DE4309789A1 - Prüfanordnung für einen Analogeingabekanal für eine sicherheitsgerichtete, insbesondere speicherprogrammierbare Steuereinrichtung - Google Patents
Prüfanordnung für einen Analogeingabekanal für eine sicherheitsgerichtete, insbesondere speicherprogrammierbare SteuereinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Prüfanordnung für einen Analog
eingabekanal für eine sicherheitsgerichtete, insbesondere
speicherprogrammierbare Steuereinrichtung, wobei der Analog
eingabekanal einen Analogwertgeber aufweist, der über eine
Signalleitung mit der Steuereinrichtung verbunden ist.
Werden Analogwerte als Eingangsgrößen für sicherheitsgerich
tete, speicherprogrammierbare Steuerungen (SpS) benötigt, so
muß sichergestellt sein, daß zur Überprüfung des Analogeinga
bekanals der Steuereinrichtung der Analogwert sich in gewis
sen Zeitabständen über den gesamten Meßbereich des Analogein
gabekanals betriebsmäßig verändert. Ist das nicht der Fall,
so kann eine zertifizierende Stelle, wie z. B. der Technische
Überwachungsverein (TÜV), die sichere Funktion eines in der
Steuereinrichtung dem Analogeingabekanal s nachgeschalteten
Analog-/Digital-Umsetzers nicht bescheinigen.
Bisher wurde der Analogwertgeber von dem Analogeingabekanal
abgetrennt und der Analogwerteingang der speicherprogram
mierbaren Steuereinrichtung mit einem Prüfsignalausgang der
Steuereinrichtung verbunden, über den das Betriebssystem der
Steuereinrichtung die vom Anwender projektierten Prüfwerte
vorgibt und einen Soll-/Istwert-Vergleich zwischen den vor
gegebenen und den eingelesenen und digitalisierten Analog
werten durchführt. Dieses Verfahren ist universell einsetz
bar, jedoch bezüglich des Verdrahtungs- und Bauteileaufwandes
aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfung für
sicherheitsgerichtete Analogeingabekanäle von Steuereinrich
tungen zu ermöglichen, ohne daß hierfür ein besonderer Ver
drahtungsaufwand erforderlich ist.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei
der Prüfanordnung der eingangs angegebenen Art dem Analog
wertgeber eine Prüfsignalanordnung zugeordnet ist, die an der
Signalleitung angeschlossen ist, daß die Prüfsignalanordnung
einen Prüfsignalgenerator aufweist, der bei Aktivierung der
Prüfsignalanordnung ein sich über den Meßbereich des Analog
eingabekanals änderndes Prüfsignal erzeugt, und daß die Steu
ereinrichtung einen Aktivierungssignalgenerator zur Erzeugung
eines Aktivierungssignals für den Prüfsignalgeber enthält.
Es ist denkbar, daß das Prüfsignal bei Aktivierung des Prüf
signalgebers von diesem niederohmig auf die Signalleitung
aufgeprägt wird, so daß das Ausgangssignal des Analogwert
gebers unterdrückt wird. Es ist jedoch einfacher und siche
rer, das Prüfsignal und das Ausgangssignal des Analogwert
gebers voneinander zu trennen, wozu die Prüfsignalanordnung
einen durch das Aktivierungssignal steuerbaren Umschalter
enthält, der an einem Eingang mit dem Analogwertgeber und an
einem anderen Eingang mit dem Prüfsignalgenerator verbunden
ist und an seinem Ausgang mit der Signalleitung in Verbindung
steht.
Die Aktivierung der Prüfsignalanordnung durch die Steuerein
richtung kann über eine separate Steuerleitung erfolgen. Auf
diese kann jedoch in vorteilhafter Weise verzichtet werden,
wenn der Aktivierungssignalgenerator der Steuereinrichtung
mit der Signalleitung verbunden ist und die Prüfsignalanord
nung eine an der Signalleitung angeschlossene Detektorein
richtung zur Detektion des Aktivierungssignals enthält.
Eine genaue Überprüfung des Analogeingabekanals über seinen
gesamten Meßbereich läßt sich dadurch erreichen, daß das
Prüfsignal ein rampenförmiges Spannungssignal ist. In der Re
gel reichen jedoch auch einzelne, über den gesamten Meßbe
reich verteilte Analogwerte zur Überprüfung des Analogeinga
besignals aus, wodurch auch die zur Analog-/Digital-Umsetzung
und Prüfung des Analogeingabesignals erforderliche Zeit ver
kürzt wird. In diesem Fall ist das Prüfsignal vorzugsweise
ein treppenförmiges Spannungssignal.
Bei einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Prüf
anordnung sind der Analogwertgeber und die Prüfsignalanord
nung über einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer an der Signallei
tung angeschlossen, wobei das von dem Aktivierungssignalgeber
erzeugte Aktivierungssignal eine Frequenz außerhalb des dem
Meßbereich des Analogeingabekanals durch den Spannungs-Fre
quenz-Umsetzer zugeordneten Frequenzbereiches aufweist. Der
Analogwertgeber und der Prüfsignalgeber sind vorzugsweise in
einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet.
Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figur
der Zeichnung Bezug genommen, die ein Blockschaltbild für die
erfindungsgemäße Prüfanordnung zeigt.
Die Figur zeigt einen sicherheitsgerichteten Analogeingabe
kanal für eine speicherprogrammierbare Steuereinrichtung
(SPS) 1. Der Analogeingabekanal weist einen Analogwertgeber 2
bestehend aus einem Sensor 3, hier ein Gassensor, mit einem
nachgeordneten Meßverstärker 4 auf. Der Meßverstärker 4 ist
ausgangsseitig über eine steuerbare Umschalteinrichtung 5 an
einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer 6 angeschlossen, der sei
nerseits ausgangsseitig über einen Optokoppler 7 an einer
Zwei-Draht-Signalleitung 8 angeschlossen ist. Die Zwei-Draht-
Signalleitung 8 ist an ihrem anderen Ende mit einer Signal
auswerteeinrichtung 9 in der Steuereinrichtung 1 verbunden.
Die Signalauswerteeinrichtung 9, die einen Analog-/Digital-
Umsetzer und eine nachgeordnete Signalauswerteelektronik ent
hält, ist über ein digitales Bussystem 10 mit einem Zentral
prozessor 11 und einem Speicher 12 sowie weiteren, hier nicht
gezeigten Baueinheiten der Steuereinrichtung 1 verbunden.
Bei sich nur sehr langsam ändernden Analogwerten des Analog
wertgebers 2, die, wie im Falle des Gassensors 3, oft über
Stunden oder Tage praktisch konstant sind, ist es erforder
lich, in bestimmten Zeitabständen die Funktionsfähigkeit des
Analogeingabekanals über seinen gesamten Meßbereich zu über
prüfen. Hierzu ist an der Zwei-Draht-Signalleitung 8 eine
Prüfsignalanordnung 13 angeschlossen, die einen Prüfsignal
generator 14 mit einem nachgeordneten Verstärker 15 enthält.
Der Prüfsignalgenerator erzeugt ein rampen- oder bevorzugt
treppenförmiges Prüfsignal mit einer den Meßbereich des Ana
logeingabekanals umfassenden Signalamplitude und einer Sig
naldauer von beispielsweise 1,2 Sekunden. Der Verstärker 15
ist an seinem Ausgang über den steuerbaren Umschalter 5 mit
dem Spannungs-Frequenz-Umsetzer 6 verbunden, wobei je nach
Schaltstellung des Umschalters 5 entweder der verstärkte
Analogwert des Sensors 3 oder das verstärkte Prüfsignal des
Prüfsignalgenerators 14 dem Spannungs-Frequenz-Umsetzer 6
zugeführt wird. Zum Umschalten des Umschalters 5 aus der in
der Figur gezeigten Schaltstellung, bei der das verstärkte
Signal des Sensors 3 auf den Spannungs-Frequenz-Umsetzer 6
durchgeschaltet ist, in die das verstärkte Prüfsignal durch
schaltende Schaltstellung ist der Umschalter 5 über eine
Steuerleitung 16 mit einem Zeitablaufglied 17 verbunden, das
bei Ansteuerung einen Umschaltimpuls mit einer Dauer von
beispielsweise 1,5 Sekunden erzeugt. Während der Dauer des
Umschaltimpulses erfolgt außer der Umschaltung auch eine
Aktivierung des Prüfsignalgebers 14 und des nachgeordneten
Verstärkers 15. Das Zeitablaufglied 17 wird durch das
Detektionssignal eines Detektors 18 angestoßen, der eingangs
seitig über einen weiteren Optokoppler 19 mit der Zwei-Draht-
Leitung 8 verbunden ist. In der speicherprogrammierbaren
Steuereinrichtung 1 ist ein Aktivierungssignalgeber 20 an der
Zwei-Draht-Signalleitung 8 angeschlossen, der in vorbestimm
ten Zeitabständen ein Aktivierungssignal in Form eines Pilot
tons mit einer Frequenz von beispielsweise 10 kHz abgibt.
Dieses Aktivierungssignal wird über die Zwei-Draht-Signal
leitung 8 zu der Prüfsignalanordnung 13 übertragen und dort
von der Detektoreinrichtung 18 detektiert. Daraufhin wird für
die Dauer des Umschaltsignals das Prüfsignal des Prüfsignal
generators 14 dem Spannungs-Frequenz-Umsetzer 6 zugeführt und
von diesem in ein entsprechendes Frequenzsignal umgesetzt und
über die Zwei-Draht-Signalleitung 8 der Steuereinrichtung 1
zugeführt. Während der Dauer, in der das Prüfsignal über die
Zwei-Draht-Signalleitung 8 übertragen wird, wird die Sig
nalauswerteeinrichtung 9 durch den Aktivierungssignalgenera
tor 20 in der Weise angesteuert, daß das von ihr empfangene
Signal nicht als Analogwert des Analogwertgebers 3, sondern
als Prüfsignal erkannt und entsprechend ausgewertet wird.
Der Analogwertgeber 2, Spannungs-Frequenz-Umsetzer 6, Opto
koppler 7 und die Prüfsignalanordnung 13 sind in einer ge
meinsamen Baueinheit integriert.
Claims (7)
1. Prüfanordnung für einen Analogeingabekanal für eine si
cherheitsgerichtete, insbesondere speicherprogrammierbare
Steuereinrichtung (1), wobei der Analogeingabekanal einen
Analogwertgeber (2) aufweist, der über eine Signalleitung (8)
mit der Steuereinrichtung (1) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Analogwertgeber (2) eine Prüfsignalanordnung (13) zu
geordnet ist, die an der Signalleitung (8) angeschlossen ist,
daß die Prüfsignalanordnung (13) einen Prüfsignalgenerator
(14) aufweist, der bei Aktivierung der Prüfsignalanordnung
(13) ein sich über den Meßbereich des Analogeingabekanals
änderndes Prüfsignal erzeugt, und daß die Steuereinrichtung
(1) einen Aktivierungssignalgenerator (20) zur Erzeugung ei
nes Aktivierungssignals für die Prüfsignalanordnung (13) ent
hält.
2. Prüfanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Prüfsignalanordnung (13) einen durch das Aktivie
rungssignal steuerbaren Umschalter (5) enthält, der an einem
Eingang mit dem Analogwertgeber (2) und an einem anderen
Eingang mit dem Prüfsignalgenerator (14) verbunden ist und an
seinem Ausgang mit der Signalleitung (8) in Verbindung steht.
3. Prüfanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Aktivierungssignalgenerator (20) der Steuerein
richtung (1) mit der Signalleitung (8) verbunden ist und daß
die Prüfsignalanordnung (13) eine an der Signalleitung (8)
angeschlossene Detektoreinrichtung (18) zur Detektion des
Aktivierungssignals enthält.
4. Prüfanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Prüfsignal ein rampenförmiges Spannungssignal ist.
5. Prüfanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Prüfsignal ein treppenförmiges Spannungssignal ist.
6. Prüfanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Analogwertgeber (2) und die Prüfsignalanordnung (13)
über einen gemeinsamen Spannungs-Frequenz-Umsetzer (6) an der
Signalleitung (8) angeschlossen sind und daß das von dem
Aktivierungssignalgeber (20) erzeugte Aktivierungssignal eine
Frequenz außerhalb des dem Meßbereich des Analogeingabekanals
durch den Spannungs-Frequenz-Umsetzer (6) zugeordneten Fre
quenzbereiches aufweist.
7. Prüfanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Analogwertgeber (2) und die Prüfsignalanordnung (13)
in einer gemeinsamen Baueinheit angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934309789 DE4309789A1 (de) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | Prüfanordnung für einen Analogeingabekanal für eine sicherheitsgerichtete, insbesondere speicherprogrammierbare Steuereinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934309789 DE4309789A1 (de) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | Prüfanordnung für einen Analogeingabekanal für eine sicherheitsgerichtete, insbesondere speicherprogrammierbare Steuereinrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4309789A1 true DE4309789A1 (de) | 1994-09-29 |
Family
ID=6483884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934309789 Withdrawn DE4309789A1 (de) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | Prüfanordnung für einen Analogeingabekanal für eine sicherheitsgerichtete, insbesondere speicherprogrammierbare Steuereinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4309789A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005030276A1 (de) * | 2005-06-21 | 2006-12-28 | Pilz Gmbh & Co. Kg | Sicherheitsschaltvorrichtung und Verfahren zum sicheren Abschalten eines Verbrauchers in einer automatisiert arbeitenden Anlage |
US9417943B2 (en) | 2012-09-11 | 2016-08-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Safety computing device, safety input device, safety output device, and safety controller |
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1993
- 1993-03-25 DE DE19934309789 patent/DE4309789A1/de not_active Withdrawn
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