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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erneuerung der
Steuerung der Regelstabbündel eines mit solchen Bündeln
ausgerüsteten Kernreaktors sowie eine entsprechende
Steuerung zur Anwendung dieses Verfahrens.
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Die Druckwasserreaktoren, die zur Erzeugung elektrischer
Energie verwendet werden, bestehen aus Regelstabbündeln,
von denen jedes mit mehreren Neutronenabsorptionsstäben
verbunden ist. Diese Stäbe ermöglichen die vom Reaktor
gelieferte Leistung zu modulieren indem sie in das
Innere des Kernes des Reaktors abgesenkt werden. Jedes
Regelstabbündel ist mit einem Betätigungsmechanismus
ausgestattet, der auf dem Reaktorbehälter untergebracht ist
und der eine vertikale Verschiebung hinsichtlich dieses
Behälters ermöglicht. Der jedem Bündel zugeordnete
Mechanismus ist wie eine Winde ausgebildet, er ermöglicht
eine schrittweise Verschiebung und er umfaßt drei
elektromagnetische Wicklungen, die selektiv durch ebensoviele
Leistungsversorgungsbrücken gespeist werden. Diese Brücken
sind in Leistungsversorgungsbrücken zusammengefaßt, die
von einem Pult aus mittels einer Befehlslogik gesteuert
werden, die auf die Versorgungsbrücken über logische
Schnittstellen einwirken, die in den
Leistungsversorgungsgruppen angeordnet sind. Aus Sicherheitsgründen sind die
Einrichtungen, insbesondere die
Leistungsversorgungsgruppen in der Form von voneinander unabhängigen Einheiten
ausgebildet.
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Bei gewissen in Betrieb befindlichen Kernreaktoren zur
Erzeugung elektrischer Energie sind die Befehlslogik und die
logischen Schnittstellen in verdrahteter Form ausgebildet,
während in anderen, moderneren Reaktoren die
Befehlslogikeinheiten und die logischen Schnittstellen in
prorammierter Form realisiert sind.
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Die verdrahteten Logikeinheiten bieten nicht die gleiche
Anpassungsfähigkeit wie die programmierten, wenn
Betriebsänderungen erforderlich sind. Die Eingriffe zu Änderungen,
zur Instandhaltung oder zur Reparatur erfordern bei
verdrahteter Logik die Außerbetriebnahme der betroffenen
Ausrüstung zur Vornahme manueller Operationen an Ort und
Stelle, deren Dauer in keinem Vergleich mit dem
eventuellen Austausch von Leiterkarten steht, den ihre
äquivalenten Programmierten logischen Einheiten erfordern.
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Das ist besonders wichtig im Bereich der Kernreaktoren für
die Erzeugung elektrischer Energie, wo man sich bemüht,
die Ausfälle sowohl hinsichtlich der Dauer als auch der
Anzahl auf das bestmögliche zu begrenzen.
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Man bemüht sich deshalb, die notwendigen Eingriffe auf die
geringstmögliche Zeit während der zwangsläufigen
Stillstandsperioden, die für die Reaktoren vorgesehen sind, zu
beschränken.
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Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung ein Verfahren zur
Erneuerung der Steuerung der Regelstabbündel eines mit
solchen Bündeln ausgerüsteten Kernreaktors vor, die durch
elektromagnetische Mechanismen betätigbar sind, deren
Wicklungen von Leistungsversorgungsbrücken gespeist
werden, die von einem Pult aus gesteuert werden, das eine
verdrahtete Steuerlogik aufweist, die das Pult bedient,
und das mehrere verdrahtete logische Schnittstellen
überwacht,
von denen jede eine Untergruppe bedient, in denen
Leistungsversorgungsbrücken vereinigt sind, deren Anzahl
durch die Anzahl der gleichzeitig betätigbaren
Regelstabbündel bestimmt ist.
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Entsprechend einem Merkmal der Erfindung ersetzt man
nacheinander und voneinander getrennt anstelle jeder
statischen Leistungsversorgungsgruppe, die eine verdrahtete
logische Schnittstelle und die Leistungsversorgungsbrücken
mindestens einer der von ihr bedienten Untergruppe umfaßt,
mindestens eine elektronische Steuergruppe, die einen
Rechner und Leistungsversorgungsgruppen einer Untergruppe
umfaßt, die der Rechner bedient, wobei der Rechner
einerseits nach Art einer verdrahteten, logischen Schnittstelle
die von ihm bedienten Leistungsversorgungsgruppen und
andererseits die verdrahtete Steuerlogik verbindet.
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Die Erfindung schlägt gleichfalls eine Steuerung der
Regelstabbündel des Kernreaktors vor, die durch die
Anwendung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erzielt
wird.
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Nach einem anderen Merkmal der Erfindung umfaßt diese
Steuerung in Parallelschaltung statische
Leistungsversorgungsgruppen, von denen jede eine verdrahtete
Schnittstelle sowie die von ihr bedienten
Leistungsversorgungsbrücken umfassen und andererseits elektronische
Steuergruppen aufweist, die je einen Rechner und die
Befehlsgruppen einer Untergruppe umfassen, wobei der Rechner
jeder elektronischen Steuergruppe nach Art einer
verdrahteten logischen Schnittstelle durch Hilfskreise
einerseits mit den Leistungsversorgungsbrücken, die er
bedient, verbunden ist, andererseits mit der verdrahteten
Steuerlogik verbunden ist, um ein normales Funktionieren
des Reaktors während der Renovierung der Steuerung und
außerhalb der Stillstandsperioden zu ermöglichen, in
denen das Ersetzen der statischen
Leistungsversorgungsgruppen durch elektronische Steuergruppen möglich ist.
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Die Merkmale der Erfindung und die durch sie erzielten
Vorteile werden in der anschließenden Beschreibung in
Verbindung mit den Zeichnungen erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Steuerung der Regelstabbündel eines
Kernreaktors entsprechend dem bekannten Stand der
Technik,
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Fig. 2 zeigt eine Übersichtsdarstellung einer Steuerung
der Regelstabbündel während der Erneuerung nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren,
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Fig. 3 zeigt eine erneuerte Steuerung der
Regelstabbündel des Kernreaktors entsprechend der Erfindung.
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Die Steuerung der Regelstabbündel des Druckwasserreaktors,
die in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine, welche man bei den
jetzt in Betrieb befindlichen Reaktoren vorfindet. Man
beziehe sich z.B. auf den Artikel mit dem Titel "GENIE
NUCLAIRE/TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION/EQUIPEMENT DU COEUR,
veröffentlicht von M.P. BOIRON, 1977, in der Sammlung
TECHNIQUES DE L'INGENIEUR, wegen der hier nicht
angegebenen Einzelheiten über die Steuereinrichtung.
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In bekannter Weise umfassen solche Anlagen eine erhebliche
Anzahl von Absorptionsstäben, die in voneinander
unabhängigen Bündeln zusammengefaßt sind.
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Jedes Bündel ist mit einem elektromechanischen Mechanismus
1 zur Betätigung ausgestattet, der es ermöglicht, es
vertikal in bezug auf das Gehäuse des Reaktors zu bewegen,
oberhalb dessen er angebracht ist und wo die
Absorptionsstäbe, die er aufweist, einfahren.
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Jeder elektromechanische Mechanismus 1 ist wie eine Winde
ausgeführt, die schrittweise bewegt werden kann, weist
eine vertikal in bezug auf das Reaktorgehäuse bewegliche
Zahnstange 2 auf unter der Steuerung der Greifer 3, 4,
die durch die Elektromagnete 5, 6, 7 betätigt werden. Es
gibt zwei Arten von Greifern, die einen 3, pendeln um eine
feststehende Achse, und die anderen 4, oszillieren am
weitesten in senkrechter Fahrbewegung.
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Die Greifer 3 mit feststehender Achse sind konventionell
von einem zum anderen um 120 º um die Zahnstange 2 und
unterhalb der Greifer 4, genannt die "beweglichen" auf
gleicher Höhe, wobei nur einer der Greifer 3 und einer der
Greifer 4 in Fig. 1 gezeigt sind.
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Die Speisung des Elektromagnetes 5 treibt den Greifer 3 in
die Tiefe der Verzahnung der Zahnstange 2 und blockiert
deren Bewegung. Die Freigabe des festen Greifers 3, wenn
der Elektromagnet 5 nicht genügend gespeist ist,
ermöglicht die Verschiebung der Zahnstange, deren Verzahnung
nicht mehr unbeweglich ist, kehrt der Greifer 3 unter der
Einwirkung einer Zugfeder 8 in eine zurückgezogene Lage
zurück. Der Elektromagnet 6 wirkt auf den beweglichen
Greifer 4 wie der Elektromagnet 5 auf den festen Greifer 3
ein.
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Der Elektromagnet 7 wirkt auf den mobilen Greifer 4
besonders dann ein, wenn dieser sich im Auflager in der
Vertiefung der Verzahnung der Zahnstange befindet, ist er
imstande, den mobilen Greifer nach oben zu ziehen und
folglich auch die Zahnstange und das Bündel, an dem er
befestigt ist, wenn er zusammen mit dem Elektromagnet 6
passend gespeist wird. Die Freigabe des Elektromagneten 7,
nachdem der Greifer in der Hochlage und in der Vertiefung
der Verzahnung der Zahnstange 2 ist, ermöglicht die
Absenkung der letzteren um einen Schritt.
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Das Verfahren der Steuerung einer Zahnstange 2 erfordert
also eine selektive Speisung der Elektromagnete 5, 6, 7,
innerhalb eines vorgegebenen Zyklus, die sich entsprechend
dem befohlenen Heben oder Senken des Bündels, das an
dieser Zahnstange befestigt ist, unterscheidet.
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Im betrachteten Ausführungsbeispiel werden vier
elektrische Mechanismen gleichzeitig über eine Einheit, genannt
statische Leistungsversorgungsgruppe 9, gesteuert, wobei
die statische Leistungsversorgungsgruppe 9 drei
Untergruppen 10 mit jeweils vier Mechanismen 1 steuern kann, die
ihrerseits jeweils ein Regelstabbündel bedienen.
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Ein Pult 11 ermöglicht die manuelle und/oder automatische
Steuerung der Speisung der Elektromagnete 5, 6, 7
verschiedener Betätigungsmechanismen 1. Dieses Pult 11 ist zu
diesem Zweck mit einer verdrahteten Steuerlogik 12
ausgestattet, an die die verschiedenen statischen
Leistungsversorgungsgruppen 9 angeschlossen sind, die sich die
Speisung der elektromagnetischen Mechanismen 1 des
betrachteten Kernreaktors teilen, wobei in Fig. 1 nur eine einzige
statische Leistungsversorgungsgruppe 9 und nur einer der
Mechanismen, die von ihr gespeist werden, gezeigt ist.
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Eine statische Leistungsversorgungsgruppe 9 umfaßt im
wesentlichen:
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- Speisebrücken, genannt Leistungsversorgungsbrücken 5,
6, 7 der Betätigungsmechanismen 1, die von dieser
Leistungsgruppe bedient werden;
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- ein Zyklusgeber 14 zur Organisation der
Speisesequenzen der Elektromagnete während der Hebe- bzw. der
Absenkzeit der Absorberstäbe der Regelstabbündel einer
Untergruppe;
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- eine verdrahtete logische Schnittstelle 15 zur
Übertragung der Steuerungsinformationen und der
Überwachung der statischen Leistungsgruppe, überwacht mit
der verdrahteten Steuerungslogik;
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- eine Leistungs-Schnittstelle 16 für die notwendigen
Adaptionen der Signale zwischen der verdrahteten
logischen Schnittstelle 15 und der
Leistungsversorgungseinheiten 31, 32 und 33.
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Die Leistungsversorgungsbrücken sind zu Gruppen vereinigt,
um in der den Elektromagneten zugeordneten Rolle zu
wirken, die sie speisen.
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Eine erste Gruppe von drei Leistungsversorgungsbrücken 31
speisen die Elektromagnete 5, die die festen Greifer 3 der
drei Untergruppen 10 bewegen, die als Last der statischen
Leistungsversorgungsgruppe 9 betrachtet werden. Eine
zweite und dritte der drei Leistungsversorgungsbrücken 32, 33
haben bezüglich der Elektromagnete 6, die die mobilen
Greifer 4 der drei vorhin betrachteten Untergruppen
betätigen,
die gleiche Funktion und bezüglich der
Elektromagnete 7 zur Verschiebung dieser beweglichen Greifer 4.
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Die Festlegung, die eventuelle Regelung und die
Unterbrechung der Speiseströme der Elektromagnete 5, 6 und 7 der
drei betrachteten Untergruppen 10 werden selektiv durch
die Leistungs-Schnittstelle 16 sichergestellt, die zu
diesem Zweck Steuerbefehle vom Zyklusgeber 14 empfängt,
der die zeitliche Abfolge der verschiedenen Operationen
bestimmt.
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Der Zyklusgeber 14 und die Leistungs-Schnittstelle werden
von der verdrahteten Logik der Steuerung 12 über die
verdrahtete logische Schnittstelle 15 überwacht. Die letztere
besorgt insbesondere Fehlermeldungen sowohl des logischen
als auch des Leistungsteils der statischen
Leistungsversorgungsgruppe 9, die sie enthält, sie besorgt die
Übertragung der Fehlersignalisierung über die verdrahtete
Logik der Steuerung 12 über eine Verbindung 17. Die
verdrahtete Logik der Steuerung 12 empfängt außerdem über
Verbindung 17 die Anzeige/Indikationen, die von der verdrahteten
logischen Schnittstelle 15 stammen und die die statische
Leistungseinheit betreffen. Sie überträgt diese Anzeige
und Indikationen an ein Sichtgerät 18, das mit der
verdrahteten Logik 12 verbunden ist und im Pult 11 in einem
Steuerungsraum 0 des Kernreaktors untergebracht ist.
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Die verdrahtete Logik der Steuerung 12 stellt die
Übertragung der vom Pult 11 stammenden Befehle zu den
verdrahteten logischen Schnittstellen, wie der
Schnittstelle 15, über eine mehrdrahtige Verbindung 20 sicher.
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Zu diesem Zweck ist sie durch eine mehrdrahtige Verbindung
21 mit dem Pult 11 verbunden. Die Auswahloperationen der
Untergruppen werden auf der Ebene der verdrahteten Logik
der Steuerung 12 sichergestellt, die eine Anzeige auf dem
Sichtgerät von auf der Ebene der
Leistungsversorgungsbrükken 31, 32 und 33 gesammelten Informationen besorgen. Die
Operationen zur Korrektur der Steuerstäbe 1 werden durch
direkte Einwirkung des Pults auf die
Leistungsversorgungsbrücken ausgeführt, die auf die Elektromagnete 5, 6 und 7
über eine Verbindung 22 einwirken.
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Wie weiter oben ausgeführt, machen die verdrahtete
Steuerlogik und die verdrahteten logischen Schnittstellen im
allgemeinen Änderungen außerhalb der Stillstandzeiten des
Reaktors unmöglich.
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Jedoch richtet man sich entsprechend der Erfindung darauf
ein, einen Aufbau zu erhalten, wie er in Fig. 2 symbolisch
für die Regelstabbündel eines Reaktors während der Phase
der Erneuerung dargestellt ist.
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Zu diesem Zweck legt man nacheinander eine elektronische
Steuerung 23 zwischen jede Untergruppe 10 und der
verdrahteten Steuerlogik 12, die diese überwacht, beim
Auswechseln der statischen Leistungsversorgungsgruppe 9, die
vordem diese Untergruppe 10 steuerte.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der nicht
dargestellte Schrank, der eine bis dahin in Betrieb
befindliche statische Leistungsversorgungsgruppe 9 enthält,
während einer Programmierten Stillstandzeit des Reaktors,
geleert, ohne daß die Verdrahtung, die diesen Schrank
einerseits mit den Untergruppen 10 verbindet, die vordem durch
diese statische Leistungsversorgungsgruppe bedient wurde,
und andererseits mit der verdrahteten Steuerlogik 12,
geändert wird.
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Danach füllt man einen Teil des freigelassenen Platzes im
Schrank mit drei elektronischen Steuergruppen 23 auf, die
man einerseits mit den Leitungen 17 und 20 mit der
Verdrahtung, die an die mit der verdrahteten Logik der
Steuerung 12 angeschlossen ist, und andererseits mit einer der
Untergruppen 10, die vordem von der entfernten statischen
Leistungsversorgungsgruppe bedient wurde, verbindet.
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Während der Betriebsphasen, zwischen den Stillstandzeiten
des Reaktors im Verlauf der Erneuerung der
Regelstabbündel, wird dennoch bei der Erneuerung die Überwachung der
Untergruppen und die verdrahtete Steuerungslogik 12
mittels der elektronischen Steuergruppen 23 einerseits und
andererseits mittels der statischen
Leistungsversorungsgruppen 9 umfaßt.
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In dem vorgeschlagenen Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 3
dargestellt, ist eine elektronische Steuerung um einen
Rechner 24 herum ausgebildet und dessen Hilfskreise
ermöglichen es, ihm als Schnittstelle zwischen den
Leistungsversorgungsbrücken für eine Untergruppe 10 und
der verdrahteten Steuerlogik 12 zu dienen, über die der
betreffende Reaktor verfügt.
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Die erforderlichen Leistungsversorgungsbrücken 31', 32'
und 33' sind identisch oder vorzugsweise verbessert, mit
den Leistungsversorgungsbrücken 31, 32 und 33, die sie
ersetzen. Sie haben die gleichen Operationen mit
denselben Wicklungen der Elektromagnete 5, 6 und 7 auszuführen
wie diese.
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Der Rechner 24 ist konventionell mit einem üblichen
Prozessor 25 aufgebaut, dem eine Kombination von Aktiv- und
Festwertspeichern 26 zugeordnet ist, mit denen er über
einen Bus 27 Informationen austauscht. Der Mikroprozessor
25 steht mit den Leistungsversorgungseinheiten 31', 32',
33' mittels der Karten der Ausgangs-Schnittstelle 28 und
der Eingangs-Schnittstelle 29 über den Bus 27 in
Verbindung, er verkehrt außerdem mit der verdrahteten
Steuerlogik 12 mittels einer Anzeigen-Schnittstellen-Karte 30
und einer logischen Schnittstellen-Karte 35 über den Bus
27.
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Die Befehle, die vom Pult 11 über die verdrahtete
Steuerlogik 12 ausgehen, werden zum Rechner 24 über die
logische Schnittstellen-Karte 35 übertragen, zum einen Teil
über die Mehrdraht-Verbindung 20, zum anderen Teil über
den Bus 27. Die logische Schnittstellen-Karte 35
ermöglicht die erforderlichen Anpassungen der von der
verdrahteten Steuerlogik gelieferten Signale zur Erzeugung
numerischer Signale, die vom Rechner angenommen werden
können. Die Anzeigen-Schnittstellen-Karte führt eine
inverse Anpassung für die Signale zur Übertragung über die
Verbindung 17 zur verdrahteten Steuerlogik 12 aus ebenso
wie die Ausgangs-Schnittstellen-Karte 28 für die Signale,
insbesondere der Fehlermeldungen, zur Übertragung über die
Verbindung 17 zur selben Steuerlogik 12. Der Rechner 24
ersetzt den Zyklusgeber 14 für die Aufeinanderfolge der
Speisung der Elektromagnete durch die
Leistungsversorgungsbrücken 31', 32' und 33'.
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Zu diesem Zweck, auf den vom Pult 11 über die verdrahtete
Steuerlogik 12 kommenden Befehl hin, bildet der Rechner 24
numerische Befehlssignale, die für die Karte der Ausgangs-
Schnittstelle 28 bestimmt sind, die diese Signale in
binäre umformt, die für die Leistungsversorgungsbrücken
31', 32' und 33' bestimmt sind und die über die
Verbindung 38 übertragen werden. Die
Leistungsversorgungsbrükken liefern über Verbindungen 37 in analoger Form
Anzeigen, über die in den Wicklungen der Elektromagnete
fliessenden Ströme, diese Anzeigen werden zur Karte der
Eingangs-Schnittstelle 29 übertragen, die diese in
numerische Signale zur Übertragung zum Rechner 24 und/oder zur
verdrahteten Steuerlogik 12 überträgt zur
Weiterverarbeitung oder um diesen Rechnung zu tragen.
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Die Karte der Eingangs-Schnittstelle 29 empfängt ebenso
die Anzeigen in binärer Form, die von den
Leistungsversorgungsbrücken, insbesondere im Fall eines Fehlers oder
eines Tests, über die Verbindungen 36 übertragen werden.
Die Anzeigen-Karte 30 ermöglicht die Mitteilung von
Informationen an den Bediener über die elektronische
Steuergruppe 23, die sie aufweist, mittels der verdrahteten
Steuerlogik 12 und den Anzeigemitteln des Pultes 11, die
nicht dargestellt sind.