DE3919960C2 - Schaltungsanordnung zur Leitungsüberwachung bei einem Binärsignalgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsüberwachung zur Lei­ tungsüberwachung bei einem Binärsignalgeber nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Bei einer derartigen, aus der DE 34 23 768 A1 bekannten Schaltungsanordnung ist der Eingang eines Logikbausteins über jeweils einen Widerstand an den beiden Polen einer Spannungs­ quelle angeschlossen. Dadurch wird der Eingang auf ein elek­ trisches Potential festgelegt, das dann, wenn der Eingang elektrisch unbeschaltet ist, innerhalb und bei beschaltetem Eingang außerhalb des Schaltfensters eines dem Eingang nach­ geordneten Fensterkomparators liegt. Der Fensterkomparator zeigt somit durch sein Ausgangssignal an, ob der Eingang der Logikschaltung beschaltet ist oder nicht, so daß sich auf diese Weise auch eine den Eingang mit einer Beschaltung ver­ bindende Leitung auf einen Leitungsbruch hin überwachen läßt. Allerdings erfüllt die bekannte Schaltungsanordnung ihre Funktion im wesentlichen nur, wenn es sich bei der Beschal­ tung um ein Tri-state-Gatter handelt.

In Prozeßsteuer- und -leitsystemen treten zahlreiche Prozeß­ signale in binärer Form auf, die von Binärsignalgebern er­ zeugt sind. Beispiele sind Zweipunktsignale von Schaltern, Tasten, Stellglied-Endkontakten oder Impulsgebern sowie Aus­ gangsgrößen von digitalen Meßgeräten, wie Analog-Digital- Umsetzern und Zählern. Ferner werden binäre Signale zwischen den Teilnehmern von Informationsübertragungssystemen übertra­ gen, wie es z. B. aus der Zeitschrift "Regelungstechnische Praxis", 1975, Heft 11, Seite 338/339 bekannt ist. Dort ist auch angegeben, die Übertragungsleitung über Widerstände an die beiden Pole einer Spannungsquelle anzuschließen. Die Si­ gnale, die zwei ausgezeichnete Schaltzustände, z. B. "Transi­ stor gesperrt oder durchgeschaltet", "Kontakt offen oder ge­ schlossen", haben, werden über Leitungen einer Auswerteschal­ tung mit einer Schwellwertstufe zugeführt, welche den binären Signalzustand feststellt. Außer dem Signalzustand soll auch der Zustand der Leitung und der des Binärsignalgebers über­ wacht werden.

Aus der DE 24 42 066 B2 ist bekannt, fehlerhafte Zustände von Rückmeldekontakten dadurch zu erkennen, daß jedem Rückmelde­ kontakt ein hochohmiger Widerstand parallelgeschaltet ist und daß der an diesem auftretende Spannungsabfall mit zwei Pegel­ erkennungsschaltungen überwacht wird. Diese bekannte Überwa­ chungsschaltung arbeitet somit in der Weise, daß mehrere Kom­ paratoren auf unterschiedliche Pegel eingestellt sind und da­ mit der jeweilige Signalpegel festgestellt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der nicht nur der Zu­ stand (log. "1" oder log. "0") von Binärsignalen festgestellt wird, sondern auch die Übertragungsleitungen und gegebenen­ falls der Binärsignalgeber auf einfache Weise schnell über­ wacht werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Fehler der Übertragungsleitung und des Binärsignalgebers sich auf den Spannungspegel des Binärsignals auswirken. Dadurch, daß der Vergleichswert per Programm eingestellt werden kann, ergibt sich die einfache Möglichkeit, ihn abhängig von anderen Prozeß­ variablen oder zum Test nachzuführen und zu parametrieren.

Anhand der Zeichnung, die das Schaltbild eines Ausführungsbei­ spiels zeigt, werden im folgenden die Erfindung sowie Weiter­ bildungen und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.

Mit G1 . . . Gn sind Binärsignalgeber bezeichnet, deren Schalt­ stellung von Komparatoren K1 . . . Kn erfaßt und in einer Aus­ werteeinheit AW ausgewertet werden. Sie sind über Widerstände R11 . . . Rn1 und Leitungen L11 . . . Ln1 an den einen Pol einer Spannungsquelle SV und über Leitungen L12 . . . Ln2 und Wider­ stände R13 . . . Rn3 an den anderen Pol angeschlossen, der im Ausführungsbeispiel auf Massepotential liegt. Über die Leitun­ gen L12, Ln2 werden auch die Binärsignale den Komparatoren K1 . . . Kn zugeführt. Den Binärsignalgebern G1 . . . Gn sind Wider­ stände R12 . . . Rn2 parallelgeschaltet. Bei offenem Kontakt, z. B. des Gebers G1, ist die dem Komparator K1 zugeführte Spannung durch die Ausgangsspannung der Spannungsquelle SV und das Verhältnis des Widerstandes R13 zur Summe der Widerstände R11, R12, R13 bestimmt, bei geschlossenem Kontakt durch das Verhältnis des Widerstandes R13 zur Summe der Widerstände R11, R13. Für die anderen Binärsignalgeber und die ihnen zugeord­ neten Widerstände gilt entsprechendes.

Die Vergleichssignale für die Komparatoren K1 . . . Kn liefert ein Digital-Analog-Umsetzer, der entsprechende digitale Ver­ gleichswerte von der Auswerteeinheit AW erhält. Im Normalbe­ trieb, wenn die Komparatoren den Binärsignalzustand ermitteln, liegen die Pegel der Vergleichssignale zwischen den Binärsi­ gnalpegeln bei geöffnetem und geschlossenem Geberkontakt.

Im Falle eines Bruchs der Leitungen L11, L12 oder bei Kurz­ schluß gegen Masse erhält der Komparator K1 Massepotential, also ein Potential, das niedriger ist, als wenn die Leitung in Ordnung und der Kontakt des Signalgebers G1 geöffnet ist. Besteht ein Kurzschluß gegen eine die Ausgangsspannung der Spannungsversorgungsquelle SV führende Leitung, und zwar im Bereich zwischen dem Widerstand R11 und dem Eingang des Kompa­ rators K1, so wird diesem ein Potential zugeführt, das größer ist als das, welches im ungestörten Zustand bei geschlossenem Kontakt des Signalgebers G1 auftritt. Durch Einstellen geeig­ neter Vergleichswerte für die Komparatoren K1 . . . Kn können Fehler der Leitungen L11 . . . Ln2 sowie der Signalgeber G1 . . . Gn festgestellt werden.

Im normalen Betrieb gibt die Auswerteeinheit AW über den Digi­ tal-Analog-Umsetzer DAU zunächst ein Vergleichssignal aus, des­ sen Pegel zwischen den Sollpegeln bei geschlossenem und geöff­ netem Kontakt der Signalgeber liegt. Stellt der Komparator fest, daß das Signal auf der Leitung größer als das Vergleichssignal ist, gilt der Signalgeberkontakt als geschlossen, ist der Ein­ gangssignalpegel niedriger als der des Vergleichssignals, wird angenommen, daß der Signalgeberkontakt geöffnet ist. Danach schaltet die Auswerteeinheit AW einen Vergleichswert auf den Digital-Analog-Umsetzer DAU, der zu einem Vergleichssignal mit einem Pegel führt, der zwischen dem Sollpegel bei geöffnetem Signalgeberkontakt und Masse liegt. Bei Fehlerfreiheit der Lei­ tungen L11 . . . Ln2 und der Signalgeber G1 . . . Gn müßten alle Komparatoren ein Eingangssignal empfangen, das größer als das Vergleichssignal ist. Von Signalgebern, deren zugehörige Kompa­ ratoren ein Signal abgeben, das anzeigt, daß das Eingangssignal kleiner als das Vergleichssignal ist, wird angenommen, daß ein Leitungsbruch aufgetreten ist.

In einem zweiten Prüfschritt gibt die Auswerteeinheit AW einen solchen Digitalwert auf den Digital-Analog-Umsetzer DAU, daß dieser ein Vergleichssignal mit einem Pegel ausgibt, der zwischen den Pegel des Eingangssignals bei geschlossenem Signal­ geberkontakt und der Ausgangsspannung der Spannungsversorgungs­ quelle SV liegt. Im Normalfalle müssen die Pegel aller Eingangs­ signale niedriger als der Pegel eines solchen Vergleichssignals sein. Ist der Pegel eines Eingangssignals größer, wird ange­ nommen, daß ein Kurzschluß der Leitung gegen die Versorgungs­ spannung vorliegt.

Etwaige Schwankungen der Ausgangsspannung der Spannungsquelle SV können dadurch kompensiert werden, daß die Referenzspannung des Digital-Analog-Umsetzers DAU von der Spannung der Spannungs­ quelle abgeleitet ist.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zur Leitungsüberwachung bei einem Binärsignalgeber (G1 . . . Gn), der über einen ersten Wider­ stand (R11 . . . Rn1) an einem Pol einer Spannungsquelle (SV) und über einen zweiten Widerstand (R13 . . . Rn3) an dem ande­ ren Pol der Spannungsquelle (SV) angeschlossen ist und mit einem Eingang eines Komparators (K1 . . . Kn) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Binärsignalgeber (G1 . . . Gn) auf einer Seite über eine erste Leitung (L11 . . . Ln1) und den ersten Widerstand (R11 . . . Rn1) mit dem einen Pol der Spannungsquelle (SV) und auf der anderen Seite über eine zweite Leitung (L12 . . . Ln2) mit dem einen Eingang des Komparators (K1 . . . Kn) und über die zweite Leitung (L12 . . . Ln2) und den zweiten Widerstand (R13 . . . Rn3) mit dem anderen Pol der Spannungsquelle (Sv) verbunden ist,
daß dem anderen Eingang des Komparators (K1 . . . Kn) ein auf unterschiedliche Pegel einstellbares Vergleichssignal zuge­ führt ist und
daß eine zur Ermittlung des Binärsignalzustandes und zur Lei­ tungsüberwachung durch den Komparator (K1 . . . Kn) jeweils unterschiedliche Pegel einstellende Auswerteeinheit (AW) vor­ handen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Binärsignalgeber (G1 . . . Gn) ein Widerstand (R12 . . . Rn2) parallelgeschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der Widerstände (R11, R12, R13 . . .) zwischen dem Durchlaß- und dem Sperrwiderstand des Binärsignalgebers (G1 . . . Gn) liegen.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (AW) Digitalwerte ausgibt, aus denen ein Digital-Analog- Umsetzer (DAU) die Vergleichssignale bildet.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spannungsquelle (SV) die Refe­ renzspannung für den Digital-Analog-Umsetzer (DAU) liefert.