind hier für den fehlerfreien Fall um 180° elektrisch zeitversetzt. Es können Nadelimpulse sein, wie es Fig. 4 ausweist oder auch längere Signale. Die Monoflops werden von den Nadelimpulsen bzw. von den Anstiegsflanken der längeren Signale getriggert und bilden die beiden Taktsignale Takt 1 und Takt 2 als antivalente, d. h. einander ablösende Ausgangssignale definierter Länge ab (vgl. Fig. 4, Signal e 1 und e 2). Beide Ausgänge der Monoflopstufen MF 1 und MF 2 sind mit einem signaltechnisch sicheren Antivalenzvergleicher 1, vorzugsweise in GS-Technik (Gleichstromtechnik) verbunden, der ein Signal AV abgibt, solange eine unterbrechungslose Antivalenz der Signale e 1 und e 2 besteht (vgl. Fig. 4, Signal AV). Das Signal AV wird einem signaltechnisch sicheren S-Speicher 2 (vorzugsweise in GS-Technik) an seinem -Eingang zugeführt. Ist der S-Speicher 2 in diesem Fall über seinen S-Eingang gesetzt (er hält sich dann selbst), wird ein Status-1-Signal (vgl. Fig. 4, Signal-Status) abgegeben. Nachgeschaltet sind noch ein signaltechnisch sicherer Verstärker 3 und ein signaltechnisch sicheres Relais 4 als Schaltmittel für einen Kontakt 5.

Im Fall verletzter Antivalenz fällt der vorher gesetzte S-Speicher 2 auf Null, so daß das Relais 4 mit Kontakt 5 einen Energie- oder Signalfluß über eine Busleitung ausschaltet.

Fig. 2 zeigt die Struktur des Antivalenzvergleichers 1. Danach werden die antivalenten Signale e 1 und e 2 einer Graetzbrücke 6 zugeführt und über eine Konstantstromquelle 7 an einen Feldeffekttransistor 8 gelegt, der über seinen Gateanschluß von einem am Eingang E anliegenden dynamischen Signal gesteuert wird. Mit 9 ist noch eine Begrenzerstufe, mit 10 ein Eingangskettenleiter und mit 11 ein Ausgangskettenleiter angedeutet. Ein dynamisches Eingangs-1-Signal wird nur dann an den Ausgang A geschaltet, wenn die Potentialdifferenz e 1-e 2 an den Klemmen der Graetz-Brücke 6 den für 1-Pegel definierten Wert überschreitet. Die Antivalenz-Schaltung besteht im Grunde aus der Graetz-Brücke 6 mit nachgeschalteter sicherer UND-Schaltung. Zu den Randbedingungen gehört, daß die Signale an den Antivalenzeingängen sich im Rahmen der Ausfalloffenbarungszeit ändern müssen, so daß ein erster Ausfall in einem Kanal erkannt wird (und zum Abschalten führt), bevor ein zweiter Ausfall gleicher Wirkung im anderen Kanal und den Vergleicher mit falschen Daten überspielen kann.

Fig. 3 zeigt die Struktur des S-Speichers 2. Dieser Speicher 2 dient zum signaltechnisch sicheren Speichern von Überwachungssignalen, die an den Eingang geführt werden (hier z. B. des AV-Signales). Solange gleich 1 ist (nach dem Setzen mit S=1) ist der Ausgang Q=1. Geht auch nur einmal nach Null, so ändert sich Q ebenfalls nach Null hin und verbleibt dort, auch wenn wieder = 1 wird.

Mit 12 und 13 sind zwei UND-Glieder und mit 14 ein Verstärker bezeichnet, dessen Ausgang über eine ODER-Diode 15 an den Setzeingang S zurückgeführt ist. Die dynamischen Signale der Signalquelle 16 werden nach dem Setzen mit S=1 und bei Anliegen von =1 durchgeschaltet.

Die Wahrheitstabelle des S-Speichers lautet:

Die Signalverläufe für fehlerfreien Betrieb wurden mit Fig. 4 schon erläutert.

Fig. 5 zeigt die Signalverläufe für den fehlerhaften Fall, daß ein Taktsignal Takt 2 plötzlich fehlt (Pfeil). Das Signal e 2 fehlt in diesem Fall ebenfalls und das Antivalenzsignal AV geht an dieser Stelle auf Low zurück. Selbst wenn es wiederkommt, bleibt das Statussignal vom S-Speicher auf Low.

Fig. 6 zeigt das Verhalten der Schaltung, wenn ein Taktsignal Takt 2 versetzt kommt (Pfeil). Auch in diesem Fall ergeben sich Lücken im AV-Signal. Das Statussignal geht sofort auf Low.

In Fig. 7 ist der fehlerhafte Fall aufgezeigt, daß beide Taktsignale Takt 1 und Takt 2 plötzlich schneller werden (Pfeil). Wieder wird die abgestimmte Antivalenz von e 1 und e 2 verletzt. Das Signal AV lückt und das Statussignal geht auf Low.

Durch die Abbildung der Taktsignale Takt 1, Takt 2 durch die Monoflopstufen MF 1, MF 2 wird erreicht, daß Abweichungen der Taktsignale zu einem Triggern der Monoflopstufen zu falschen Zeitpunkten führen, wodurch die Antivalenz verletzt wird. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung ist sogar ein gleichartiges Wegdriften beider Takte bemerkbar.

Da die Überwachungsschaltung aus Failsafe-Komponenten aufgebaut ist, wirken sich Ausfälle in ihr nur hemmend aus, d. h. ein falsches Status-Ein-Signal ist nicht möglich.

Ein Fehlverhalten der Monoflopstufen MF 1, MF 2 in Richtung auf Zeitverlängerung oder Zeitverkürzung führt ebenfalls zu einer Verletzung der Antivalenz und damit zum Abfall des S-Speichers 2.

Durch die Erfindung konnte die gestellte Aufgabe auf einfache Weise sicher gelöst werden.

Claims

1. Anordnung zur signaltechnisch sicheren Überwachung zweier Taktsignale, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktsignale (Takt 1, Takt 2) zeitversetzt zueinander sind und zugeordnete Monoflopstufen (MF 1, MF 2) triggern, daß die Monoflopstufen (MF 1, MF 2) abbildende Signale (e 1, e 2) definierter Impulslänge generieren, die an einen signaltechnisch sicheren Antivalenzvergleicher (1) gelegt sind, der ein Ausgangssignal (AV) liefert, das von einem nachgeschalteten signaltechnisch sicheren S-Speicher (2) überwacht wird, wobei dessen Ausgang über signaltechnisch sichere Verstärkungsmittel (3, 4) mit einem einen Energie- oder Signalfluß beeinflussenden, signaltechnisch sicheren Schaltglied (5) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktsignale (Takt 1, Takt 2) im fehlerfreien Betrieb äquidistant zeitversetzt sind, wobei die abbildenden Signale (e 1, e 2) der von den Anstiegsflächen der Taktsignale (Takt 1, Takt 2) getriggerten Monoflopstufen (MF 1, MF 2) gleichen Abstand und gleiche Impulslänge aufweisen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abbildenden Signale (e 1, e 2) an die Eingänge einer als Antivalenzvergleicher (1) fungierenden Graetzbrücke (6) gelegt sind, der eine signaltechnisch sichere UND-Stufe (8, 9, 10, 11) nachgeschaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Graetzbrücke (6) die Betriebsgleichspannung für einen Feldeffekttransistor (8) der UND-Stufe (8, 9, 10, 11) liefert, die ein am Eingang (E) liegendes dynamisches 1-Signal nur dann an den Ausgang (A) durchschaltet, wenn die Betriebsgleichspannung einem Gleichstrom-1-Signal entspricht.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu überwachende Ausgangssignal (AV) des Antivalenzvergleichers (1) an den -Eingang eines ersten UND-Gliedes (12) des S-Speichers (2) gelegt ist, der neben diesem ersten UND-Glied (12) nachgeschaltet noch ein zweites UND-Glied (13) mit Setzeingang (S) und eine Verstärkungsstufe (14) mit ausgangsseitiger (Q) Diodenrückkopplung (15) auf den Setzeingang (S) aufweist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein am ersten UND-Glied (12) anliegendes dynamisches Gleichstrom-1-Signal einer Signalquelle (16) nur solange durchgeschaltet wird, wie nach dem Setzen des S-Speichers (2) am Eingang (S) mit Highsignal das Signal (AV) des Antivalenzvergleichers (1) am Eingang anliegt.