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Lebendes Schaltbild, in dem die Schaltzeichen bei Eintreten einer
Schalthandlung selbsttätig optisch veränderlich sind Die Erfindung bezieht sich
auf Rückmeldeschaltbilder (lebende Schaltbilder, Leuchtschaltbilder), wie sie in
Kommandoräumen von großen Anlagen zur überwachung des Betriebszustandes zur Aufstellung
gelangen. In derartigen Schaltbildern wird die Stellung der einzelnen Schalter rückgemeldet.
Häufig werden auch diejenigen Schaltzeichen, welche Objekte darstellen, deren Zustand
erst durch die Betätigung vorgenannter Schalter verändert wird, mit einer Zustandsdarstellung
versehen, so daß beispielsweise ersichtlich ist, ob eine Sammelschiene oder Leitung
unter Spannung steht oder nicht.
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Um die Schaltzeichen eines solchen Schaltbildes selbsttätig zu verstellen,
muß im allgemeinen zwischen den Objekten der Anlage und den dieselben abbildenden
Schaltzeichen im Schaltbild jeweils eine unmittelbare Verbindung hergestellt «-erden.
Für jene Objekte, deren Zustand aus der Schaltstellung und dem Zustand anderer Objekte
eindeutig erfaßt werden kann, können derartige Verbindungen erspart werden. Zur
Darstellung des Spannungszustandes derartiger Objekte wird Bekannterweise eine einpolige
Netznachbildung herangezogen, bei welcher jedem Schaltkontakt der Hauptanlage ein
damit konform bewegter Hilfskontakt in der Netznachbildung entspricht. Die Hilfskontakte
sind untereinander derart verbunden, daß eine der Hauptanlage analoge Schalung entsteht.
Diese Netznachbildung wird durch eine Hilfsstromquelle an den den Speisungsstellen
der Hauptanlage (z. B. den Generatoren) entsprechenden Stellen gespeist. Die Leiter
der Netznachbildung sind dann stets unter Spannung, wenn auch die entsprechenden
Teile der Hauptanlage unter Spannung sind. Diel Spannung an den Leitern der Netznachbildung
kann beispielsweise mittels Glühlampen kenntlich gemacht werden.
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Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß im Falle der Meldung
»Spannungslos« nicht unterschieden werden kann, ob das Objekt der Hauptanlage tatsächlich
spannungslos ist oder ob nicht das Versagen eines Kontaktpaares bzw. ein Leitungsbruch
oder etwas ähnliches das Verlöschen der Lampen bewirkte. Der Meldung »Spannungslos«
haftet demnach bei dieser Ausführungsform eine beträchtliche Unsicherheit an, da
die Meldung dafür rein negativ ist.
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In allen den Fällen, bei welchen auf die sichere Meldung des spannungslosen
Zustandes besonderer Wert gelegt wird, ist es daher erforderlich, für die Meldung
»Spannungslos« ein positives Zeichen zu verwenden. Erfindungsgemäß
wird
dies dadurch erreicht, daß die dem Schaltzustand eines abhängigen Objektes entsprechende
Anpassung des betreffenden Schaltzeichens durch Betätigung von Kontakten erfolgt,
welche so geschaltet sind, daß jeder Parallelschaltung von Schalterkontakter des
abgebildeten Stromkreises eine Reihenschaltung der Kontakte der Schaltungsnachbildung
und jeder Reihenschaltung eine Parallelschaltung entspricht und daß ferner jeder
Öffnung von Schalterkontakten der Anlage ein Schließen der Kontakte der Schaltungsnachbildung
und umgekehrt entspricht (inverse Netznachbildung).
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In Fig. i ist das einpolige Schaltbild einer einfachen elektrischen
Zentrale dargestellt. Zwei Generatoren G1 und G2 sind über Ölschalter 01 und 02
mit einer Sammelschiene S verbunden. Der Spannungszustand der Sammelschiene S muß
nicht unmittelbar rückgemeldet werden; da er durch die Stellung der Schalter 01
und 02 und durch den Spannungszustand der Generatoren G1 und G2 eindeutig bestimmt
ist.
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Fig.2 zeigt die zugehörige inverse Netznachbildung, wie sie zur Erzielung
einer positiven Meldung des Zustandes »Spannungslos« für die Sammelschiene erforderlich
ist, und zwar in der dem Schaltzustand der Fig. i entsprechenden Stellung der einzelnen
Relais. RGi und RG2 sind die Generatorrelais, deren Spulen erregt sind, wenn der
zugehörige Generator nicht unter Spannung steht. ROi und R0. stellen entweder direkt
die Rückmeldekontakte der Ölschalter dar oder gleichfalls Relais (Stellungszeiger),
welche mit Hilfskontakten versehen sind, deren Stellung stets von der Stellung der
Hauptkontakte des Ölschalters verschieden ist. Mit RS ist ein der Sammelschiene
zugehöriges, elektrisch gesteuertes Schauzeichen bezeichnet. Wird dessen Spule erregt,
so erscheint eine Scheibe Z im Fenster K.
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Fig. i und 2 stellen jenen Schaltzustand dar, bei welchem der Generator
G1 auf die Sammelschiene arbeitet und der Generator 2 unter Spannung leer läuft,
beispielsweise zum Parallelschalten bereit ist. Entsprechend dem Zustand »Spannungführend«
bei den beiden Generatoren sind die entsprechenden Hilfskontakte an den Relais RGi
und RG2 offen. Der Ölschalter 01 ist geschlossen, daher sind die Kontakte des entsprechenden
Stellungsmelders R01 offen. Den offenen Kontakten des Ölschalters 02 entsprechen
die geschlossenen Hilfskontakte von R02. Gi und 01 sind in Reihe geschaltet, daher
sind die entspre chenden Hilfskontakte in Parallelschaltung. Ebenso ist die Schaltung
bei G2-02 bzw. RG2 und R02. Die beiden Gruppen G,.-0, und G2-02 können auf die Sammelschiene
S parallel geschaltet werden, die inverse Schaltung erfordert demnach, daß die Nachbildung
dieser beiden Gruppen in dem durch die Batterie B gespeisten Hilfsstromkreis in
Reihe liegt.. In dem gezeichneten Zustand ist das Relais RS abgefallen. Löst beispielsweise
der Ölschalter 01 aus, wodurch die Sammelschiene spannungslos wird, so schaltet
der Stellungsmelder R01 einen Stromkreis über B, Kontakte von R01, Spule von RS
und Kontakte von R02 ein, RS zieht an, und das Schauzeichen Z erscheint zur Meldung
des spannungslosen Zustandes der Sammelschiene im Fenster K. Anstatt der Spule RS
könnte auch einfach eine Glühlampe eingeschaltet werden, welche durch ihr Aufleuchten
den spannungslosen Zustand der Sammelschiene anzeigen würde. Wäre der Schalter 02
eingeschaltet gewesen, so wäre bei Fallen des Ölschalters 01 die Sammelschiene nicht
spannungslos geworden. Bei eingeschaltetem Ölschalter 02 ist R02 angezogen, und
es kann selbst bei Schließen der Kontakte R01 kein Strom über RS fließen. Das Schauzeichen
Z erscheint dann nicht im Fenster K, was auch der Wirklichkeit entspricht, da die
Sammelschiene nicht spannungslos wird. Wie leicht einzusehen ist, gibt diese Einrichtung
gleichfalls richtige Meldungen, wenn ein Generator seine Spannung verliert.
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Erfindungsgemäß läßt sich die Schaltung nach Fig. 2 mit einer normalen
Netznachbildung vereinigen, um für das Schaltzeichen der abhängigen Objekte (Sammelschiene
S) eine Selbstkontrolle bzw. Fehlanzeige im, Störungsfall zu erreichen. Das betreffende
Schaltzeichen kann dann in einer beispielsweisen Ausführungsform mit zwei Elektromagneten
ausgerüstet werden, welche wechselweise erregt sind. Jener Elektromagnet, welcher
das Schaltzeichen in die Einschaltstellung bringt, liegt hierbei in einer der Schaltung
der Hauptanlage nachgebildeten analogen Netznachbildung, der Ausschaltmagnet in
einer inversen Netznachbildung, also in einem entsprechend Fig.2 geschalteten Stromkreis.
Tritt nun in einer der Zuleitungen eine Unterbrechung auf, versagt ein. Kontakt
oder die Hilfsstromquelle, so werden beide Magnetspulen spannungslos. Das Relais
kommt dann nicht in seine Ein- oder Ausschaltstellung, sondern stellt sich z. B.
unter der Wirkung einer Feder in eine von den Arbeitsstellungen verschiedene Mittelstellung
(Fehlerstellung) ein. Es ist klar, daß dieselbe Wirkung auch mit anderen Ausführungsformen
von Schaltzeichen, beispielsweise mit solchen, welche die Darstellung des Schaltzustandes
der abgebildeten Objekte durch das Aufleuchten verschiedenfarbiger Lampen anzeigen,
erreicht werden kann.
Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Die Generatoren
G1 und G2 sind mit den Erregerwicklungen El und E. versehen, welche durch Schalter
111 und 11I.. geschaltet «-erden kennen. Diese Schalter tragen je einen Hilfsumschaltkontakt,
welcher die Generatorrelais RGl und RG. derart steuert, daß im erregten Zustand
die linken und im urerregten Zustand die rechten Kontakte dieser Relais geschlossen
sind. In gleicher Weise betätigen die ülschalter 0, und O. mit Hilfe von
Hilfskontakten die Relais ROl und R0..,. Das elektrisch zu betätigende Schauzeichen
für den Spannungszustand der Sammelschiene RS liegt mit der der Einschaltstellung
entsprechenden Spule s1 in einem Stromkreis (von Plus, linkes Kontaktpaar von RGl
und R01 in Reihe, andererseits von Plus, linkes Kontaktpaar von RG. und R0;,, in
Reihe), welcher der einpoligen Schaltung der Hauptanlage entspricht. Die dem Ausschaltzustand
entsprechende Spule s= liegt in einem invers zur Schaltung der Hauptanlage geschalteten
Stromkreis. In der Zeichnung sind die entsprechenden Z'erbindungen gestrichelt angedeutet.
Die rechten Kontakte von RGl und ROl sind wie in Fig. 2 parallel geschaltet, die
rechten Kontakte von RG. und R0., bilden gleichfalls eine parallel geschaltete -Gruppe.
Da in Wirklichkeit beide Gruppen auf die Sammelschiene parallel geschaltet sind,
sind in der inversen Schaltung beide Gruppen in Reihe geschaltet. In Reihe mit diesen
beiden Gruppen liegt die Ausschaltspule s_. Die Wirkungsc:eise der rechten Kontakte
und des gestrichelten Stromkreises entspricht genau Fig. z, d. h. falls die Sammelschiene
der Hauptanlage spannungslos wird, wird die Ausschaltspule s, des Relais RS erregt.
Andererseits wird das Leitungsstück L, welches in der 'Netznachbildung der Sammelschiene
S entspricht, wie leicht einzusehen ist, stets dann an den Pluspol der Hilfsstromduelle
gelegt sein, wenn die Sammelschiene S Spannung führt. Demnach wird die Spule s1
stets bei spannungführender Sammelschiene S erregt sein. Bei einer Störung könnte
es eintreten, daß sowohl die Spule s1 und s@ urierregt ist. In diesem Falle geht,
wie vorne beschrieben, die Anzeigevorrichtung des Relais RS in eine von den beiden
Arbeitsstellungen E und A verschiedene Mittelstellung und zeigt so die Störung an.
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Aus den Fig.2 und 3 ist ersichtlich, daß die den unabhängigen Elementen
G und 0 zugeordneten Schauzeichen direkt entsprechend dem Zustand dieser Elemente
gesteuert werden. Für das abhängige Element S dagegen wird das Schauzeichen mittelbar
mittels des elektrischen Abbildes gesteuert. Wie früher erwähnt, und wie auch in
der Fig. 4 gezeigt wird, können anstatt der mechanisch bewegten Schauzeichen auch
Glühlampen verwendet werden. Die Stromkreise für die Steuerung der Schauzeichen
bzw. der Lampen für die unabhängigen Elemente sind unabhängig vom Bestehen eines
elektrischen Abbildes, da es sich bei den unabhängigen Elementen nur darum handelt,
den unmittelbar rückgemeldeten Zustand darzustellen. Es sind somit für Steuerung
der Schauzeichen der unabhängigen und der abhängigen Elemente verschiedene Stromkreise
vorgesehen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung beruht darin, daß man eine
weitere Kennzeichnung für jede eingetretene Änderung des Schaltzustandes anordnet.
Dadurch wird erreicht, daß in Verbindung mit der vo@rbeschriebenen Ausführungsform
bei jeder in der Anlage eintretenden Schaltänderung im Rückmeldeschaltbild der gesamte
Umfang der eingetretenen Schaltänderung in einheitlicher Darstellung und unterschieden
von der Darstellung der durch die Schalthandlung nicht beeinflußten Anlageteile
hervortritt. Dies kann man dazu benutzen, um den Bedienenden zu zwingen, von jeder
eingetretenen Schalthandlung und deren Folgen auf die abhängigen Objekte Kenntnis
zu nehmen. Man führt das Rückmeldeschaltbild dann so aus, daß die Überführung der
Schaltzeichen in das Änderungszeichen selbsttätig erfolgt, während die Überführung
der Schaltzeichen in. das den eingetretenen Zustand endgültig kennzeichnende Aussehen
durch den Bedienungsmann bewirkt werden muß. Kennzeichnung der Änderung und Quittierung
derselben gewinnen ihre Bedeutung allerdings erst, wenn sie, wie hier beschrieben,
nicht nur für einzelne Teile des Schaltschemas durchgeführt «-erden, sondern sämtliche
Schaltzeichen, also auch die abhängigen Objekte, in diesem Sinne ausgebildet sind.
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Bei der Ausführung eines solchen Rückmeldeschaltbildes als Leuchtschaltbild
läßt sich die Quittierung der Schaltänderung in besonders einfacher Weise dadurch
ausführen, daß die die Schaltänderung anzeigende Kennfarbe durch Handbetätigung
eines Schalters, welche für jedes Schaltzeichen gesondert oder für alle Schaltzeichen
gemeinsam vorhanden ist, abgeschaltet und durch die den wahren Schaltzustand kennzeichnende
Farbe ersetzt wird. Eine spezielle Ausführungsform einer solchen Einrichtung ist
in Fig. d. dargestellt. In dieser bedeutet r ein Relais, welches an Stelle der in
Fig. z oder 3 dargestellten Relais angeordnet ist. u,, b, r sind weiße, blaue und
rote Lampen oder Lampengruppen zur Kennzeichnung des Zustandes und der Änderung.
Mit 2 ist der handbetätigte Ouittierungsschalter bezeichnet. In Fig. 4 ist das
Relais
i mit zwei Spulen dargestellt, von welchen die eine im Zustand »Eingeschaltet« bzw.
»Spannungführend« und die andere Spule im Zustand .»Ausgeschaltet« bzw. »Spannungslos«
an Spannung liegt (vgl. die Schaltung der Relais in Fig.3). In der gezeichneten
Stellung fließt ein Strom von der Batterie B über den linken Kontakt des Schalters
2, die weiße Lampe w und den Kontakt e. Die weiße Lampe zeigt den Zustand des dargestellten
Objektes an. Ändert sich der Zustand des Objektes, so daß der Kontakt des Relais
i in die entgegengesetzte Stellung kommt, so fließt der Strom über die eine der
beiden roten Lampen. Die rote Lampe zeigt die Zustandsänderung an. Durch Umlegen
des Schalters :2 in seine rechte Lage wird die rote Lampe zum Verlöschen gebracht,
und es leuchtet die grüne Lampe auf. Stattet man ein derartiges Relais in bekannter
Weise mit einer Feder aus, welche den Anker stets in die Mittellage zu stellen sucht,
so läßt sich eine Selbstkontrolle der Rückmeldeeinrichtung ermöglichen, da dann
eine Störung (Leitungsunterbrechung oder schlechte Kontaktstelle) gegebenenfalls
durch Dunkelwerden sämtlicher Lampen kenntlich gemacht werden kann.
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Ein derartiges lebendes Schaltbild hat demnach für jedes Schaltzeichen
mindestens vier verschiedene Anzeigen, nämlich je eine Anzeige für »Ein« und »Aus«
bzw. »Spannungführend« und »Spannungslos«, ferner für »Zustandsänderung« und »Störung«.
Um die Abmessungen eines solchen Schaltbildes nicht allzu groß werden zu lassen,
was zur Erzielung einer guten Übersicht unbedingt erforderlich ist, ist es von besonderem
Vorteil, wenn man die erwähnten vier Anzeigen des Schaltzeichens dadurch kenntlich
macht, daß das in dem Schaltschema in räumlich fixer Stellung befindliche Schaltzeichen
seine Farbe wechselt. Jedem Schaltzeichen werden mindestens zwei Leuchtzustände
für die Darstellung des Zustandes zugeordnet, ferner, wenn erforderlich, eine weitere
Kennzeichnung für die eingetretene Zustandsänderung (Alarmfarbe). Als Kennzeichen
für die Störung in der Rückmeldeanlage kann Dunkelwerden des Leuchtzeichens angesehen
werden: Besonders einfach läßt sich ein solches Schaltbild dadurch ausführen, daß
man die als Transparente auf undurchsichtigem Grunde gebildeten Schaltzeichen entsprechend
dem Zustand der durch sie dargestellten Objekte verschiedenfarbig erscheinen läßt.
Die zur Beleuchtung der transparenten Schaltzeichen dienenden Lampen werden dann
durch kastenartige Blenden so abgedeckt, daß die einzelnen Schaltzeichen von jenen
Lampen, welche den benachbarten Schaltzeichen zugeordnet sind, nicht mitbeleuchtet
werden. Es ist besonders wichtig, bei solchen Leuchtschaltbildern eine Blendung
des Beschauers zu vermeiden und eine besonders ruhige Farbwirkung zu erzielen, welche
möglichst der Wirkung eines nicht selbst leuchtenden, sondern farbig gezeichneten
Schaltschemas gleichkommt. Dies läßt sich in hervorragender Weise dadurch erreichen,
daß die zur Beleuchtung der Schaltzeichen dienenden Lampen gegen die Schalttafel
zu so angeordnet sind, daß die Schaltzeichen nur durch indirektes, von den Innenwänden
der Lampenkasten reflektiertes Licht beleuchtet werden. .
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Zur Kenntlichmachung verschiedener Schaltzustände kann man auch zwei
Lampen oder zwei Lampengruppen gleichzeitig einschalten, so daß die Schaltzeichen
in der Mischfarbe der beiden Leuchtfarben erscheinen.
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Werden die verschiedenfarbigen Lampen, etwa aus Platzersparnis, hintereinander
angeordnet, so lassen sich die Mischfarben durch eine solche Reihenfolge der Lampen
erzielen, daß die rückwärts befindliche Lampe beim Durchleuchten der vor ihr befindlichen
ausgeschalteten andersfarbigen Lampen die für die Anzeige gewünschte Lichtfarbe
erzeugt.
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Die im vorerwähnten, insbesondere für die Darstellung des Schaltzustandes
elektrischer Anlagen beschriebene Ausführung eines Rückmeldeschaltbildes läßt sich
naturgemäß ebenso auf die Darstellung anderer Anlagen, beispielsweise Dampfverteilanlagen
oder ähnliches, übertragen.