DE69207153T2 - Ein-/Ausgangsverfahren, verwendbar für programmierbare Steuerung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die einer Gruppe von Eingangs- oder Ausgangskanälen eines programmierbaren Steuersystems zugeordnet werden kann, insbesondere eines programmierbaren Automaten, und zwar, um zu erfassen, ob die betreffenden Kanäle einen elektrischen Fehler, genannt Leitungsfehler, wie z.B. eine Stromkreisunterbrechung und/oder einen Überstrom aufweisen.
• Es gibt bereits Eingangsvorrichtungen für programmierbare Automaten, die Eingangskanäle, welche mit Sensoren verbunden sind, und eine Serien-Leitschaltung für die eine Gruppe von Eingangskanälen betreffenden Daten aufweisen. Die Serien-Leitschaltung ist mit einer Verwaltungseinheit für Eingänge und/oder Ausgänge verbunden, die selbst mit einer zentralen Verarbeitungseinheit verbunden ist, und sie ist ausgebildet, um aus Datenbits bestehende Wörter betreffend die nacheinander überprüften Kanäle zur Verwaltungseinheit zu übertragen.
• Es wäre nützlich, wenn eine solche Eingangsvorrichtung, die im Patent FR-2 607 274 beschrieben ist, die Leitungsfehler entsprechend einem Zwischenfall, wie zum Beispiel einer zufälligen Unterbrechung eines Eingangs- oder Ausgangskreises oder einem Kurzschluß auf einer Ausgangslei tung, erfassen könnte.
• Die Erfindung hat insbesondere zum Ziel, die Erfassung von Leitungsfehlern zu ermöglichen, die die Eingangsoder Ausgangskanäle eines Steuersystems von Automatismen wie z.B. einem programmierbaren Automaten betreffen, und die Verwaltungseinheit der Eingänge und/oder Ausgänge des Systems darüber mittels Vergleichszellen zu informieren, die eine Anpassung an verschiedene Eingangs- oder Ausgangssituationen erlauben.
• Erfindungsgemäß ist in einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art für jeden Kanal vorgesehen:
• - ein analoges Vergleichsorgan, das zwei Komparatoren besitzt, die je an einem ersten Eingang mit einer für den Zustand des Kanals repräsentativen analogen Spannung beaufschlagt werden und die an einem zweiten Eingang mit einer oberen bzw. unteren Schwellenspannung beaufschlagt werden können,
• - Mittel, die die Zustandsspannung in Abhängigkeit von einem elektrischen Fehler des Kanals ändern,
• - wobei Ausgänge der Komparatoren mit einer logischen Verarbeitungsschaltung verbunden sind,
• - wobei die logische Verarbeitungsschaltung über die Leitschaltung mit einem Eingang der Verwaltungseinheit verbunden und so ausgebildet ist, daß sie den einen oder den anderen Ausgang der Komparatoren mittels einer Konfigurationslogik in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung an diesen Eingang schaltet.
• So ist es möglich, in Abhängigkeit von einem zyklischen Schaltsignal den einen oder den anderen Ausgang der Komparato ren an den Eingang der Leitschaltung zu schalten, um abwechselnd auf einer Serienleitung gemäß dem Anwendungsmodus der Vorrichtung Zustandsrahmen und Kontrollrahmen für Unterbrechungen oder für Überströme (im sogenannten Eingangsmodus) - oder Kontrolirahmen für Unterbrechungen und Kontrollrahmen für Überströme (im sogenannten Ausgangsmodus) -, die die Daten der Gruppe von Kanälen zusammenfassen, zur Verwaltungseinheit zu übertragen.
• Wenn die Vorrichtung Ausgangskanälen zugeordnet ist, sieht man vorzugsweise eine Vorrichtung zum Zwingen der Zustandsspannung auf einen oberen oder einen unteren Pegel vor, wobei diese Vorrichtung von der Verarbeitungsschaltung gesteuert wird, um den Ausgangskanal bei einem Überstrom zu blockieren. Je nach der Anwendung wählt eine Konfigurationslogik die Komparatoren, die Elemente der Zwingvorrichtung oder andere Elemente der Verarbeitungsschaltung, die aktiviert oder desaktiviert werden sollen, und sie kann ebenfalls die Filterzeit der verschiedenen Filter verändern.
• Die Kontrolle der Speisespannung der Sensoren, Vorbetätigungsorgane oder Relaisspulen kann mittels einer Einheit mit zwei Komparatoren ähnlich dem soeben beschriebenen Vergleichsorgan erfolgen, wobei der eine Komparator der Erfassung einer zu geringen Speisespannung und der andere der Wiedereinschaltung von Ausgangskanälen zugeordnet ist.
• Die nachfolgende Beschreibung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert die Merkmale und Vorteile eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
• Figur 1 zeigt schematisch eine Eingangsvorrichtung mit Leitungskontrolle für einen programmierbaren Automaten gemäß der Erfindung.
• Figur 2 zeigt ein ausführlicheres Schema eines Teils der Vorrichtung aus Figur 1.
• Figur 3 ist eine Tabelle, die den logischen Zustand der Ausgänge von Komparatoren in der Vorrichtung der Figur 2 darstellt.
• Figur 4 zeigt schematisch ein Detail eines Eingangsoder Ausgangskanals in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Teils des Kanals aus Figur 2.
• Figur 6 ist das Schema einer Ausgangsschaltung eines programmierbaren Automaten, die die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält, welche der Kontrolle von Kurzschlüssen zugeordnet ist.
• Figur 7 ist das ausführlichere Schema eines Teils der Vorrichtung aus Figur 6.
• Die Figuren 8 und 9 sind entsprechende Tabellen bei zwei verschiedene Anwendungen mit negativer bzw. positiver Logik.
• Figur 10 ist eine Variable des Schemas der Figur 6 bei einer Anwendung der Vorrichtung zum Schutz von Schwachstrom-Ausgängen gegen Kurzschlüsse.
• Die Figuren 11 und 12 beziehen sich auf die Anwendung der Vorrichtung zum Schutz von Ausgangskanälen gegen Kurzschlüsse und Leitungsunterbrechungen.
• Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung 10 ist sowohl auf Eingangskanäle (Eingangsmodus) als auch auf Ausgangskanäle (Ausgangsmodus) anwendbar. Um die Beschreibung klarer zu gestalten, wird die Vorrichtung erst einmal in ihrer Zuordnung zum Beispiel zu sechzehn Eingangskanälen beschrieben. Die Eingangskanäle werden zyklisch abgesucht, damit die eingehenden Signale erfaßt und dann in Abhängigkeit von einem vom Benutzer definierten Programm verarbeitet werden können.
• Für jeden Eingangskanal enthält die Vorrichtung 10 eine Klemme A0 bis A15, die jeweils über eine Leitung L mit einem Sensor oder Signalgenerator S0 bis S15 verbunden ist, der nachfolgend einfach "Sensor" genannt wird. Mittel M0 bis M15 sind den Eingangskanälen zugeordnet, um in Abhängigkeit von einem elektrischen Fehler wie z.B. einer Stromkreisunterbrechung oder einem Überstrom die für den Zustand jedes Kanals repräsentative analoge Spannung zu verändern. Diese Mittel können in dem Sensor enthalten sein und bestehen zum Beispiel aus Widerständen.
• Die Vorrichtung 10 enthält eine Serien-Leitschaltung 11 für die die Kanäle betreffenden Daten; die Schaltung 11 ist in bekannter Weise durch eine Klemme D und über eine Serienleitung 12 mit einer Einheit 13 zur Verwaltung von Eingängen und/oder Ausgängen verbunden, die selbst über einen Datenbus und einen Dienstbus mit einer zentralen Einheit 14 des programmierbaren Automaten verbunden ist. Die Einheit 13 verwaltet die Eingänge und die Ausgänge und erzeugt entsprechende Takt- und Dienstsignale.
• Jede Klemme A0 bis A15 ist mit einem analogen Vergleichsorgan 15 verbunden, das zwei Komparatoren 15H, 15L aufweist. Jeder Komparator wird an einem ersten Eingang 15H1, 15L1 (siehe Figur 2) mit der analogen Spannung, die den Zustand des Kanals darstellt, und an einem zweiten Eingang 15H2, 15L2 mit einer oberen bzw. unteren Schwellenspannung VP+ bzw. VP- beaufschlagt.
• Die Ausgänge 15H3, 15L3 der beiden Komparatoren sind mit einer Schaltung zur Filterung und logischen Verarbeitung 16 verbunden. Diese enthält für jeden Ausgang der Komparatoren 15H, 15L Filtermittel 17H bzw. 17L, die durch Signale CF0 bis CF2, die von der Vorrichtung 10 oder einem von der Einheit 13 erzeugten Signal S/F konfiguriert werden können.
• Die Vorrichtung 10 empfängt außerdem Speisespannungen VDD, VSS und Taktsignale CK und Rahmensignale ST (deren Frequenz ein Untervielfaches von CK ist), die von der Einheit 13 geliefert werden. Diese liefert ggf. ein Signal S/F, das es ermöglicht, eine langsame oder schnelle Filterzeit für eine Gruppe von Eingangskanälen zu programmieren. Wenn die Vorrichtung in einer Anwendung benutzt wird, die die Erfassung von Kurzschlüssen über das Vergleichsorgan 15 und den Schutz gegen die durch das Organ 15 über die logische Schaltung 16 erfaßten Kurzschlüsse erfordert, kann die Einheit 13 andererseits ein Aktivierungssignal RE liefern, das an die Logikschaltung 16 angelegt werden kann, um diese nach dem Ausschalten wieder einzuschalten.
• An eine Eingangsklemme AU der Vorrichtung 10 wird ein Signal CU angelegt, das für die Speisespannung U der Sensoren oder Generatoren von Eingangssignalen repräsentativ ist, wenn die Vorrichtung für Eingangskanäle verwendet wird, oder der Vorbetätigungsorgane oder Betätigungsorgane, wenn die Vorrichtung für Ausgangskanäle verwendet wird.
• Die Klemme AU ist mit einem Vergleichsorgan 18 mit zwei Komparatoren 18H, 18L verbunden, die je der Spannungskontrolle (Eingangs- oder Ausgangsmodus) bzw. der Aktivie rung (Ausgangsmodus) zugeordnet sind. Der obere Komparator 18H vergleicht das Signal CU mit der oberen Schwelle VP+, die die gleiche ist wie für die Komparatoren 15H. Der untere Komparator 18L wird in einer Anwendung zur Kontrolle oder zum Schutz der Eingänge nicht benutzt. In einer Anwendung zur Kontrolle oder zum Schutz der Ausgänge vergleicht der untere Komparator 18L das bei der Aktivierung, die auf die Erfassung eines Kurzschlusses auf mindestens einem der Kanäle folgt, erzeugte Aktivierungssignal RE mit einem Schwellwert. Das Signal RE wird von der Einheit 13 geliefert und von weiter unten beschriebenen Mitteln an der Klemme AU an die Stelle des Signais CU gesetzt.
• Die logische Verarbeitungsschaltung 16 enthält Logikfilter 17H, 17L, die den Ausgängen der Komparatoren 15H bzw. 15L zugeordnet sind, und ein Logikfilter 19, das dem Ausgang des Komparators 18H zugeordnet ist. Eine Schaltung 20 zur Erfassung einer Aktivierung ist dem Ausgang des Komparators 18L zugeordnet. Ein spezifischer Taktgeber 21 ist der Verarbeitungsschaltung 16 derart zugeordnet, daß er dem größten Teil dieser Schaltung, insbesondere den Filtern, eine Be triebsgeschwindigkeit unabhängig von der der Schaltung 11 verleiht, die von den Signalen ST und CK getaktet wird, welche von der Verwaltungseinheit 13 geliefert werden. Außerdem empfängt der Verarbeitungskreis 16 die Konfigurationssignale CF0, CF1, CF2; diese Signale werden an eine Konfigurations logik 22 angelegt, die die Vorrichtung in Abhängigkeit von den gewünschten Anwendungen konf iguriert und insbesondere in geeigneter Weise die Filterzeiten der Filter 17H, 17L, 19 verändert.
• Die Schaltung 16 multiplexiert die Ausgänge der oberen und unteren Komparatoren, um sie der Leitschaltung 11 weiterzuleiten. Wie im Patent FR-2 607 274 beschrieben, besitzt die Schaltung 11 ein Parallel-Serien-Register 11a, eine Paritätskontrollschaltung 11b und eine Einheit 11c mit einer Logik und Registern, die mit der Klemme D verbunden ist, über die die Rahmen der Zustands- und Fehlerdaten mit einer von den Signalen CK und ST gegebenen Taktung der Bits und der Rahmen zur Verwaltungseinheit 13 geleitet werden.
• Figur 2 zeigt genauer einen Eingangskanal der Vorrichtung der Figur 1. Die Eingangsklemme A ist mit den Ein gängen 15H1, 15L1 des oberen Komparators 15H und des unteren Komparators 15L verbunden. Der Schweliwert VP+, z.B. 2,5V, des Komparators 15H dient dazu festzustellen, ob der Kanal sich im Ein- oder Aus-Zustand befindet, und der Schwellwert VP-, z.B. 0,6V, dient dazu festzustellen, ob der Zustand des Kanals normal ist oder ob es einen Fehler der Stromkreisunterbrechung gibt. Insbesondere eine Unterbrechung der Leitung L kann in bekannter Weise mit Hilfe eines Mittels M festgestellt werden, das aus einem starken Widerstand besteht, der parallel zum Sensor geschaltet ist; man läßt so, selbst wenn der Sensor offen ist, einen schwachen Strom durch die Klemme A fließen, und bei einer zufälligen Unterbrechung des Kanals hört dieser Strom auf zu fließen. Die Klemme AU ist über den Komparator 18H mit einem Logikfilter 19 verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang BU der Schaltung 11 verbunden ist. Der Ausgang des Komparators 18L ist nicht angeschlossen. Der Zustand des am Ausgang des Filters 19 verfügbaren gefilterten Signals FCU kann so berücksichtigt werden, wie man sieht, um in die zur Einheit 13 übertragenen Datenrahmen eingefügt zu werden.
• Die Tabelle der Figur 3 zeigt, daß der Kanal als eingeschaltet (1) betrachtet wird, wenn VA > VP+ und als ausgeschaltet (0), wenn VA > VP+; die Eingangsleitung wird als offen angesehen, wenn VA < VP-, und als normal, wenn VA > VP- (Spalte CO). Die Speisespannung U der Sensoren ist nor mal, wenn CU > VP+, und fehlerhaft, wenn CU < VP+ (Spalte CU).
• In Figur 4 sieht man ein Ausführungsbeispiel für ein Vergleichsorgan 15, das einer Klemme A zugeordnet ist, die einem Eingangs- oder Ausgangskanal entspricht. Um die Ver wendung der Vorrichtung zu erleichtern, wenn man sie zum Schutz der Ausgänge verwendet, ist ein Organ 25 mit drei Zuständen vorgesehen, das zwischen die Verarbeitungsschaltung 16 und die Klemme A geschaltet ist; in einem Zustand hoher Impedanz läßt das Organ 25 die Kanalspannung sich an die Eingänge 15H1, 15L1 der Komparatoren anlegen; in seinen beiden Zuständen geringer Impedanz zwingt das Organ 25 die Spannung der Klemme A auf einen oberen bzw. unteren Pegel, was es der Verarbeitungsschaltung 16 erlaubt, den entsprechenden Ausgangskanal in einer Weise zu blockieren, die weiter unten beschrieben wird.
• Ein Schalter 26 ist in der Verarbeitungsschaltung 16 vorgesehen, um je nach Anwendung entweder permanent oder zyklisch die Ausgänge der beiden Komparatoren 15H, 15L an einen Ausgang B der Schaltung 16 zu schalten, der mit dem Serienregister 11a der Schaltung 11 verbunden ist. Es kann sich um eine Wechseischaltung handeln, zum Beispiel mittels des Rahmensignals ST. Im Eingangsmodus der Figur 1 empfängt das Register 11a so Bits B1 bis B15, die alternativ signifikant für den Zustand der Sensoren und die eventuelle Unterbrechung der entsprechenden Schaltung sein können; das Register 11a bildet also abwechselnde "Zustands"-Rahmen und "Unterbrechungs"-Rahmen, die nacheinander zur Verwaltungseinheit 13 geleitet werden. In einem Ausgangsmodus, der weiter unten beschrieben wird, können die Bits B1 bis B15 abwechselnd repräsentativ für das Vorhandensein eines Kurzschlusses auf den verschiedenen Ausgangsleitungen bzw. für die Unterbrechung dieser verschiedenen Leitungen sein.
• Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Organs 25 mit drei Zuständen. Man verwendet zu diesem Zweck einen P-Kanal-MOS-Schalter 25H und einen N-Kanal-MOS-Schalter 25L, die je zwischen dem Potential VDD und der Klemme A bzw. zwischen dieser und dem Potential VSS angeordnet sind. Die Gates der MOS-Schalter werden selektiv von der Schaltung 16 und ihrer Logik 22 gesteuert, wie weiter unten erklärt wird.
• Die in Bezug auf die Figuren 1 und 4 beschriebene Vorrichtung ist ebenfalls verwendbar, um Ausgangskanäle gegen Kurzschlüsse zu schützen und/oder um den Zustand "offene Leitung" dieser Kanäle anzugeben. Wenn sechzehn Ausgangskanäle vorhanden sind, sind die Klemmen A1 bis A15 mit Betätigungsorganen oder Vorbetätigungsorganen verbunden und die Klemme AU wird einerseits benutzt, um die Speisespannung der Ausgangskanäle zu kontrollieren und andererseits, um ein Aktivierungssignal zu erzeugen, wenn die Kanäle nach Feststellung eines Fehlers blockiert wurden. Zwei unterschiedliche Klemmen könnten für die Kontrolle der Spannung und die Aktivierung vorgesehen werden.
• Die Figuren 6 bis 8 zeigen die Anwendung der Vorrichtung auf den Schutz von Gleichstromausgängen in negativer Logik.
• Bei sechzehn Ausgangskanälen, wie in Figur 6 gezeigt, liegen die Daten an sechzehn parallelen Ausgängen C0 bis C15 vor. Jeder Ausgang C ist über einen Leiter 33 einerseits mit der Basis eines Steuertransistors T1 vorn Typ NPN, dessen Kollektor mit einer positiven Spannung, zum Beispiel 8V, und dessen Emitter mit einer Spannung V-, zum Beispiel 0V, verbunden ist, und andererseits über eine Widerstandsbrücke R1, R2 mit der Quelle eines N-Kanal-MOS-Leistungstransistors T2 verbunden. Die Quelle von T2 ist außerdem über einen Widerstand R3 mit 0V verbunden; das Gate von T2 ist mit dem Potential 8V und der Drain von T2 ist einerseits mit der Ausgangsklemme E0 und andererseits über Rückschlag- und/oder Schutzelemente 34 mit einem Speisepotential V+ verbunden, zum Beispiel 24V. Die Verbindung J zwischen R1 und R2 ist mit der Eingangsklemme A der Vorrichtung 10 verbunden. Die Serien-Ausgangsklemme D der Vorrichtung 10 gewährleistet die Serien-Rückkehr der Daten zur Verwaltungseinheit 13. Der Eingang AU der Vorrichtung 10 ist einerseits mit einem Spannungsdetektor 35, andererseits mit einem optoelektronischen Koppelelement T3 zur Aktivierung wie angegeben verbunden: das optoelektronische Koppelelement wird vom Aktivierungssignal RE beaufschlagt, wenn dieses von der Verwaltungseinheit 13 geliefert wird.
• Wie in Figur 7, die die dann aktiven Hauptelemente der Vorrichtung 10 zeigt, zu sehen ist, sind nur der untere Komparator 15L und der Schalter 25H für jeden Ausgangskanal angeschlossen. Die Elemente 15H, 17H und 25L sind dann nicht aktiviert. Der Ausgang des unteren Filters 17L ist an den Eingang S einer RS-Kippstufe 36 angeschlossen, deren Ausgang Q einerseits mit der Klemme B der Verarbeitungsschaltung, die an die Leitschaltung 11 angeschlossen ist, und andererseits invertiert mit dem Gate des Schalters 25H verbunden ist. Die Wahl der aktiven und inaktiven Elemente wird von der Konfigurationslogik 22 durchgeführt.
• Was die Signale CU und RE angeht, so werden die Ausgänge der entsprechenden Komparatoren 18H, 18L gefiltert und von einer Schaltung 37 verarbeitet, die das Filter 19 und die Aktivierungs-Erfassungsschaltung 20 enthält, die in Bezug auf Figur 1 beschrieben wurde.
• Der Ausgang des der Spannungskontrollklemme AU zugeordneten Filters 19 ist mit der Schaltung 11 verbunden. Die Ausgänge der Erfassungsschaltung 20 dienen zur Aktivierung der Kanäle 0 bis 7 (Signal RE0 bis RE7) bzw. 8 bis 15 (Signal RE8 bis RE15). Das entsprechende Signal wird für jede Gruppe von acht Kanälen an das Filter 17L und an den Eingang R der Kippstufe 36 angelegt.
• Wie in Figur 8 zu sehen, erfaßt man je nachdem, ob die Spannung höher oder niedriger als VP- ist, das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein eines Kurzschlusses (Spalte CC) und, je nachdem, ob das Signal CU höher oder niedriger als VP+ ist, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Strom (Spalte CU).
• Der Schutz von Gleichstromausgängen mit positiver Logik erfolgt in gleicher Weise, aber mit Verwendung anderer Elemente der Vergleichszelle durch die Konfigurationslogik 22. Der obere Komparator 15H und das obere Filter 17H werden dann mit der Kippstufe 36 verbunden und der untere Schalter 25L wird mit dem Ausgang der Kippstufe verbunden; der untere Komparator 15L und das untere Filter 17L und der obere Schalter 25H sind dann inaktiviert.
• Um den Schutz von Gleichstromausgängen mit schwachem Strom, zum Beispiel mit einem Nennstrom von 0,1A, zu gewährleisten, aktiviert die Konfigurationslogik den oberen Komparator 15H und das obere Filter 17H, das mit der Kippstufe 36 verbunden ist, sowie den oberen Schalter 25H, der mit dem Ausgang Q der Kippstufe verbunden ist. Der untere Komparator und der untere Schalter sind dann inaktiviert.
• Figur 9 zeigt für die Anwendungen mit positiver Logik und mit schwachem Strom, daß je nachdem, ob die Spannung in A höher oder niedriger als VP+ ist, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Kurzschlusses (Spalte CC) erfaßt wird.
• Figur 10 zeigt die Zusammensetzung eines Schwachstrom-Ausgangskanals, der mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung geschützt wird. Jeder Ausgang C ist über einen Widerstand R4 mit der Basis eines Transistors T4 und über einen Widerstand R5 mit einer Gleichstrom-Speiseklemme F, z.B. 24V, verbunden. Der Emitter von T4 ist mit F über einen Widerstand R6 und der Kollektor von T4 ist mit der Ausgangsklemme E verbunden. Der Verbindungspunkt G zwischen R4, R5 und der Basis von T4 ist mit dem Eingang A der Schutzvorrichtung 10 verbunden.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ebenfalls verwendet werden, um Gleichstrom-Ausgänge in Koordination mit einer Ausgangs-Überwachungs- und Steuervorrichtung 50 zu schützen, die ein unterschiedliches Spannungssignal liefert, je nachdem, ob sie einen Leitungsunterbrechungsfehler oder einen Überstromfehler erfaßt, und die den Ausgangskanal als Reaktion auf ein Steuersignal öffnen oder schließen kann. Dieser Überwachungsvorrichtung ist Teil der Mittel M. In diesem Fall werden für jeden Eingang A der Schutzvorrichtung 10 die beiden Komparatoren 15H, 15L und der untere Schalter 25L verwendet, wie in Figur 11 gezeigt. Die Ausgänge der beiden Komparatoren sind mit den Eingängen eines logischen UND-Tors verbunden, dessen Ausgang mit dem oberen Filter 17H verbunden ist; der Ausgang des Komparators 15L ist über das Filter 17L mit dem Eingang S einer RS-Kippstufe 41 verbunden; der Ausgang Q der Kippstufe ist einerseits mit einem Schalter 26 ähnlicher Funktion wie der der Figur 2 und ande rerseits mit dem Gate des Schalters 25L über ein logisches ODER-Tor 42 verbunden, das außerdem mit dem invertierten gefilterten Signal FCU beaufschlagt wird.
• Das Signal FCU wird außerdem an Sperreingänge der Filter 17H, 17L übertragen; so ist bei nicht vorhandener Spannung das Signal FCU auf Null und friert die Filterung der Kurzschlußfehler (cc) und der Leitungsöffnungsfehler (co) sowie das Aktivieren der fehlerhaften Ausgänge ein. Über das Tor 42 macht das Signal FCU den Schalter 25L leitend, um den Ausgangskanal zu blockieren, dem die Überwa chungsvorrichtung 50 zugeordnet ist. Die Kippstufe 41 kann vom Aktivierungssignal RE der entsprechenden Gruppe von Kanälen wieder aktiviert werden. Die Signale FCU und RE0 bis RE7, RE8 bis RE15 werden von einer Schaltung 37 erzeugt, die der Schaltung aus Figur 7 gleich ist.
• Die Kurzschlüsse (cc) werden von den unteren Elementen LSL, 17L, und die Leitungsunterbrechungsfehler (co) werden von den oberen Elementen 15H, 17H verarbeitet; der vom Signal ST getaktete Schalter 26 erlaubt in Kombination mit dem Serienregister ha die multiplexierte Bildung von aufeinanderfolgenden Rahmen, die alternativ die eventuellen Kurzschluß- bzw. Leitungsöffnungsfehler darstellen.
• Figur 12 zeigt die Verwendung der Schweliwerte VP+, VP- im Fall der Figur 11.
• Die soeben beschriebene Vorrichtung arbeitet folgen dermaßen.
• Wenn der Modus "Eingang" der Vorrichtung gewählt wird, verwendet die Logik 22 die geeigneten Elemente der Verarbeitungsschaltung 16, wie in Figur 2 gezeigt.
• Wenn die Leitung L normal und in einem ersten Zustand des Sensors 5 ist, ist die Spannung VA höher als VP+, so daß der logische Zustand der Ausgänge der Komparatoren 17H, 17L 1 bzw. 0 ist. Gemäß einem durch die Steuerung des Schalters 26 bestimmten Rhythmus - im vorliegenden Fall handelt es sich um eine Wechselfolge - liegt das Bit B folglich am Eingang der Schaltung 11 mit dem Wert 1 vor, um anzuzeigen, daß der Sensor sich in seinem ersten Zustand befindet, und mit dem Wert 0, um anzuzeigen, daß die Leitung normal ist.
• Wenn die Leitung L normal und in einem zweiten Zustand des Sensors S ist, liegt die Spannung VA zwischen VP+ und VP-, so daß der logische Zustand der Ausgänge der Komparatoren 0 und 0 wird. Wenn die Leitung unterbrochen ist, wird die Spannung VA niedriger als VP- und der logische Zustand der Ausgänge der Komparatoren geht von 0 auf 1 über; dieser letztere Wert ermöglicht es, die Information "unterbrochene Leitung" über die Serienverbindung 12 zur Verwaltungseinheit 13 zu leiten.
• In der zum Schutz der Eingänge gezeigten Anwendung dient der untere Teil 15L, 17L des Vergleichsorgans dazu, die unerwünschten Leitungsöffnungen zu erfassen. Man könnte eventuell die Kurzschlüsse von den Leitungsunterbrechungen unterscheiden, indem man neben der Vorrichtung 10 eine weitere Vorrichtung anordnet, die ebenfalls mit den Klemmen A verbunden ist und die obere Komparatoren 15H aufweist, die einen Schwellwert V+ höher als der der Vorrichtung 10 haben, zum Beispiel 4 Volt anstelle von 2,5 Volt, um auf die Überströme zu reagieren.
• Wenn ein Modus "Ausgang" der Vorrichtung gewählt wird, verwendet die Logik 22 die geeigneten Elemente. Wenn man annimmt, daß die gewählte Anwendung die der Figuren 6 bis 8 ist, sind diese Elemente die in Figur 7 gezeigten. Der von der zentralen Einheit 14 bestimmte Zustand der Ausgänge wird von der Verwaltungseinheit 13 zu den verschiedenen Kanälen übertragen. Um einen Kanal zu blockieren, wird der jeweilige Transistor T1 vom Ausgangssignal C leitend gemacht; der Transistor T2 ist also blockiert. Um den Kanal leitend zu machen, wird T1 vom Signal C blockiert und das Gate von T2, das auf ein ausreichendes Potential gebracht wird, macht T2 leitend.
• Wenn die Last des Kanals normal ist, bleibt die Spannung an den Klemmen von R3 schwach und das in A entstehende Potential bleibt unterhalb von VP-. Sobald ein Überstrom entsteht, übersteigt VA VP- und die Kippstufe 36 des Verarbeitungskreises 16 (Figur 7) macht den Schalter 25H nach einer durch die Filterung bestimmten Zeit leitend, so daß das Potential A auf VDD gezwungen wird (zum Beispiel VSS + 5 Volt), was das Basispotential von T1 erhöht und diesen leitend macht. T2 ist dann blockiert und der Ausgangskanal bleibt blockiert, bis die Verwaltungseinheit 13 das Aktivierungssignal RE sendet. Auf das optoelektronische Koppelelement T3 angewendet, läßt dieses Signal das Potential in A in Abhängigkeit vom Ausgangssignal C und der eventuellen Aufrechterhaltung des Fehlers auftreten. Die Aussendung des Aktivierungssignals RE0 bis RE7 und RE8 bis RE15 für jede Gruppe von acht Kanälen ermöglicht das Aktivieren der Filter 17L und der Kippstufen 36.
• In der in Bezug auf die Figuren 11 und 12 beschriebenen Anwendung blockiert im Fall eines Überstroms die Vorrichtung 10 den Ausgang, indem sie das Potential in den Punkten A und H nach einer durch die Filterung bestimmten Zeit auf VSS bringt, wobei die Vorrichtung 50 dann die Ausgangsschaltung blockiert.

Claims (9)

1. Eingangs- oder Ausgangsvorrichtung (10) für ein program mierbares Steuersystem, insbesondere für einen programmierbaren Automaten, die für eine Gruppe von Kanälen eine Leitschaltung (11) für die sich auf diese Kanäle beziehenden Daten zu einer Verwaltungseinheit (13) der Eingänge und/oder Ausgänge und für jeden Kanal ein analoges Vergleichsorgan (15), das an einem ersten Eingang mit einer für den Zustand des Kanals repräsentativen analogen Spannung und an einem zweiten Eingang mit einer Schwellenspannung beaufschlagt wird, und Mittel (M0 bis M15) aufweist, die die Zustandsspannung in Abhängigkeit von einem elektrischen Fehler des Kanals verändern, wobei ein Ausgang des Vergleichsorgans (15) mit einer logischen Verarbeitungsschaltung (16) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das analoge Vergleichsorgan (15) zwei Komparatoren (15H, 15L) aufweist, deren ersten Eingang von der Kanal-Zustandsspannung beaufschlagt wird und deren zweiter Eingang von einer oberen Schwellenspannung (VP+) bzw. unteren Schwellenspannung (VP-) beaufschlagt werden kann,

- die logische Verarbeitungsschaltung (16) über die Leit schaltung (11) mit einem Eingang der Verwaltungsschaltung (13) verbunden und so ausgebildet ist, daß sie an diesen Eingang den einen oder den anderen Ausgang der Komparatoren in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung mittels einer Konfigurationslogik (22) schalten kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Komparatoren mit der logischen Verarbeitungsschaltung (16) über Filtermittel (17H bzw. 17L) verbunden sind und daß die Konfigurationslogik (22) die Filterzeiten der Filtermittel (17H, 17L) verändern kann.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die logische Verarbeitungsschaltung (16) zyklisch den einen oder den anderen Ausgang der Komparatoren (15H, 15L) an den Eingang der Leitschaltung (11) in Abhängigkeit von einem zyklischen Schaltsignal (ST) schaltet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (M), die die Zustandsspannung und die oberen und unteren Schwellwerte der Komparatoren (15H, 15L) verändern, derart sind, daß die Verwaltungseinheit (13) alternierend Kontrollrahmen für Leitungsunterbrechungen und Kontrollrahmen für Überströme für die jeweiligen Kanäle der Gruppe von Kanälen empfängt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (M), die die Zustandsspannung und die oberen und unteren Schwellwerte der Komparatoren (15H, 15L) verändern, derart sind, daß die Verwaltungseinheit (13) alternierend Zustandsrahmen und Leitungs-Kontrollrahmen für die jeweiligen Kanäle der Gruppe von Kanälen empfängt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle Ausgangskanäle sind und daß eine Vorrichtung (25) zum Zwingen der Zustandsspannung auf einen oberen oder unteren Pegel der Verarbeitungsschaltung (16) zugeordnet ist, wobei die Zwingvorrichtung vom Ausgang eines Komparators (15H, isl) gesteuert wird und mit dem ersten Eingang des Komparators verbunden ist, um den entsprechenden Ausgangskanal im Fall eines Überstroms zu blockieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwingvorrichtung (25) zwei Schalter (25H, 25L) aufweist, von denen einer ein hohes Potential (VDD) und der andere ein niedriges Potential (VSS) an den ersten Eingang der Komparatoren (15H, 15L) anlegen können, und die von der Konfigurationslogik (22) in Abhängigkeit von der Anwendung in den aktiven oder den inaktiven Zustand versetzt werden können.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontrollorgan für die Speisespannung vorgesehen ist, wobei dieses Organ einen ersten Komparator (18H) aufweist, der an einem ersten Eingang mit einer Speisespannung (CU) der Kanäle und an einem zweiten Eingang mit einer Schwellenspannung (VP+) beaufschlagt wird, wobei ein Ausgang des Komparators gefiltert und mit der Leitschaltung (11) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Gruppe von Kanälen ein zweiter Komparator (18L) vorgesehen ist, der an einem ersten Eingang mit einer Aktivierungsspannung (RE) und an einem zweiten Eingang mit einer Schwellenspannung (VP-) beaufschlagt wird, wobei ein Ausgang des Komparators einerseits mit einem Aktivierungs-Detektor (20) und andererseits mit Filtermitteln (19) verbunden ist, die dem Ausgang des ersten Komparators (18H) zugeordnet sind, um seine Filterung im Fall einer Aktivierung zu ver hindern.