NO331823B1 - Krets for overvaking av feilfri tilstand og/eller pavisning av feilbefengt tilstand i et system - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen gjelder en krets for overvåking av den feilfrie tilstand og/eller en feilbefengt tilstand i et taubane- og stolheisanlegg, og som omfatter flere overvåkende og påvisende enheter (1) samt i det minste en styre- og evalueringsenhet (2). De overvåkende og påvisende anordninger (1) er koblet i serie med hverandre og med styre- og evaluerings- enheten (2) og kan utspørres med hensyn til sin tilstand, særlig deres driftstilstand. I den hensikt å tilfredsstille så mange fordringer som mulig samtidig som liten plass behøves for monteringen, omfatter hver overvåkende og påvisende anordning (1) flere forskjellige påvirkningssoner (3) og har diverse signalutganger.

Description

Oppfinnelsen gjelder en krets for overvåking av den feilfrie tilstand og/eller for påvisning av en feilbefengt tilstand i et taubane- eller stolheisanlegg med flere f.eks. induktive eller kapasitive nærhetsbrytere og i det minste en styre- og evalueringsenhet, idet nærhetsbryterne er forbundet i serie med hverandre og med styre- og evalueringsenheten, kan utspørres med hensyn til deres tilstand, særlig med hensyn til deres driftstilstand, og overvåker posisjonen av kabelen i forhold til den kabeltrinse som bærer eller styrer kabelen.

Systemer av de mest forskjellige slag, særlig såkalte sikkerhetsrelevante systemer, fordrer ofte kontinuerlig overvåking, dvs. overvåking av den feilfrie tilstand, og generelt i sammenheng med overvåking av den feilfrie tilstand, påvisning av en mulig feiltilstand. Så snart en feilaktig tilstand er blitt oppdaget, innledes et sikkerhetsrelevant tiltak.

I taubane- og stolheisanlegg må stillingen av kabelen i forhold til kabeltrinsene som bærer eller styrer kabelen, overvåkes som sikkerhetskriterium. Dersom den faktiske stilling av kabelen ikke tilsvarer den nominelle stilling i forhold til i det minste én kabeltrinse, må det gripes til sikkerhetsrelevante tiltak. Ved et lite awik mellom kabelens faktiske stilling og dens nominelle stilling kan det sikkerhetsrelevante tiltak som utledes derfra være en reduksjon av kabelhastigheten. Dersom avviket mellom kabelens faktiske stilling og dens nominelle stilling overskrider en forutbestemt grenseverdi, består det sikkerhetsrelevante tiltak alltid i at taubane- eller stolheisanlegget stanses umiddelbart.

Ved elektriske, og nå selvsagt også elektroniske kretser, som arbeider som styrekretser, skilles det mellom arbeidsstrømprinsippet og hvilestrømprinsippet. Med arbeidsstrømprinsippet blir det grepet styrende inn i for eksempel et anlegg når en tilstrekkelig stor styrestrøm flyter i styrekretsen. I styrekretser som arbeider i samsvar med arbeidsstrømprinsippet er de eksisterende bryterinnretninger utført som "lukkere" slik at de blir elektrisk ledende når de aktiveres. Med hvilestrøm-prinsippet gripes det derimot styrende inn i for eksempel et anlegg når ingen styrestrøm flyter i styrekretsen. I en styrekrets som arbeider i samsvar med hvilstrømprinsippet er de eksisterende bryteranordninger utført som "åpnere" slik at de blir elektrisk ikke-ledende når de aktiveres.

I en styrekrets som er bygget opp i samsvar med arbeidsstrømprinsippet blir det, slik som beskrevet ovenfor, grepet styrende inn i det tilhørende anlegg bare når det flyter en stor nok styrestrøm i styrekretsen. Forutsetningen for dette er altså på den ene side at den nødvendige driftsspenning er tilstede og på den annen side at det ikke foreligger noe ledningsbrudd, og endelig at bryteranordningen som er utført som en lukker og som finnes i en sådan styrekrets, er funksjonsdyktig. I en styrekrets som arbeider i samsvar med hvilestrømprinsippet gripes det derimot styrende inn i det tilhørende anlegg når det ikke flyter noen styrestrøm i styrekretsen.

De forannevnte utsagn om arbeidsstrømprinsippet og hvilestrømprinsippet gjør det tydelig at styrekretser som er konstruert for å utløse sikkerhetsrelevante tiltak må arbeide i samsvar med hvilestrømprinsippet. Siden den strømløse tilstand i styrekretsen evalueres slik at det tilhørende system befinner seg i en sikker tilstand, fører et bortfall av driftsspenningen og et ledningsbrudd alltid til at systemet bringes til sin sikre tilstand, dersom det ikke er i sin sikre tilstand. I et taubane-eller stolheisanlegg er naturligvis den sikre tilstand at kabeldriften er slått av.

I styrekretser som arbeider etter arbeidsstrømprinsippet, dvs. styrekretser hvor bryterne er utført for å skape kontakt, er bryterne koblet i parallell, slik at etter aktivering av en bryter som er utført som en lukker, blir styrekretsen samlet sett virksom. I styrekretser som arbeider etter hvilestrømprinsippet, dvs. styrekretser hvor bryterne er utført for å bryte kretser, er derimot bryterne koblet i serie, slik at etter aktivering av en bryter for å åpne en krets, blir styrekretsen strømløs og derved samlet sett virksom.

Med en krets av den type som er under betraktning kan således en feil lokaliseres når en feilaktig tilstand ved systemet er blitt påvist av seriekoblingen av alle nærhetsbrytere, idet det forutsettes at nærhetsbryterne kan utspørres med hensyn til sin tilstand, særlig deres driftstilstand.

Av tidligere kjent teknikk er det fra DE 3 219 270 A kjent en anordning for mot-tagning av data fra elektriske brytermekanismer ved hjelp av tilkoblingsledninger tilordnet brytermekanismene, og en sentral signalbehandler. De enkelte tilkoblingsledninger er kombinert til en sammensatt bussledning som er felles for alle brytermekanismene. Brytermekanismene som adresseres via kodegivere, kan da, via adresseledninger, bli utspurt syklisk om tidstilstanden. Tilstandene kan lagres i en sentral hukommelse som står i forbindelse med en signalbehandler. Ifølge DE 3 219 270 A kan den beskrevne anordning særlig benyttes for å styre verktøy-maskiner.

Videre er det fra US 5 851 180 A kjent en forskyvningsdetektor og en overvåk-ningsanordning for en løftemekanisme, hvor detektoren, som oppviseren Hall-sonde, avgir et analogt utgangssignal som er proporsjonalt med den overvåkede wires forskyvningsgrad. Hastigheten på motoren for løftemekanismen blir regulert i avhengighet av wirens forskyvningsgrad i forhold til en forut gitt posisjon, og ved en bestemt verdi av forskyvningsgraden stanses motoren helt.

Hvordan nærhetsbryterne i en krets av den type som er under betraktning, er utformet i detalj, er fremfor alt avhengig av hvordan det system er oppbygget, hvor denne krets skal brukes for å overvåke den feilfrie tilstand og oppdage en feilbefengt tilstand. Dersom det dreier seg om et taubane- og stolheisanlegg er det ifølge publikasjonen EP 0 809 361 A forutsett at hver overvåkende og påvisende anordning har tre tilstedeindikatorer, som på utgangssiden er direkte eller indirekte logisk knyttet til hverandre. Her er det store plassbehov som de tre følerne behøver og som ofte ikke er tilgjengelig, et problem.

Foreliggende oppfinnelse har som oppgave å utforme en krets av den beskrevne type, slik at overvåkingen tilfredsstiller de spesielt høye sikkerhetsfordringer og som også kan brukes selv når det foreligger liten plass for installasjonen.

Den foran nevnte oppgave løses da for det første og i det vesentlige ved at hver nærhetsbryter har flere forskjellige påvirkningsområder i rommet og flere signal utganger. Innenfor rammene av oppfinnelsen forstås det da med påvirkningsområde de enkelte områder i rommet i avstand fra en nærhetsbryter innenfor hvilket nærværet eller fraværet av en overvåket gjenstand fører til en endring av tilstanden i nærhetsbryteren. Med en vanlig nærhetsbryter er påvirkningsområdet det område over nærhetsbryterens aktive overflate hvor bryteren reagerer på nærheten til fordampende material, dvs. at en vanlig nærhetsbryter har nøyaktig ett påvirkningsområde.

Siden hver nærhetsbryter i henhold til oppfinnelsen har flere ulike påvirkningsområder, blir en nøyaktig og selektiv overvåking av systemets tilstand mulig. Således er det mulig ikke bare å skille mellom en feilfri og en feilbefengt tilstand, men også en forverring av den feilbefengte tilstand kan gjenkjennes, og ved å innlede tilsvarende tiltak kan opptredenen av en feiltilstand eventuelt unngås. Ved å overvåke stillingen av taubane- eller stolheisanlegget i forhold til kabeltrinsen som styrer kabelen, kan således sideveis glidning av kabelen påvises.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen har nærhetsbryterne en styreinngang og en styreutgang, idet styreutgangen for den (n-1)'te nærhetsbryter er forbundet med styreinngangen for den n'te nærhetsbryter. Derved realiseres på den ene side den av sikkerhetsgrunner nødvendige seriekobling av nærhetsbryterne, samtidig som det hindres at spenningsbortfall hos nærhetsbryterne hindres fra å summere seg. Styreinngangen for den første nærhetsbryter er forbundet med en styre- og evalueringsenhet og tilføres fra denne et klokkesignal som fortrinnsvis er syklisk omprogrammerbart.

I henhold til en annen lærdom av oppfinnelsen kan nærhetsbryterne i kretsen i henhold til oppfinnelsen ikke bare utspørres med hensyn til sin tilstand, særlig deres driftstilstand, men de kan også adresseres. Dette betyr at den enkelte nærhetsbryter individualiseres ved at en viss adresse tildeles den. For utspørring av tilstanden til en bestemt nærhetsbryter blir således en nærhetsbryter som er individualisert med sin adresse, "brakt i aksjon", og når den er utført som en bryter, blir den avspurt sin drifts- eller koblingstilstand. Derved danner nærhets bryterne samt styre- og evalueringsenheten en ring med hensyn til utspørrings- og adresseringsmuligheter via tilsvarende forbindelseslinjer.

Fortrinnsvis blir adressene og informasjonen sendt over forbindelseslinjene bare i én retning, dvs. i en retning motsatt overføringsretningen for klokkesignalet tilført av styre- og evalueringsenheten til styreinngangen for den første nærhetsbryter. Derved kan bortfall av en nærhetsbryter eller brudd i en overføringskabel påvises.

I henhold til en foretrukket utførelse av oppfinnelsen kan dessuten et av påvirkningsområdene i seg selv deles opp i to delområder, idet inndelingen i de to delområder finner sted rettvinklet på oppdelingen i påvirkningsområdet. I tillegg til sideveis glidning av kabelen i et taubane- eller stolheisanlegg i forhold til kabeltrinsen som styrer kabelen, kan på denne måte også en endring med hensyn til kabelens stilling rettvinklet i forhold til denne, bestemmes. En sådan endring av kabelens stilling kan f.eks. skje når kabeltrinsene på grunn av belastning selv forandrer sin stilling eller når det skjer en slitasje på kabeltrinsenes løpeoverflate.

Med hensyn til detaljene finnes det nå forskjellige muligheter ved realisering og videreutvikling av kretsen i henhold til oppfinnelsen. Sådanne utførelsesformer og videreutviklinger følger av patentkravene som er underordnet patentkrav 1 og den etterfølgende beskrivelse av et utførelseseksempel gitt i sammenheng med de vedføyde tegninger, på hvilke: Fig. 1 skjematisk viser et utsnitt av et taubane- og stolheisanlegg hvor kretsen i

henhold til oppfinnelsen benyttes,

Fig. 2 skjematisk viser et foretrukket utførelseseksempel på en krets i henhold til

oppfinnelsen, og

Fig. 3 viser en prinsippskisse over de forskjellige påvirkningsområder for en

nærhetsbryter i en krets i henhold til oppfinnelsen.

Den krets som er vist i fig. 2, er beregnet på overvåking av den feilfrie tilstand og for påvisning av en feilbefengt tilstand ved et anlegg, slik som kabel- og stolheisanlegget som i fig. 1 er vist skjematisk og bare i utsnitt, og består i sin grunnlegg- ende oppbygning av flere nærhetsbrytere 1 samt en styre- og evalueringsenhet 2. Nærhetsbryterne 1 er forbundet med hverandre og med styre- og evalueringsenheten 2, i serie.

I fig. 1 er det antydet at hver nærhetsbryter 1 har tre forskjellige påvirkningsområder 3a, 3b og 3c, som i første rekke er virksomme etter hverandre rettvinklet på lengderetningen av kabelen 4. De etterfølgende situasjoner kan nå oppstå: 1. Slik som vist i fig. 1 tilsvarer den faktiske stilling av kabelen 4 den nominelle stilling, og da befinner kabelen 4 seg i påvirkningsområdet 3a og den

signalutgang som tilsvarer påvirkningsområdet 3a blir derfor koblet igjennom.

2. Den faktiske stilling av kabelen 4 tilsvarer ikke den nominelle stilling:

2.a) Kabelen 4 befinner seg til venstre for den nominelle stilling vist i fig. 1 og derved i påvirkningsområdet 3b, og den signalutgang som tilsvarer påvirkningsområdet 3b blir derfor koblet igjennom, 2.b) kabelen 4 befinner seg til høyre for den nominelle stilling i fig. 1 og således i påvirkningsområdet 3c, og den signalutgang som tilsvarer påvirkningsområdet 3c kobles derfor igjennom, 2.c) kabelen 4 befinner seg til høyre eller venstre utenfor kabeltrinsen 5 og er derfor utenfor påvirkningsområdene 3a, 3b og 3c.

Med disse forutsetninger gjelder det etterfølgende:

- Dersom den signalutgang som tilsvarer påvirkningsområdet 3a kobles igjennom, mens de to andre signalene ikke blir det, betyr dette at kabelen befinner seg i sin riktige stilling, og taubane- eller stolheisanlegget kan arbeide ved den

normale hastighet,

- Dersom den signalutgang som tilsvarer påvirkningsområdet 3a og samtidig den signalutgang som tilsvarer påvirkningsområdet 3b eller 3c er koblet igjennom, er dette et kriterium på at den faktiske stilling av kabelen 4 ikke lenger er i nøyaktig overensstemmelse med dens nominelle stilling, og i så fall kan det være tilstrekkelig at taubane- eller stolheisanlegget drives ved en noe redusert hastighet, - Dersom bare den signalutgang som tilsvarer påvirkningsområdet 3b eller 3c er koblet igjennom, er det et kriterium på at den faktiske stilling av kabelen 4

avviker kraftig fra sin nominelle stilling,

- Dersom alle tre signalutganger er koblet igjennom, er dette en udefinert tilstand, og i dette tilfellet må kretsen gripe inn øyeblikkelig, - Dersom ingen av de tre signalutganger er koblet igjennom, er dette et sikkerhetsrelevant kriterium og kretsen må gripe inn øyeblikkelig, og for i et taubane-eller stolheisanlegg vil dette bety at kabelen 4 har hoppet av kabeltrinsen 5 og taubanen eller stolheisen må stanses øyeblikkelig.

Fig 2 viser fire nærhetsbrytere 1, men generelt har kretsen i henhold til oppfinnelsen en mengde nærhetsbrytere 1, og i en krets for overvåking av den feilfrie tilstand og for påvisning av en feilbefengt tilstand i et taubane- eller stolheisanlegg, kan lett femti eller flere nærhetsbrytere 1 uten videre være nødvendig, fordelt på flere hundre meter.

Hver nærhetsbryter 1 har en styreinngang 6 og en styreutgang 7, idet styreutgangen 7 for den første nærhetsbryter 1 er forbundet med styreinngangen for den andre nærhetsbryter 1, mens styreutgangen 7 for den andre nærhetsbryter 1 er forbundet med styreinngangen 6 forden tredje nærhetsbryter 1 og styreutgangen 7 for den tredje nærhetsbryter 1 er forbundet med styreinngangen for den fjerde nærhetsbryter 1. Styreinngangen 6 for den første nærhetsbryter 1 er forbundet med styreutgangen 8 for styre- og evalueringsenheten 2, og et klokke-styrt signal, som fortrinnsvis er syklisk omprogrammert, tilføres den av styre- og evalueringsenheten. Styreutgangen 7 forden fjerde nærhetsbryter 1 er forbundet med styreinngangen 9 for styre- og evalueringsenheten 2. Denne seriekobling av de enkelte nærhetsbrytere 1 danner en signallinje i kretsen over hvilken de enkelte nærhetsbrytere 1 sender sikkerhetsrelevante signaler til styre- og evalueringsenheten 2.

Med hensyn til den utførelse av en krets i henhold til oppfinnelsen, som er vist i fig. 2, gjelder det videre at nærhetsbryterne 1 og styre- og evalueringsenheten 2 danner en ring med hensyn til muligheten for utspørring og adressering via tilhørende forbindelseslinjer 10. Adressene og informasjonen overføres via forbindelseslinjene 10 bare i én retning, dvs. en retning motsatt overførings-retningen for klokkesignalet som avgis på styreutgangen 8 for styre- og evalueringsenheten 2 til styreinngangen 6 for den første nærhetsbryter 1, dvs. mot overføringsretningen av de sikkerhetsrelevante signaler på signallinjen. Dette sikrer at styre- og evalueringsenheten 2 ikke bare legger merke til et brudd på forbindelsen mellom en av nærhetsbryterne 1, men også fastlegger stedet for feilen. Dersom for eksempel signallinjen mellom to nærhetsbrytere 1 brytes, legges dette merke til av styre- og evalueringsenheten 2 ved at intet signal ankommer på dens styreinngang 10 via signallinjen, men stedet for feilen kan ikke fastlegges. Siden adresseringen imidlertid skjer over forbindelseslinjene 10 i den motsatte retning av overføringsretningen på signallinjen, kan det via påfølgende utspørring av de enkelte nærhetsbrytere 1 via forbindelseslinjen 10 og koblings-signalet for de adresserte nærhetsbrytere 1, som er blitt mottatt via signallinjen, fastlegges bak hvilken nærhetsbryter 1 feilen befinner seg.

Dersom for eksempel signallinjen i kretsen vist i fig. 2 brytes mellom den andre og tredje nærhetsbryter 1, begynner således styre- og evalueringsenheten 2 først å utspørre den fjerde nærhetsbryter 1 via forbindelseslinjen 10. Styre- og evalueringsenheten 2 mottar et signal tilbake fra den fjerde nærhetsbryter 1 via signallinjen og vet således at forbindelsen fra styre- og evalueringsenheten 2 til den fjerde nærhetsbryter 1 og selve den fjerde nærhetsbryter 1, er uten feil. Likeleders får styre- og evalueringsenheten 2 tilbake et signal fra den tredje nærhetsbryter 1. Når den andre nærhetsbryter 1 utspørres via forbindelseslinjen 10, mottar imidlertid styre- og evalueringsenheten 2 ingen tilbakemelding, fordi den er avbrutt. På denne måte er feillokalisering ved hjelp av styre- og evalueringsenheten 2 mulig.

Med den utførelsesform av kretsen som er vist i fig. 2 kan nærhetsbryterne 1 bare motta adresser og informasjon via forbindelseslinjene 10 når det på dem ligger et klarsignal som kan mottas via klarsignalinnganger 11 på nærhetsbryterne 1. Klarsignalinngangene 11 for alle nærhetsbryterne 1 er koblet til klarsignalutgangen 12 for styre- og evalueringsenheten 2.

I fig. 3 er det vist en prinsippskisse over de forskjellige påvirkningsområder for en foretrukket nærhetsbryter 1 i en krets i henhold til oppfinnelsen. Nærhetsbryteren 1 er vist fra siden, slik at inndelingen i forskjellige påvirkningsområder 3 som befinner seg over den aktive overflate 13 av nærhetsbryteren 1, fremgår klart. Slik som i fig. 1 blir her det følsomme område for nærhetsbryteren 1, som befinner seg over den aktive overflate 13 og som tilsvarer summen av påvirkningsområdene 3, først delt inn i tre påvirkningsområder 3a, 3b og 3c.

Grensen 14 mellom på den ene side påvirkningsområdene 3a og 3b, og på den annen side grensen 15 mellom påvirkningsområdene 3a og 3c løper rettvinklet i forhold til den aktive overflate 13 av nærhetsbryteren 1.1 tillegg er det påvirkende område 3a på ny delt inn i to delområder 3a' og 3a", og grensen mellom delområdene 3a' og 3a" løper rettvinklet i forhold til grensene 14 og 15 samt parallelt med den aktive overflate 13.

Nærhetsbryterne 1 i et taubane- eller stolheisanlegg er generelt fastgjort på støtter for taubanen eller stolheisen i den umiddelbare nærhet av kabeltrinsene 5 som bærer kabelen 4. Derved har de en forutbestemt avstand til kabelen 4, hvis stilling skal overvåkes. Sideveis glidning av kabelen 4 i forhold til kabeltrinsene 5 kan fastlegges ved hjelp av påvirkningsområdene 3a, 3b og 3c for nærhetsbryterne 1. Ved å dele inn påvisningsområdene 3a i to delområder 3a' og 3a" blir det også mulig å fastlegge en endring i den vertikale avstand mellom kabelen 4 og den aktive overflate 13. En sådan endring kan for eksempel skje når kabeltrinsene 5 på grunn av belastning endrer sin stilling, dvs. trykkes nedover, eller når løpe-overflatene 17 på kabeltrinsene 5 blir slitt.

Selvsagt kan grensene 14, 15 og 16 som av hensyn til en forenklet fremstilling er vist ved at de løper i en rett linje i fig. 3, også ha en buet fasong, sik at påvirkningsområdene 3a, 3b og 3c samt delområdene 3a' og 3a" ikke lenger har rektangulær form, men kan anta nær sagt en hvilken som helst fasong.

Claims (8)

1. Krets for overvåking av den feilfrie tilstand og/eller for påvisning av en feilbefengt tilstand i et taubane- eller stolheisanlegg med flere f.eks. induktive eller kapasitive nærhetsbrytere (1) og i det minste en styre- og evalueringsenhet (2), idet nærhetsbryterne (1) er forbundet i serie med hverandre og med styre- og evalueringsenheten (2), kan utspørres med hensyn til deres tilstand, særlig med hensyn til deres driftstilstand, og overvåker posisjonen av kabelen i forhold til den kabeltrinse (5) som bærer eller styrer kabelen (4), karakterisert vedat hver nærhetsbryter (1) har flere forskjellige påvirkningsområder (3) i rommet og flere signalutganger.

2. Krets som angitt i krav 1, og hvor hver nærhetsbryter (1) har en styreinngang (6) og en styreutgang (7), idet styreutgangen (7) for den (n-1 )'te nærhetsbryter (1) er forbundet med styreinngangen (6) for den n'te nærhetsbryter (1).

3. Krets som angitt i krav 2, og hvor styreinngangen (6) for den første nærhetsbryter (1) er forbundet med styreutgangen (8) for styre- og evalueringsenheten (2), mens styreutgangen (7) for den n'te nærhetsbryter (1) er forbundet med styreinngangen (9) for styre- og evalueringsenheten (2), slik at det derved opprettes en signallinje fra styreutgangen (8) over den n'te nærhetsbryter (1) til styreinngangen (9) for styre- og evalueringsenheten (2).

4. Krets som angitt i et av kravene 1 - 3, og hvor nærhetsbryterne (1) er adresserbare, og nærhetsbryterne (1) og styre- og evalueringsenheten (2) danner en ring med hensyn til muligheten for utspørring og adressering over tilsvarende forbindelsesledninger (10).

5. Krets som angitt i krav 4, og hvor adressene og informasjonen overføres over forbindelsesledningene (10) bare i den ene retning og da i en retning motsatt overføringsretningen for de sikkerhetsrelevante signaler på signallinjen.

6. Krets som angitt i et av kravene 1 - 5, og hvor hver nærhetsbryter (1) har i det minste tre forskjellige påvikningsområder (3a, 3b og 3c) og minst tre signalutganger.

7. Krets som angitt i et av kravene 1 - 6, og hvor hver nærhetsbryter (1) har i det minste ett påvirkningsområde (3a) som selv er videre inndelt i to delområder (3a', 3a"), idet inndelingen i de to delområder (3a', 3a") løper rettvinklet på inndelingen i påvirkningsområdene (3).

8. Krets som angitt i krav 7, og hvor såvel en sideveis glidning av den overvåkede kabel (4) i forhold til kabeltrinsen (5) som styrer kabelen (4), som også en forandring av kabelstillingen i forhold til denne, blir overvåket og påvist.