DE3918422A1

DE3918422A1 - Instruction output circuit monitor for process controller - has measurement circuit with shunt for tapping output circuit resistance dependent voltage

Info

Publication number: DE3918422A1
Application number: DE19893918422
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Kaiser
Original assignee: Asea Brown Boveri AG Germany; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB AG Germany; ABB AB
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1990-12-13

Abstract

An instruction output circuit (6,7) of an instruction output device consists of at least one switching contact (6) and the connected coil of a process relay (7). The maintenance of defined parameter values is monitored. An arrangement (4,1) is provided to enable remote adjustment of the parameter values. A measurement circuit contains a shunt (17) at which a measurement voltage dependent on the resistance of the instruction output circuit can be tapped. USE/ADVANTAGE - The monitoring arrangement for an instruction output circuit between a controller and a controlled process is developed to eliminate conventional systems disadvantages including faulty instruction delivery.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überwachung von Befehlsausgabekreisen.The invention relates to a device for Monitoring command output circuits.

Befehlsausgabekreise befinden sich an der Nahtstelle zwischen einer leittechnischen Einrichtung, z.B. einer Fernwirkanlage und einem durch sie gesteuerten Prozeß, beispielsweise einer Schaltanlage. Ein Befehlsausgabe kreis wird dabei gebildet durch einen Relaiskontakt auf einem Befehlsausgabegerät, das Bestandteil der leittech nischen Einrichtung ist und durch die Spule eines damit gesteuerten prozeßseitigen Relais einschließlich der zu gehörigen Verbindungsleitungen und Steckern. Im Hinblick auf die gewünschte Potentialtrennung an der Nahtstelle zwischen Leitanlage und Prozeß und die an sich hohe Be triebssicherheit von Relais wird diese Technik auch bei derzeit modernsten Systemkonzepten verwendet.Command output circles are located at the interface between a control system, e.g. one Telecontrol system and a process controlled by it, for example a switchgear. A command issue circle is formed by a relay contact a command output device that is part of the leittech African device is and through the coil of one with it controlled process relays including the associated connecting cables and plugs. With regard to the desired electrical isolation at the interface between control center and process and the high Be Reliability of the relays is also a part of this technology state-of-the-art system concepts are currently used.

Trotz der Verwendung relativ einfacher und robuster Bau elemente für den Aufbau von Befehlsausgabekreisen kann es zu Fehlfunktionen kommen. Relaisspulen können bei spielsweise eine Unterbrechung oder einen Windungsschluß aufweisen und auch bei den Verbindungsleitungen sowie bei Steck-, Klemn- oder Lötstellen können fehlerhafte Zustände auftreten und außerdem kann die Versorgungs spannung von Sollwert abweichen. Schließlich kann es es dazu kommen, daß mehrere der Befehlsausgabekontakte auf den Befehlsausgabegeräten gleichzeitig geschlossen sind, obwohl nur ein Kontakt geschlossen sein dürfte.Despite the use of relatively simple and robust construction elements for the construction of command output circuits malfunctions occur. Relay coils can for example an interruption or a short circuit have and also in the connecting lines as well incorrect plug-in, terminal or soldering points Conditions occur and also the supply voltage deviate from setpoint. After all, it can In addition, several of the command output contacts open the command output devices are closed at the same time, although only one contact should be closed.

Eine fehlerhafte Befehlsausgabe, beispielsweise eines anderen Befehls anstelle eines gewollten Befehls oder eine gleichzeitige Ausgabe von zwei Befehlen, wenn nur ein einziger Befehl ausgegeben werden darf, kann zu er heblichen und gefährlichen prozeßseitigen Störungen füh ren. Derartigen Gefahren kann durch eine Einrichtung zur Überwachung von Befehlsausgabekreisen begegnet werden. Dabei wird ein Befehl erst dann auf den Prozeß durchge schaltet, wenn die Überwachungseinrichtung eine fehlerfreie Funktion des Ausgabekreises festgestellt hat.An incorrect command output, for example one another command instead of a wanted command or issuing two commands simultaneously, if only a single command may be issued, he can significant and dangerous process-side faults Ren. Such dangers can by a facility for Monitoring of command output circuits can be met. A command is only then carried out on the process switches when the monitoring device faultless function of the output circuit determined Has.

Eine solche Überwachungseinrichtung ist beispielsweise aus Gerätebeschreibungen zum Fernwirksystem INDACTIC 21 der Firma ABB, Asea Brown Boveri bekannt. Dieses Fern wirksystem enthält eine Ausgabekontrolle ED 1707, die eine 1-aus-n-Prüfung der Prozeßrelais durchführt. Es wird dabei geprüft, ob nur ein einziges Prozeßrelais Strom führt und ob der Spulenwiderstand innerhalb der Grenzwerte eines zulässigen Widerstandsbereichs liegt. Die Befehlsausgabe erfolgt entweder für die Dauer einer vorgebenen Zeit von maximal 16 Sekunden oder bis eine Rückmeldung aus dem Prozeß eintrifft. Weitere Prüfungen oder Messungen sind nicht vorgesehen. Die Einstellung der Grenzwerte erfolgt direkt an den Ausgabekontrollge räten durch Einlöten von Widerständen oder durch Ein stellung von Potentiometern während der Inbetriebnahme oder bei später erforderlich werdenden Änderungen.Such a monitoring device is, for example from device descriptions for the remote control system INDACTIC 21 known by ABB, Asea Brown Boveri. This long distance Effective system contains an ED 1707 output control that carries out a 1-out-of-n test of the process relays. It it is checked whether there is only one process relay Current carries and whether the coil resistance within the Limits of a permissible resistance range lies. The command is issued either for the duration of one specified time of maximum 16 seconds or up to one Feedback from the process arrives. Further exams or measurements are not provided. The setting the limit values are sent directly to the output control advise by soldering in resistors or by a setting of potentiometers during commissioning or if changes become necessary later.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Einrichtung weiterzuentwickeln unter Vermeidung der Nachteile dieser Einrichtung.The invention has for its object the known Further develop the facility while avoiding the Disadvantages of this facility.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zur Überwa chung eines Befehlsausgabekreises gelöst, wobei der Be fehlsausgabekreis aus wenigstens einem Schaltkontakt auf einem Befehlsausgabegerät und einer damit angesteuerten Spule eines Prozeßrelais besteht und wobei sich die Überwachung auf die Einhaltung vorgegebener Parameter werte bezieht und in der Einrichtung Mittel vorhanden sind, die eine Ferneinstellung der Parameterwerte ermög lichen.This task is carried out by a monitoring device Chung a command issuing circuit solved, the Be faulty output circuit from at least one switching contact a command output device and one controlled thereby Coil of a process relay exists and where the Monitoring for compliance with specified parameters receives values and funds are available in the institution that allow the parameter values to be set remotely lichen.

Die mit der Erfindung geschaffene Möglichkeit von einer zentralen Bedienungseinrichtung aus Parameterwerten fern einzustellen, erlaubt es universell einsetzbare Überwa chungseinrichtungen zu verwenden, die erst bei der Inbe triebnahme auf gewünschte Parameterwerte eingestellt werden und die jederzeit On-line, also ohne die Unter brechung des Betriebs geändert werden können. Die Über wachungseinrichtung führt vor der Durchschaltung eines Befehls auf den Prozeß zunächst eine Überprüfung des Ausgabekreises durch. Dabei wird eine 1-aus-n-Kontrolle durchgeführt. Falls dabei eine Grenzwertüberschreitung festgestellt wird, erfolgt selbsttätig eine Ermittlung des Widerstandswerts des Ausgabekreises nach einem suk zessiven Approximationsverfahren.The possibility created by the invention of one central operating device remotely from parameter values setting allows universal monitoring equipment to be used only at the drive set to desired parameter values and be online at all times, i.e. without the sub operation can be changed. The About guard device performs before switching through Command on the process first review the Issue circle through. This is a 1-out-of-n control carried out. If there is a limit violation a determination is made automatically the resistance value of the output circuit after a suk cessive approximation.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine belie bige Verzögerungszeit für die Durchführung der 1-aus-n- Kontrolle vorgegeben werden. Damit kann sichergestellt werden, daß die Messung erst nach dem Abklingen von Ein schwingungsvorgängen an der Relaisspule und von even tuellem Kontaktprellen durchgeführt wird.According to an advantageous embodiment, a bige delay time for the execution of the 1-out-of- Control. This can ensure be that the measurement only after decay of On vibration processes on the relay coil and even contact bounce is carried out.

Eine Freigabe der Befehlsausgabe kann noch von weiteren Kriterien, wie z.B. von der Höhe der Spannung der Pro zeßspannungsquelle abhängig gemacht werden.The release of commands can be released by others Criteria such as on the amount of tension the pro be made dependent on the voltage source.

Weiterhin kann die Dauer der Befehlsausgabe, die nach der Prüfung des Ausgabekreises erfolgt, auf eine belie bige Dauer eingestellt werden.Furthermore, the duration of the command output, which can be after the issuing group is checked for a duration can be set.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird als Prüfspan nung eine durch Teilung der Prozeßspannung gewonnene Spannung verwendet. Dadurch können von der Versorgungs spannung abhängige Effekte zumindest teilweise kompen siert werden.According to an appropriate design is used as test chip voltage obtained by dividing the process voltage Voltage used. This allows the supply Compensate for voltage-dependent effects at least in part be settled.

Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung enthält einen Mikrocomputer, in dessen Speicher über eine zen trale Bedienungseinrichtung Parameterwerte, wie z.B. Widerstandswerte, Spannungswerte und Zeitwerte eingege ben werden können. Die Verwendung eines Mikrocomputers in einer Überwachungeinrichtung für Befehlsausgabekreise ist an sich aus der DE-OS 36 08 642 bekannt. Dort steuert ein Mikroprozessor den Ablauf eines Prüfzyklus und blockiert im Fehlerfall eine Befehlsausgabe. Die erfindungsgemäße Lehre, eine Ferneinstellung von Parame terwerten mit Hilfe eines Mikrocomputers vorzunehmen, ist der DE-OS 36 08 642 nicht zu entnehmen und ist auch nicht durch irgendwelche Hinweise nahegelegt. Auch eine Messung der tatsächlichen Widerstandswerte ist dort nicht beschrieben. Der genannten Offenlegungsschrift ist zu entnehmen, daß in der Prüfschaltung angeordnete Prozeß widerstände so dimensioniert sein müssen, daß bei der Überprüfung, die durch Anlegen der Befehlsspannung aus dem Prozeß erfolgt, das Prozeßrelais, das dort mit Kop pelrelais bezeichnet ist, nicht betätigt wird. Ein De fekt eines solchen Begrenzungswiderstandes könnte somit während des Prüfvorgangs in fehlerhafter Weise eine Be fehlsausgabe auslösen. Außerdem erfordert die bekannte Schaltungsanordnung eine Vielzahl von Bauelementen je Befehlskreis, insbesondere Relais und Dioden und ist daher aufwendig.The monitoring device according to the invention contains a microcomputer, in the memory of which a zen central operating device parameter values, e.g. Resistance values, voltage values and time values are entered can be used. The use of a microcomputer in a monitoring device for command output circuits is known per se from DE-OS 36 08 642. There a microprocessor controls the execution of a test cycle and blocks command output in the event of an error. The teaching according to the invention, a remote setting of Parame carry out ter values using a microcomputer, is not to be found in DE-OS 36 08 642 and is also not suggested by any clues. Also one Measurement of the actual resistance values is not there described. The aforementioned publication is closed derive that process arranged in the test circuit resistors must be dimensioned so that the Check out by applying the command voltage the process takes place, the process relay, which is cop pel relay, is not actuated. A de Such a limiting resistor could therefore be effective a fault during the test process trigger false output. It also requires the known Circuit arrangement a variety of components each Command circuit, especially relays and diodes and is therefore expensive.

Eine genauere Beschreibung erfolgt anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.A more detailed description is given in the Drawing shown embodiment.

In der Zeichnung sind in einer vereinfachten Prinzipdar stellung ein Befehlsausgabegerät 1, ein zu steuernder Prozeß 2 und eine Überwachungsseinrichtung 3 darge stellt. Die Überwachungseinrichtung 3 ist mit einer zen tralen Bedienungseinrichtung 4 verbunden. Das Befehls ausgabegerät 1 enthält eine Vielzahl von Ausgaberelais 5 mit einem Schaltkontakt 6, wovon in der Zeichnung nur ein Relais 5 dargestellt ist. Entsprechend ist im Prozeß 2 eine Vielzahl von - auch mit Kundenrelais bezeichneten - Prozeßrelais 7 angeordnet, wovon in der Zeichnung nur eines gezeigt ist. Zum Prozeß 2 gehört auch eine Prozeßspannungsquelle 8, deren Spannung von z.B. 60 Volt von einer Spannungsüberwachungseinrichtung 9 überwacht wird. Das Ergebnis der Spannungsüberwachung wird über eine Meldeleitung 10 zu einem Mikrocomputer 11 in der Überwachungseinrichtung 3 übertragen. Im Mikrocomputer 11 sind Parameterwerte für die Befehlsausgabeüberwachung gespeichert.In the drawing, a command output device 1 , a process to be controlled 2 and a monitoring device 3 are Darge in a simplified schematic representation. The monitoring device 3 is connected to a central control device 4 . The command output device 1 includes a plurality of output relay 5 with a switching contact 6, which in the drawing only one relay 5 is shown. Accordingly, a plurality of process relays 7 , also referred to as customer relays, is arranged in process 2 , only one of which is shown in the drawing. Process 2 also includes a process voltage source 8 , the voltage of which, for example, 60 volts is monitored by a voltage monitoring device 9 . The result of the voltage monitoring is transmitted via a signal line 10 to a microcomputer 11 in the monitoring device 3 . Parameter values for command output monitoring are stored in the microcomputer 11 .

Der vom Schaltkontakt 6 und der Spule des Prozeßrelais 7 einschließlich der zugehörigen Verbindungsleitungen ge bildete Auslösekreis ist über eine Umschalteinrichtung 12 und eine Prozeßspannungsdurchschalteinrichtung 13 mit der Prozeßspannungsquelle 8 verbunden. Die Umschaltein richtung 12 und die Durchschalteinrichtung 13 sind Be standteile der Überwachungseinrichtung 3. Vor der Aus führung eines Befehls wird der Auslösekreis zunächst mit Hilfe der Umschalteinrichtung 12 mit einem Prüfkreis in der Überwachungseinrichtung 3 verbunden. Der Prüfkreis ist aus einer Prüfspannungsquelle 14 mit einer Prüfspan nung von z.B. 5 V versorgt, wobei die Prüfspannungsquel le 14 aus der Prozeßspannungsquelle 8 gespeist ist. Zum Prüfkreis gehört ein DA-Wandler 15, ein Komparator 16 und ein Shunt 17. Der Shunt 17 bildet mit dem Auslöse kreis 6, 7 einen von der Prüfspannungsquelle 14 gespei sten Spannungsteiler. Am Shunt 17 wird somit eine vom Widerstand des Auslösekreises 6, 7 abhängige Meßspannung abgegriffen und dem Komparator 16 zugeführt. Dem Kompa rator 16 ist als Referenzspannung außerdem ein Parame terwert vom Ausgang des DA-Wandlers 15 zugeführt. Der DA-Wandler 15 - z.B. ein 12 Bit-DA-Wandler - erhält an seinem Eingang einen Parameterwert in serieller Darstel lung vom Mikrocomputer 11 über einen ersten Potential trenner 18. Am Ausgang des Komparators 16 erscheint als Ergebnis, ob die Meßspannung größer oder kleiner als die Referenzspannung ist. Dieses Ergebnis ist über einen zweiten Potentialtrenner 19 dem Mikrocomputer 11 zuge führt.The tripping circuit formed by the switching contact 6 and the coil of the process relay 7 including the associated connecting lines is connected via a switching device 12 and a process voltage switching device 13 to the process voltage source 8 . The switching device 12 and the switching device 13 are components of the monitoring device 3 . Before the execution of a command, the trigger circuit is first connected to a test circuit in the monitoring device 3 with the aid of the switching device 12 . The test circuit is supplied from a test voltage source 14 with a test voltage of, for example, 5 V, the test voltage source 14 being fed from the process voltage source 8 . A DA converter 15 , a comparator 16 and a shunt 17 belong to the test circuit. The shunt 17 forms with the trip circuit 6 , 7 one of the test voltage source 14 gespei most voltage divider. A measuring voltage dependent on the resistance of the trip circuit 6 , 7 is thus tapped at the shunt 17 and fed to the comparator 16 . The Kompa rator 16 is also supplied as a reference voltage a Parame terwert from the output of the DA converter 15 . The DA converter 15 - for example a 12-bit DA converter - receives at its input a parameter value in serial representation from the microcomputer 11 via a first potential isolator 18 . The result at the output of the comparator 16 appears as to whether the measuring voltage is greater or less than the reference voltage. This result is supplied to the microcomputer 11 via a second potential isolator 19 .

Bevor ein am Befehlsausgabegerät anstehender Befehl wirksam wird, läuft nachstehend beschriebene Prüfroutine ab, die vom Mikrocomputer 11 gesteuert wird. Mit Hilfe der Umschalteinrichtung 12 wird der Auslösekreis 6, 7 mit der Prüfspannungsquelle 14 und dem Shunt 17 verbunden. Der Komparator 16 vergleicht die am Shunt abgegriffene Meßspannung mit einem vom Mikrocomputer 11 über den DA- Wandler 15 gelieferten Parameterwert und gibt ein Aus gangssignal an den Mikrocomputer zurück, das z.B. an gibt, daß der Meßwert größer ist als der Vergleichswert oder , daß der Meßwert kleiner ist als der Vergleichs wert. Ist der Vergleichswert beispielsweise ein oberer Grenzwert und liefert der Komparator 16 als Ergebnis, daß der Meßwert höher ist als der Vergleichswert, so hat der Auslösekreis einen unzulässig hohen Widerstand. Dar aufhin wird die Befehlsausgabe blockiert und eine Mes sung des Widerstandswerts des Auslösekreises 6, 7 nach dem bekannten Verfahren der sukzessiven Approximation eingeleitet. Dabei gibt der Mikrocomputer 11 zunächst über den DA-Wandler 15 die Hälfte der Maximalspannung U_max aus und prüft das Ergebnissignal des Komparators 16. Wird damit festgestellt, daß die Meßspannung am Shunt 17 größer als 0,5.U_max ist, so wird als nächster Vergleichswert 0,75.U_max vom Mikrocomputer 11 ausgegeben usw. bis der tatsächliche Spannungswert ermittelt ist, der dann vom Mikrocomputer 11 in einen Widerstandswert umgerechnet wird und der zentralen Bedienungsstelle 4 gemeldet wird.Before a command pending on the command output device takes effect, the test routine described below runs, which is controlled by the microcomputer 11 . With the help of the switching device 12 , the trip circuit 6, 7 is connected to the test voltage source 14 and the shunt 17 . The comparator 16 compares the measured voltage tapped at the shunt with a parameter value supplied by the microcomputer 11 via the DA converter 15 and returns an output signal to the microcomputer which, for example, indicates that the measured value is greater than the comparison value or that the measured value is smaller than the comparison value. If the comparison value is, for example, an upper limit value and if the comparator 16 supplies as a result that the measured value is higher than the comparison value, the tripping circuit has an impermissibly high resistance. Thereupon the command output is blocked and a measurement of the resistance value of the trip circuit 6 , 7 is initiated according to the known method of successive approximation. The microcomputer 11 first outputs half of the maximum voltage U _max via the DA converter 15 and checks the result signal of the comparator 16 . If it is found that the measuring voltage at the shunt 17 is greater than 0.5.U _max , the next comparison value 0.75.U _{max is} output by the microcomputer 11 , etc. until the actual voltage value is determined, which is then determined by the microcomputer 11 in a resistance value is converted and the central operating point 4 is reported.

Der Mikrocomputer 11 führt auch die bereits beschriebe nen Funktionen der verzögerten Durchführung der Prüfung sowie die Ausgabe des Befehls für eine festgelegte Dauer an den Prozeß aus.The microcomputer 11 also performs the previously described functions of delayed execution of the test and the issuance of the command to the process for a predetermined period.

Die Prüfung erfolgt mit einer Prüfspannung, die so nie drig ist, daß das Prozeßrelais keinesfalls ansprechen kann. Eine Prüfung des Auslösekreises kann daher auch dann gefahrlos erfolgen, wenn kein Befehl ansteht. In diesem Fall wird nach beendeter Prüfung nur die Um schalteinrichtung 12 in die dargestellte Ruhelage ge bracht, jedoch nicht die Prozeßspannungsdurchschalteinrichtung 13 betätigt.The test is carried out with a test voltage that is never so urgent that the process relay cannot respond under any circumstances. The trip circuit can therefore be checked safely even if no command is pending. In this case, after the test has been completed, only the switching device 12 is brought into the rest position shown, but the process voltage switching device 13 is not actuated.

Innerhalb der Überwachungseinrichtung 3 eingezeichnete Verzweigungsstellen 20 sollen andeuten, daß eine Viel zahl von Umschalteinrichtungen 12 und Durchschaltein richtungen 13 vorhanden sein können.Branching points 20 shown within the monitoring device 3 are intended to indicate that a large number of switching devices 12 and switching devices 13 may be present.

Claims

1. A device for monitoring a Befehlsausga bekreises (6, 7), wherein the command output circuit (6, 7) of at least one switching contact (6) of a command output device (1) and thus driven coil of a process relay (7), and wherein extending Monitoring relates to compliance with specified parameter values, characterized in that means ( 4 , 11 ) are present which enable the parameter values to be set remotely.

2. Device according to claim 1, characterized in that a measuring circuit ( 14 , 12 , 6 , 7 , 17 ) is present in which a measurement voltage dependent on the resistance of the command output circuit ( 6 , 7 ) can be tapped at a shunt ( 17 ) is.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a microcomputer ( 11 ) and a central operating device ( 4 ) are provided as means for remote setting of parameter values, parameter values entered via the operating device ( 4 ) being stored in the microcomputer ( 11 ) are.

4. A device according to claim 3, characterized in that a comparator ( 16 ) is present, which a measurement voltage dependent on the resistance of the command output circuit and a predetermined parameter value are supplied as an input value and the output signal of the comparator the microcomputer ( 11 ) for evaluation is fed.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that means ( 11 ) are present which carry out a delayed execution of the monitoring of the command output circuit ( 6 , 7 ).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that means ( 11 , 12 , 13 ) are present which enable a command to be issued for any predetermined time.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the supply of a test circuit takes place from a test voltage source ( 14 ) which is fed from a process voltage source ( 8 ) present for supplying the process relay ( 7 ).

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a Umschalteinrich device ( 12 ) and a process voltage switching device ( 13 ) are present which connect the command trigger circuit ( 6 , 7 ) in series with the process voltage source ( 8 ).

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that means ( 9 , 10 , 11 ) are present which detect and check whether a process voltage source ( 8 ) emits a permissible process voltage and the command output also from the result of this test make them dependent.