WO2012163636A1 - Verfahren zum test von redundanten analogausgängen und zugehörige einrichtung - Google Patents

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WO2012163636A1
WO2012163636A1 PCT/EP2012/058494 EP2012058494W WO2012163636A1 WO 2012163636 A1 WO2012163636 A1 WO 2012163636A1 EP 2012058494 W EP2012058494 W EP 2012058494W WO 2012163636 A1 WO2012163636 A1 WO 2012163636A1
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analog output
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Hubert GAMP
Walter Kreb
Werner SCHAG
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G05B19/0425—Safety, monitoring
    • G—PHYSICS
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    • G05B2219/20—Pc systems
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    • G05B2219/21024—Analog output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/21163—Test I-O if functional or safe value

Definitions

  • the invention relates to a method for testing redundantly interconnected analog output modules, which control the output current as a manipulated variable of e.g. Actuators, actuators, valves, etc. and their total current corresponds to the manipulated variable.
  • a manipulated variable e.g. Actuators, actuators, valves, etc.
  • the invention relates to an associated device.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a method and a device of the abovementioned type, which reduces the risks of the restarting operation after a repair.
  • the object is achieved on the one hand by a method having the features of claim 1.
  • the method has the following features: a) the output current of one analog output module (AO1) is first reduced for testing and then increased again to the initial value before the test, b) to the same extent the output current of the other analog output module is first increased and then decreased to the off ⁇ output value before the test, so that during fault-free operation of the two analog output modules of the sum current corresponds during the test of the manipulated variable.
  • the maximum variation of the output currents during the test is advantageously adjusted compared to the values before the test of the accuracy of error of a current measuring device provided for measuring the output currents.
  • the further object relating to the device is achieved with the features according to claim 8.
  • the device has the following characteristics: a) It is a controller with redundancy control is provided, on the one hand serves the output current of an analog output module to the test first reduce and then back to the starting value before the test to he ⁇ heights,
  • FIG. 1 shows a configuration with redundant analog outputs and an interruption in one of the analog outputs
  • FIG. 2 shows a first diagram with the profiles of the output currents during the test of the analog outputs after successful repair
  • FIG 1 shows a configuration with two redundantly interconnected analog output modules AO1 and A02. There is an interruption in one of the two analogue outputs, eg a wire break.
  • the error-free analogue output takes over the supply of a connected actuator 1 to 100% if the partner channel fails.
  • the output current II of the error-free Analogausgabebau ⁇ group AOL is 100% of the control value and the output current 12 of the analog output module AOL wire break 0% of the
  • Manipulated variable is.
  • the two analogue outputs are controlled by a controller 2 with redundancy control.
  • the test is initiated by means of a signal transmitted from a higher-level host system 3 to the controller 2.
  • the test currents I1 and I2 are superimposed on both analog outputs over a certain test period, the output currents II and 12 superimposed according to a current ramp rising and falling again, as shown in FIG 2 over the time t.
  • the maximum output test current depends on the sensitivity of the fault detection of the analog outputs.
  • the test currents Itl and It2 are output in antiphase at the redundant analog outputs, so that the sum current from the test currents of the both analog outputs is zero.
  • the test is so out ⁇ resulting in that the error-free analog output with a falling test current Itl and the previously disturbed analog output with increasing test current It2 shown in FIG 2 is applied.
  • the actuator 1 is supplied with an output current of 100% of the manipulated variable over the entire test period.
  • test is also possible if only a very small output flow flows, which may also be below the error detection limit, or, if no output current flows, e.g. Actuators with integral behavior in a controlled controlled system.
  • analog outputs are suitable, which can also drive negative currents or have a sufficient sub-control range, as shown in FIG.

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Abstract

Erfindungsgemäss wird ein Verfahren und eine Einrichtung zum Test zwei von redundant verschalteten Analogausgabebaugruppen (A01,A02) vorgeschlagen, die den Ausgabestrom als Stellgrösse von z.B. Aktoren (1), Stellantrieben, Ventilen usw. vorgeben, wobei der Summenstrom, d.h. die Summe aus dem Ausgabestrom (11) der Analogausgabebaugruppe (A01) und dem Ausgabestrom (12) der Analogausgabebaugruppe (A02) der Stellgrösse entspricht. Das Verfahren weist folgende Merkmale auf: a) Der Ausgabestrom (11) der einen Analogausgabebaugruppe (A01) wird zum Test zunächst reduziert und anschliessend wieder auf den Ausgangswert vor dem Test erhöht, b) im selben Masse wird der Ausgabestrom (12) der anderen Analogausgabebaugruppe (A02) zunächst vergrössert und dann auf den Ausgangswert vor dem Test gesenkt, so dass bei fehlerfreiem Betrieb beider Analogausgabebaugruppen (A01,A02) der Summenstrom auch während des Tests der Stellgrösse entspricht.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Test von redundanten Analogausgängen und zugehörige Einrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Test von redundant verschalteten Analogausgabebaugruppen, die den Ausgabestrom als Stellgröße von z.B. Aktoren, Stellantrieben, Ventilen usw. vorgeben und deren Summenstrom der Stellgröße ent- spricht.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine zugehörige Einrichtung.
Ein Test von Analogausgängen vor der Wiederinbetriebnahme nach einer Drahtbruchreparatur oder Reparatur von Störungen an Aktoren ist nicht bekannt. Üblicherweise erfolgt die Wiederinbetriebnahme durch Löschen des gesetzten Analogausgabefehlers und Ausgabe eines Stroms von 50 % der Stellgröße. Da¬ bei ist nachteilig, dass das Löschen der Fehlermeldung nicht sicherstellt, dass der Fehler tatsächlich erfolgreich repariert wurde. Bei noch fehlerhafter Verdrahtung führt die sprunghafte Ausgabe von 50 % der Stellgröße zu einem Einbruch bei dem angeschlossenen Aktor, dessen Dauer von der Fehlerer¬ kennungszeit durch die Stromrückmessung abhängt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der oben genannten Art vorzuschlagen, das oder die die Risiken des Wiederinbetriebnahmevorgangs nach einer Reparatur verringert.
Die Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Das Verfahren weist folgende Merkmale auf: a) Der Ausgabestrom der einen Analogausgabebaugruppe (AOl) wird zum Test zunächst reduziert und anschließend wieder auf den Ausgangswert vor dem Test erhöht, b) im selben Maße wird der Ausgabestrom der anderen Analogausgabebaugruppe zunächst vergrößert und dann auf den Aus¬ gangswert vor dem Test gesenkt, so dass bei fehlerfreiem Betrieb beider Analogausgabebaugruppen der Summenstrom auch während des Tests der Stellgröße entspricht.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht, wenn gemäß Anspruch 2 der Wert des Summenstroms vor dem Test kleiner als 100 % ist.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 4 die Ausgabeströme mit gegenläufigen Stromrampen verändert werden.
Gemäß Anspruch 5 ist vorteilhafterweise die maximale Verände- rung der Ausgabeströme während des Tests gegenüber den Werten vor dem Test der Fehlergenauigkeit einer zur Messung der Ausgabeströme vorgesehenen Strommesseinrichtung angepasst.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung gemäß Anspruch 6 be- steht, wenn ein Analogausgabefehler zurückgesetzt wird, wenn der Test positiv ausfällt, d.h. in beiden Ausgabekanälen ein Ausgabestrom fließen kann.
Die weitere, die Einrichtung betreffende Aufgabe wird mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst. Die Einrichtung weist folgende Merkmale auf: a) Es ist ein Regler mit Redundanzsteuerung vorgesehen, der einerseits dazu dient, den Ausgabestrom der einen Analog- ausgabebaugruppe zum Test zunächst zu reduzieren und anschließend wieder auf den Ausgangswert vor dem Test zu er¬ höhen,
b) der Regler dient andererseits dazu, im selben Maße den
Ausgabestrom der anderen Analogausgabebaugruppe zunächst zu vergrößern und dann auf den Ausgangswert vor dem Test zu senken, so dass bei fehlerfreiem Betrieb beider Analogausgabebaugruppen der Summenstrom auch während des Tests der Stellgröße entspricht. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden an¬ hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: FIG 1 eine Konfiguration mit redundanten Analogausgängen und einer Unterbrechung in einem der Analogausgänge, FIG 2 ein erstes Diagramm mit den Verläufen der Ausgabeströme beim Test der Analogausgänge nach erfolgreicher Reparatur,
FIG 3 ein zweites Diagramm mit den Verläufen der Ausgabeströme beim Test der Analogausgänge nach erfolgreicher Reparatur und
FIG 4 ein drittes Diagramm mit den Verläufen der Ausgabeströme beim Test der Analogausgänge nach erfolgloser Reparatur.
In FIG 1 ist eine Konfiguration mit zwei redundant verschalteten Analogausgabebaugruppen AOl und A02 dargestellt. In einem der beiden Analogausgänge besteht eine Unterbrechung, z.B. ein Drahtbruch. Der fehlerfreie Analogausgang übernimmt die Versorgung eines angeschlossenen Aktors 1 zu 100 %, wenn der Partnerkanal ausfällt. Dies bedeutet, dass gemäß FIG 1 z.B. der Ausgabestrom II der fehlerfreien Analogausgabebau¬ gruppe AOl 100 % der Stellgröße beträgt und der Ausgabestrom 12 der Analogausgabebaugruppe AOl mit Drahtbruch 0 % der
Stellgröße beträgt. Die beiden Analogausgänge werden über einen Regler 2 mit Redundanzsteuerung gesteuert. Nach Reparatur der Störung auf beiden Analogausgängen wird mittels eines von einem überlagerten Hostsystem 3 an den Regler 2 übertragenen Signals der Test eingeleitet. Dabei werden auf beiden Analogausgängen über einen bestimmten Testzeitraum den Ausgabeströmen II und 12 überlagert Testströme Itl und It2 gemäß einer Stromrampe steigend und wieder fallend ausgegeben, wie in FIG 2 über der Zeit t dargestellt. Der dabei maximal ausgegebene Teststrom ist abhängig von der Ansprechempfindlichkeit der Fehlererkennung der Analogausgänge. Die Testströme Itl und It2 werden an den redundanten Analogausgängen gegenphasig ausgegeben, so dass der Summenstrom aus den Testströmen der beiden Analogausgänge Null beträgt. Der Test wird so ausge¬ führt, dass der fehlerfreie Analogausgang mit einem fallenden Teststrom Itl und der bisher gestörte Analogausgang mit einem steigenden Teststrom It2 gemäß FIG 2 beaufschlagt wird. Dies hat zur Folge, dass über den gesamten Testzeitraum der Aktor 1 mit einem Ausgabestrom von 100 % der Stellgröße versorgt wird .
Der Test ist auch möglich, wenn nur ein sehr kleiner Ausgabe- ström fließt, der auch unterhalb der Fehlererkennungsgrenze liegen kann, oder, wenn gar kein Ausgabestrom fließt, z.B. bei Aktoren mit integralem Verhalten in einer ausgeregelten Regelstrecke. Für diesen Fall sind Analogausgänge geeignet, die auch negative Ströme treiben können oder einen ausrei- chenden Untersteuerungsbereich haben, wie in FIG 3 dargestellt .
War die Reparatur erfolglos und ist der Fehler noch nicht be¬ hoben, führt die testweise langsame Änderung des Ausgangs- Stromes des fehlerfreien Kanals zu einer Störung, die vom wesentlich schnelleren Regler jedoch fast rückwirkungsfrei ausgeregelt werden kann, wie in FIG 4 dargestellt. Die langsame testweise Wiederinbetriebnahme erfolgt deshalb ohne nennens¬ werte Rückwirkungen auf den laufenden Prozess.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Test zwei von redundant verschalteten Analogausgabebaugruppen (A01,A02), die den Ausgabestrom als Stellgröße von z.B. Aktoren (1), Stellantrieben, Ventilen usw. vorgeben, wobei der Summenstrom, d.h. die Summe aus dem Ausgabestrom (II) der Analogausgabebaugruppe (AOl) und dem Ausgabestrom (12) der Analogausgabebaugruppe (A02) der Stellgröße entspricht, mit folgenden Merkmalen: a) Der Ausgabestrom (II) der einen Analogausgabebaugruppe
(AOl) wird zum Test zunächst reduziert und anschließend wieder auf den Ausgangswert vor dem Test erhöht,
b) im selben Maße wird der Ausgabestrom (12) der anderen Ana- logausgabebaugruppe (A02) zunächst vergrößert und dann auf den Ausgangswert vor dem Test gesenkt, so dass bei fehlerfreiem Betrieb beider Analogausgabebaugruppen (AOl, A02)der Summenstrom auch während des Tests der Stellgröße entspricht .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Summenstroms vor dem Test kleiner als 100 % ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Summenstroms vor dem Test 0 % ist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeströme (11,12) zum Test durch überlagerte Testströme (Itl,It2) mit gegenläufigen Stromram- pen verändert werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Veränderung der Ausgabeströme (11,12) während des Tests gegenüber den Werten vor dem Test der Fehlergenauigkeit einer zur Messung der Ausgabeströ¬ me (11,12) vorgesehenen Strommesseinrichtung angepasst ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Analogausgabefehler zurückgesetzt wird, wenn der Test positiv ausfällt, d.h. in beiden Ausgabekanälen ein Ausgabestrom fließen kann.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Test mittels eines Testsignals an einen Regler (2) mit Redundanzsteuerung gestartet wird.
8. Einrichtung zum Test von redundant verschalteten Analogausgabebaugruppen (A01,A02), die den Ausgabestrom als Stellgröße von z.B. Aktoren (1), Stellantrieben, Ventilen usw. vorgeben und deren Summenstrom der Stellgröße entspricht, mit folgenden Merkmalen: a) Es ist ein Regler (2) mit Redundanzsteuerung vorgesehen, der einerseits dazu dient, den Ausgabestrom (II) der einen Analogausgabebaugruppe (AOl) zum Test zunächst zu reduzie¬ ren und anschließend wieder auf den Ausgangswert vor dem Test zu erhöhen,
b) der Regler (2) dient andererseits dazu, im selben Maße den Ausgabestrom (12) der anderen Analogausgabebaugruppe (A02) zunächst zu vergrößern und dann auf den Ausgangswert vor dem Test zu senken, so dass bei fehlerfreiem Betrieb bei- der Analogausgabebaugruppen (A01,A02)der Summenstrom auch während des Tests der Stellgröße entspricht.
PCT/EP2012/058494 2011-05-27 2012-05-09 Verfahren zum test von redundanten analogausgängen und zugehörige einrichtung WO2012163636A1 (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0457201A2 (de) * 1990-05-15 1991-11-21 Asea Brown Boveri Ab Vorrichtung zur Erzeugung eines der Eingangsgrösse der Vorrichtung entsprechenden Stromes
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DE102005030276A1 (de) * 2005-06-21 2006-12-28 Pilz Gmbh & Co. Kg Sicherheitsschaltvorrichtung und Verfahren zum sicheren Abschalten eines Verbrauchers in einer automatisiert arbeitenden Anlage

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