DE3826509C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertragung von Signalen zwischen einer leittechnischen Zentraleinheit und einer Ansteuereinheit für ein ein- und ausschaltbares Stromrichterventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Verfahren zur Übertragung von Signalen zwischen einer leittechnischen Zentraleinheit und einer Ansteuereinheit für ein ein- und ausschaltbares Stromrichterventil ist z. B. aus IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. IE-32, No. 3, August 1985, Seite 205 bekannt und eignet sich insbesondere bei der Ansteuerung von GTO-Thyristoren über eine Gate-Unit.

Aus der DE 22 09 112 C3 ist eine Einrichtung zum Übertragen von Signalen mit Hilfe von Impulsserien bekannt, wobei die zu einer vorgegebenen Zeit übertragenen Synchronisierimpulse die Funktionsbereitschaft der Übertragungseinrichtung sicherstellen. Die Taktgeber, Taktverteiler und Codiereinrichtungen übertragen die Signale nach dem Zeit-Multiplex-Verfahren, wobei das Vorhandensein eines Impulses die Wertigkeit "1" und das Fehlen eines Impulses die Wertigkeit "0" bedeutet. Die erste Impulsfolge eines Taktgebers wird als Synchronisierimpuls verwendet. Anschließend wird der die Information beinhaltende Impulsverlauf übertragen.

Aus der DE 36 23 705 A1 ist eine adressierbare Schaltungsanordnung bekannt, bei der neben den Adressensignalen weitere Signalarten in Form von elektrischen Impulsen ohne zusätzliche Signalübertragungskanäle oder -leitungen übertragen werden können. Hierzu unterscheiden sich die Impulse, die die Adressensignale bilden, von den Impulsen, die die weiteren Signalarten bilden, in einem wesentlichen Parameter, z. B. in ihrer zeitlichen Länge. Am Eingang der adressierbaren Schaltungsanordnung ist dann z. B. ein Impulslängendiskriminator zur Selektion der weiteren Signale von den Adressensignalen notwendig. Beim Auftreten von Störungen ist es vorgesehen, die Nutzsignale zu regenerieren.

Aus der DE 33 17 545 A1 ist ein Zeit-Multiplex-Übertragungssystem bekannt, bei dem eine Menge von adressierbaren Datenstationen über eine Signalleitung an eine zentrale Steuereinheit angeschlossen ist. Dabei bezeichnen Impulse mit größerer Impulsbreite in Adreßdaten und in Steuerdaten einen logischen Wert "1" und Impulse mit kleinerer Impulsbreite bezeichnen den logischen Wert "0". Mit diesem System können einerseits zu steuernde, an die Datenstationen angeschlossene Gegenstände der zentralen Steuerung der Steuereinheit und andererseits zu überwachende, an die Datenstationen angeschlossene Gegenstände der zentralen Überwachung der zentralen Steuereinheit unterworfen werden.

Aus Harjes, Hartlief, Heinen, Walter: "Lichtwellenleiter in Hochspannungs-Leitungstrossen" in etz, Bd. 108, 1987, HS, S. 178 bis 187 und Fiebelkorn: "Industrielle Anwendungen der Lichtwellenleitertechnik" in etz, Bd. 107. 1986, H. 16, S. 734 bis 735 ist es allgemein bekannt, Signale über Lichtwellenleiter zu übertragen, wobei es jedoch nicht vorgesehen ist, diese Signale zu codieren.

Die im Vergleich zum Thyristor komplexen Verläufe von Steuerstrom und Steuerspannung eines GTO-Thyristors wer­ den von einem mit Gate und Kathode des GTO-Thyristors galvanisch verbundenen Elektronikgerät erzeugt, der Ga­ te-Unit oder Ventil-Ansteuereinheit. Diese Ansteuerein­ heit erhält von der übergeordneten leittechnischen Zen­ traleinheit lediglch ein Signal mit der Information, ob der zugeordnete GTO-Thyristor leiten oder sperren soll. Außerdem gewinnt die Ansteuereinheit ihrerseits Informa­ tionen über den aktuellen Zustand des GTO-Thyristors (leitend oder sperrend), die an die Zentraleinheit zu übertragen sind.

Diese Informationsübertragungen zwischen Zentraleinheit und Ansteuereinheit müssen potentialtrennend sein, z. B. durch Verwendung von Lichtwellenleitern. Es ist üblich, in optischen Signalübertragungen die Steuerbefehle all­ gemein ohne besondere Codierung zu übertragen. Es gilt einfach "Licht an" entsprechend dem Steuerbefehl "GTO- Thyristor soll leiten" und "Licht aus" entsprechend dem Steuerbefehl "GTO-Thyristor soll sperren". Auch beim Rückkanal zwischen Ansteuereinheit und Zentraleinheit werden allgemein nur die beiden Zustände "Licht an" und "Licht aus" übertragen. Über den Rückkanal kann jedoch nur eine Information übertragen werden, z. B. "Licht an" entsprechend der Information "GTO-Thyristor sperrt und Ansteuereinheit in Ordnung" und "Licht aus" entsprechend der Information "alle anderen Zustände". Die Information "GTO-Thyristor leitet und Ansteuereinheit in Ordnung" kann z. B. nicht übertragen werden. Des weiteren ermög­ licht die übliche Rückmeldung nur eine indirekte Erken­ nung von Fehlern durch Vergleich der rückgemeldeten GTO-Thyristor-Zustände mit den ausgegebenen Steuerbefeh­ len. Diese Fehlererkennung ist wenig spezifisch und nur zeitweise möglich. Sie erlaubt damit keine schnellen Fehlereingriffe und keine genaue Fehlerdiagnose.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrun­ de, ein Verfahren zur Übertragung von Signalen zwischen einer leittechnischen Zentraleinheit und einer Ansteuer­ einheit für ein ein- und ausschaltbares Stromrichterven­ til der eingang erwähnten Art anzugeben, mit dessen Hilfe eine Mehrzahl von Steuerbefehlen und Rückmeldesi­ gnalen zuverlässig übertragen und darüber hinaus Über­ tragungsfehler und Systemfehler erkannt und gemeldet werden können, wobei die Zahl der potentialgetrennten Übertragungswege auf ein Minimum zu begrenzen ist, d. h. auf lediglich einen Hin- und einen Rückkanal.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß durch die Codierung der zu übertra­ genden Informationen eine zumindest 3begriffige Rück­ meldung mit den Informationen "GTO-Thyristor AUS und Ansteuereinheit in Ordnung", "GTO-Thyristor EIN und An­ steuereinheit in Ordnung", "GTO-Zustand unklar oder An­ steuereinheit fehlerhaft" ermöglicht wird. Fehler des GTO-Thyristors, der Ansteuereinheit und Unterbrechungen der Übertragungsstrecken werden eindeutig und sofort ge­ meldet. Es sind schnelle Fehlereingriffe und Fehlerdia­ gnosen möglich. Der auf der Ansteuereinheit einzusetzen­ de Codec (Signalumsetzer Codierer, Decodierer) ist ein­ fach und robust und deshalb relativ fehlersicher. Der Codec der leittechnischen Zentraleinheit kann dagegen aufwendiger sein. Es ergeben sich geringe Signalverzöge­ rungen (kleiner als 3 µs) und ein Fail-Safe-Verhalten. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu betreibenden Ansteuereinheiten sind wahlweise auch mit den bisher üblichen, einfachen, uncodierten Verfahren betreibbar, d. h. es besteht Aufwärts-Kompatibilität.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine prinzipielle Anordnung zur Signalübertra­ gung,

Fig. 2 die codierten Steuerbefehle,

Fig. 3 Änderungen der codierten Steuerbefehle,

Fig. 4 eine Codierschaltung zur Bildung der codierten Steuerbefehle,

Fig. 5 einen Impulsfahrplan zur Codierschaltung nach Fig. 4,

Fig. 6 eine Decodierschaltung für die codierten Steu­ erbefehle,

Fig. 7 einen Impulsfahrplan zur Decodierschaltung nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Schaltung zur Rückgewinnung der Markie­ rungsimpulse,

Fig. 9 einen Impulsfahrplan zur Schaltung nach Fig. 8,

Fig. 10 eine Schaltung zur Übertragungsüberwachung,

Fig. 11 einen Impulsfahrplan zur Schaltung nach Fig. 10,

Fig. 12 eine Schaltung zur Codierung des Rückmeldesi­ gnals,

Fig. 13 eine Tabelle zum codierten Rückmeldesignal gemäß Fig. 12 bei 4begriffigem Code,

Fig. 14 eine Tabelle zum codierten Rückmeldesignal gemäß Fig. 12 bei 3begriffigem Code,

Fig. 15 eine Gesamtschaltung des Übertragungs-Interfa­ ce einer Ventil-Ansteuereinheit,

Fig. 16 das Einschalten eines GTO-Thyristors im Im­ pulsfahrplan,

Fig. 17 das Ausschalten eines GTO-Thyristors im Im­ pulsfahrplan,

Fig. 18 einen Impulsfahrplan zur Decodierung der co­ dierten Steuerbefehle,

Fig. 19 eine Decodierschaltung zum Impulsfahrplan ge­ mäß Fig. 18,

Fig. 20 eine Schaltung zur Übertragungsüberwachung.

In Fig. 1 ist eine prinzipielle Anordnung zur Signal­ übertragung dargestellt. Es ist eine leittechnische Zen­ traleinheit 1 (= zentrale Signalverarbeitungseinheit) zu erkennen, die über einen Hinkanal 2 (= potentialtrennen­ de Übertragungsstrecke = Lichtwellenleiter) mit einer Ventil-Ansteuereinheit 3 (= Gate-Unit) verbunden ist. An die Ventil-Ansteuereinheit 3 ist über eine galvanische Verbindung 4 ein GTO-Thyristor 5 (allgemein: ein- und ausschaltbares Stromrichterventil) eines Stromrichterge­ rätes angeschlossen. Mit der leittechnischen Zentralein­ heit 1 sind beliebig viele weitere Ventil-Ansteuerein­ heiten 6, 6′ mit jeweils zugeordneten GTO-Thyristoren 7, 7′ in gleicher Art und Weise verbunden. An die Ventil- Ansteuereinheiten 3, 6, 6′ sind jeweils eigene galvani­ sche Rückmeldeleitungen 8 zur Meldung des jeweiligen Zu­ standes des zugeordneten GTO-Thyristors (ZS = Zustands­ signal "GTO-Thyristor sperrt", ZL = Zustandssignal "GTO-Thyristor leitet" , KS = Störmeldesignal) ange­ schlossen. Vorzugsweise werden die Zustandssignale und Störmeldesignale jedoch in der Ventil-Ansteuereinheit selbst durch Auswertung interner Spannungen und Ströme gewonnen. Desgleichen ist ein eigener Rückkanal 9 (= po­ tentialtrennende Übertragungsstrecke = Lichtwellenleiter) zwischen jeder Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 und der leit­ technischen Zentraleinheit 1 zur Rückmeldung des Zustan­ des des entsprechenden GTO-Thyristors vorgesehen. Die Hinkanäle 2 und Rückkanäle 9 sind jeweils zur potential­ getrennten Übertragung vorzugsweise als Lichtwellenlei­ ter ausgebildet.

Die auf den Hinkanälen 2 übertragenen codierten Steuer­ befehle sind mit EAC (Leitbefehl "GTO-Thyristor EIN", Sperrbefehl "GTO-Thyristor AUS") und die auf den Rückka­ nälen 9 übertragenen codierten Rückmeldesignale sind mit RMC bezeichnet.

In Fig. 2 sind die codierten Steuerbefehle EAC darge­ stellt. Die Steuerbefehle bestehen aus dem die Informa­ tion tragenden Grundpegel L (= Low = "Licht AUS") oder H (= High = "Licht AN"), welcher mit kurzen Markierungsim­ pulsen des jeweils anderen logischen Pegels moduliert ist. Die Breite TB der Markierungsimpulse MP wird im wesentlichen durch die Übertragungsstrecke (Hinkanal 2, Rückkanal 9) bestimmt. Der Abstand TA zwischen den Mar­ kierungsimpulsen MP sollte etwa der 3- bis 4fachen Breite TB entsprechen. Der in Fig. 2 oben dargestellte zeitliche Verlauf der Steuerbefehle EAC entspricht dem Leitbefehl "GTO-Thyristor EIN" oder auch "GTO-Thyristor soll leiten", bei dem der Grundpegel den Wert H (= "Licht AN" und die Markierungsimpulse den Wert L (ne­ gative Markierungsimpulse) aufweisen. Der in Fig. 2 un­ ten dargestellte zeitliche Verlauf der Steuerbefehle EAC entspricht dem Sperrbefehl "GTO-Thyristor AUS" oder auch "GTO-Thyristor soll sperren", bei dem der Grundpegel den Wert L ("Licht AUS") und die Markierungsimpulse den Wert H (positive Markierungsimpulse) aufweisen. Der Leitbe­ fehl ist demnach die logischen Negation des Sperrbefehls.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, behält der codierte Steuerbefehl EAC von der Zentraleinheit 1 zur Ansteuer­ einheit 3, 6 im Prinzip das bisher übliche Befehlsformat "Licht AN" entsprechend dem Befehl "GTO-Thyristor soll leiten" und "Licht AUS" entsprechend dem Befehl "GTO- Thyristor soll sperren" bei, wobei das bisher übliche Befehlsformat aber von den Markierungsimpulsen überla­ gert wird.

In Fig. 3 sind Änderungen der codierten Steuerbefehle EAC dargestellt. Die Änderungen erfolgen stets synchro­ nisiert mit der hinteren Flanke eines negativen oder positiven Markierungsimpulses MP. Der in Fig. 3 oben dargestellte zeitliche Verlauf der codierten Steuerbe­ fehle EAC zeigt den Übergang vom Leitbefehl "GTO-Thyri­ stor EIN" zum Sperrbefehl "GTO-Thyristor AUS" zum Zeit­ punkt t1 (= hintere Flanke eines Markierungsimpulses), d. h. der entsprechende GTO-Thyristor soll zum Zeitpunkt t1 ausgeschaltet werden. Der in Fig. 3 unten dargestell­ te zeitliche Verlauf der codierten Steuerbefehle EAC zeigt den Übergang vom Sperrbefehl "GTO-Thyristor AUS" zum Leitbefehl "GTO-Thyristor EIN" zum Zeitpunkt t1, d. h. der entsprechende GTO-Thyristor soll zum Zeitpunkt t1 eingeschaltet werden.

In Fig. 4 ist eine Codierschaltung zur Bildung der co­ dierten Steuerbefehle EAC dargestellt. Diese Codier­ schaltung ist Teil der leittechnischen Zentraleinheit 1. Ein Kontrollsignalgenerator 11 erzeugt eine stete Folge von Markierungsimpulsen MP. Diese Markierungsimpulse MP werden durch ein Exklusiv-ODER-Gatter 12 in Abhängigkeit eines z. B. durch eine übergeordnete Regeleinrichtung erzeugten Steuerbefehls EA entweder direkt durchgeschal­ tet oder invertiert. Auf diese Weise wird der ungefil­ terte codierte Steuerbefehl B erhalten. Eine aus einem Inverter 13 und einem D-Flip-Flop 14 bestehende Schal­ tung synchronisiert die Umschaltung des Exklusiv-ODER- Gatters 12 mit der fallenden Flanke der Markierungsim­ pulse MP. Der Inverter 13 ist dabei zwischen Kontroll­ signalgenerator 11 und Takteingang CLK des D-Flip-Flops 14 angeordnet. Die Steuerbefehle EA werden dem D-Eingang des D-Flip-Flops 14 zugeführt. Der sich beliebig asyn­ chron zu den Markierungsimpulsen Mp ändernde Steuerbe­ fehl EA wird während der fallenden Flanke der Markie­ rungsimpulse MP abgetastet und bis zur nächsten Abtastung gespeichert. Man erhält so einen synchroni­ sierten Steuerbefehl A am Q-Ausgang des D-Flip-Flops 14 zur Steuerung des Exklusiv-ODER-Gatters 12.

Bei der Umschaltung des Exklusiv-ODER-Gatters 12 zur Bildung des Steuerbefehles B entstehen zwangsläufig un­ erwünschte Nadelimpulse, die durch ein nachgeschalte­ tes Filter 15 (z. B. RC-Glied mit nachgeschaltetem Kompa­ rator) beseitigt werden. Am Ausgang des Filters 15 ste­ hen die codierten Steuerbefehle EAC zur Verfügung. Die codierten Steuerbefehle EAC werden über eine Treiberstu­ fe 16 auf eine Lichtwellenleiter-Sendediode 17 gegeben, worauf die unter Fig. 1 erwähnte potentialgetrennte Übertragung zur Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 mittels Lichtwellenleiter (Hinkanal 2) erfolgt.

In Fig. 5 ist ein Impulsfahrplan zur Codierschaltung nach Fig. 4 dargestellt. Im einzelnen sind die zeitli­ chen Verläufe der Markierungsimpulse MP, der Steuerbe­ fehle EA, der synchronisierten Steuerbefehle A, der un­ gefilterten, codierten Steuerbefehle und der codierten Steuerbefehle EAC gezeigt. Im linken Teil der Fig. 5 ist ein Übergang vom Sperrbefehl zum Leitbefehl dargestellt, d. h. der GTO-Thyristor soll eingeschaltet werden. Zum Zeitpunkt t2 wechselt der Steuerbefehl EA von L nach H. Mit der nächsten, zum Zeitpunkt t3 auftretenden fallen­ den Flanke eines Markierungsimpulses MP erfolgt die un­ ter Fig. 4 erwähnte Synchronisation des Steuerbefehls mit den Markierungsimpulsen MP, d. h. der Steuerbefehl A wechselt erst zum Zeitpunkt t3 von L nach H. Der bei der Umschaltung des Exklusiv-ODER-Gatters 12 zum Zeitpunkt entstehende Nadelimpuls wird durch das Filter 15 zuver­ lässig beseitigt. Das Filter 15 bewirkt jedoch eine Ver­ zögerung der Pegelübergänge der codierten Steuerbefehle EAC. Diese Verzögerung entspricht der dargestellten Zeitspanne zwischen t4 und t5, wobei der Zeitpunkt t4 eine auftretende fallende Flanke eines Markierungsimpul­ ses MP und der Zeitpunkt t5 das Ende eines überlagerten Markierungsimpulses beim codierten Steuerbefehl EAC kennzeichnet.

Im rechten Teil der Fig. 5 ist ein Übergang vom Leitbe­ fehl zum Sperrbefehl dargestellt, d. h. der GTO-Thyristor soll ausgeschaltet werden. Zum Zeitpunkt t6 wechselt der Steuerbefehl EA von H nach L. Mit der nächsten, zum Zeitpunkt t7 auftretenden fallenden Flanke eines Markie­ rungsimpulses MP wechselt auch der Steuerbefehl A von H nach L, worauf wiederum ein auszufilternder Nadelimpuls entsteht.

In Fig. 6 ist eine Decodierschaltung für die codierten Steuerbefehle dargestellt. Diese Decodierschaltung ist Teil einer Ventil-Ansteuereinheit 3, 6. Um ein für den Steuergenerator einer Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 geeig­ netes EIN-AUS-Signal zu erhalten, müssen die überlager­ ten Markierungsimpulse des codierten Steuerbefehls EAC wieder entfernt werden (die Markierungsimpulse haben für die Befehle selbst keine Bedeutung). Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal der Decodierschaltung - der de­ codierte Steuerbefehl EAD - stets nur dann geändert, wenn sich der logische Pegel der ankommenden codierten Steuerbefehle EAC länger als die Dauer eines Markie­ rungsimpulses MP (= Breite TB gemäß Fig. 2) ändert. Die über den Hinkanal 2 von einem Lichtwellenleiter-Empfän­ ger 18 eingegangenen codierten Steuerbefehle EAC werden über eine Pufferstufe 19 zwei unsymmetrischen Verzöge­ rungsschaltungen 20, 21 zugeführt. Die Verzögerungs­ schaltung 20 folgt Signaländerungen von L nach H sofort, Signaländerungen von H nach L jedoch verzögert. Die Ver­ zögerungszeit ist dabei größer als die Breite TB eines Markierungsimpulses MP. Die Verzögerungsschaltung 21 folgt Signaländerungen von H nach L sofort, Signalände­ rungen von L nach H jedoch verzögert (Verzögerungszeit größer als TB), arbeitet also spiegelbildlich zur Verzö­ gerungsschaltung 20 und verzögert dabei die positiven Flanken. Durch die Verzögerungsschaltung 20 werden somit alle negativen Markierungsimpulse und durch die Verzöge­ rungsschaltung 21 alle positiven Markierungsimpulse un­ terdrückt ("ausgefiltert").

Durch eine aus einem Inverter 22, zwei UND-Gattern 23, 24 und einem ODER-Gatter 25 bestehende Auswahlschaltung 26 wird abhängig vom momentanen Ausgangspegel der Deco­ dierschaltung - dem decodierten Steuerbefehl EAC - stets die "richtige" Verzögerungsschaltung 20 oder 21 in den Signalweg geschaltet. Im einzelnen werden das Ausgangs­ signal SV1 der Verzögerungsschaltung 20 dem ersten Ein­ gang des UND-Gatters 23 und das Ausgangssignal SV2 der Verzögerungsschaltung 21 dem ersten Eingang des UND-Gat­ ters 24 zugeleitet. Die jeweils zweiten Eingänge der UND-Gatter 23, 24 werden durch den decodierten Steuerbe­ fehl EAD beaufschlagt und zwar beim UND-Gatter 23 direkt und beim UND-Gatter 24 über den Inverter 22. Die Aus­ gangssignale SA1 bzw. SA2 der UND-Gatter 23 bzw. 24 lie­ gen dem ODER-Gatter 25 eingangsseitig an. Ausgangsseitig ist dem ODER-Gatter 25 der decodierte Steuerbefehl EAD entnehmbar.

Diese Decodierschaltung 27 unterdrückt somit nicht nur alle überlagerten Markierungsimpulse, sondern auch alle Störimpulse der codierten Steuerbefehle EAC bis zur Breite TB eines Markierungsimpulses. Darüber hinaus wer­ den die decodierten Steuerbefehle EAD etwa um die Breite TB eines Markierungsimpulses verzögert (siehe Befehls­ verzögerungszeit TV in Fig. 7). Die Decodierschaltung ist transparent für das konventionelle, uncodierte Be­ fehlsformat, d. h. für lediglich aus einem Grundpegel ohne Markierungsimpulse bestehende Steuerbefehle. Die Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 kann dadurch ohne Änderung auch in der bisher üblichen Weise gesteuert werden. Die Decodierschaltung wirkt dann als Entstörfilter.

In Fig. 7 ist ein Impulsfahrplan zur Decodierschaltung nach Fig. 6 dargestellt. Im einzelnen sind die zeitli­ chen Verläufe der codierten Steuerbefehle EAC, der Aus­ gangssignale SV1 bzw. SV2 der Verzögerungsschaltungen 20 bzw. 21, der Ausgangssignale SA1 bzw. SA2 der UND-Gatter 23 bzw. 24 und der decodierten Steuerbefehle EAD ge­ zeigt.

Bis zum Zeitpunkt t8 entsprechen die codierten Steuerbe­ fehle EAC einem Sperrbefehl (Grundpegel L). Folglich müssen auch die decodierten Steuerbefehle EAD konstant den Pegel L aufweisen. Die Verzögerungsschaltung 21 un­ terdrückt die positiven Markierungsimpulse, so daß das Ausgangssignal SV2 konstant den Pegel L aufweist. Der Pegel des Ausgangssignales SV1 wechselt in Abhängigkeit von EAC. Die Ausgangssignale SA1 und SA2 haben konstant den Wert L.

Zum Zeitpunkt t8 wechselt der codierte Steuerbefehl EAC vom Sperrbefehl (Grundpegel H). Um eine Befehlsverzöge­ rungszeit TV später wechselt der Pegel des decodierten Steuerbefehls EAD zum Zeitpunkt t9 von L nach H, da das Ausgangssignal SV2 zum Zeitpunkt t9 von L nach H wech­ selt. Der kurzzeitig am Ausgang des UND-Gatters 24 an­ stehende H-Pegel (Signal SA2) löst diesen Pegelwechsel des decodierten Steuerbefehls EAD aus. Zum Zeitpunkt t10 tritt ein Störimpuls im codierten Steuerbefehl EAC auf. Aufgrund dieses Störimpulses wird der nächste L-H-Pegel­ wechsel des Ausgangssignals SV2 unterdrückt (siehe ge­ strichelt dargestellten Impulsblock). Beim decodierten Steuerbefehl EAD ist dieser Störimpuls unterdrückt.

Zum Zeitpunkt t12 wechselt der codierte Steuerbefehl EAC in einen Sperrbefehl. Um eine Befehlsverzögerungszeit TV später, wechselt der Pegel des Befehls EAD zum Zeitpunkt t13 von H nach L, da sowohl SA1 als auch SA2 ab t13 den Pegel L aufweisen.

In Fig. 8 ist eine Schaltung zur Rückgewinnung der Mar­ kierungsimpulse dargestellt. Diese Schaltung ist Teil einer Ventil-Ansteuereinheit 3, 6. Die Markierungsimpul­ se werden in der Ventil-Ansteuereinheit für die Codie­ rung des Rückmeldesignals und für die Erkennung von Lichtwellenleiter-Unterbrechungen zwischen Zentralein­ heit 1 und Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 benötigt. Dabei wird das rückgewonnene Kontrollsignal (MPD wird aus MP gewonnen) dem Rückmeldesignal in bestimmten Fällen wie­ der überlagert, d. h. an der Ansteuereinheit gewisserma­ ßen gespiegelt. Eine der ursprünglichen Folge der Markie­ rungsimpulse MP ausreichend ähnliche Impulsfolge erhält man durch eine Verknüpfung der codierten Steuerbefehle EAC und der decodierten Steuerbefehle EAD mittels eines Exklusiv-ODER-Gatters 28. Die am Ausgang des Exklusiv- ODER-Gatters 28 anstehenden, rückgewonnenen Markierungsim­ pulse sind mit MPD bezeichnet.

In Fig. 9 ist ein Impulsfahrplan zur Schaltung nach Fig. 8 dargestellt. Im einzelnen sind die zeitlichen Verläufe der Markierungsimpulse MP, der codierten Steu­ erbefehle EAC, der decodierten Steuerbefehle EAD und der rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD gezeigt. Die bei­ den Impulsfolgen MP und MPD unterscheiden sich durch eine Verlängerung der rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD, die dann auftritt, wenn der codierte Steuerbefehl EAD gerade seinen Pegel wechselt. Beispielsweise ist der rückgewonnene Markierungsimpuls MPD zwischen den Zeit­ punkten t14 und t15 und zwischen den Zeitpunkten t17 und t18 verlängert, wobei zu den Zeitpunkten t14 und t17 ein Pegelwechsel des codierten Steuerbefehls EAC und zu den Zeitpunkten t15 und t18 ein Pegelwechsel des decodierten Steuerbefehls EAD stattfindet. Die zum Zeitpunkt t16 auftretende Störung des codierten Steuerbefehls EAC geht als Kurzimpuls in die rückgewonnene MPD-Impulsfolge ein.

Bei einer Unterbrechung des Befehlsweges zwischen der leittechnischen Zentraleinheit 1 und einer Ventil-An­ steuereinheit 3, 6, z. B. durch Bruch des Lichtwellen­ leiters, erhält die Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 das Ein­ gangssignal "kein Licht auf Dauer" (Pegel L ohne Markie­ rungsimpulse). Dieses Eingangssignal interpretiert die Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 bei bisher üblichen Anlagen als Sperrbefehl "GTO-Thyristor aus", so daß der entspre­ chende GTO-Thyristor unverzüglich abgeschaltet wird. Dies kann jedoch unzulässig sein und in verschiedenen Fällen eine Zerstörung des Stromrichter-Leistungsteils nach sich ziehen. Die Markierungsimpulse erlauben nun aber eine Erkennung eines Leitungsbruchs durch die Ven­ til-Ansteuereinheit 3, 6 selbst, worauf die Ventil-An­ steuereinheit selbsttätig in einen sicheren Zustand schaltet. Hierbei ist jedoch durch besondere, nachste­ hend beschriebene Maßnahmen sicherzustellen, daß nicht bereits vor dem Ansprechen der Übertragungs- bzw. Lei­ tungsüberwachung der fehlerbedingte Befehl "GTO-AUS" eingeleitet wird.

In Fig. 10 ist eine Schaltung zur Übertragungsüberwa­ chung (Leitungsüberwachung) dargestellt. Diese Schaltung ist Teil einer Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 und ermög­ licht eine Überwachung der potentialgetrennten Übertra­ gungsstrecke zwischen Zentraleinheit 1 und Ventil-An­ steuereinheit 3, 6 auf Unterbrechung, z. B. durch Bruch eines Lichtwellenleiters 2. Die Erzeugung der rückgewon­ nenen Markierungsimpulse MPD erfolgt wie unter Fig. 8 beschrieben. Die rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD werden dem Takteingang CLK einer Abtast- und Halteschal­ tung (Sample- und Hold-Schaltung) 29 zugeführt. Dem D- Eingang der Schaltung 29 liegen die decodierten Steuer­ befehle EAD an. Dem Q-Ausgang der Schaltung 29 sind die ausführbaren Steuerbefehle EAA entnehmbar. Dem R-Eingang der Schaltung 29 sind die Signale eines Initialisie­ rungs-Komparators 30 zuleitbar. Dem Y-Eingang dieses Komparators 30 werden die der Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 zugeführte Versorgungsspannung UGU und dem X-Eingang eine Referenzspannung Uref zugeführt. Der Komparator 30 gibt ein Ausgangssignal ab, wenn die Spannung am X-Ein­ gang größer als die Spannung am Y-Eingang ist.

Die rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD werden dar­ über hinaus einer unsymmetrischen Verzögerungsschaltung 31 zugeleitet, die ausgangsseitig das Überwachungssignal UEKL abgibt.

Die decodierten Steuerbefehle EAD werden durch die Ab­ tast- und Halteschaltung 29 mit den positiven Flanken der rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD abgetastet und zwischen diesen Zeitpunkten gehalten. Somit werden Än­ derungen der decodierten Steuerbefehle EAD bei fehlenden Markierungsimpulsen MPD von der Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 ignoriert, d. h. ein durch Leitungsbruch verursach­ ter fehlerhafter Sperrbefehl wird nicht weitergegeben. Diese Maßnahme führt zu einer Signalverzögerung der aus­ führbaren Steuerbefehle EAA gegenüber den codierten Steuerbefehlen EAC um eine Markierungsimpuls-Periode TSH.

Sobald während einer bestimmten Übertragungszeitspanne TZ keine Markierungsimpulse an der Ventil-Ansteuerein­ heit 3, 6 ankommen, wird von der unsymmetrischen Verzö­ gerungsschaltung 31 ein Überwachungssignal UEKL "Fehler" abgegeben, wodurch die Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 in ihren sicheren Schaltzustand gesetzt wird (z. B. "Domi­ nant EIN"), gegebenenfalls erfolgt auch ein "Einfrieren" des momentanen Schaltzustandes.

Eine Überwachung der Markierungsimpulse auf der Ansteu­ ereinheit ermöglicht also eine zuverlässige Erkennung von Übertragungsfehlern mit anschließender sinnvoller Reaktion der Ansteuereinheit.

Um die Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 problemlos einschal­ ten zu können, ist es notwendig, daß die Abtast- und Halteschaltung 29 für den Steuerbefehl beim Aufbau der Versorgungsspannung UGU zunächst dominant in den Zustand "GTO-Thyristor AUS" gebracht wird. Dies erfolgt durch den Initialisierungs-Komparator 30. Des weiteren wird die Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 bei der Wiederkehr von Mar­ kierungsimpulsen wieder in den normalen Betriebsmodus geschaltet. Aufgrund dieser beiden Maßnahmen darf die Ventil-Ansteuereinheit 3 eingeschaltet werden, bevor die leittechnische Zentraleinheit 1 aktiv ist. Die Ventil- Ansteuereinheit 3, 6 nimmt dann bezüglich EAA und UEKL zuerst den Zustand "Übertragungsfehler" und "GTO-Thyri­ stor AUS" an (außer bei "Dominant EIN" als sicherem Schaltzustand) und schaltet dann in den Betriebsmodus um, sobald die rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD eingangsseitig auftreten.

Bei Einsatz einer solchen Schaltung zur Übertragungs­ überwachung kann die Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 nicht mehr mit konventionellen, uncodierten Signalen ohne Mar­ kierungsimpulse gesteuert werden. Deshalb muß bei diesem Übertragungsformat die beschriebene Schaltung zur Über­ tragungsüberwachung abgeschaltet werden. Dies kann ent­ weder durch eine bei Bedarf einzusetzende Drahtbrücke ("Jumper") auf der Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 erfolgen oder durch eine Automatik. Die Automatik schaltet die Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 vom Übertragungsformat "co­ diert" (d. h. mit Markierungsimpulsen) in das Übertra­ gungsformat "einfach" (d. h. ohne Markierungsimpulse) um, sobald ein "Dauerlicht-Signal" auftritt, d. h. sobald der decodierte Steuerbefehl EAD dem Leitbefehl "GTO-Thyri­ stor EIN" (Pegel H) entspricht und gleichzeitig Markie­ rungsimpulse fehlen. Die Rücksetzung in das Übertra­ gungsformat "codiert" erfolgt dann z. B. durch Abschalten der Versorgungsspannung UGU der Ventil-Ansteuereinheit 3, 6.

In Fig. 11 ist ein Impulsfahrplan zur Schaltung nach Fig. 10 dargestellt. Im einzelnen sind die zeitlichen Verläufe der codierten Steuerbefehle EAC, der decodier­ ten Steuerbefehle EAD, der rückgewonnenen Markierungsim­ pulse MPD, der ausführbaren Steuerbefehle EAA und des Übertragungssignals UEKL gezeigt. Bis zum Zeitpunkt t19 entspricht der codierte Steuerbefehl EAC einem Sperrbe­ fehl und EAD sowie EAA weisen konstant den Pegel L auf. Das Überwachungssignal UEKL weist den Pegel H auf. Zum Zeitpunkt t19 wechselt der codierte Steuerbefehl EAC vom Sperrbefehl zum Leitbefehl. Um eine Markierungsimpuls- Periode TSH verzögert tritt zum Zeitpunkt t20 der Pegel­ wechsel von L nach H beim ausführbaren Steuerbefehl EAA auf. Zum Zeitpunkt t21 ergibt sich ein Leitungsbruch auf der potentialgetrennten Übertragungsstrecke zwischen Zentraleinheit 1 und Ansteuereinheit 3, 6 und der Pegel des codierten Steuerbefehls EAC beträgt folglich L. Ab dem Zeitpunkt t22 treten keine rückgewonnenen Markie­ rungsimpulse MPD mehr auf und der decodierte Steuerbe­ fehl EAD hat ebenfalls den Pegel L. Da keine positiven Flanken rückgewonnener Markierungsimpulse mehr auftre­ ten, tastet die Sample- and Hold-Schaltung 29 den deco­ dierten Steuerbefehl EAC nicht mehr ab. Der ausführbare Steuerbefehl EAA kann sich daher nicht mehr ändern und bleibt auf dem Zustand vor dem Leitungsbruch "kleben" (hier "GTO-EIN"). Der durch den Leitungsbruch entstehen­ de scheinbare Ausschaltbefehl wird nicht ausgeführt. Um eine Überwachungszeitspanne TZ verzögert tritt zum Zeit­ punkt t23 ein Pegelwechsel von H nach L beim Überwa­ chungssignal UEKL auf und der erkannte Fehler wird ge­ meldet. Der GTO wird daraufhin in den sicheren Zustand geschaltet.

Wie unter Fig. 1 bereits erwähnt, sind in der Ventil-An­ steuereinheit 3, 6 Zustandsinformationen über den momen­ tanen Zustand des entsprechenden GTO-Thyristors vorhan­ den. Das Zustandssignal ZS weist den Pegel H auf, wenn der GTO-Thyristor sperrt. Das Zustandssignal ZL weist den Pegel H auf, wenn der GTO-Thyristor leitet. Das Störmeldesignal KS weist den Pegel KH auf, wenn keine Störung vorliegt. Dabei kann das Störmeldesignal KS aus einer Verknüpfung beliebig vieler Einzelmeldungen gebil­ det sein.

In Fig. 12 ist eine Schaltung zur Codierung des Rückmel­ designals dargestellt. Diese Schaltung ist Teil einer Ventil-Ansteuereinheit 3, 6. Die Erzeugung der rückge­ wonnenen Markierungsimpulse MPD erfolgt, wie unter Fig. 8 beschrieben. Die rückgewonnenen Markierungsimpul­ se MPD werden einem Inverter 32 und dem ersten Eingang eines UND-Gatters 33 zugeleitet. Der Inverter 32 ist ausgangsseitig mit dem ersten Eingang eines UND-Gatters 34 verbunden. Das Zustandssignal ZS liegt dem zweiten Eingang des UND-Gatters 33 und dem ersten Eingang eines Exklusiv-ODER-Gatters 35 an. Das Zustandssignal ZL wird dem zweiten Eingang des UND-Gatters 34 und dem zweiten Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters 35 zugeleitet. Während die UND-Gatter 33, 34 ausgangsseitig mit den Eingängen eines NOR-Gatters 36 verbunden sind, ist der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gatters 35 an den ersten Eingang eines ODER-Gatters 37 angeschlossen. Der zweite Eingang dieses ODER-Gatters 37 wird mit einem Befehlsformatsignal UR beaufschlagt. Ausgangsseitig sind die Gatter 36 und 37 mit den beiden ersten Eingängen eines UND-Gatters 38 verbunden. Dem dritten Eingang dieses UND-Gatters 38 liegt das Störmeldesignal KS an. Das UND-Gatter 38 gibt ausgangsseitig das codierte Rückmeldesignal RMC an eine Treiberstufe 39 mit nachgeschalteter Lichtwellenleiter- Sendediode 40 ab, wo es über den Rückkanal 9 zur leit­ technischen Zentraleinheit 1 gelangt.

Die aus der Decodierschaltung 27 und dem Exklusiv-ODER- Gatter 28 bestehende Schaltung ist als Eingangssignal- Decoder 41 und die aus den Bestandteilen 32 bis 38 be­ stehende Schaltung ist als Rückmeldungs-Encoder 42 be­ zeichnet.

Der Rückmeldungs-Encoder 42 ist durch das Befehlsformat­ signal UR im Code umschaltbar. Weist UR den Pegel H auf, so gilt der 4begriffige Code gemäß Fig. 13 (Pegel kon­ stant H, Pegel konstant L, Pegel H mit Markierungsimpul­ sen, Pegel L mit Markierungsimpulsen). Weist UR den Pe­ gel L auf, so wird die Information "GTO-Thyristor-Status unklar" (ZL = ZS = L) mit "Licht-AUS" signalisiert, d. h. es gilt der 3begriffige Code gemäß Fig. 14 (Pegel kon­ stant L, Pegel H mit Markierungsimpulsen, Pegel L mit Markierungsimpulsen). Bei uncodiertem Befehlsformat (konventionelle Steuerbefehle ohne Markierungsimpulse) erzeugt der Rückmeldungs-Encoder 42 bei 3begriffigem Code (UR weist den Pegel L auf), die übliche 2begriffi­ ge Rückmeldung (Pegel konstant H ohne Markierungsimpulse entspricht "GTO-Thyristor-AUS", Pegel L ohne Markie­ rungsimpulse entspricht "GTO-Thyristor-EIN" und allen sonstigen Zuständen, wie z. B. "Ansteuereinheit fehler­ haft". Damit wird die Kompatibilität zum uncodierten, "einfachen" Befehlsformat ohne Markierungsimpulse herge­ stellt.

In Fig. 13 ist eine Tabelle zum codierten Rückmeldesi­ gnal gemäß Fig. 12 bei 4begriffigem Code dargestellt. Das dem ODER-Gatter 37 zugeleitete Befehlsformatsignal UR weist also den Pegel H auf. Wenn beide Zustandssigna­ le ZS und ZL gleichzeitig den Pegel L oder H aufweisen, ist der GTO-Thyristor-Zustand unklar, jedoch die Ansteu­ ereinheit in Ordnung, und das codierte Rückmeldesignal RMC weist den Pegel H konstant auf (Licht dauernd an). Wenn das Zustandssignal ZS den Pegel H, das Zustandssi­ gnal ZL den Pegel L und das Störmeldesignal KS den Pegel H aufweisen, ist der GTO-Thyristor ausgeschaltet, die Ansteuereinheit in Ordnung und das codierte Rückmelde­ signal RMC entspricht den invertierten rückgewonnenen Markierungsimpulsen (Licht an mit Kontrollsignal). Wenn das Zustandssignal ZS den Pegel L, das Zustandssi­ gnal ZL den Pegel H und das Störmeldesignal KS den Pegel H aufweisen, ist der GTO-Thyristor eingeschaltet, die Ansteuereinheit in Ordnung und das codierte Rückmelde­ signal RMC entspricht den rückgewonnenen Markierungsim­ pulsen MPD (Licht an mit Kontrollsignal). Wenn das Stör­ meldesignal KS den Pegel L aufweist, ist die Ansteuer­ einheit fehlerhaft oder es liegt ein Übertragungsfehler vor und das Rückmeldesignal RMC weist den Pegel L auf (Licht dauernd aus).

In Fig. 14 ist eine Tabelle zum codierten Rückmeldesi­ nal gemäß Fig. 12 bei 3begriffigem Code dargestellt. Das dem ODER-Gatter 37 zugeleitete Befehlsformatsignal UR weist also den Pegel L auf. Der codierte Steuerbefehl EAC weist Markierungsimpulse auf. Wenn das Zustandssi­ gnal ZS den Pegel H, das Zustandssignal ZL den Pegel L und das Störmeldesignal KS den Pegel H aufweisen, ist der GTO-Thyristor ausgeschaltet, die Ansteuereinheit in Ord­ nung und das codierte Rückmeldesignal RMC entspricht den invertierten, rückgewonnenen Markierungsimpulsen MPD (Licht an mit Kontrollsignal). Wenn das Zustandssignal ZS den Pegel L, das Zustandssignal ZL den Pegel H und das Störmeldesignal KS den Pegel H aufweisen, ist der GTO-Thyristor eingeschaltet, die Ansteuereinheit in Ord­ nung und das codierte Rückmeldesignal RMC entspricht den rückgewonnenen Markierungsimpulsen MPD (Licht an mit Kontrollsignal). Bei allen anderen Kombinationen der Pegel der Signale ZS, ZL, KS ist der GTO-Thyristor-Zu­ stand unklar bzw. die Ansteuereinheit ist fehlerhaft. Das Rückmeldesignal RMC weist dann konstant den Pegel L auf (Licht dauernd aus). Beim 3begriffigen Code weist RMC niemals konstant den Pegel H auf.

Dieser 3begriffige Code ist mit dem konventionellen Befehlsformat aufwärts kompatibel, wie unter Fig. 12 erwähnt. Von Nachteil ist, daß auf dem gesonderten Rück­ meldebegriff "Ansteuereinheit fehlerhaft" des 4begrif­ figen Codes verzichtet werden muß.

In Fig. 15 ist eine Gesamtschaltung des Übertragungs-In­ terface einer Ventil-Ansteuereinheit dargestellt. Die Gesamtschaltung besteht aus den drei Hauptblöcken Ein­ gangssignal-Decoder 41, Rückmeldungs-Encoder 42 und Übertragungsüberwachung 43. Beim Eingangssignal-Decoder 42 (siehe auch Fig. 6) sind die beiden unsymmetrischen Verzögerungsschaltungen 20, 21 im einzelnen dargestellt. Die Verzögerungsschaltung 20 besteht aus einem Verstär­ ker 20a, einem Feldeffekttransistor 20b, einem invertie­ renden Komparator 20c und einem externen Zeitglied 20d (RC-Glied). Die Verzögerungsschaltung 21 besteht aus einem Inverter 21a, einem Feldeffekttransistor 21b, ei­ nem Komparator 21c und einem externen Zeitglied 21d (RC-Glied). Der übrige Aufbau des Eingangssignal-Deco­ ders 41 ist wie unter Fig. 6 und 8 beschrieben.

Die Übertragungs-Überwachung 43 entspricht der in Fig. 10 dargestellten Schaltung und ist zusätzlich mit einer Abschaltmöglichkeit ausgestattet (wichtig bei Ver­ wendung des konventionellen, uncodierten Befehlsforma­ tes). Hierzu ist ein Inverter 44 vorgesehen, der ein­ gangsseitig mit einem Überwachungsaktivierungssignal AO beaufschlagbar und dessen Ausgang an den ersten Eingang eines ODER-Gatters 45 angeschlossen ist. Der zweite Ein­ gang dieses ODER-Gatters 45 ist mit den rückgewonnenen Markierungsimpulsen MPD beaufschlagbar. Ausgangsseitig ist das ODER-Gatter 45 mit der Abtast- und Halteschal­ tung 29 verbunden. Die Übertragungs-Überwachung 43 ist eingeschaltet, wenn das Überwachungsaktivierungs-Signal AU den Pegel H aufweist.

Die Abtast- und Halteschaltung 29 ist bei Fig. 15 nicht als flankengesteuertes D-Flip-Flop realisiert, wie bei Fig. 10, sondern ist als ein aus Gattern aufgebautes statisches Latch ausgebildet, bestehend aus zwei Inver­ tern 46, 51 und vier UND-Gattern 47 bis 50 mit jeweils invertierendem Ausgang. Der Initialisierungskomparator 30 besteht aus einem Komparator 52 mit invertierendem Ausgang, an dessen Initialisierungseingang IN eine Ze­ nerdiode 53 gegen Masse und ein Widerstand 54 gegen eine positive Spannung geschaltet sind. Die unsymmetrische Verzögerungsschaltung 31 besteht aus einem Verstärker 31a, einem Feldeffekttransistor 31b, einem invertieren­ den Komparator 31c und einem externen Zeitglied 31d.

Der Rückmeldungs-Encoder 42 entspricht der in Fig. 12 dargestellten Schaltung.

Wie aus Fig. 15 zu erkennen, ist das Gesamtkonzept des Übertragungs-Interface so ausgelegt, daß der Codec der Ventil-Ansteuereinheit möglichst weitgehend in einfacher kombinatorischer Logik aufgebaut werden kann. Taktgene­ ratoren, Speicher und komplizierte Zeitstufen sind vor­ teilhaft nicht vorhanden. Trotzdem ist eine vollständige Überwachung der Übertragungswege und eine besondere Rückmeldung "Fehler" möglich.

Ausgehend von der in Fig. 13 dargestellten Tabelle müs­ sen bei der Auswertung der codierten Rückmeldesignale RMC′ vier Zustände unterschieden werden. Mit RMC′ sind dabei die an der leittechnischen Zentraleinheit 1 ankom­ menden codierten Rückmeldesignale bezeichnet. Die vom Rückkanal 9 verursachte Signallaufzeit zwischen RMC′ und RMC (von der Ansteuereinheit 3, 6 abgegebene codierte Rückmeldesignale) ist mit TL bezeichnet. Die Signallauf­ zeit zwischen den Markierungsimpulsen MP und den rückge­ wonnenen Markierungsimpulsen MPD beträgt TM.

Der erste Zustand von RMC′ entspricht einem Rückmelde­ signal RCS, dessen Pegel H beträgt, wenn der GTO-Thyri­ stor sperrt und das System in Ordnung ist. Als System wird dabei die Gesamtheit aus GTO-Thyristor, Ventil-An­ steuereinheit, Hin- und Rückkanal (Lichtwellenleiter) und beide Codecs bezeichnet. Der zweite Zustand von RMC′ entspricht einem Rückmeldesignal RZL, dessen Pegel H beträgt, wenn der GTO-Thyristor leitet und das System in Ordnung ist. Der dritte Zustand von RMC′ entspricht ei­ nem Rückmeldesignal RCF, dessen Pegel H beträgt, wenn ein Fehler vom System erkannt wird, z. B. eine Unterbre­ chung eines Lichtwellenleiters oder ein Speisungsausfall einer Ventil-Ansteuereinheit. Der Schaltzustand des GTO-Thyristors ist dabei als unbekannt anzusehen. Der vierte Zustand von RMC′ entspricht einem Rückmeldesignal RZU, dessen Pegel H beträgt, wenn der GTO-Zustand und der Systemzustand unbekannt sind. Das Rückmeldesignal RZU erlaubt keine Aussage über den Zustand des Systems und ist dadurch definiert, daß keines der Rückmeldesi­ gnale RZS, RZL, RZF vorliegt. Zur Auswertung der codier­ ten Rückmeldesignale RMC′ kann die Tatsache ausgenutzt werden, daß zwischen den abgesendeten Markierungsimpul­ sen MP und den codierten Rückmeldesignalen RMC′ prinzip­ bedingt ein fester zeitlicher Zusammenhang besteht. Ob­ wohl sich die hinlaufenden Markierungsimpulse MP und die rücklaufenden codierten Rückmeldesignale RMC′ wegen der erwähnten auftretenden Signallaufzeiten TL, TM nicht exakt überdecken und der zeitliche Abstand zwischen die­ sen beiden Impulsreihen gegebenenfalls schwankt, kann man die Periode der abgehenden Markierungsimpulse MP prinzipiell einteilen in ein Impulsintervall, welches die rücklaufenden Markierungsimpulse mit Sicherheit ent­ hält (Breite dieses Impulsintervalls = TC) und in ein impulsfreies Intervall, welches niemals Markierungsim­ pulse enthält (Breite dieses impulsfreien Intervalls = Abstand zwischen zwei Impulsintervallen = TD). Die In­ tervallbreiten TC, TD weisen z. B. das Verhältnis 1 : 1 auf. Die durch TC und TD gebildete Impulsreihe ist nach­ folgend als Intervallsteuerimpulse ISI bezeichnet.

Davon ausgehend läßt sich ein Modellsignal MS erzeugen, welches während der impulsfreien Intervalle (Intervall­ breite TD) dem eintreffenden codierten Rückmeldesignal RMC′ folgt und während der Impulsintervalle (Intervall­ breite TC) den aktuellen momentanen Wert beibehält (track and hold). Dieses Modellsignal MS ist ein von den Markierungsimpulsen MP befreites Modell des codierten Rückmeldesignals RMC′, welches in den Impulsintervallen den tatsächlichen Signalverlauf von RMC′ ignoriert und durch eine Interpolation ersetzt. Für die Dauer eines Impulsintervalls kann sich also das Modellsignal MS vom realen Signal RMC′ unterscheiden. Dies ist jedoch bei der Dauer der Impulsintervalle von weniger als 1 µs un­ erheblich.

Neben dem Modell des Signalverlaufs von RMC′ ohne Mar­ kierungsimpulse - dem beschriebenen Modellsignal MS - ist noch eine Information erforderlich, ob der letzte Markierungsimpuls beim codierten Rückmeldesignal RMC′ vorhanden war. Daher wird in jedem Impulsintervall nach Markierungsimpulsen gesucht. Hierzu wird angenommen, daß während des Impulsintervalls ein Markierungsimpuls auf­ tritt, wenn der logische Pegel des codierten Rückmelde­ signals RMC′ während der Breite TC des Impulsintervalls länger als eine vorgegebene Mindestzeit vom Pegel des Modellsignals MS abweicht. Bei richtiger Wahl der Min­ destzeit ergeben sich hierdurch die wiedergefundenen Markierungsimpulse MPE.

Aus dem Modellsignal MS und den wiedergefundenen Markie­ rungsimpulsen MPE können die erwähnten Rückmeldesignale RZS, RZL, RZU, RZF aus dem codierten Rückmeldesignal RMC′ nach folgenden Regeln abgeleitet werden:

Jedes Rückmeldesignal RZS, RZL, RZU, RZF bleibt solange bestehen, bis es durch ein neues Rückmeldesignal ersetzt wird.

Das Rückmeldesignal RZS tritt auf, wenn während eines Impulsintervalles das Modellsignal MS den Pegel H auf­ weist, ein wiedergefundener Markierungsimpuls MPE wäh­ rend dieses Impulsintervalles auftritt und nach Ende dieses Impulsintervalles das Modellsignal MS den Pegel H beibehält. Der Wechsel zum Rückmeldesignal RZS ist also nur am Ende eines Impulsintervalls möglich.

Das Rückmeldesignal RZL tritt auf, wenn während eines Impulsintervalles das Modellsignal MS den Pegel L auf­ weist, ein wiedergefundener Markierungsimpuls MPE wäh­ rend dieses Impulsintervalles auftritt und nach Ende dieses Impulsintervalles das Modellsignal MS den Pegel L beibehält.

Das Rückmeldesignal RZF tritt auf, wenn während eines Impulsintervalles das Modellsignal MS den Pegel L auf­ weist, kein wiedergefundener Markierungsimpuls MPE wäh­ rend dieses Impulsintervalles auftritt und nach Ende dieses Impulsintervalles das Modellsignal MS den Pegel L beibehält.

Das Rückmeldesignal RZU tritt auf, wenn während eines Impulsintervalles das Modellsignal MS den Pegel H auf­ weist, kein wiedergefundener Markierungsimpuls MPE wäh­ rend dieses Impulsintervalles auftritt und nach Ende dieses Impulsintervalles das Modellsignal MS den Pegel H beibehält.

Das Rückmeldesignal RZU tritt ebenfalls auf, wenn das Modellsignal MS seinen logischen Pegel wechselt.

Durch die letztgenannte Regel ist die Ableitung der Rückmeldesignale aus den codierten Rückmeldesignalen RMC′ "fail safe", d. h. die Rückmeldesignale RZS, RZL, RZF können nie fälschlich anstehen. Im Zweifelsfall tritt vielmehr stets das Rückmeldesignal RZU auf.

In Fig. 16 ist das Einschalten eines GTO-Thyristors im Impulsfahrplan dargestellt. Im einzelnen sind die zeit­ lichen Verläufe der Steuerbefehle EA, der codierten Steuerbefehle EAC, der decodierten Steuerbefehle EAD, der rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD, des GTO-Zu­ standes Z, der Zustandssignale ZS und ZL, der codierten Rückmeldesignale RMC und RMC′, der Markierungsimpulse MP, der Intervallsteuerimpulse ISI, des Modellsignals MS, der wiedergefundenen Markierungsimpulse MPE sowie der Rückmeldesignale RZS, RZL, RZU, RZF gezeigt. Der GTO-Thyristor-Zustand Z ist dabei aus den Signalen ZS, ZL, KS abgeleitet.

Es ist die Signallaufzeit TM zwischen dem Auftreten ei­ ner Anstiegsflanke von MP zum Zeitpunkt t24 und dem Auf­ treten der entsprechenden Anstiegsflanke von MPD zum Zeitpunkt t25 zu erkennen. Des weiteren ist die Signal­ laufzeit TL zwischen dem Auftreten einer Abfallflanke von RMC zum Zeitpunkt t25 und dem Auftreten der entspre­ chenden Abfallflanke von RMC′ zum Zeitpunkt t26 ersicht­ lich.

Das Impulsintervall (Breite TC) der Intervallsteuerim­ pulse ISI beginnt zeitgleich mit der Anstiegsflanke von MP zum Zeitpunkt t24 und endet zum Zeitpunkt t27. Das impulsfreie Intervall (Breite TD) der Intervallsteuerim­ pulse ISI liegt zwischen den Zeitpunkten t27 und t28, wobei t28 mit der Anstiegsflanke des nächstfolgenden Markierungsimpulses MP zusammenfällt. Die Periodendauer TA + TB (z. B. 1 µs) der Markierungsimpulse MP und der rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD ist zwischen den Zeitpunkten t25 und t29 gekennzeichnet.

Der Steuerbefehl EA wechselt zum Zeitpunkt t31 vom Pegel L zum Pegel H. Zum Zeitpunkt t33 findet der L/H-Pegel­ wechsel der decodierten Steuerbefehle EAD statt. Die Befehlsverzögerungszeit TV zwischen t31 und t33 ist ge­ kennzeichnet. Die maximale Befehlsverzögerungszeit TVmax liegt zwischen den Zeitpunkten t30 und t33, wobei t30 dem Zeitpunkt des Auftretens der letzten Abfallflanke von MPD vor dem L/H-Pegelwechsel von EA entspricht.

Das Zustandssignal ZS weist bis zum Zeitpunkt t34 den Pegel H und anschließend den Pegel L auf. Das Zustands­ signal ZL weist bis zum Zeitpunkt t35 den Pegel L und anschließend den Pegel H auf. Entsprechend ist der GTO- Thyristor-Zustand Z bis zum Zeitpunkt t34 "sperrend", zwischen den Zeitpunkten t34 und t35 "unklar" und ab dem Zeitpunkt t35 "leitend".

Das Modellsignal MS weist bis zum Zeitpunkt t32 den Pe­ gel H, im Zeitraum zwischen t32 und t33′ den Pegel L, im Zeitraum zwischen t33′ und t35′ den Pegel H und ab dem Zeitpunkt t35′ den Pegel L auf. Dabei ist ersichtlich, daß der im impulsfreien Intervall der Intervallsteuerim­ pulse ISI zwischen den Zeitpunkten t32 und t36 auftre­ tende Signalverlauf des codierten Rückmeldesignals RMC′ vom Modellsignal MS übernommen worden ist. Bis zum Zeit­ punkt t32 weist das Rückmeldesignal RZS den Pegel H und anschließend den Pegel L auf. Das Rückmeldesignal RZL beträgt L bis zum Zeitpunkt t37 und weist danach den Pegel H auf. Das Rückmeldesignal RZU ist H im Zeitraum zwischen t32 und t37 und weist im übrigen Zeitraum den Pegel L auf.

In Fig. 17 ist das Ausschalten eines GTO-Thyristors im Impulsfahrplan dargestellt. Dabei tritt nach dem erfolg­ ten Ausschalten ein Fehler auf (Störmeldesignal KS hat den Pegel L ab Zeitpunkt t45). Im einzelnen sind die zeitlichen Verläufer der codierten Steuerbefehle EAC, der decodierten Steuerbefehle EAD, der rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD, des GTO-Zustandes Z, der codier­ ten Rückmeldesignale RMC′, der Intervallsteuerimpulse ISI, des Modellsignals MS, der wiedergefundenen Markie­ rungsimpulse MPE und der Rückmeldesignale RZS, RZL, RZU und RZF gezeigt. Zum Zeitpunkt t38 tritt der die Aus­ schaltung des GTO-Thyristors bewirkende H/L-Pegelwechsel bei EAC auf. Zeitverzögert wechselt zum Zeitpunkt t40 der decodierte Steuerbefehl EAD den Pegel von H nach L. Der aus den nicht dargestellten Signalen ZS, ZL, KS ab­ geleitete GTO-Zustand Z ist "leitend" bis zum Zeitpunkt t41 "unklar" im Zeitraum zwischen t41 und t42, "sper­ rend" im Zeitraum t42 und t44, "unklar" im Zeitraum zwi­ schen t44 und t45 sowie "fehlerhaft" ab dem Zeitpunkt t45.

Das aus den Intervallsteuerimpulsen ISI und den codier­ ten Rückmeldesignalen RMC′ abgeleitete Modellsignal MS weist im Zeitraum zwischen t39 und t46 den Pegel H und sonst den Pegel L auf. Kurz vor und ab dem Zeitpunkt t46 treten keine wiedergefundenen Markierungsimpulse MPE mehr auf. Das Rückmeldesignal RZS weist den Pegel H im Zeitraum zwischen t43 und t46 auf, in den übrigen Zeit­ räumen beträgt es L. Das Rückmeldesignal RZL beträgt H bis zum Zeitpunkt t39 und anschließend L. Das Rückmelde­ signal RZU weist in den Zeiträumen zwischen t39 und t43 sowie zwischen t46 und t47 den Pegel H auf, in den übri­ gen Zeiträumen ist es L. Das Rückmeldesignal RZF ist L bis zum Zeitpunkt t47 und anschließend H.

Wird ein Lichtwellenleiter unterbrochen, so fällt die Signalübertragung vielfach nicht plötzlich aus, sondern verschwindet langsam, während sich die beiden Endstücke des gebrochenen Lichtwellenleiters voneinander fortbewe­ gen. Dabei entstehen während eines längeren Zeitraumes fehlerhafte Signale. Hierdurch ist es möglich, daß der letzte noch gültige Steuerbefehl nicht zweifelsfrei identifiziert wird und eine unerwünschte Umschaltung in den Zustand "GTO-Thyristor soll sperren" erfolgt, die den GTO-Thyristor gefährdet (siehe auch Fig. 10, 11). Nachfolgend wird eine Signaldecodierung und eine Über­ tragungsüberwachung angegeben, die den letzten gültigen Steuerbefehl in jedem Fall sicher erkennt.

Zunächst wird auf die unter Fig. 2 gezeigten codierten Steuerbefehle EAC "GTO-Thyristor soll leiten" (Leitbe­ fehl) und "GTO-Thyristor soll sperren" (Sperrbefehl) sowie auf die unter Fig. 3 gezeigten codierten Steuerbe­ fehle EAC "GTO-Thyristor soll einschalten" (= Änderung vom Sperrbefehl zum Leitbefehl) und "GTO-Thyristor soll ausschalten" (= Änderung vom Leitbefehl zum Sperrbefehl) hingewiesen. Die Steuerbefehle EAC setzen sich, wie erwähnt, stets aus dem die Information tragenden logi­ schen Grundpegel und den darauf modulierten kurzen Mar­ kierungsimpulsen MP zusammen. Die Länge der Markierungs­ impulse MP beträgt auf der Senderseite (= leittechnische Zentraleinheit 1) üblicherweise 25% der Signalperioden­ dauer des Gesamtsignals. Die Länge der Markierungsimpul­ se MP wird auf der Übertragungsstrecke (= Hinkanal 2) durch parasitäre Effekte verändert, so daß sie im von der Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 empfangenen Signal 15 . . . 35% der Signalperiodendauer des Gesamtsignals be­ tragen kann.

Zur Decodierung der codierten Steuerbefehls EAC werden deshalb die Steuerbefehle EAC in jeder Signalperiode einmal abgetastet, wobei die Abtastzeitpunkte AZ außer­ halb der Markierungsimpulse MP liegen müssen. Das derart abgetastete Signal ist bereits der decodierte Steuerbe­ fehl EAD.

In Fig. 18 ist ein Impulsfahrplan zur Decodierung der codierten Steuerbefehle EAC dargestellt. Dabei ist bei­ spielhaft der codierte Steuerbefehl "GTO-Thyristor soll einschalten" gezeigt. Die Abtastzeitpunkte AZ liegen dabei jeweils ungefähr in der Mitte der Signalperioden­ dauer eines Gesamtsignals (50% Periodendauer). Weist der codierte Steuerbefehl EAC zum Abtastzeitpunkt AZ den Grundpegel L auf, so beträgt der Pegel des decodierten Steuerbefehls EAD ebenfalls L. Weist umgekehrt der co­ dierte Steuerbefehl EAC zum Abtastzeitpunkt den Pegel H auf, so beträgt der decodierte Steuerbefehl EAD eben­ falls H.

In Fig. 19 ist eine Decodierschaltung zum Impulsfahrplan gemäß Fig. 18 dargestellt. Die codierten Steuerbefehle EAC werden dabei dem ersten Eingang eines Exklusiv- ODER-Gatters 55 und dem Data-Eingang D eines D-Flip- Flops 56 zugeführt. Der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gat­ ters 55 - dem die rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD entnehmbar sind - liegt am Eingang einer Zeitstufe 57 (Monoflop). Der invertierte Ausgang der Zeitstufe 57 führt zum Takteingang CLK des D-Flip-Flops 56. Am Aus­ gang Q des D-Flip-Flops 56 steht der decodierte Steuer­ befehl EAD an. Die decodierten Steuerbefehle EAD werden dem zweiten Eingang des Exklusiv-ODER-Gatters 55 zuge­ führt. Die aus den Bauteilen 55, 56 und 57 bestehende Schaltung wird nachfolgend auch als Decodierschaltung 58 bezeichnet.

Durch Vergleich der codierten Steuerbefehle EAC mit den decodierten Steuerbefehlen EAD werden demnach die Mar­ kierungsimpulse MP in der gleichen Art zurückgewonnen, wie bereits unter Fig. 8 erläutert. Die positive Flanke der rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD triggert die Zeitstufe 57. Die Zeitspanne T1 dieser Zeitstufe 57 be­ trägt ca. 50% der Signalperiodendauer der codierten Steuerbefehle EAC. Die negative Flanke des Ausgangssi­ gnals der Zeitstufe 54 taktet das D-Flip-Flop 56, so daß der codierte Steuerbefehl EAC in jeder Signalperiode nach Ablauf der Zeitspanne T1 nach Beginn des rückgewon­ nenen Markierungsimpulses MPD abgetastet wird.

In Fig. 20 ist eine Schaltung zur Übertragungsüberwa­ chung dargestellt. Die mit Hilfe der Decodierschaltung 58 (siehe Fig. 19) gebildeten rückgewonnenen Markie­ rungsimpulse MPD werden einer Zeitstufe 59 (Monoflop, Zeitspanne T2), einem Impulsgeber 60 und einer Zeitstufe 61 (Monoflop, Zeitspanne T3) zugeleitet. Die Zeitstufe 59 ist ausgangsseitig mit einem Inverter 62 und dem ersten Eingang eines UND-Gatters 63 beschaltet, während der Ausgang des Impulsgebers 60 am zweiten Eingang des UND-Gatters 63 und am ersten Eingang eines UND-Gatters 64 liegt. Der invertierte Ausgang der Zeitstufe 61 ist an den ersten Eingang eines ODER-Gatters 65 angeschlos­ sen. Der zweite Eingang dieses ODER-Gatters 65 ist mit dem Ausgang des UND-Gatters 63 verbunden.

Der Ausgang des Inverters 62 ist an den ersten Eingang eines UND-Gatters 66 und an einen Impulsgeber 67 ange­ schlossen. Der Ausgang des UND-Gatters 66 führt zum Takteingang CLK eines D-Flip-Flops 68. Dem Data-Eingang D des D-Flip-Flops 68 sowie dem ersten Eingang eines Exklusiv-NOR-Gatters 69 liegen die von der Decodier­ schaltung 58 gebildeten decodierten Steuerbefehle EAD an. Der dem Ausgang Q des D-Flip-Flops 68 entnehmbare gespeicherte Steuerbefehle EAS wird dem zweiten Eingang des Exklusiv-NOR-Gatters 69 und dem Data-Eingang D eines weiteren D-Flip-Flops 70 zugeleitet.

Der Ausgang des Exklusiv-NOR-Gatters 69 ist an den er­ sten Eingang eines UND-Gatters 71 angeschlossen. Der zweite Eingang dieses UND-Gatters 71 ist mit dem Ausgang des Impulsgebers 67 verbunden. Der Ausgang des UND-Gat­ ters 71 führt zum R-Eingang eines RS-Flip-Flops 72 (= Fehlerspeicher). Der S-Eingang dieses RS-Flip-Flops 72 ist mit dem Ausgang des ODER-Gatters 65 verbunden. Das am -Ausgang des RS-Flip-Flops 72 anstehende Fehler­ signal beaufschlagt eine Zeitstufe 73 (Monoflop, Freigabe-Verzögerungsglied, Zeitspanne T4) sowie den ersten Eingang eines UND-Gatters 74. Das am invertierten Ausgang der Zeitstufe 73 anstehende Fehlersignal wird dem zweiten Eingang des UND-Gatters 74 zugeleitet. Der Ausgang dieses UND-Gatters 74 - dem das Fehlersignal entnehmbar ist - ist mit den jeweils zweiten Eingängen der UND-Gatter 64 und 66 verbunden.

Das UND-Gatter 64 beaufschlagt ausgangsseitig den Takt­ eingang CLK des D-Flip-Flops 70. Dem Q-Ausgang dieses D-Flip-Flops 70 sind die ausführbaren Steuerbefehle EAA entnehmbar.

Die vorstehend in ihrem Aufbau beschriebene Schaltung zur Übertragungsüberwachung gemäß Fig. 20 ermöglicht eine Erkennung von Übertragungsfehlern nach folgenden Regeln:

Ein Übertragungsfehler wird zum einen angenommen, wenn im Zeitraum vom Beginn des rückgewonnenen Markierungsim­ pulses MPD bis zum Ablauf der von der Zeitstufe 59 ge­ bildeten Zeitspanne T2 kurz vor Ende der Signalperiode der codierten Rückmeldebefehle EAC mehr als ein einziger Pegelwechsel von EAC auftritt. Der eine erlaubte Pegel­ wechsel ist die Endflanke des rückgewonnenen Markie­ rungsimpulses. Ein Übertragungsfehler wird zum anderen angenommen, wenn ein neuer rückgewonnener Markierungsim­ puls MPD innerhalb der von der Zeitstufe 61 gebildeten Zeitspanne T3 nicht eingetroffen ist, wobei die Zeit­ spanne T3 etwas länger ist als eine Signalperiode der codierten Steuerbefehle EAC.

Dabei werden alle infolge eines ermittelten Übertra­ gungsfehlers gebildeten Fehlersignale gespeichert. Während der Speicherung eines Fehlersignals sowie noch während einer durch die Zeitstufe 73 gebildeten Zeitspanne T4 danach wird ein Signal "Übertragungssper­ re" erzeugt (= Fehlersignal ), d. h. die decodierten Steuerbefehle EAD werden dann nicht als ausführbare Steuerbefehle EAA durchgeschaltet. Dabei beträgt die Zeitspanne T4 ungefähr der Dauer von 10 Signalperioden der codierten Steuerbefehle EAC.

Der decodierte Steuerbefehl EAD wird am Ende des Zeit­ raumes der Überwachung auf Störimpulse, d. h. am Ende der Zeitspanne T2, mittels des D-Flip-Flops 68 erneut abge­ tastet, sofern keine Übertragungssperre (= Fehlersignal am zweiten Eingang des UND-Gatters 66) vorliegt. Auf diese Art werden die gespeicherten Steuerbefehle EAS erhalten. Jeder gespeicherte Steuerbefehl EAS wiederum wird zu Beginn des nächsten rückgewonnenen Markierungsim­ pulses MPD abgetastet, sofern keine Übertragungssperre vorliegt. Auf diese Weise werden die ausführbaren Steu­ erbefehle EAA erhalten, die die Ventil-Ansteuereinheiten 3, 6 steuern.

Ein gespeichertes Fehlersignal wird unmittelbar nach der Abtastung der decodierten Steuerbefehle EAD, d. h. der Erzeugung der gespeicherten Steuerbefehle EAS, mit Hilfe des Exklusiv-NOR-Gatters 69 gelöscht, sofern in diesem Augenblick beide Befehle EAD und EAS gleich sind. Durch die Abtastung des decodierten Steuerbefehles EAD und die darauf folgende Bildung der gespeicherten Steu­ erbefehle EAS in Abhängigkeit von der Übertragungsfrei­ gabe (d. h. in Abhängigkeit von Fehlersignalen) wird be­ wirkt, daß nach der Erkennung einer Störung und dem Auf­ treten eines Fehlersignals der - möglicherweise falsche - decodierte Steuerbefehl EAD nicht beachtet wird und stattdessen der decodierte Steuerbefehl EAD der letzten vorausgegangenen ungestörten Signalperiode weiter als gespeicherter Steuerbefehl EAS ansteht.

Mit der zweiten Abtastung des gespeicherten Steuerbefeh­ les EAS und der darauf folgenden Bildung der ausführba­ ren Steuerbefehle EAA in Abhängigkeit von der Übertra­ gungsfreigabe wird zusätzlich das Eintreffen des näch­ sten rückgewonnenen Markierungsimpulses MPD zur Voraus­ setzung für die Weitergabe des aktuellen decodierten Steuerbefehls an den Ausgang.

Die um die Zeitspanne T4 verzögerte Wiederfreigabe der Übertragung ist erforderlich, weil der Fehlerspeicher, d. h. das RS-Flip-Flop 72, in der Regel am Ende jeder Signalperiode automatisch mit Hilfe des Exklu­ siv-NOR-Gatters 69 gelöscht wird. Dadurch entstehen immer wieder Zeitintervalle, in denen trotz ungültigen Steuerbefehls kein Fehlersignal ansteht. Bei unverzöger­ ter Wiederfreigabe würden dadurch häufig fehlerhafte ausführbare Steuerbefehle EAA erzeugt. Die automatische Löschung der Fehlersignale ist erforderlich, da hier­ durch vorteilhaft einzelne Übertragungsstörungen "überspielt", d. h. verborgen werden, ohne daß sofort eine Fehlerabschaltung des gesamten Stromrichters erfolgt. Die automatische Löschung der Fehlersignale ist auch zur selbsttätigen Freigabe der Übertragung beim erstmaligen Einschalten des Stromrichters und nach dem Ende einer längeren Störung notwendig. Die relativ lange Zeitspanne T4 von etwa 10 Signalperioden der codierten Steuerbefehle EAC (dies entspricht ungefähr 10 µs) ist erforderlich, weil im Verlauf von Lichtwellenleiter-Un­ terbrechungen vereinzelt fehlerhafte Steuerbefehle ent­ stehen können, die jedoch nicht als ungültig erkannt werden. Als Folge hiervon werden falsche ausführbare Steuerbefehle EAA erzeugt. Da diese fehlerhaften, nicht erkennbaren Steuerbefehle erfahrungsgemäß nur kurz nach erkannten Fehlern vorkommen, wird ihre Wirkung durch eine entsprechend lang bemessene Zeitspanne T4 unter­ drückt. Die angegebene Zeitspanne T4 ist ein Erfahrungs­ wert und kann nach oben oder unten hin variiert werden.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Schaltung zur Übertragungsüberwachung im einzelnen beschrieben. Die positive Flanke der mit Hilfe der Decodierschaltung 58 gebildeten rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD startet zum einen die Zeitstufe 59 (zur Bildung der Zeitspanne T2, während der zusätzliche Pegelwechsel der codierten Steuerbefehle EAC als Fehler aufgefaßt werden, wie be­ reits erwähnt) zum anderen den Impulsgeber 60. Dieser Impulsgeber 60 erzeugt bei jeder positiven MPD-Flanke einen kurzen Impuls mit H-Pegel. Dabei ist davon auszu­ gehen, daß die rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD zu Beginn eines jeden regulären Markierungsimpulses und zusätzlich zu Beginn eines jeden Störimpulses im Steuer­ befehl EAC positive Flanken aufweisen. Da die Ausgangs­ signale der Zeitstufe 59 und des Impulsgebers 60 durch das UND-Gatter 63 verknüpft werden, erscheinen am Aus­ gang des UND-Gatters 63 somit lediglich diejenigen Im­ pulse des Impulsgebers 60, die von Störungen im Befehl EAC herrühren. Diese Impulse steuern über das ODER-Gat­ ter 65 das RS-Flip-Flop 72 in Stellung Fehler, d. h. das abgegebene Fehlersignal weist einen L-Pegel auf. Durch diese Schaltung wird die vorstehend angeführte erste Regel zur Ermittlung von Übertragungsfehlern rea­ lisiert.

Die vorstehend angeführte zweite Regel zur Ermittlung von Übertragungsfehlern wird mit Hilfe der weiteren Zeitstufe 61 realisiert. Auch diese Zeitstufe 61 wird von der positiven MPD-Flanke gestartet. Da die Zeitspan­ ne T3 der Zeitstufe 61 länger als die Zeitdauer zwischen zwei rückgewonnenen Markierungsimpulsen MPD ist, wird sie im ungestörten Betriebsfall immer wieder vor Ablauf der Zeitspanne T3 "nachgetriggert". Der invertierte Aus­ gang der Zeitstufe 61 bleibt damit auf dem Pegel L, so­ lange die rückgewonnenen Markierungsimpulse MPD ord­ nungsgemäß eintreffen. Fehlt dagegen ein rückgewonnener Markierungsimpuls MPD, so nimmt der Ausgang der Zeitstu­ fe 61 nach Ablauf der Zeitspanne T3 den Pegel H an und steuert über das ODER-Gatter 65 das RS-Flip-Flop 72 zur Abgabe des Fehlersignals = L an.

Nach Ablauf der Zeitspanne T2 wird über den Inverter 62 und das UND-Gatter 66 das D-Flip-Flop 68 getriggert, sofern das Fehlersignal nicht gesetzt ist, d. h. sofern den Pegel H aufweist. Das D-Flip-Flop 68 übernimmt darauf den aktuellen Pegel des decodierten Steuerbe­ fehles EAD und behält ihn bis zur nächsten Triggerung an seinem Takteingang CLK. Der Speicherinhalt des D-Flip- Flops 68 ist der gespeicherte Steuerbefehl EAS.

Wie bereits erwähnt, entspricht das Fehlersignal = L dem vorstehend erwähnten Signal "Übertragungssperre". Das Fehlersignal tritt in der Schaltung gemäß Fig. 20 nur in seiner negierten Form auf. Das Fehlersignal entsteht aus der UND-Verknüpfung (UND-Gatter 74) des negierten Ausgangssignals (= Ausgang ) des RS-Flip- Flops 72 (= Fehlersignal ) und des negierten Ausgangs­ signals der Zeitstufe 73 (= Fehlersignal ). Dabei wird die Zeitstufe 73 von der steigenden Flanke des Fehler­ signals getriggert, d. h. genau dann, wenn das RS- Flip-Flop 72 rückgesetzt wird. Das Fehlersignal weist damit immer dann den Pegel L auf, wenn das RS-Flip-Flop 72 gesetzt ist oder während der Dauer der Zeitspanne T4.

Bei vorliegender Übertragungsfreigabe, d. h. = H, trig­ gern die positiven Flanken der rückgewonnenen Markie­ rungsimpulse MPD über den Impulsgeber 60 und das UND- Gatter 64 das D-Flip-Flop 70, welches daraufhin den ak­ tuellen gespeicherten Steuerbefehl EAS übernimmt. Der Speicherinhalt des D-Flip-Flops 70 ist der ausführbare Steuerbefehl EAA, welche die angeschlossene Ventil-An­ steuereinheit 3, 6 ansteuert.

Das RS-Flip-Flop 72 wird nach Ablauf der Zeitspanne T2 durch den Impuls mit Pegel H des Impulsgebers 67 zurück­ gesetzt, sofern zu diesem Zeitpunkt der decodierte Steu­ erbefehl EAD dem gespeicherten Steuerbefehl EAS entspricht. Der Vergleich beider Befehle EAD, EAS er­ folgt mit Hilfe des Exklusiv-NOR-Gatters 69, wie bereits erwähnt. Der Ausgang dieses Gatters 69 weist den Pegel H auf, wenn seine beiden Eingänge gleiche Pegel haben. In diesem Fall wird der Impuls des Impulsgebers 67 über das UND-Gatter 71 zum RS-Flip-Flop 72 durchgeschaltet.

Durch diese erläuterte Schaltung zur Übertragungsüberwa­ chung gemäß Fig. 20 wird die Übertragung beim Auftreten einer Einzelstörung beispielsweise um 10 µs unterbrochen, wobei der Pegel des letzten ungestörten ausführbaren Steuerbefehls EAA beibehalten wird. Wenn während der 10 µs dauernden Übertragungssperre zufällig ein Umschalt­ befehl "GTO soll einschalten" oder "GTO soll ausschal­ ten" auftritt, so wird dessen Weitergabe an die Ventil- Ansteuereinheit 3, 6 bis zum Ende der Übertragungssperre verzögert. Wird der Lichtwellenleiter der Übertragungs­ strecke (Hinkanal 2) unterbrochen, so treten wiederholt Sperr- und Leitbefehle auf, bis die codierten Steuerbe­ fehle EAC schließlich ganz verschwinden. Der ausführbare Steuerbefehl EAA weist dabei jedoch beständig den Wert des letzten unverstümmelten codierten Steuerbefehles EAC auf. Es tritt weder ein "Flattern" des ausführbaren Steuerbefehls EAA im Falle der Signalstörung, noch ein unbeabsichtigtes Umschalten in einen anderen Befehl auf.

Die Schaltung zur Übertragungsüberwachung gemäß Fig. 20 sollte wegen ihrer Komplexität nicht aus Einzelelementen (Standard-Logik-Bausteinen) aufgebaut, sondern auf einem kundenspezifischen hochintegrierten Baustein (ASIC, PAL) realisiert werden. Gegebenenfalls enthält der bereits auf der Ventil-Ansteuereinheit 3, 6 vorhandene hochinte­ grierte Baustein nicht genutzte Elemente, um die vorlie­ gende Schaltung zu realisieren. Der Zusatzaufwand an Bauteilen ist dann minimal (z. B. sind lediglich einige Kondensatoren zur Bildung der Zeitspannen T1 . . . T4 erfor­ derlich, so daß Volumen, Gewicht und Herstellkosten der Ventil-Ansteuereinheit unverändert bleiben.

Claims (17)

1. Verfahren zur digitalen, bidirektionalen Über­ tragung von Signalen zwischen einer leittechnischen Zen­ traleinheit und einer Ansteuereinheit zur Ansteuerung und Überwachung eines ein- und ausschaltbaren Stromrich­ terventils, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Übertragung über Lichtwellenleiter dem logischen Grundpegel der zu übertragenden Signale zur Codierung bestimmter Befehle und Zustände periodische Markierungsimpulse (MP) überlagert werden,
daß die periodischen Markierungsimpulse (MP) einer äquidistanten Folge von Impulsen entsprechen, deren Dauer (TB) kleiner als ihr zeitlicher Abstand (TA) untereinander ist,
daß ferner bei einem logischen Grundpegel Low die codierten Signale identisch mit der Folge der Markierungsimpulse (MP) und bei einem logischen Grundpegel High die codierten Signale die logische Negation der Folge der Markierungsimpulse (MP) sind, und
daß Änderungen des logischen Grundpegels der codierten Signale nur synchronisiert mit den hinteren Flanken der Markierungsimpulse (MP) erfolgen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der logische Grundpegel und die periodischen Markierungsimpulse (MP) der codierten Signale zur Decodierung wieder getrennt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das decodierte Signal seinen logischen Pegel immer nur dann ändert, wenn der Pegel des codierten Si­ gnales länger als für die Dauer (TB) eines Markierungs­ impulses (MP) vom bisherigen Pegel des decodierten Si­ gnales abweicht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß rückgewonnene Markierungsimpulse (MPD) durch eine Exklusiv-ODER-Verknüpfung zwischen den codierten Signalen und den decodierten Signalen gebildet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die rückgewonnenen Markierungsimpulse (MPD) zur Erkennung einer Unterbrechung des Befehlsweges herange­ zogen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die rückgewonnenen Markierungsimpulse (MPD) zur Bildung codierter Rückmeldesignale (RMC) in der Ventil- Ansteuereinheit (3, 6) herangezogen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das codierte Rückmeldesignal (RMC) einen logischen Grundpegel High und überlagerte Markierungsimpulse aufweist, wenn das Stromrichterventil sperrt und das System in Ordnung ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das codierte Rückmeldesignal (RMC) einen logischen Grundpegel Low und überlagerte Markierungsimpulse aufweist, wenn das Stromrichterventil leitet und das System in Ordnung ist.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das codierte Rückmeldesignal (RMC) einen logischen Grundpegel High ohne überlagerte Markierungsimpulse aufweist, wenn der Zustand des Stromrichterventils und des Systems unbekannt ist.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das codierte Rückmeldesignal (RMC) einen logischen Grundpegel Low ohne überlagerte Markierungsimpulse aufweist, wenn ein Fehler im System vorliegt.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das codierte Rückmeldesignal (RMC) einen logischen Grundpegel Low ohne überlagerte Markierungsimpulse aufweist, wenn der Zustand des Stromrichterventils und des Systems unbekannt ist oder ein Fehler im System vorliegt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die codierten Steuerbefehle (EAC) zur Decodierung in jeder Signalperiode einmal abgetastet werden, wobei die Abtastzeitpunkte (AZ) außerhalb der Markierungsimpulse (MP) liegen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abtastzeitpunkte (AZ) jeweils ungefähr in der Mitte der Signalperiode eines Gesamtsignals lie­ gen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übertragungsfehler angenommen und gespeichert wird, wenn im Zeitraum vom Beginn eines rückgewonnenen Markierungsimpulses (MPD) an bis zum Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne (T2) kurz vor Ende der Signalperiode eines Gesamtsignals der codierten Steuerbefehle (EAC) mehr als lediglich ein Pegelwechsel auftritt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übertragungsfehler angenommen und gespeichert wird, wenn vom Beginn eines rückgewonnenen Markierungsimpulses (MPD) an während einer vorgebbaren Zeitspanne (T3), die größer als die Zeitdauer zwischen zwei rückgewonnenen Markierungsimpulsen (MPD) ist, kein neuer rückgewonnener Markierungsimpuls auftritt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 und/oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß während der Speicherung eines Übertragungsfehlers und während einer vorgebbaren Zeitspanne (T4) danach eine Übertragungssperre () er­ zeugt wird, während der der decodierte Steuerbefehl (EAD) der letzten vorausgegangenen, ungestörten Signal­ periode als ausführbarer Steuerbefehl (EAA) durchge­ schaltet wird und während der die aktuellen decodierten Steuerbefehle (EAD) blockiert werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zeitspanne (T4) ungefähr der Dauer von zehn Signalperioden der codierten Steuerbefehle (EAC) entspricht.