EP0071946A2 - Einrichtung zum digitalen Überwachen von binären Gebern oder dergleichen und der zugehörigen Zuführungsleitungen zur Steuerung - Google Patents

Einrichtung zum digitalen Überwachen von binären Gebern oder dergleichen und der zugehörigen Zuführungsleitungen zur Steuerung Download PDF

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EP0071946A2
EP0071946A2 EP82106980A EP82106980A EP0071946A2 EP 0071946 A2 EP0071946 A2 EP 0071946A2 EP 82106980 A EP82106980 A EP 82106980A EP 82106980 A EP82106980 A EP 82106980A EP 0071946 A2 EP0071946 A2 EP 0071946A2
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alternating
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voltages
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G08C19/30—Electric signal transmission systems in which transmission is by selection of one or more conductors or channels from a plurality of conductors or channels

Definitions

  • the invention relates to a device for digital monitoring of signaling switches or the like and the associated supply lines for control, in which each signaling switch is assigned antiparallel connected rectifier elements, rectangular supply alternating voltages are impressed on the supply lines and the signals selected on the control the position of the signaling switches or one Show fault on the supply lines.
  • This preamble refers to an arrangement as is known for example from DE-AS.25 42 996.
  • the external sensors are supplied with a sinusoidal alternating voltage and, depending on the sensor position, only the positive or the negative half-wave to the input of the central control device is passed through a semiconductor circuit on the sensor - in the simplest case two diodes connected in antiparallel.
  • the pending signal can then e.g. be evaluated such that the occurrence of the negative half-wave on the control means that the encoder is in the first position, the arrival of the positive half-wave that the encoder is in the second position, the arrival of both half-waves signals a line short-circuit and the absence of any voltage reports the line break.
  • level monitoring can also be provided if necessary in order to detect line deterioration.
  • an external voltage source e.g. a low-frequency transmitter assigned, which is simultaneously supplied via the signal line.
  • the input electronics then also takes over the evaluation of the pending signal for each input signal.
  • the object of the present invention is to simplify the signal evaluation in a device of the type mentioned at the beginning.
  • This object is achieved according to the invention in that a clock AC voltage which is phase-shifted with respect to the first clock AC voltage is connected to each control input via a resistor and the potential curves resulting from the two clock AC voltages at the inputs serve as display criteria.
  • 180 ° is selected as the phase shift.
  • the clock system itself can advantageously also be monitored. It can also be advantageous if the level of the clock AC voltage is monitored.
  • the entire system is schematically divided into two parts, namely first in part 1, which comprises the external sensors such as switches, buttons, etc., and the central part 2, which controls, e.g. includes a programmable logic controller with serial data processing. It is the task of recognizing the position of the sensors, of which only one sensor 3 is shown in the drawing for the sake of simplicity, and also of detecting whether the feed lines 8 or 9 to the sensor 3 are interrupted or a short circuit K between the lines 8 and 9 is present.
  • the transmitters 3 are connected via line 8 to an alternating clock voltage T2, as is shown, for example, in line 2 of FIG.
  • T2 an alternating clock voltage
  • the voltage is then at the rectifier element 4 or at the oppositely polarized rectifier element 5.
  • the rectifier elements 4 and 5 are connected via a common line 9 to the input 61 of the relevant digital input module 6 of the control.
  • This clock AC voltage T1 is shown in line 1 of Figure 3. It can be e.g. can be generated from the clock AC voltage T2 by means of a reversing gate 11.
  • the two clock AC voltages in connection with the antiparallel rectifier elements 4 and 5 result in one of the rows 3 to 6 shown potential curves P at the input 61, that is, if the encoder 3 is in the position a, the potential H at the input 61, if the encoder 3 is in the position b, the potential L, with a short circuit K. between lines 8, 9 or between different encoder lines, the signal in line 5, which corresponds to the alternating clock voltage T2 and, in the event of a wire break B, the potential curve shown in line 6, which corresponds to the alternating clock voltage T1.
  • FIG. 2 shows the somewhat expanded form of a circuit-based realization of the basic inventive concept shown in FIG. 1.
  • output stages 12 and 13 are provided as voltage sources for the clock AC voltages T1 and T2, which are addressed by software commands in the context of a programmable logic controller so that they provide the required clock AC voltages T1, T2 at their outputs.
  • the potential P on the digital input module 6 is a criterion for the state of the relevant encoder 3 and the lines.
  • the transmitter is formed by a simple on-off switch 31.
  • the second switch position is simulated in that when the switch 31 is opened, the transistor 32 becomes conductive, which acts as if switch 31 had been switched over to the other rectifier branch as in the exemplary embodiment according to FIG.
  • a test switch 81 is provided in the course of line 8, after its opening the clock alternating voltage or alternating current can be adjusted in amplitude by changing the resistor 82. The resulting amplitude can be monitored with a measuring device 83 ' . It can be used to check whether, for example, the insulation properties of the cables have deteriorated, for example, in such a way that no measurement signal is received when the test AC voltage is reduced, although this should be the case if the system is working properly.
  • This level test switchover can occasionally be carried out manually or from time to time automatically by the control system.
  • the monitoring circuit described here can in principle be used for all electronic controls, but is particularly advantageous for series-programmable programmable logic controls, since the clock generation is readily given from the outset and the clock frequency of the alternating clock voltage can also be adjusted to the working cycles of the control. e.g. the encoder and conductor are checked at the beginning or at the end of an encoder interrogation cycle. If the duty cycle (pulse-pause) of the clock alternating voltages is made asymmetrical, e.g. in a ratio of 1: 8, the relevant error case can simply be indicated optically by short or long flashing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum digitalen Überwachen von Meldeschaltern (3) und der zugehörigen Zuleitungen (8, 9) zur Steuerung (2). Hierzu werden auf die Zuführungsleitungen (8, 9) Taktwechselspannungen (T2) aufgeschaltet und zusätzlich den Steuerungseingängen (61) demgegenüber jeweils um 180° phasenverschobene Taktwechselspannungen (T1) zugeführt. Aus den resultierenden Potentialverläufen (P) an den Steuerungseingängen (61) lassen sich Aussagen über die Stellung (a, b) der mit Gleichrichtern (4, 5) beschalteten Meldeschalter (T3) und den Zustand (B, K) der Leitungen (8, 9) ableiten.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum digitalen Überwachen von Meldeschaltern oder dergleichen und der zugehörigen Zuführungsleitungen zur Steuerung, bei der jedem Meldeschalter antiparallel geschaltete Gleichrichterelemente zugeordnet sind, den Zuführungsleitungen rechteckförmige Taktwechselspannungen eingeprägt sind und die an der Steuerung ausgewählten Signale die Stellung der Meldeschalter oder eine Störung auf den Zuführungsleitungen anzeigen.
  • Mit diesem Oberbegriff wird auf eine Anordnung Bezug genommen,wie sie beispielsweise aus der DE-AS.25 42 996 bekannt ist.
  • Industrielle Prozesse werden heute in zunehmendem Maße automatisiert. Damit erhöht sich in der Regel auch die Anzahl der Sensoren, z.B. Schalter, Taster, Wächter usw., an den einzelnen Aggregaten. Hieraus resultiert dann auch ein umfangreiches Leitungsnetz, das diese Sensoren mit der zentralen Steuereinrichtung - heute meistens in Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung - mit oder ohne Mikroprozessor - verbindet. Fehler in einem derartigen Leitungsnetz führen in vielen Fällen zu großen Stillstandszeiten, weil eine aufwendige Fehlersuche betrieben werden muß. Je nach Art der industriellen Anlage, z.B. Bergbau oder Chemieindustrie, werden vom Abnehmer darum Überwachungen gefordert, die Fehler wie Drahtbruch, Kurzschluß usw, selektiv melden und auch die Stellung des Schalters erfassen sollen. Hierbei ist es jedoch nicht erwünscht, wenn die Zahl von Leitungsverbindungen durch eine derartige Überwachung erhöht wird.
  • Bei einem bekannten Verfahren werden die externen Geber mit einer sinusförmigen Wechselspannung versorgt und über eine Halbleiterschaltung am Geber - im einfachsten Fall zwei antiparallel geschaltete Dioden - je nach Geberstellung nur die positive oder die negative Halbwelle zum-Eingang des zentralen Steuergerätes durchgelassen. Das anstehende Signal kann dann z.B. derart ausgewertet werden, daß das Auftreten der negativen Halbwelle an der Steuerung bedeutet, daß der Geber sich in der ersten Stellung befindet, das Eintreffen der positiven Halbwelle, daß sich der Geber in der zweiten Stellung befindet, das.Eintreffen beider Halbwellen einen Leitungskurzschluß signalisiert und das Fehlen jeglicher Spannung den Leitungsbruch meldet. Zusätzlich kann gegebenenfalls auch noch eine Pegelüberwachung vorgesehen werden, um eine Leitungsverschlechterung zu erfassen.
  • Es ist auch bekannt, statt einer sinusförmigen Wechselspannung eine rechteckförmige Wechselspannung zu benutzen und entsprechende Signalaussagen abzuleiten. In beiden Fällen ist jedoch eine relativ aufwendige Eingangselektronik in der Steuerung erforderlich, um die notwendige Auswertung der ankommenden Signale zu erreichen..(Vgl, z.B. DE-AS 25 42 996). Dies beruht u.a. darauf, daß die peripheren Signalleitungen auch im ungestörten Betrieb getaktete_Signale führen.
  • Bei einem anderen bekannten Verfahren wird jedem externen Geber eine aktive Spannungsquelle, z.B. ein Niederfrequenzsender zugeordnet, der gleichzeitig über die Signalleitung versorgt wird.
  • Die Eingangselektronik übernimmt dann ebenfalls für jedes Eingangssignal die Auswertung des anstehenden Signales.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art die Signalauswertung zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf jeden Steuerungseingang über einen Widerstand eine gegenüber der ersten Taktwechselspannung phasenverschobene Taktwechselspannung geschaltet ist und die sich jeweils aus den beiden Taktwechselspannungen an den Eingängen ergebenden Potentialverläufe als Anzeigekriterien dienen. Vorteilhafterweise wird dabei als Phasenverschiebung 180° gewählt.
  • Auf diese Weise ergibt sich aus dem Potentialverlauf - d.h. dem statischen Pegel - praktisch sofort der Zustand von Leitung bzw. Geber. Der Mehraufwand zur Realisierung der Schaltung besteht im wesentlichen nur aus dem Widerstand, da die Taktsignale bei den heute normalerweise verwendeten speicherprogrammierbaren Steuerungen von vornherein vorhanden bzw. durch Software leicht zu realisieren sind. Bei konventionellen Elektroniksteuerungen fällt eine Takterzeugung ebenfalls kaum ins Gewicht.
  • Zusätzlich zur Überwachung von Leitungen und Gebern kann vorteilhafterweise auch noch das Taktsystem selbst überwacht werden. Ebenso kann es von Vorteil sein, wenn der Pegel der Taktwechselspannung überwacht wird.
  • Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:
    • Figur 1 das Prinzip der Überwachung,
    • Figur 2 eine etwa detailliertere Schaltung im Rahmen einer Steuerung,
    • Figur 3 die Taktwechselspannungen und das Potential (Pegel) an den Eingängen der Steuerung,
    • Figur 4 den Ersatz eines Wechselschalters durch einen einfachen Schalter, dessen Stellungen ebenfalls überwacht werden sollen und
    • Figur 5 eine einfache Anordnung zur Überprüfung des Pegels der Taktwechselspannung.
  • In Figur 1 ist die Gesamtanlage schematisch in zwei Teile unterteilt, nämlich einmal in den Teil 1, der die externen Geber wie Schalter, Taster usw, umfaßt und den zentralen Teil 2, der die Steuerung, z.B. eine speicherprogrammierbare Steuerung mit serieller Datenverarbeitung umfaßt. Es besteht die Aufgabe, die Stellung der Geber von denen der Einfachheit halber nur ein Geber 3 in der Zeichnung dargestellt ist, zu erkennen und ferner zu erfassen, ob die Zuleitungen 8 bzw. 9 zum Geber 3 unterbrochen sind oder ein Kurzschluß K zwischen den Leitungen 8 und 9 vorliegt.
  • Hierzu werden die Geber 3 über die Leitung 8 an eine Taktwechselspannung T2 angeschlossen, wie sie beispielsweise in Zeile 2 von Figur 3 dargestellt ist. Je nach Schalterstellung a oder b liegt dann die Spannung am Gleichrichterelement 4 oder am gegensinnig gepolten Gleichrichterelement 5. Die Gleichrichterelemente 4 bzw. 5 sind über eine gemeinsame Leitung 9 mit dem Eingang 61 des betreffenden Digitaleingabebausteines 6 der Steuerung verbunden.
  • Zusätzlich wird über Leitung 10 und Widerstände 7 von z.B. 2 KΩ an die Eingänge 61 eine Taktwechselspannung T1 angelegt, die um 180° gegenüber der Taktwechselspannung T2 verschoben ist. Diese Taktwechselspannung T1 ist in Zeile 1 von Figur 3 dargestellt. Sie kann in einfacher Weise z.B. mittels eines Umkehrgatters 11 aus der Taktwechselspannung T2 erzeugt werden.
  • Unter der Voraussetzung, daß der Quellwiderstand der Taktwechselspannungsquellen gegen Null geht, die.endliche Steigung der Taktflanken vernachläßigt wird und der Widerstand der Digitaleingabebausteine gegen unendlich geht, ergibt sich aus den beiden Taktwechselspannungen in Verbindung mit den antiparallelen Gleichrichterelementen 4 und 5 einer der in den Zeilen 3 bis 6 dargestellten Potentialverläufe P am Eingang 61, und zwar, falls sich der Geber 3 in der Stellung a befindet, das Potential H am Eingang 61, falls sich der Geber 3 in der Stellung b befindet, das Potential L, bei einem Kurzschluß K zwischen den Leitungen 8, 9 oder zwischen verschiedenen Geberleitungen das Signal in Zeile 5, das der Taktwechselspannung T2 entspricht und bei einem Drahtbruch B, der in Zeile 6 dargestellte Potentialverlauf, der der Taktwechselspannung T1 entspricht.
  • Figur 2 zeigt die etwas erweiterte Form einer schaltungsmäßigen Realisierung des in Figur 1,gezeigten prinzipiellen Erfindungsgedankens. Hier sind als Spannungsquellen für die Taktwechselspannungen T1 und T2 jeweils Ausgabestufen 12 und 13 vorgesehen, die durch Software-Befehle im Rahmen einer speicherprogrammierbaren Steuerung so angesprochen werden, daß sie an ihren Ausgängen die benötigten Taktwechselspannungen T1, T2 zur Verfügung stellen. Mit der Überwachung kann nicht nur der Kurzschluß K zwischen Hin- und Rückleitung 8, 9 des Gebers erfaßt werden, sondern auch ein Kurzschluß K1 zwischen zwei benachbarten Leitungen 8. In jedem Fall ist das Potential P auf dem digitalen Eingangsbaustein 6 ein Kriterium für den Zustand des betreffenden Gebers 3 und der Leitungen.
  • Bei der in Figur 4 gezeigten Anordnung wird der Geber durch einen einfachen Ein-Ausschalter 31 gebildet. Um auch hier den Zustand des Schalters und die Leitung überwachen zu können, wird die zweite Schalterstellung dadurch simuliert, daß beim Öffnen des Schalters 31 der Transistor 32 leitend wird, was so wirkt, als ob der Schalter 31 wie in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 auf den anderen Gleichrichterzweig umgeschaltet worden wäre.
  • Die Anordnung nach Figur 5 dient zum Pegeltest. Hierzu ist im Zuge der Leitung 8 ein Testschalter 81 vorgesehen, nach dessen Öffnen die Taktwechselspannung bzw, der Taktwechselstrom durch Verändern des Widerstandes 82 in der Amplitude eingestellt werden kann. Die resultierende Amplitude kann mit einem Meßgerät 83'überwacht werden. Es kann hiermit geprüft werden, ob sich z.B. die Isolationseigenschaften der Leitungen verschlechtert haben, z.B. derart, daß bei einer bestimmten Reduzierung der Testwechselspannung kein Meßsignal empfangen wird, obwohl dies bei einwandfreiem Arbeiten der Anlage der Fall sein müßte. Diese Pegeltestumschaltung kann gelegentlich von Hand oder auch selbsttätig von Zeit zu Zeit durch die Steuerung vorgenommen werden.
  • Die vorliegend beschriebene Überwachungsschaltung ist im Prinzip für alle elektronischen-Steuerungen brauchbar, ist aber besonders vorteilhaft für seriell arbeitende speicherprogrammierbare Steuerungen, da bei diesen die Takterzeugung ohne weiteres von vornherein gegeben ist und auch die Taktfrequenz der Taktwechselspannung auf die Arbeitszyklen der Steuerung abgestellt werden kann, z.B. wird die Überprüfung von Geber und Leiter jeweils am Beginn oder am Ende eines Abfragezyklus der Geber vorgenommen. Wird das Tastverhältnis (Puls-Pause) der Taktwechselspannungen asymmetrisch gemacht, z.B. im Verhältnis 1:8, so kann der betreffende Fehlerfall einfach optisch durch kurzes oder langes Blinken angezeigt werden.

Claims (3)

1. Einrichtung zum digitalen Überwachen von binären Gebern oder dergleichen und/oder zugehörigen Zuführungsleitungen zur Steuerung, bei der jedem Geber antiparallel geschaltete Gleichrichterelemente zugeordnet sind und den Zuführungsleitungen rechteckförmige Taktwechselspannungen eingeprägt sind und die an der Steuerung ausgewerteten Signale die Stellung der Geber oder Störungen auf den Zuführungsleitungen anzeigen, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Steuerungseingang über einen Widerstand (7) eine gegenüber der erstgenannten Taktwechselspannung (T2) phasenverschobene Taktwechselspannung (T1) geschaltet ist und die sich jeweils aus den beiden Taktwechselspannungen (T1, T2) an den Eingängen (61) ergebenden Potentialverläufe (P) als Anzeigekriterien dienen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktwechselspannungen um 180° gegeneinander verschoben sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Zuführungsleitungen (8, 9) zu den Gebern (3) eine Einrichtung (82) zur Verminderung des Signalpegels um vorbestimmte Werte vorgesehen ist.
EP82106980A 1981-08-12 1982-08-02 Einrichtung zum digitalen Überwachen von binären Gebern oder dergleichen und der zugehörigen Zuführungsleitungen zur Steuerung Expired EP0071946B1 (de)

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