NL1016345C2 - Electronic safety system for monitoring equipment such as hot water boilers or heavy motors, comprises safety and control parts with separate interlinked electric connections - Google Patents
Electronic safety system for monitoring equipment such as hot water boilers or heavy motors, comprises safety and control parts with separate interlinked electric connections Download PDFInfo
- Publication number
- NL1016345C2 NL1016345C2 NL1016345A NL1016345A NL1016345C2 NL 1016345 C2 NL1016345 C2 NL 1016345C2 NL 1016345 A NL1016345 A NL 1016345A NL 1016345 A NL1016345 A NL 1016345A NL 1016345 C2 NL1016345 C2 NL 1016345C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- safety
- control part
- electronic
- safety system
- control
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B9/00—Safety arrangements
- G05B9/02—Safety arrangements electric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
Abstract
Description
- 1-- 1-
Elektronisch systeem voor het waarborgen van de veiligheid van elektronisch gestuurde apparaten.Electronic system for guaranteeing the safety of electronically controlled devices.
De uitvinding betreft een concept van een elektronisch regelsysteem bestaande uit een elektronisch regeldeel en een elektronisch veiligheidsdeel waarmee gewaarborgd wordt dat bij het optreden van een 5 fout het apparaat wordt uitgeschakeld voordat er een gevaarlijke situatie, zoals bijvoorbeeld een te hoge temperatuur, spanning of druk kan ontstaan.The invention relates to a concept of an electronic control system consisting of an electronic control part and an electronic safety part with which it is guaranteed that in the event of an error the device is switched off before a dangerous situation, such as for instance a too high temperature, voltage or pressure can occur. originate.
De huidige stand van de techniek is dat bij veel apparaten nog steeds gebruik wordt gemaakt van een één-of meerfasige mechanisch / hydraulische veiligheidsschakelaar welke de spanningstoevoer naar de 10 regelaar onderbreekt wanneer een maximaal ingestelde waarde in het te regelen proces wordt overschreden. In het geval van regelen van een temperatuur moet volgens de geldende nonnen en richtlijnen het toestel of apparaat voorzien zijn van een overtemperatuur beveiliging, die bij het falen van de temperatuurregeling het toestel bij het bereiken van een vastgestelde maximale temperatuur afschakelt.The current state of the art is that many devices still use a single or multi-phase mechanical / hydraulic safety switch which interrupts the voltage supply to the controller when a maximum set value in the process to be controlled is exceeded. In the case of controlling a temperature, the appliance or appliance must be fitted with an over-temperature protection in accordance with the applicable standards and guidelines, which, if the temperature control fails, switches off the appliance when a specified maximum temperature is reached.
De temperatuurmeting wordt veelal gedaan op basis van de kubieke uitzettingscoëfficiënt van een 15 vloeistof in een reservoir dat via een capillair buisje verbonden is met een tweede ruimte met vloeistof.The temperature measurement is often done on the basis of the cubic expansion coefficient of a liquid in a reservoir which is connected via a capillary tube to a second space with liquid.
Deze tweede ruimte wordt aan één zijde begrensd door een membraan, die bij een bepaalde verplaatsing^ veroorzaakt door de te hoge temperatuur, één of meerdere schakelaars opent waardoor de stroomtoevoer wordt onderbroken. Het toestel kan daarna alleen door een gekwalificeerd persoon weer in bedrijf worden gebracht 20 Daarnaast bestaan er elektronisch beveiligde regelingen voor onder andere elektrische doorstroomverwarmers, waarbij de elektronica van het regeldeel, wanneer laatstgenoemde goed functioneert, een vrijgavesignaal in de vorm van een cyclisch veranderende spanning aan het veiligheidsdeel doorgeeft. (Bijvoorbeeld patentpublicatie DE 44 16 789 Al van 16-11-1995.)This second space is bounded on one side by a membrane which, at a certain displacement caused by the too high temperature, opens one or more switches, as a result of which the power supply is interrupted. The device can then only be put back into operation by a qualified person. In addition, there are electronically protected controls for, among other things, electric flow heaters, where the electronics of the control part, when the latter functions properly, apply a release signal in the form of a cyclically changing voltage. passes on the safety part. (For example, patent publication DE 44 16 789 A1 from 11/16/1995.)
Bij de genoemde toestellen volgens de huidige stand der techniek zijn de volgende bezwaren aanwezig: 25 1. Bij hedendaagse apparaten en toestellen moet naast de vaak zeer geavanceerde elektronische regeling de genoemde veiligheidsschakelaar ook nog in het toestel gemonteerd worden. Deze veiligheidsschakelaars zijn relatief groot en zeer moeilijk of niet automatisch te monteren.The following drawbacks are present with regard to the above-mentioned devices according to the current state of the art: 1. In today's devices and devices, the safety switch mentioned must also be mounted in the device in addition to the often highly advanced electronic control. These safety switches are relatively large and very difficult or not easy to assemble.
2. De genoemde mechanisch / hydraulische veiligheidsschakelaars worden tijdens de levensduur van een toestel nooit op goede werking getest.2. The specified mechanical / hydraulic safety switches are never tested for proper operation during the life of a device.
30 3. Tijdens de eindmontage van een toestel moet het reservoir (temperatuursensor) van de mechanisch / hydraulische veiligheidsschakelaar op de te bemeten positie aangebracht worden. Er moet scherp op gelet worden dat het genoemde capillaire buisje goed gemonteerd wordt. Het afknellen / knikken van het capillaire buisje kan leiden tot het niet functioneren van de veiligheidsschakelaar.30 3. During the final assembly of a device, the reservoir (temperature sensor) of the mechanical / hydraulic safety switch must be placed in the position to be measured. It must be ensured that the said capillary tube is properly mounted. Squeezing / kinking the capillary tube can lead to the safety switch not functioning.
4. De temperatuursensor inclusief capillair is niet te scheiden van de feitelijke veiligheidsschakelaar.4. The temperature sensor including the capillary cannot be separated from the actual safety switch.
35 Het is daardoor niet mogelijk de temperatuursensor en de veiligheidsschakelaar tijdens het productieproces verschillende logistieke wegen te laten volgen.As a result, it is not possible to have the temperature sensor and the safety switch follow different logistic routes during the production process.
1016345 -2- 5. De genoemde elektronisch beveiligde elektronische regelingen voldoen niet aan de nonnen voor onder andere bepaalde huishoudelijke apparaten waar een onafhankelijk van de regelfunctie functionerende veiligheidsfunctie is vereist.1016345 -2- 5. The aforementioned electronically protected electronic controls do not meet the requirements for, among other things, certain household appliances where a safety function that operates independently of the control function is required.
5 De uitvinding geeft een oplossing voor de hiervoor genoemde bezwaren door gebruik te maken van twee door microcontrollers gestuurde deelschakelingen. Eén van de deelschakelingen neemt in feite onder andere de functie over van de traditionele overtemperatuurbeveiliging. Doordat de genoemde deelschakeling via een galvanische scheiding kan communiceren met de andere microcontroller gestuurde deelschakeling die de regelfunctie verzorgt, wordt een elektronisch systeem gerealiseerd dat naast de 10 regelfunctie tevens de veiligheid waarborgt. Alle elektronische onderdelen die nodig zijn voor de realisatie van de veiligheidsfunctie, kunnen nu op dezelfde printplaat worden aangebracht als die waarop de componenten voor de regelfunctie worden geplaatst. Doordat de veiligheidsfunctie elektronisch is gerealiseerd, kan ook de werking hiervan frequent worden getest. De gebruikte sensoren worden via elektrische bedrading, indien nodig stekerbaar, met de printplaat verbonden.The invention provides a solution to the aforementioned drawbacks by making use of two microcontrollers controlled sub-circuits. One of the sub-circuits actually takes over the function of traditional over-temperature protection, among other things. Because the said sub-circuit can communicate via a galvanic isolation with the other microcontroller-controlled sub-circuit that provides the control function, an electronic system is realized which, in addition to the control function, also guarantees safety. All electronic components required for the implementation of the safety function can now be mounted on the same circuit board as the one on which the components for the control function are placed. Because the safety function has been realized electronically, its operation can also be tested frequently. The sensors used are connected to the printed circuit board via electrical wiring, if necessary pluggable.
15 Aan de hand van de figuren worden de principes toegelicht en worden toepassingen verklaard.The principles are explained and applications explained with reference to the figures.
Figuur 1 toont het blokschema van een elektronische schakeling waarmee het principe van en de werking van het veiligheidssysteem verklaard zal worden.Figure 1 shows the block diagram of an electronic circuit which will explain the principle of and the operation of the safety system.
Figuur 2 toont een mogelijk elektronisch schakelschema waarmee het afvallen van de relais van het veiligheidsdeel, in het geval van het uitvallen van de microcontroller, moet waarborgen.Figure 2 shows a possible electronic circuit diagram with which the releasing of the safety part relays must be ensured in the event of the microcontroller failing.
2020
Om te kunnen voldoen aan de veiligheidsnormen die onder andere gesteld worden aan huishoudelijke apparaten zoals wannwaterboilers, moeten het regeldeel en het veiligheidsdeel, welke laatstgenoemde de functie heeft de netspanning in het geval van het overschrijden van een maximaal aanvaardbare temperatuur af te schakelen, onafhankelijk van elkaar functioneren. Dat betekent dat elke functie over een 25 eigen temperatuursensor moet beschikken.In order to be able to meet the safety standards that are set for household appliances such as domestic water heaters, the control part and the safety part, the latter having the function of switching off the mains voltage in the case of exceeding a maximum acceptable temperature, independently of each other Operate. This means that each function must have its own temperature sensor.
In het concept van deze uitvinding wordt voor elke fase van de netspanning een tweetal onafhankelijk gestuurde schakelaars, meestal relais, in serie geschakeld.In the concept of this invention, two independently controlled switches, usually relays, are connected in series for each phase of the mains voltage.
Voordat een belasting (bijvoorbeeld een verwarmingselement van een boiler) wordt aangestuurd, wordt eerst gecontroleerd of de schakelaars in orde zijn. Bij dit concept is de microcontroller van de 30 veiligheidsfunctie de ’master’ van het elektronische systeem. Dat wil zeggen dat het veiligheidsdeel bindende opdrachten aan het regeldeel kan doorgeven. Het regeldeel heeft een eigen microcontroller en temperatuursensor voor de eigenlijke regelfunctie.Before a load (for example, a heating element of a boiler) is controlled, it is first checked whether the switches are in order. With this concept, the microcontroller of the safety function is the "master" of the electronic system. This means that the safety section can pass binding instructions to the control section. The control part has its own microcontroller and temperature sensor for the actual control function.
Aan de hand van figuur 1 wordt het concept toegelicht. In principe bestaat het concept uit drie functionele delen, die als volgt zijn opgebouwd: 35 1. het veiligheidsdeel bestaande uit de elektrische voeding (19), microcontroller (1), temperatuursensor (17), voedingsschakeling voor de veiligheidsrelais (2), relais of relaisgroep (3), de netwerken voor het testen van spanningen (4 / 5) en (6 / 7), schakelaar (8) en een weerstand(9) 1016349 -3- 2. het regeldeel bestaande uit de elektrische voeding (20), microcontroller (13), temperatuursensor (18) en het relais of de relaisgroep (14) 3. het bedieningsdeel (16).The concept is explained with reference to Figure 1. In principle, the concept consists of three functional parts, which are structured as follows: 1. the safety part consisting of the electrical supply (19), microcontroller (1), temperature sensor (17), supply circuit for the safety relay (2), relay or relay group (3), the networks for testing voltages (4/5) and (6/7), switch (8) and a resistor (9) 1016349 -3- 2. the control part consisting of the electrical supply (20) , microcontroller (13), temperature sensor (18) and the relay or relay group (14) 3. the control unit (16).
Verder bevat het te regelen toestel het verwarmingselement of de verwarmingselementen (15).Furthermore, the device to be controlled comprises the heating element or the heating elements (15).
5 Voor de duidelijkheid wordt de functie van elk van de blokken in figuur 1 hieronder nader toegelicht 1. Microcontroller van het veiligheidsdeel.For the sake of clarity, the function of each of the blocks in Figure 1 is further explained below. 1. Microcontroller of the safety part.
2. Schakeling waarbij de aanwezigheid van twee dynamische ingangssignalen noodzakelijk is om een relais of relaisgroep van spanning te kunnen voorzien. Zodra de genoemde signalen een statische toestand aannemen, worden alle relais (3) die periodiek op goed functioneren worden getest, 10 afgeschakeld.2. Circuit where the presence of two dynamic input signals is necessary to supply a relay or relay group with voltage. As soon as the said signals assume a static state, all relays (3) that are periodically tested for proper functioning are switched off.
3. Een relais of relaisgroep die alleen dan geschakeld kan worden als vooraf getest is dat het schakelen zonder belasting zal geschieden. Alleen in het uiterste geval (als een schakelaar uit relaisgroep (14) niet kan worden afgeschakeld) zal onder belasting afgeschakeld worden.3. A relay or relay group that can only be switched if it has been tested in advance that switching will take place without load. Only in the extreme case (if a switch from relay group (14) cannot be switched off) will it be switched off under load.
4. Hoogspanningsweerstanden (aantal afhankelijk van het aantal spanningen op de klemmen (101).4. High voltage resistors (number dependent on the number of voltages on the terminals (101).
15 5. Condensator die samen met een hoogspanningsweerstand (4) een netwerk vormt om op een ingang van microcontroller (1) de aanwezigheid van een spanning op klem (101) aan te kunnen tonen.5. A capacitor which, together with a high-voltage resistor (4), forms a network for detecting the presence of a voltage on terminal (101) on an input of a microcontroller (1).
6. Weerstand zoals genoemde weerstand (4), om het geopend zijn van een contact uit relaisgroep (3) te bewijzen. Het aantal weerstanden is gelijk aan het aantal beschikbare spanningen op de klemmen (101).6. Resistance as said resistor (4), to prove that a contact from relay group (3) has been opened. The number of resistors is equal to the number of available voltages on the terminals (101).
20 7. Een condensator zoals genoemde condensator (5), die samen met hoogspanningsweerstand (6) een netwerk vormt om op een ingang van microcontroller (1) de afwezigheid van een spanning achter een contact uit relaisgroep (3) te bewijzen.7. A capacitor such as said capacitor (5), which together with high voltage resistor (6) forms a network to prove the absence of a voltage behind a contact from relay group (3) on an input of a microcontroller (1).
8. Elektronische schakelaar om vast te stellen of de contacten van schakelgroep (14) geopend zijn, zodat de contacten van relaisgroep (3) onbelast kunnen inschakelen. Deze elektronische schakelaar voedt 25 evenveel hoogspanningsweerstanden (9) als het aantal beschikbare spanningen op klem (101).8. Electronic switch to determine whether the contacts of the switching group (14) are open, so that the contacts of the relay group (3) can switch on without load. This electronic switch supplies as many high-voltage resistors (9) as the number of available voltages on terminal (101).
9. Hoogspanningweerstand(en), gelijk aan het aantal gebruikte spanningen, om te testen of de contacten van schakelgroep (14) geopend zijn.9. High voltage resistance (s), equal to the number of voltages used, to test whether the contacts of the switching group (14) are open.
10. Netaansluiting (101). Bij driefasige vermogenssturing zijn de componenten 3,4,5,6,7 en 9 drievoudig aanwezig. Op de onderste klem (103) is de Neutral aangeslotea 30 Netaansluiting (102). Hier is alleen LI voor de voeding van de elektronica zelf aangesloten. De spanning LI is één van de spanningen die ook op de getekende klem 101 is aangesloten.10. Mains connection (101). With three-phase power control, the components 3,4,5,6,7 and 9 are triple present. The Neutral is connected to the lower terminal (103). Only LI is connected here for supplying the electronics themselves. The voltage L1 is one of the voltages that is also connected to the shown terminal 101.
11. Optocoupler voor dataoverdracht van het veiligheidsdeel naar het regeldeel.11. Optocoupler for data transfer from the safety part to the control part.
12. Optocoupler voor dataoverdracht van het regeldeel naar het veiligheidsdeel.12. Optocoupler for data transfer from the control part to the safety part.
13. Microcontroller van het regeldeel.13. Microcontroller of the control part.
35 14. Schakelaar of schakelgroep voor het in- en uitschakelen van de belastingen (in dit voorbeeld verwarmingselementen).35 14. Switch or switch group for switching the loads on and off (in this example heating elements).
1016349 -4- 15. Één tot meerdere belastingen (Een aantal van drie bij een driefasen aansluiting.) 16. Bedieningseenheid van het apparaat.1016349 -4- 15. One to several loads (A number of three with a three-phase connection.) 16. Device control unit.
17. Sensor van het veiligheidsdeel (in dit voorbeeld een temperatuursensor).17. Sensor of the safety part (in this example a temperature sensor).
18. Sensor van het regeldeel (in dit voorbeeld een temperatuursensor).18. Sensor of the control part (in this example a temperature sensor).
5 19. Elektrische voeding van het veiligheidsdeel.5 19. Electrical supply of the safety part.
20. Elektrische voeding van het regeldeel.20. Electrical supply of the control part.
21. Aansluitklem voor de veiligheidsaarde.21. Connection terminal for the safety earth.
De optocouplers (11) en (12) maken het mogelijk dat het genoemde veiligheidsdeel en het regeldeel met 10 elkaar kunnen communiceren, terwijl er een zeer goede galvanische scheiding tussen genoemde delen is gerealiseerd. Door deze elektrische scheiding kunnen het bediendeel (16) en eventueel andere verbindingen met externe elektronica op het regeldeel aangesloten worden, daar de veiligheidsaarde (21) het nulpotentiaal van het regeldeel is.The optocouplers (11) and (12) allow the said safety part and the control part to communicate with each other, while a very good galvanic separation between said parts has been realized. This electrical separation allows the keypad (16) and possibly other connections to external electronics to be connected to the control section, since the safety ground (21) is the zero potential of the control section.
De relaiscontacten (3) en (14) zijn normaal open wanneer het systeem niet op de netspanning is 15 aangesloten. Wanneer er spanningen op de klemmen (10) (101,102 en 103) aanwezig zijn, starten beide microcontrollers (1) en (13) op. Tijdens de genoemde opstartfase wordt voorkomen dat de relais (3) in het veiligheidsdeel of de relais (14) in het regeld'eel bekrachtigd worden. Omdat beide microcontrollers niet gelijktijdig operationeel zijn, is het toegestaan dat de communicatie tussen de twee microcontrollers enigszins vertraagd tot stand komt. In de meeste toepassingen is bijvoorbeeld een seconde aanvaardbaar. 20 Direct vanaf het opstarten meet microcontroller (1) zo vaak mogelijk de temperatuur met behulp van sensor (17). In een niet-vluchtig geheugen, in of aangesloten aan microcontroller (1) is de maximaal aanvaardbare temperatuur opgeslagen.The relay contacts (3) and (14) are normally open when the system is not connected to the mains. When voltages are present on the terminals (10) (101, 102 and 103), both microcontrollers (1) and (13) start up. During the said start-up phase it is prevented that the relays (3) in the safety part or the relays (14) in the control part are energized. Because both microcontrollers are not operational at the same time, it is permitted that the communication between the two microcontrollers is established somewhat delayed. For example, a second is acceptable in most applications. Immediately from start-up, the microcontroller (1) measures the temperature as often as possible with the aid of the sensor (17). The maximum acceptable temperature is stored in a non-volatile memory, in or connected to a microcontroller (1).
Het genoemde niet vluchtige geheugen kan bijvoorbeeld een E2Prom of zelfs een niet beschrijfbare Prom of Rom zijn. Ook wordt zo vaak als maar mogelijk over de RC-netwerken (4) / (5) en (6) / (7) 25 respectievelijk voor en achter de schakelcontacten van relaisgroep (3) gemeten. Met behulp van de RC-netwerken (4) / (5) wordt gecontroleerd welke netspanningen van LI, L2 en / of L3 aanwezig zijn. De genoemde netspanningen en Neutral (Nulspanning van het net) worden respectievelijk op de klemmen (101) en (103) aangesloten. Om de elektronica te laten functioneren is minimaal Neutral en LI aanwezig, die respectievelijk zijn aangesloten op de klemmen (102) en (103).The said non-volatile memory can for example be an E2Prom or even a non-writable Prom or Rom. Measurements are also made as often as possible over the RC networks (4) / (5) and (6) / (7) 25 respectively before and after the switching contacts of relay group (3). With the help of the RC networks (4) / (5), it is checked which mains voltages of L1, L2 and / or L3 are present. The specified mains voltages and Neutral (Neutral voltage of the mains) are connected to the terminals (101) and (103) respectively. In order for the electronics to function, at least Neutral and L1 are present, which are connected to terminals (102) and (103) respectively.
30 Na het assembleren van een toestel, bijvoorbeeld een door elektrische energie gevoede warmwateiboiler, kan de regelsensor (18) van het regeldeel gekalibreerd worden.After assembling a device, for example a hot water boiler powered by electrical energy, the control sensor (18) of the control part can be calibrated.
Deze genoemde regelsensor (18) kan naast een temperatuursensor ook een integraalsensor zijn waarmee tevens de warmte-inhoud van een boiler bepaald kan worden. Tijdens de eindtest in de fabriek kan microcontroller (13) in een toestand worden gebracht, waardoor een bepaalde correctiefactor in een niet-35 vluchtig geheugen van of bij microcontroller (13) geschreven wordt 1016345 -5-Said control sensor (18) can, in addition to a temperature sensor, also be an integral sensor with which the heat content of a boiler can also be determined. During the final test in the factory, the microcontroller (13) can be brought into a state whereby a certain correction factor is written in a non-volatile memory of or at the microcontroller (13).
Deze genoemde correctiefactor is in feite de waarde die microcontroller (13) van het regeldeel nodig heeft om binnen een bepaalde tolerantie de temperatuur of warmte-inhoud te kunnen metea Het kalibreren van sensor (18) is mogelijk omdat de nauwkeurige sensor (17) van het veiligheidsdeel en de sensor (18) van het regeldeel na het assembleren van het geheel, binnen een bepaalde maximale afwijking, dezelfde 5 temperatuur hebben. Microcontroller (1) van het veiligheidsdeel communiceert de gemeten waarde van sensor (17) via optocoupler (11) naar microcontroller (13) van het regeldeel. Na deze kalibratie is het regeldeel in staat om de temperatuur nauwkeurig naar een bepaalde gewenste, op het bedieningsdeel ingestelde waarde te regelen. Zelfs in het geval dat bij deze kalibratie tijdens de productie een fout zou worden gemaakt, zal microcontroller (1) ervoor zorgen dat bij het bereiken van een te hoge temperatuur 10 de relaisgroepen (14) en (3) worden gedeactiveerd. De software van het veiligheidsdeel en het regeldeel kunnen er in de praktijk voor zorgen dat op een bepaald moment bij een van tevoren bepaalde te grote afwijking tussen de gemeten temperaturen, het systeem wordt afgeschakeld. Indien na het uitvallen van de genoemde regelunit het noodzakelijk is deze uit te wisselen, kan de installateur de in het toestel geplaatste regelunit in een toestand zetten, waardoor de sensor van het regeldeel wordt gekalibreerd.This mentioned correction factor is in fact the value that the microcontroller (13) of the control part needs to be able to measure the temperature or heat content within a certain tolerance. The calibration of sensor (18) is possible because the accurate sensor (17) of the The safety part and the sensor (18) of the control part have the same temperature after the assembly of the whole, within a certain maximum deviation. Microcontroller (1) of the safety part communicates the measured value of sensor (17) via optocoupler (11) to microcontroller (13) of the control part. After this calibration, the control part is able to accurately control the temperature to a certain desired value set on the control part. Even in the event that an error is made during production during this calibration, the microcontroller (1) will ensure that when the temperature is too high, the relay groups (14) and (3) are deactivated. The software of the safety part and the control part can in practice ensure that at a certain moment in the event of a predetermined too large deviation between the measured temperatures, the system is switched off. If it is necessary to exchange it after the mentioned control unit fails, the installer can put the control unit placed in the unit in a state whereby the sensor of the control part is calibrated.
15 Tevens is het mogelijk dat de regelsensor, indien gewenst, periodiek automatisch tijdens bedrijf wordt gekalibreerd.It is also possible that, if desired, the control sensor is periodically automatically calibrated during operation.
De eisen die aan relais worden gesteld en die' in geval van nood een elektrische belasting moeten afschakelen zijn zeer hoog. Een voorwaarde is bijvoorbeeld dat een relais 250000 keer onder bedrijfsomstandigheden moet kunnen afschakelen. Om de eisen aan deze relais sterk te reduceren is in het 20 concept van deze uitvinding opgenomen dat de relais van de relaisgroep (3) die in geval van nood de stroomtoevoer naar de belastingen moeten afschakelen, tijdens normaal bedrijf altijd pas dan afschakelen als de schakelaars van het regeldeel (14) de stroomtoevoer hebben onderbroken. Bij dit concept worden de genoemde relais van het veiligheidsdeel onder normale bedrijfsomstandigheden nooit onder belasting aan- of afgeschakeld.The requirements imposed on relays that must switch off an electrical load in an emergency are very high. A condition is, for example, that a relay must be able to switch off 250000 times under operating conditions. In order to greatly reduce the requirements for these relays, it is included in the concept of this invention that the relays of the relay group (3) which in the event of an emergency must switch off the power supply to the loads always always switch off during normal operation when the switches of the control part (14) have interrupted the power supply. With this concept, the mentioned safety part relays are never switched on or off under load under normal operating conditions.
25 In het geval dat het regeldeel één of meerdere energieafnemers (in het voorbeeld verwarmingselementen) van energie wil voorzien, wordt via optocoupler (12) een verzoek bij het veiligheidsdeel ingediend om de spanningen op de ingangen van het regeldeel in te schakelen. Het regeldeel zal de benodigde schakelaars pas dan activeren wanneer via optocoupler (11) het bericht is binnengekomen dat het aangevraagde verzoek door het veiligheidsdeel is uitgevoerd. Voordat dit bericht echter door het veiligheidsdeel 30 verzonden wordt moet het veiligheidsdeel een aantal controles uitvoeren.In the event that the control part wants to supply one or more energy consumers (in the example heating elements) with energy, a request is made via optocoupler (12) to the safety part to switch on the voltages at the inputs of the control part. The control part will only activate the required switches when the message has arrived via optocoupler (11) that the requested request has been executed by the safety part. However, before this message is sent by the security part 30, the security part must perform a number of checks.
Eerst wordt gecontroleerd of de onafhankelijk van elkaar gestuurde contacten van de relaisgroep (3) en relaisgroep (14), die in serie geschakeld zijn, zich in de geopende toestand bevinden.It is first checked whether the independently controlled contacts of the relay group (3) and relay group (14), which are connected in series, are in the open state.
1016345 -6-1016345 -6-
Deze controle wordt als volgt uitgevoerd: • met de netwerken (4) / (5) wordt getest of er spanningen op de klemmen (101) aanwezig zijn (er worden spanningen op de betreffende ingangen van microcontroller (1) gemeten), • met de netwerken (6) / (7) wordt gecontroleerd of de contacten van relaisgroep (3) alle geopend zijn 5 (er worden dan geen spanningen op de betreffende ingangen van de microcontroller (1) gemeten), • schakelaar 8 wordt geactiveerd en er wordt wederom met de netwerken (6) / (7) gecontroleerd of de contacten van relaisgroep (14) geopend zijn. Wanneer een contact van relaisgroep (14) niet geopend is, zoals bij een foutsituatie kan optreden, wordt bij de bijbehorende ingang van de microcontroller (1) geen spanning gemeten. Dit wordt veroorzaakt door de laagohmige belasting (15) en de 10 hoogohmige weerstand (9).This check is carried out as follows: • it is tested with the networks (4) / (5) whether voltages are present at the terminals (101) (voltages are measured at the relevant inputs of the microcontroller (1)), • with the networks (6) / (7) it is checked whether the contacts of relay group (3) are all open 5 (no voltages are then measured at the relevant inputs of the microcontroller (1)), • switch 8 is activated and again checked with the networks (6) / (7) whether the contacts of relay group (14) are open. If a contact of relay group (14) is not opened, as may occur in the event of an error situation, no voltage is measured at the corresponding input of the microcontroller (1). This is caused by the low-ohmic load (15) and the high-ohmic resistance (9).
Wanneer tijdens de hiervoor genoemde testvoorgang een fout wordt gevonden, wordt direct daarna het veiligheidsdeel in een vergrendelende toestand gezet. In dat geval wordt in het niet-vluchtige geheugen van microcontroller (1) een datalocatie beschreven die het activeren van relaisgroep 3 onmogelijk maakt Ook wordt microcontroller (13) van het regeldeel wordt via optocoupler (11) over de fout geïnformeerd. I5 Het regeldeel beschrijft dan tevens een datalocatie in het niet-vluchtige geheugen van de eigen microcontroller (13). Hierdoor zal ook het regeldeel niet meer in staat zijn om relais uit de schakelgroep (14) te activeren. Microcontroller (13) kan in laatst genoemde toestand blijven communiceren met het bediendeel (16). Daardoor kan de gebruiker van het toestel geïnformeerd worden over de opgetreden fout Zelfs bij het laten wegvallen en het laten terugkeren van spanning zal het regelsysteem niet meer in de 20 operationele toestand terug kunnen keren. Pas na het activeren van een niet vrij toegankelijke resettoets, zal het regelsysteem weer trachten operationeel te worden.If an error is found during the aforementioned test progress, the safety part is immediately locked in a locked state. In that case, a data location is described in the non-volatile memory of microcontroller (1) that makes it impossible to activate relay group 3. The microcontroller (13) of the control part is also informed of the error via optocoupler (11). The control part then also describes a data location in the non-volatile memory of the own microcontroller (13). As a result, the control part will also no longer be able to activate relays from the switching group (14). Microcontroller (13) can continue to communicate with the keypad (16) in the latter state. As a result, the user of the device can be informed of the error that has occurred. Even if the voltage drops and the voltage returns, the control system will no longer be able to return to the operational state. Only after activating a non-accessible reset key, the control system will attempt to become operational again.
Omdat het veiligheidsdeel en het regeldeel ononderbroken met elkaar communiceren, is het erg eenvoudig om het andere deel te informeren over een bestaande fout. Zelfs in het geval dat één van de 25 processors staakt, wordt dat door het stagneren van de communicatie herkend. De executerende software van de nog werkende microcontroller of microcontrollers (er kan immers ook een fout in het communicatiekanaal over de optocouplers (11) en (12) aanwezig zijn), zorgt dan voor het openen van de contacten.Because the safety part and the control part communicate with each other continuously, it is very easy to inform the other part about an existing error. Even in the event that one of the 25 processors stops, this is recognized by the stagnation of communication. The executing software of the still-working microcontroller or microcontrollers (there may also be an error in the communication channel over the optocouplers (11) and (12)) then ensures that the contacts are opened.
In het geval dat beide microcontrollers gelijktijdig zouden uitvallen en in een statische toestand zouden 30 terechtkomen, zorgt blok (2) ervoor dat de voeding naar relaisgroep (3) wordt onderbroken. De schakeling van blok (2) van figuur 1 kan er als volgt uitzien. (Er zijn andere opties met onder andere een transformator mogelijk om de voeding naar relaisgroep (3) te onderbreken als microcontroller (1) in een statische toestand komt) Zie hiervoor figuur 2.In the event that both microcontrollers should fail simultaneously and end up in a static state, block (2) causes the supply to relay group (3) to be interrupted. The circuit of block (2) of Figure 1 can look like this. (Other options including a transformer are possible to interrupt the power supply to relay group (3) if the microcontroller (1) enters a static state. See figure 2 for this.
Zolang de twee getekende uitgangen van de microcontroller twee tegenfasesignalen afgeven met een 35 duly-cycle van circa 50 procent bij een voldoend hoge frequentie, wordt het getekende relais RY1 gevoed.As long as the two signed outputs of the microcontroller produce two counter-phase signals with a duly cycle of approximately 50 percent at a sufficiently high frequency, the signed relay RY1 is supplied.
1016349 -7-1016349 -7-
De diodenbrug (BI) wordt in tegenfase via de twee condensatoren (Cl) en (C2) aangestuurd. Wanneer de microcontroller staakt en daardoor de twee uitgangen een statische toestand aannemen, wordt de stroomtoevoer naar de relaisspoel onderbrokea Als een microprocessoruitgang logisch nul is, kunnen de punten 1 en 3 van respectievelijk de condensatoren (Cl) en (C2) op nagenoeg nul volt komen te staan. In 5 dat geval wordt aansturing van de relaisspoel onmiddellijk onderbroken. In het geval dat echter één of beide uitgangen een logisch één potentiaal of een potentiaal waarbij één of beide transistors (Tl) of (T3) in geleiding kunnen komen, zullen de punten 1 en 3 van de condensatoren (Cl) en (C2) op een potentiaal van nagenoeg +12 volt kunnen komen. In dit geval worden één of beide genoemde condensatoren opgeladen door de stroom die door het relais (RY1) stroomt Ruim binnen één seconde zijn de genoemde 10 condensatoren zover opgeladen dat de resulterende spanning over het relais beneden de houdspanning komt, waardoor het relais zal afvallen. In de software zijn maatregelen genomen om te voorkomen dat bij een fout uitgevoerd programma of door een softwarefout het genereren van de twee tegenfase signalen wordt voortgezet.The diode bridge (B1) is controlled in reverse phase via the two capacitors (C1) and (C2). When the microcontroller ceases and therefore the two outputs assume a static state, the power supply to the relay coil is interrupted. If a microprocessor output is logically zero, the points 1 and 3 of the capacitors (C1) and (C2), respectively, can reach virtually zero volts. to stand. In that case, control of the relay coil is immediately interrupted. However, in the event that one or both outputs have a logic one potential or a potential at which one or both transistors (T1) or (T3) can become conductive, the points 1 and 3 of the capacitors (C1) and (C2) will a potential of almost +12 volts. In this case, one or both of the aforementioned capacitors are charged by the current flowing through the relay (RY1). Within one second, the aforementioned capacitors are charged to such an extent that the resulting voltage across the relay drops below the holding voltage, causing the relay to fall off. Measures have been taken in the software to prevent the program from continuing to generate the two counter-phase signals in the event of a faulty program or software error.
15 Elke keer nadat de relaiscontacten van de relaisgroep (3) en de contacten van schakelgroep (14), zoals hiervoor beschreven tevredenstellend zijn getest zal microcontroller (1) beide ingangen van blok (2) met een logisch één spanning aansturen Met deze actie wordt gecontroleerd of de condensatoren (Cl) en (C2) geen verhoogde lekstroom of een kortsluiting hebben. In het geval dat deze genoemde fout bij één of beide genoemde condensatoren aanwezig is, dan worden de relais van relaisgroep (3) geactiveerd. Met 20 behulp van de RC-netwerken (6) / (7) wordt, zoals voorheen uitgelegd, gecontroleerd of alle contacten van relaisgroep (3) binnen één seconde in de geopende toestand zijn. Door goed dimensioneren van componentwaarden is het indien gewenst mogelijk te voorkomen dat de relais kortstondig opkomen. Nadat vastgesteld is dat de genoemde condensatoren niet fout zijn, worden de twee genoemde uitgangen in tegenfase aangestuurd In de genoemde uitvoering van blok (2) door het schema volgens figuur 2, zou 25 een frequentie van 3 KHz voldoende zijn om een relaisgroep te voeden. Het goed opkomen van de relais in relaisgroep (3) wordt wederom getest door de RC-netwerken (6) / (7).Every time after the relay contacts of the relay group (3) and the contacts of the switching group (14), as described above, have been satisfactorily tested, the microcontroller (1) will control both inputs of block (2) with a logic one voltage. This action is controlled or the capacitors (C1) and (C2) have no increased leakage current or a short circuit. In the event that said error is present with one or both of said capacitors, the relays of relay group (3) are activated. With the aid of the RC networks (6) / (7), as previously explained, it is checked whether all contacts of relay group (3) are in the open state within one second. By properly dimensioning component values, it is possible, if desired, to prevent the relays from coming on briefly. After it has been determined that the said capacitors are not wrong, the two said outputs are driven in reverse phase. In the said embodiment of block (2) by the diagram according to Figure 2, a frequency of 3 KHz would be sufficient to feed a relay group. The correct rise of the relays in relay group (3) is again tested by the RC networks (6) / (7).
Zodra het veiligheidsdeel de bedrijfsspanningen voor het regeldeel beschikbaar heeft, wordt het regeldeel via optocoupler (11) hierover geïnformeerd. De microcontroller (13) van het regeldeel weet dan dat de benodigde schakelaars in schakelaargroep (14) voor regeldoeleinden gebruikt mogen worden.As soon as the safety part has the operating voltages for the control part available, the control part is informed of this via optocoupler (11). The microcontroller (13) of the control part then knows that the required switches in switch group (14) may be used for control purposes.
30 Nadat het regeldeel de te regelen eindwaarde heeft bereikt, (in het geval van een elektrische boiler is dat de gewenste temperatuur van het water) zullen alle contacten van schakelgroep (14) naar de geopende toestand moeten gaan. Het regeldeel meldt dit via optocoupler (12) aan het veiligheidsdeel. Hierdoor wordt gegarandeerd dat de contacten van relaisgroep (3) onder normale omstandigheden nooit belast zullen afschakelen.After the control part has reached the final value to be controlled (in the case of an electric boiler that is the desired temperature of the water), all contacts of the switching group (14) will have to go to the open state. The control part reports this to the safety part via optocoupler (12). This ensures that the contacts of relay group (3) will never switch off under normal circumstances.
1016345 -8-1016345 -8-
Het veiligheidsdeel controleert na het openen van de contacten van relaisgroep (3) met de RC-netwerken (6) / (7) of relaisgroep (3) alle contacten ook werkelijk heeft kunnen openen. Als deze test goed verlopen is zal microcontroller (1) schakelaar (8) activeren. Via de weerstanden (9) en de RC-netwerken (6) / (7) zal gecontroleerd worden of de contacten van schakelgroep (14) werkelijk geopend zijn.After opening the contacts of relay group (3) with the RC networks (6) / (7), the safety part checks whether relay group (3) has actually been able to open all contacts. If this test is successful, the microcontroller (1) will activate the switch (8). Via the resistors (9) and the RC networks (6) / (7), it will be checked whether the contacts of the switching group (14) are actually open.
55
Wanneer op enig moment een fout in het totale systeem wordt gesignaleerd wordt er eerst een opdracht om schakelgroep (14) te deactiveren naar het regeldeel gestuurd voordat relaisgroep (3) zal worden afgeschakeld. Hierdoor zullen de contacten van relaisgroep (3) normaal nooit belast afschakelen.If an error in the total system is signaled at any time, a command to deactivate switch group (14) is first sent to the control part before relay group (3) will be switched off. As a result, the contacts of relay group (3) will normally never switch off when loaded.
10 De twee sensoren van het veiligheidsdeel (17) en van het regeldeel (18) worden voortdurend getest op goed functionerea Een kortsluiting of isolatie worden direct door de analoog naar digitaal omzetters in of bij de microcontrollers (1) en (13) opgemerkt. Door de constante communicatie tussen het regeldeel en het veiligheidsdeel wordt, vooral bij het benaderen van de gewenste eindtemperatuur (of andere grootheid dan temperatuur), een vergelijking van de twee gemeten waarden uitgevoerd. Zoals genoemd kan een te 15 grote afwijking leiden tot afschakelen van het systeem. In tegenstelling tot het waarborgen van de veiligheid volgens de huidige stand der techniek zal het uitschakelen van het systeem bij een fout in het regeldeel volgens dit nieuwe concept veelal reeds geschieden als de gewenste temperatuur in een te bepalen mate overschreden wordt Bij een conventioneel systeem zal de hydraulisch / mechanische veiligheidsschakelaar pas reageren als een absolute maximumtemperatuur wordt overschreden.The two sensors of the safety part (17) and of the control part (18) are constantly tested for good performance. A short circuit or isolation is detected directly by the analog to digital converters in or near the microcontrollers (1) and (13). Due to the constant communication between the control part and the safety part, a comparison of the two measured values is carried out, especially when approaching the desired end temperature (or quantity other than temperature). As mentioned, too great a deviation can lead to system shutdown. In contrast to guaranteeing safety according to the current state of the art, switching off the system in the event of an error in the control part according to this new concept will often already take place if the desired temperature is exceeded to a degree to be determined. hydraulic / mechanical safety switch only respond when an absolute maximum temperature is exceeded.
2020
Microcontroller (1) kan naast het uitvoeren software voor de veiligheid en communicatie ook op een lager prioriteitsniveau taken uitvoeren voor het meten en sturen van aan Neutral gerelateerde spanningen. Hierdoor kan bijvoorbeeld microcontroller (13) van het regeldeel via optocoupler (11) geïnformeerd worden over het al of niet aanwezig zijn van een spanning die aangeeft dat het nachtstroomtarief geldt 1016349In addition to running security and communication software, Microcontroller (1) can also perform tasks at a lower priority level for measuring and controlling Neutral-related voltages. As a result, for example, the microcontroller (13) of the control part can be informed via optocoupler (11) about the presence or absence of a voltage which indicates that the night current rate applies 1016349
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1016345A NL1016345C2 (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Electronic safety system for monitoring equipment such as hot water boilers or heavy motors, comprises safety and control parts with separate interlinked electric connections |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1016345 | 2000-10-06 | ||
NL1016345A NL1016345C2 (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Electronic safety system for monitoring equipment such as hot water boilers or heavy motors, comprises safety and control parts with separate interlinked electric connections |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1016345C2 true NL1016345C2 (en) | 2002-04-10 |
Family
ID=19772202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1016345A NL1016345C2 (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Electronic safety system for monitoring equipment such as hot water boilers or heavy motors, comprises safety and control parts with separate interlinked electric connections |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NL (1) | NL1016345C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005064422A1 (en) * | 2003-12-23 | 2005-07-14 | Abb Research Ltd | A method in a safety system for controlling a process or equipment |
NL1029453C2 (en) * | 2005-07-07 | 2007-01-09 | Nedap Nv | Electronic safety system ensures that energy supply to apparatus is disconnected with control unit no longer functions correctly so that e.g. temperature increases uncontrollably, producing a dangerous situation |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4817045A (en) * | 1984-01-19 | 1989-03-28 | Fresenius A.G. | Monitored control arrangement |
DE4334162A1 (en) * | 1992-10-02 | 1994-04-07 | Vaillant Joh Gmbh & Co | Electric continuous flow water heater - has safety relay between heaters and 3-phase supply, triggered by voltage monitoring unit and water flow monitor |
DE4416798A1 (en) * | 1994-05-07 | 1995-11-16 | Clage Gmbh | Electronic control and safety device for through-flow water heater |
DE4441070A1 (en) * | 1994-11-18 | 1996-05-30 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Safety switch arrangement for current supply to hazardous working medium equipment |
WO1999040375A1 (en) * | 1998-02-09 | 1999-08-12 | Mann Robert W | Instantaneous fluid heating device and process |
EP0948015A2 (en) * | 1998-03-31 | 1999-10-06 | FORBACH GmbH | Electrical domestic machine, in particular continuous-flow heater |
-
2000
- 2000-10-06 NL NL1016345A patent/NL1016345C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4817045A (en) * | 1984-01-19 | 1989-03-28 | Fresenius A.G. | Monitored control arrangement |
DE4334162A1 (en) * | 1992-10-02 | 1994-04-07 | Vaillant Joh Gmbh & Co | Electric continuous flow water heater - has safety relay between heaters and 3-phase supply, triggered by voltage monitoring unit and water flow monitor |
DE4416798A1 (en) * | 1994-05-07 | 1995-11-16 | Clage Gmbh | Electronic control and safety device for through-flow water heater |
DE4441070A1 (en) * | 1994-11-18 | 1996-05-30 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Safety switch arrangement for current supply to hazardous working medium equipment |
WO1999040375A1 (en) * | 1998-02-09 | 1999-08-12 | Mann Robert W | Instantaneous fluid heating device and process |
EP0948015A2 (en) * | 1998-03-31 | 1999-10-06 | FORBACH GmbH | Electrical domestic machine, in particular continuous-flow heater |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005064422A1 (en) * | 2003-12-23 | 2005-07-14 | Abb Research Ltd | A method in a safety system for controlling a process or equipment |
NL1029453C2 (en) * | 2005-07-07 | 2007-01-09 | Nedap Nv | Electronic safety system ensures that energy supply to apparatus is disconnected with control unit no longer functions correctly so that e.g. temperature increases uncontrollably, producing a dangerous situation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4263587A (en) | Liquid level control system | |
KR100723240B1 (en) | Low voltage alarm method, low voltage alarm circuit, and swithcing power source apparatus | |
US8258442B2 (en) | Apparatus and method for detecting condition of heating element | |
GB2063484A (en) | Resistive fluid level detecting system | |
CN100546187C (en) | Semiconductor relay | |
CN210442446U (en) | Detection circuit module for household appliance door | |
US6141198A (en) | Solid state overload relay | |
JP6580249B2 (en) | Relay board and sensor device | |
NL1016345C2 (en) | Electronic safety system for monitoring equipment such as hot water boilers or heavy motors, comprises safety and control parts with separate interlinked electric connections | |
KR860001478B1 (en) | Operation protecting device for electric equipment | |
US6404080B1 (en) | Electronic means to sense actuation of AC output control circuitry | |
GB1583140A (en) | Automatic temperature control devices | |
US3527987A (en) | Monitor circuit for detecting the occurrence of one or more of a plurality of events in a system | |
EP0985892B1 (en) | Controlling and checking safety aspects of heating systems for liquids utilizing electric heating elements as sensor | |
TWM450893U (en) | Power supply protecting apparatus and power supply system | |
CN107735931B (en) | Limiting of access current | |
RU2695315C2 (en) | Control circuit for automatic circuit breaker of differential current | |
US20230358807A1 (en) | Safety switching apparatus, in particular for the monitored switching on of an electrical and/or electronic load | |
US3936705A (en) | Monitor circuit | |
NL1029453C2 (en) | Electronic safety system ensures that energy supply to apparatus is disconnected with control unit no longer functions correctly so that e.g. temperature increases uncontrollably, producing a dangerous situation | |
US3340527A (en) | Condition monitoring system | |
KR920008889Y1 (en) | Ground level detecting circuit for microwave oven | |
JPS63143406A (en) | Feedwater controller | |
SU1128325A1 (en) | Device for checking main voltage | |
GB2490482A (en) | Heating system energy saving device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD2B | A search report has been drawn up | ||
PD2B | A search report has been drawn up | ||
VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20050501 |