DE1087691B - Steuer- und UEberwachungseinrichtung aus logischen Elementen mit selbsttaetiger UEberwachung auf innere Fehler, insbesondere als Schaltfehlerschutz in Anwendung auf Schalterbetaetigungs-einheiten fuer Anlagenbildsteuerungen - Google Patents

Description

In Anlagen, deren Betriebsüberwachung, Steuerung und Regelung mit besonders großer Sicherheit durchgeführt werden muß, weil falsche Schalthandlungen oder Betätigungen zu großen Gefahren für Mensch und Material führen können, so z. B. in Förderanlagen und Schaltanlagen, ist es erforderlich, die Vorrichtungen für die Überwachung der Steuerung und Regelung zusätzlich auf eigene innere Fehler zu überwachen. So kann z. B. ein innerer Fehler in einem Schaltfehlerschutz (Überwachungsvorrichtung) für Schaltanlagen dazu führen, daß der zugeordneten Schalterbetätigungseinheit, durch diesen inneren Fehler hervorgerufen, auch dann Freigebesignale zugeführt werden, wenn der wirkliche Schaltzustand dieses eigentlich verbietet. Bei falscher Betätigung der Bedienungsorgane der Schaltwarte durch-den Schaltwärter sind dann die Verriegelungsbedingungen nicht erfüllt, so daß eine falsche Schaltbehandlung ausgelöst wird, die zur Zerstörung der Anlage führen kann.

Die meisten der heutigen elektrischen Verriegelungssysteme haben den Nachteil, daß sie solche inneren Fehler, die zur unsicheren Seite hin liegen und eine Betätigung oder Schalthandlung falsch freigeben, ohne sich bemerkbar zu machen, nicht selbsttätig melden. Dies gilt sowohl für Ruhestrom- als auch Arbeits-Stromschaltungen. Im ersten Falle ist man zwar gegen die Einwirkung von Drahtbrüchen geschützt, doch macht sich z. B. in beiden Fällen nicht bemerkbar, wenn ein Kontakt durch Isolationsfehler der Leitungszuführungen kurzgeschlossen ist.

Die neue Steuereinrichtung aus logischen Elementen mit selbsttätiger Überwachung auf innere Fehler beseitigt die vorgenannten Nachteile. Sie eignet sich besonders für den Schaltfehlerschutz und Schalterbetätigungseinheiten in Anlagenbildsteuerungen.

Die Lösung besteht darin, daß für die Steuereinrichtung zwei Kanäle, bestehend aus -logischen Elementen, vorgesehen sind, die so aufgebaut sind, daß an ihren beiden Ausgängen bei fehlerfreiem Zustand zueinander komplementäre Ausgangssignale anstehen und daß an die Ausgänge der Kanäle eine Überwachungseinheit angeschlossen ist, die beim Vorliegen nicht komplementärer Ausgangssignale, infolge innerer Fehler, ein Fehlersignal abgibt.

In ihrer bevorzugten Ausführungsform wird die Steuereinrichtung so aufgebaut, daß beide Kanäle an ein gleiches Signal führende Eingangsklemmen angeschlossen sind und die Schaltung des zweiten Kanals gegenüber dem ersten um eine Signalumkehrstufe erweitert ist. Eine weitere Lösung besteht darin, für die Steuereinrichtung zwei Eingänge vorzusehen, einer zur Speisung des ersten und ein weiterer zur Speisung des zweiten Kanals, wobei der zweite Eingang komplementäre Eingangssignale zum ersten Eingang führt.

Steuer- und überwachungseinrichtung aus logischen Elementen mit selbsttätiger

überwachung auf innere Fehler, insbesondere als Schaltfehlerschutz in Anwendung auf Schalterbetätigungseinheiten für Anlagenbildsteuerungen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Rolf Hahn, Erlangen, ist als Erfinder genannt worden

Bei dieser Lösung ist der zweite Kanal invers zum ersten aufgebaut.

Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen; es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Schaltfehlerschutz bekannter Ausführung,

Fig. 2 ein Schemaschaltbild der neuen Steuereinrichtung für den Schaltfehlerschutz einer Schaltbetätigungseinlieit,

Fig. 3 ein Beispiel für einen Schaltfehlerschutz nach Fig. 2,

Fig. 4 ein erweitertes Schaltbild des Schaltfehlerschutzes nach Fig. 2 mit komplementären Eingangssignalen.

In Fig. 1 ist ein bekannter Schaltfehlerschutz zur Schaltfehlerüberwachung eines Trenners dargestellt. Er besteht aus zwei Und-Gattern 1, 2 mit je zwei Eingängen α, b, c, d und einem Oder-Gatter 3, dessen zwei Eingänge I, m an die Ausgänge der beiden Und-Gatter 1, 2 angeschlossen sind. Der Ausgang des Oder-Gatters gibt ein Freigabesignal für den zugeordneten Trenner. Entsteht z. B. in einem Und-Gatter ein Fehler, so kann ein Freigabesignal anstehen, obwohl der Trenner nicht betätigt werden darf. Diese Schutzvorrichtung genügt somit nicht den gestellten Bedingungen.

"Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung nach der Erfindung dient zur Vorgabe eines Freigabesignals und eines zusätzlichen Sperrsignals für einen Schalter

009 588/186

einer Schaltanlage, ist · aber; frei yon den Nachteilen des bekannten Schaltfehlerschutzes. Sie enthält zwei Kanäle 4, 5 aus Gatterkombinationen mit jeweils gleicher Zahl von Eingängen. Am Ausgang des Kanals 4 steht das Freigabesignal für den zugeordneten Schalter an, am Ausgang 5 das Sperrsignal.

Mit der Ausgangsklemme des Kanals 4 ist ferner ein Eingang eines Und-Gatters 6 und ein Eingang eines Oder-Gatters 7 verbunden. Der zweite Eingang des Und-Gatters 6 und der zweite Eingang des Oder-Gatters 7 ist mit dem Ausgang des Kanals 5 verbunden. Der Ausgang des Und-Gatters 6 ist direkt und der Ausgang des Oder-Gatters 7 unter Zwischenschaltung einer Umkehrstufe 8 mit je einem Eingang eines Oder-Gatters 16 mit zwei Eingängen verbunden. Der Ausgang des Oder-Gatters 16 führt zu einer Fehlermeldevorrichtung.

In Fig. 3 ist die vorher prinzipiell beschriebene Vorrichtung im einzelnen als Beispiel einer Ausführung dargestellt. Die gleichen Schaltungselemente erhalten gleiche Bezugszeichen. Der Kanal 4 enthält zwei Und-Gatter 9., 10 mit je zwei Eingängen, deren Ausgänge an die beiden Eingänge des Oder-Gatters 11 angeschlossen sind. Der Ausgang des Oder-Gatters 11 führt als Freigabesignal zum Ausgang des Kanals 4. Entsprechend ist auch der Kanal 5 mit zwei Und-Gattern 12, 13 und einem Oder-Gatter 14 aufgebaut. Der Ausgang des Oder-Gatters 14 ist noch mit einer Umkehrstufe 15 verbunden, die ihrerseits zum Ausgang des Kanals 5 führt und das Sperrsignal liefert.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach den Fig. 2 und 3 wird wie folgt beschrieben, wobei für das Ausführungsbeispiel die Verriegelung des Trennschalters V eines Abzweiges mit Doppelsammelschiene gewählt wurde.

An den jeweils vier Eingängen der Kanäle 4 und 5 liegen gleiche Signale an, so z. B. am Eingang α das Signal »der Leistungsschalter ist aus«, am Eingang b »der Trennschalter der zweiten Sammelschiene ist aus«, am Eingang c »beide Sammelschienen sind gekuppelt«, am Eingang d »der Trenner der zweiten Sammelschiene ist ein«. Die entsprechenden Signale liegen auch an den Eingängen a', b', c', d' des Kanals 5 an. An den Und-Gattern 9, 10, 12, 13 steht somit ein Ausgangssignal an, wenn jeweils beide Eingänge besetzt sind. Diese Ausgangssignale werden den zugeordneten Oder-Gattern 11 bzw. 14 zugeführt. Steht am Oder-Gatter 11 an einem der beiden Eingänge ein Signal an, so wird ein Freigabesignal für den zugeordneten Trenner gegeben. Zugleich steht dann 'auch am Ausgang des Oder-Gatters 14 ein Signal an. Am Ausgang der Umkehrstufe 15 wird dann das vorher vorhandene Sperrsignal Null und in diesem Zustand eine Schalthandlung durch die nachgeschaltete Schalterbetätigungseinheit freigegeben.

Die Ausgangssignale der beiden Kanäle 4 und 5 sind komplementär. Wenn das eine Signal Eins ist, muß das andere Null sein, und umgekehrt. Jeder Fehler in einem der Kanäle muß sich in einer Störung dieses Wechselspieles bemerkbar machen. Erfindungsgemäß werden die Ausgnäge darauf hin überwacht, daß beide nie gleichzeitig Null und nie gleichzeitig Eins sind. Hierzu dient eine Überwachungseinrichtung, bestehend aus den Gattern 6, 7, 8 und 16, wie sie in Fig. 2 bereits dargestellt wurde.

Sind auf Grund eines inneren Fehlers beide Ausgangssignale Eins, so liefert das Und-Gatter 6 einen Ausgang und damit über das Oder-Gatter 16 selbsttätig ein Fehlersignal. Die Ausführung einer Schalthandlung über die zugeordnete Betätigungseinheit wird dann gesperrt. Das gleiche tritt ein, wenn beide Signale Null sind. Die beiden Eingänge des Oder-Gatters 7 und der Eingang der Umkehrstufe 8 sind dann nicht besetzt, so daß diese jetzt ein Fehlersignal über das Oder-Gatter 16 liefert. Ein innerer Fehler kann sich hier nur dann gefahrbringend auswirken, wenn beide Kanäle durch gleiche Fehler gleichzeitig im gleichen Sinne gestört werden.

Die Fig. 4 unterscheidet sich von den Schaltungen

ίο nach den Fig. 2 und 3 dadurch, daß der Kanal 5 gesonderte Eingangssignale erhält, die den Eingangssignalen der entsprechenden Eingänge des Kanals 4 komplementär sind. Der Kanal 5 ist invers zum Kanal 4 aufgebaut und besteht aus zwei Oder-Gattern 17 und 18 mit je zwei Eingängen. Den Oder-Gattern 17 und 18 ist ein Und-Gatter 19 nachgeschaltet. Der Ausgang des Und-Gatters entspricht dem Ausgang der Umkehrstufe 15 in Fig. 3. Der übrige Aufbau der Schaltung ist der gleiche wie der nach den Fig. 2

ao und 3. Gleiche Schaltungselemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 4 unterscheidet sich von der nach den Fig. 2 und 3 dadurch, daß an den Eingängen a', b', c', d' des Kanals 5 die inversen Signale zu den entsprechenden Eingängen a, b, c, d des Kanals 4 anstehen. Also steht entsprechend dem vorerwähnten Beispiel am Eingänge' das Signal an »der Leistungsschalter ist nicht aus«, am Eingang V »der Trenner der zweiten Sammelschiene ist nicht aus«, am Eingänge' »die Kupplung zwischen den beiden Sammelschienen ist aus« und am Eingang d' »der Trennschalter der zweiten Sammelschiene ist nicht ein«. Entsteht ein innerer Fehler in einem der beiden Kanäle, so muß sich dieser durch eine Störung des Wechselspiels der Ausgangssignale, wie zu Fig. 3 erläutert, bemerkbar machen und eine Fehlermeldung veranlassen. Ein innerer Fehler kann sich hier nur dann gefahrbringend auswirken, wenn er in dem anderen Kanal zum gleichen Zeitpunkt komplementär auftritt.

Die an Hand der Fig. 2 bis 4 beschriebene Steuereinrichtung ist nicht auf Schaltwarten beschränkt, sondern sie kann in verschiedenster Weise abgewandelt werden und dann für andere Steuer- und Regelungsaufgaben Verwendung finden.

Der besondere Vorteil der neuen Einrichtung besteht darin, daß sie in ihrer bevorzugten Ausführungsform mit ruhenden, logischen Elementen aufgebaut ist, nur geringen Raum beansprucht und ein hohes Maß an Betriebssicherheit der Anlage gewährleistet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuer- und Überwachungseinrichtung aus logischen Elementen mit selbsttätiger Überwachung auf innere Fehler, insbesondere als Schaltfehlerschutz in Anwendung auf Schalterbetätigungseinheiten für Anlagenbildsteuerungen, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuereinrichtung zwei Kanäle, bestehend aus logischen Elementen, vorgesehen sind, die so aufgebaut sind, daß an ihren beiden Ausgängen bei fehlerfreiem. Zustand zueinander komplementäre Ausgangssignale anstehen und daß an die Ausgänge der Kanäle eine Überwachungseinheit angeschlossen ist, die beim Vorliegen nicht komplementärer Ausgangssignale auf Grund innerer Fehler ein Fehlermeldesignal abgibt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kanäle an die

gleichen signalführenden Eingangsklemmen angeschlossen sind und die Schaltung des zweiten Kanals gegenüber dem ersten um eine Signal-•umkehrstufe erweitert ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung je Eingang zwei Eingangsklemmen, eine zur Speisung

des ersten und eine zur Speisung des zweiten Kanals enthält, die komplementäre Eingangssignale fähren, und daß der zweite Kanal invers zum ersten aufgebaut ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 861 744.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Q 009 588/186 8.60