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Einrichtung zur Fernsteuerung und Rückmeldung von verstellbaren Organen
Es ist bekannt, die Fernverstellung beweglicher Organe, wie z. B.. der Schalter
in Starkstromanlagen; mittels einer Eindrahtateuerung vorzunehmen, wobei ein StewerschaIter
an der Steuerstelle mit einem Hilfskontakt des verstellbaren Organs über die Fernleitung
in Reihe geschaltet ist. Die Steuerung erfolgt durch Umkehrung der Polarität, und
in die Fernleitung kann gleichzeitig eine Lampe oder eine sonstige Anzeigevorrichtung
geschaltet werden, die die übereinstim:mung bzw. Nichtübereinstimmung der Stellungen
beider Schalter erkennen läBt. Der dabei verwendete Schalterhilfskontakt schließt
je nach seiner Stellung die Ein oder Ausschaltspule an die Fernleitung an, während
der Steuerschalter dazu dient, den Wechsel der Polarität vorzunehmen,. Bei Anordnungen
dieser Art müssen im Falle einer beabsichtigten Schalterstellungsänderrang die betreffenden
Schaltspulen erregt werden, und es kann dabei sowohl das Arbeitsstromprirnzip als
auch das Ruhestromprinz.ip angewandt werden. Das Arbeitsstromprinzip hat den Vorteil,
daß die Leitungen und Steuerkontakte ebenso wie auch die Anzeigevorrichtung nur
für die
Dauer der Vornahme eines Steuervorganges unter Ström stehen.
Allerdings haben Anordnungen dieser Art wiederum den Mangel, daß die Anzeige nicht
eindeutig ist, weil die Lampe im Normalfall dunkel ist.
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Auch ist eine Eindrahtschaltung zur Steuerung und Überwachung eines
entfernt angeordneten Organs unter Benutzung einer einzigen Stromquelle zur Speisung
der zur Steuerung und Rückmeldung dienenden Leitungsschleife bekannt. Die Schaltung
ist so getroffen, daß die nur während der Verstellung des Organs fließenden Kommando
ströme sich von den Rückmeldeströmen durch ihre Intensität unterscheiden, wobei
die Rückmelde- und gegebenenfalls auch die Kommandoströme durch eingeschaltete Gleichrichter
in ihrer Polarität geändert werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine! Einrichtung zur Fernsteuerung und
Rückmeldung von verstellbaren Organen, wobei aber der hauptsächliche -Mangel der
vorerwähnten bekannten Anordnung, nämlich die Verwendung verschiedener Intensitäten,
vermieden wird. Vorausgesetzt ist, daß bei der Erfindung die Steuerung durch Polaritätswechsel
auf einer zweiadrigen Steuerleitung bewirkt wird und daß eine Unterbrechung dieses
Schaltstroms als Rückmeldekennzeichen dient. Die Einrichtung ist erfindungsgemäß
so getroffen, daß -ein Schaltstrom unveränderlicher Intensität, jedoch veränderlicher
Richtung über eine stromrichtungsempfindliche Melderelaisanordnung vermittels eines
mehrpoligen Umschalters an die Fernleitungen gelegt wird und bei Einschaltung das
eine Relais, bei Ausschaltung das andere Relais zum Ansprechen bringt, dessen Erregung
nach Vollzug des Vorganges wieder abgeschaltet wird, wobei der Abfall des Relais
in Verbindung mit der bei Aussendung des Befehls festgelegten Polarität das Rückmeldekenuzeichen
darstellt. Die Schaltung ist also so ausgebildet; daß zwar die Leitungsrelais und
auch die Leitung selbst nur für die kurze Dauer eines Schaltvorganges unter Strom
stehen. jedoch wird eine dauernde Anzeige, und zwar nicht nur des jeweiligen Schaltzustandes,
sondern auch der verschiedenen möglichen Störungen erreicht.
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In den Fig. i und z sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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In Fig. i sind mit i und 2 die beiden Pole einer zur Steuerung benutzten
Hilfsstromquelle, z. D. einer Gleichstromquelle bezeichnet. Ferner ist ein Umschalter
3 mit den Kontakten 3 a, 3 b, 3 c vorhanden, In der Fernleitung liegen Relais
.a. und 5 bzw. .l' und 5' in der aus der Abbildung ersichtlichen Schaltung zusammen
mit Gleichrichtern 6, 7 bzw.
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7'. Die zugehörigen Relaiskontakte sind mit den gleichen Ziffern und
kleinen Buchstaben bezeichnet, so daß also der Kontakt 4a zu dem Relais :a. gehört.
An der Betriebsstelle ist ein Schütz 14. vorhanden, dessen Einschaltkontakt 1d.a
in Reihe mit einem Stromwächter 15 und dem fernzusteuernden Organ 16 liegt, das
in diesem Fall durch Lampen dargestellt ist. Diese Lampen werden aus einer örtlichen
Stromquelle 17, 18 gespeist. Die Einschaltung kann auch örtlich mittels eines Schalters
i9 erfolgen.
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In der Steuerstelle befindet sich ferner noch ein Melderelais 8, eine
Störungslampe 9 und eine Meldelampe io. Schließlich kann für mehrere Gruppen von
fernzusteuernden Organen ein gemeinsames Signalrelais i i vorgesehen sein, das ein
akustisches Signalgerät 12 steuert. Das Ansprechen des Signalgerätes kann mittels
einer Taste 13 abgestellt bzw. verhindert werden.
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Im Ruhezustand bzw. in der gezeichneten Stellung des Umschalters 3
fließt in der Leitung kein Strom, da der Gleichrichter 6' sperrend wirkt. Sämtliche
Relais sind abgefallen, die Lampeng und io sind dunkel.
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Werden die Kontakte des Umschalters 3 zum Zweck der Einschaltung der
Lampen 16 nach unten umgelegt, so kommt ein Stromfluß zustande, der vom Pluspol
über den Umschaltkontakt 3 a, die Leitung L, den Gleichrichter 6', das Relais q.',
den Wechselkontakt 15 a, die Leitung Lb, das Relais .4, den Gleichrichter
6 und den Umschaltkontakt 3 b nach dem Minuspol verläuft. Die Relais q. und 4 ziehen
an, wobei das erstere mittels seines Kontaktes q. b d-as 1Ielderela:is 8 zum Ansprechen
bringt. Das Melderelais hält sich dann über seinen eigenen Kontakt 8 ca und dem
Wechselkontakt 5 a des Relais 5, solange dieses, wie vorausgesetzt ist, nicht anspricht.
Die Erregung des Relais 4 hat die Schließung des Kontaktes q, b' zur Folge,
wodurch das Schütz 14 erregt wird. Das Schütz 1.4 zieht also an und hält sich über
die Kontakte 5 ca' und 14b selbst. Gleichzeitig schließt es mit dem Kontakt
1d.a die Lampen 16 an, die Stromquelle an. Ferner wird auch der Kontakt iq.c geschlossen.
Der Stromwächter 15 kann so bemessen sein, daß er nur dann anspricht, wenn sämtliche
Lampen 16 richtig brennen. In diesem Fall wird sein Wechselkontakt 15 a nach rechts
umgelegt und dadurch der Stromfloß in der Fernleitung unterbrochen, denn in der
rechten Stellung des Kontaktes 15a wird der S,tromfluß durch den Gleichrichter 7'
gesperrt. Infolgedessen fallen die Relais q. und _' wieder ab und legen ihre Kontakte
in die Ausgangsstellung zurück. Das Melderelais 8 bleibt aber wegen der beschriebenen
Selbsthaltung erregt, und zwar ist durch seinen Kontakt 8 b ein Stromkreis für
die
Melde amp:e io vorbereitet worden. Der Kontakt 4a befindet sich, solange das Relais
4. erregt ist, in der rechten Stellung. Bei Unterbrechung des Stromflusses in der
Leitung und bei Abfall des Relais 4 wird: dieser Kontakt nach links in: die gezeichnete
Stellung zurückgelegt, und neun kommt über die Kontakte 4 a und 8 b ein Stromkreis
für die io zustande. Zu einer vollständigen Meldung über die richtig erfolgte Einschaltung
gehört somit das Anziehen der Relais 4 und 8 und das anschließende Abfallen des
Relais 4.
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In der Betriebsstelle liegt im Stro@mweg des Relais 5' der Schützkontakt
14c, der den Zweck hat, im. eingeschalteten Zustand bei Ausfall einer oder mehrererLampen
16 wegen der damit verbundenen Zurücklegung des Kontaktes 1 5 a nach:
links ein: Ausschalten des ferngesteuerten Stromkreises auf jeden Fall zu ermöglichen.
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Während des vorübergehenden Ansprechens des Relaisi 4 ist über den
nach rechts unigelegten Kontakt 4 a auch das Signalrelais i i erregt worden. Dieses
ist jedoch mit einer so großen Anspirechverzögerung ausgerüstet, da;ß im Normalfall
der Kontakt 4a wieder zurückgelegt wird, bevor mittels. dies Kontaktes, i i a die
Hupe i a eingeschaltet wird.
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Der eingeschaltete Zustand ist also dadurch gekennzeichnet, daß in
der überwachungsstelle das Relais 8 und in der Betriebssteille das Schütz 14 sowie
der Stromwächter 15 erregt sind.
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Zum Zweck der Ausschaltung der Lampen 16 werden die Kontakte dies
Umschalters 3 wieder in die gezeichnete Stellung zurückgelegt. Dabei kommt ein.
Stromkreis zustande, der vom Pluspol über den, Umschaltkontakt 3 b, den Gleichrichter
7 und das Relais 5, die Fern leiteng Lb, den Kontakt 1 5 a in der rechten
Stellung, das Relais 5' und den Gleichrichter 7', dann über die Fernleitung
La und den Umschaltkontakt 3 a nach dem Minuspol verläuft. Die Speisung des
Relais 5' erfolgt außer über den Umschaltkontakt 15 a auch noch in der bereits
erwähnten Weise übler den Kontakt 14c, der unter allen Umständen geschlossen .ist.
In; diesem Stromkreis ziehen die Relais 5 und, 5' an., wobei das erstere seinem.
Kontakt 5 cu nach. links umhegt und dadurch den Selbsthaltestromkreis für das Melderielais
8 unterbricht. Durch das Anziehen des Relais 5' wird, der Kontakt 5 cc geöffnet
und der Haltestromkreis. für das Schütz 14 unterbrochen. Dass Schütz 14
fällt also ab, und damit sind die Lampen, 16 abgeschaltet.
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Es kann vorkommen, daß das Schütz 14 auf Grund einfies solchen gesteuerten
"Ausschaltvorganges. abfällt und die Lampen 16 trotzdem eingeschaltet bleiben, weil
vorher der Schalter ig geschlossen wurde. In diesem Falle bleibt der Stromwächter
15 erregt, der Kontakt 1 5 a in der rechten Stellung, und infolgedessen
bleiben auch die Relais 5 und.' 5' erregt. Die Lampe io erhält dann Spannung in
einem Stromkreis, der über den Kontakt 5 a in der linken Stellung und dien: Umschaltkontakt
3 c in der oberen Stellung verläuft. Das ordnungsgemäß verlaufene Ausschalten ist
somit gekennzeichnet durch das Anziehen und darauffolgende Wiederabfallen des Relais
5.
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Außer der beschriebenen F-ernsteuerung ist eine Änderung des Schaltzustan:d!es
durch Ein- und Ausschalten an Ort und Stelle möglich. Ein solches örtliches Ein-
und Ausschalten ist nur möglich bei ausgeschaltetem Zustand der Fernsteueranlage,
da der hierzu verwendete Schalter ig pa,ra,llel zu dem Schützkontakt 14a liegen
mufl. Der Schalter ig kann ein Bandschalter, der Kontakt einer Schaltuhr oder eines:
sonstigen Schaltorgans sein. Wird eine Schaltung mittels, des Schalters i9 vorgenommen,
dann kann nicht ferngeschaltet werden, vielmehr wird dann nur eine Meldung über
die erfolgte Schaltung übertragen.
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Wird bei aus,ge@schaltetem Zustand der Anlage der Schalter ig geschlossen
und dadurch eine Einschaltung der Lampen 16 vorgenommen, so wird der Stromwächter
15 erregt, der seinen; Kontakt 1 5 a nach rechts umlegt und dadurch
den oben beschriebenen Stromkreis für die Relais 5 und 5' schließt, da ja im ausgeschalteten
Zustand der Fernsteueranlage die Kontakte des Umschalters 3 in der oberen Stellung
liegen. Das Ansprechen des Relais: 5 hat wiederum die Umlegung dies Kontaktes
5 a mach links und damit die He@rstellung eines über dien Umschaltkontakt
3 c verlaufenden Stromkreises für die Meldelampe io zur Folge. Dieser Stromkreis
bleibt so lange bestehen, bis mittels. dies Schalters ig die Lampen abgeschaltet
werden und der Stro:mwächtierkontakt 5 a nach rechts zurückgelegt wird.
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In der Anlage können gelegentlich Störungen auftreten, und zwar entweder
im Starkstromteil, in der Betriebsstelle oder auf der Leitung. Als optisches Anzeigemittel
für Störungen dient die Lampe g, während als gemeinsame Einrichtung für akustische
Anzeige das Signalrelais ii, die Hupe 12 und die Taste 13 vorgesehen sind. Außer
dem Signalrelais i i kann man im Bedarfsfall noch ein Fallklappenrelais mit drei
Stellungen für Ruhe, Alarm und Warnung vorsehen. Dass Signalrelais i i kommt über
die Kontakte, 4.a bzw. 5a, immer dann zum Ansprechien, wenn eines der Relais 4 b,zw.
5 dauernd angezogen ist. Wegen seiner Anzugverzägerung kann das Signalrelais i i
und das Signalgerät nicht ansprechen, wenn der Steuervorgang normal
verläuft..
Eine Auslösung erfolgt aber bei Betätigung des Schalters i9, da der daraufhin herbeigeführte
Schaltzustand der Lampen 16 eine Abweichung von der normalerweise vorgesehenen Fernsteuerung
darstellt.
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Eine Störung im Sta.rkstromteil liegt dann vor., wenn bei eingeschaltetem
Zustand die Lampen 16 ganz oder teilweise ausfallen, oder -wenn die Spannungsquelle
17, 18 gestört ist. In beiden Fällen fällt der Stromwächter 15 ab, so daß
sein Kontakt 15 a in die gezeichnete Stellung zurückgelegt wird. Es
kommt dann ein Stromkreis zustande, der vom Pluspol über den Umschaltkontakt 3 a.
in der unteren Stellung, die Fernleitung La den Gleichrichter 6' und das
Relais q.', dien Kontakt 1 5 a und die Fernleitung ZU das Relais 4.,
den Gleichrichter 6 und den Umschaltkontakt 3 b in der unteren Stellung nach dem
Minuspol verläuft. Das Relais 4 zieht also an, legt seinen Kontakt 4.cr nach rechts
um, so daß über diesen und den Umschaltkontakt 3 c in der unteren Stellung die Stärungslampe
9 Spannung erhält. Gleichzeitig wird die Meldelampe io abgeschaltet. Außerdem ist
über den Kontakt 4a das Signalrelais i i erregt worden, das nach einiger Zeit die
Hupe 12 einschaltet.
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Eine Störung auf der Leitung kann in einem Drahtbruch oder in einem
Kurzsehlu.ß bestehen. Da es sich bei der angegebenen Schaltung um eine solche handelt,
die nach dem Arbeitsstromprinzip airbeitet, kann ein Drahtbruch als solcher nur
bei Veränderungen des Schaltzustandes von der Überwachungsstelle aus an dem Ausbleiben
jeder Rückmeldung erkannt werden. Bei Hinundherbewegung des Umschalters 3 erhält
nämlich weder das Relais 4 noch das Relais 5 Strom, und infolgedessen kann auch
das Melderelais 8 nicht erregt werden.
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Anders ist es bei einem Kurzsehluß der Fernleitung. Hier wird, gleichgültig,
in -welcher Stellung sich der Umschalter 3 befindet, immer das Störungszeichen mittels
der Lampe g gegeben, da über die Ku,rzschlußstelle sowohl das Relais 4 als auch
bei der Umpolung das Relais 5 erregt wird;. Über die Kontakte 4 a und 5u. dieser
Relais erhält das Signalrelais i i in der schon beschriebenen Weise unter allen
Umständen Spannung und schaltet die Hupe ein.
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Zieht bei der ausgeschalteten Stellung, d. h. also in der oberen Stellung
des Umschalters 3, das Relais 5 gelegentlich an, so kann dies zwei Ursachen haben:
Durch Schließung des Schalters i9 in der Betriebsstelle kann der Stromwächter 15
erregt worden sein und diamit durch Umlegung des Kontaktes i5 a nach rechts das
Relais 5' eingeschaltet haben. Außerdem kann ein Leitungskurzschluß ebenfalls das
Relais 5 zum Ansprechen bringen. In beiden Fällen wird die Meldelampe io aufleuchten,
und zwar in einem Stromkreis, der über den Kontakt 5 a in der linken Stellung
und den Umschaltkontakt 3 c in der oberen Stellung verläuft. Um zu entscheiden,
ob das Aufleuchten der 1-Ieldelampe io durch örtliche Einschaltung oder durch einen
Leitungskurzschluß verursacht wurde, muß eine Probe vorgenommen werden, die darin
besteht, daß der Umschalter 3 versuchsweise in die Einschaltstellung, d. h. nach
unten umgelegt wird. Besteht ein Leitungskurzschluß, so muß das Relas 4 ansprechen
und die Störungslampe über den Kontakt 4a in der rechten Stellung und den Umschaltkontakt
3 c in der unteren Stellung aufleuchten. Liegt dagegen eine örtliche Einschaltung
mittels des Schalters i9 vor, so kann bei dieser Probe das Relais 4 nicht ansprechen,
da der Gleichrichter 7' den Stromfluß sperrt. Infolgedessen bleiben die Lampen 9
und io dunkel.
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Die erwähnte Probe kann mit einfachen Mitteln auch selbsttätig vorgenommen
werden. Die hierfür bestimmte Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Die entbehrlichen
Schaltungselemente der Betriebsstelle sind nicht gezeichnet. Bei dieser Schaltung
ist zusätzlich ein abfallverzögertes Relais 20 mit verschiedenen zugehörigen Kontakten
erforderlich sowie ein weiterer Kontakt 3 d an dem Umschalter 3. Außerdem gehört
zu jeder Steuerschleife ein Prüfschalter 21, durch den das Relais 2o abgeschaltet
werden kann. Die Wirkungsweise dieser Prüfschaltung ist folgende: Spricht in der
Ausschaltstellung (Umschalter 3, oben) das Relais 5 an, so erhält das Relais 2o
Spannung über den Kontakt 5 a in der linken Stellung, den Prüfkontakt 21 und den
Umschaltkontakt 3 d. Das Relais 2o polt mit seinen Kontakten 20a und tob die Leitungsspannung
um. Infolgedessen fällt das Relais 5 ab, und das Relais 20 wird kurzzeitig stromlos.
Es fällt jedoch infolge seiner Verzögerung nicht sofort ab. Liegt ein Leitungskurzschluß
vor, so zieht das Relais 4 an, legt seinen Kontakt 4a nach rechts um und erregt
dadurch das Relais 2o von neuem. Das Relais 20 muß also angezogen bleiben und mit
seinem Kontakt 20 c die Störungslampe 9 einschalten, während die Meldelampe io durch
den Kontakt 2od abgeschaltet wird. Bei einer Einschaltung -von der Betriebsstelle
aus kommt ebenfalls das Relais 5 zum Ansprechen, und es wird mittels des Relais
2o die Umpolung der Leitung vorgenommen. Jedoch kann im Gegensatz zu dem vorherigen
Fall das Relais 4 jetzt nicht anziehen. Infolgedessen fällt nach einer gewissen
Zeit das Relais 20 ab, stellt die ursprüngliche Polarität an der Leitung -wieder
her, so daß das Relais 5 erneut anspricht, -vorauf der Vorgang von
neuem
beginnt. Die Lampen 9 und io leuchten dabei abwechselnd auf, wodurch der Fall der
örtlichen Einschaltung von einer durch Fernsteuerung bewirkten Einschaltung deutlich
unterschieden wird.
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Durch Offnen des Prüfschalters 2i kann das Relais 2o endgültig abgeschaltet
werden, worauf die Lampe io wieder ruhig leuchtet. An der Stellung dieses Schalters
kann nachträglich erkannt werden, daß es sich um eine örtliche Einschaltung handelt.
Die Rückstellung des Prüfschalters 21 kann dadurch erzwungen werden, daß dieser
einen weiteren Umschaltkontakt erhält, der einen Stromkreis für ein besonderes optisches
oder akustisches Signal einschaltet.