NO823071L - Overvaakningskrets. - Google Patents

Abstract

En overvåkningskrets for kontrollsystemet (10) for et kraftverk (14,16) som måler varigheten mellom suksessive kontrollpulser fra en utmatingsport (12a) i en datamaskin (10). I tilfelle noen av kontrollpulsene skulle over-skride det forutbestemte tidsintervallet, sen-der pulskontrollmottakeren.(14,16) et ubrukbart signal gjennom en sperreanordning (13) til buf-fer lagrene i banen for kontrollsignalene. Bufferlagrene overføres da umiddelbart til en blokkert ' tilstand hvor eventuelle etterfølgende kontrollpulser blir hindret i å nå frem til kraftverkets kontrollsystem. En tilbakeføringsknapp (36) vippes over for å nullstille en igangsetteranordning (22) som starter opp igjen programmet i datamaskinen. Et oppstartings-forsinkelsesorgan. (28) sørger for at ingen uønskede kontrollpulser får nå frem til kraftverkets kontrollsystem under en oppvarmingsperiode når de digitale logikkretsene bringes i stand.

Description

Oppfinnelsen vedrører generelt datamaskinsystemer, nærmere bestemt en overvåkningskrets som er beregnet på å brukes i forbindelse med mikrodatamaskin-kontrollsysterner for en brennstoffcelle e.l. for å garantere sikker og pålitelig stans i tilfelle svikt i mikrodatamaskinens programvare eller logikk-kretser.

Det er allerede kjent tallrike tekniske løsninger ved-rørende overvåning av en datamaskin for å sikre korrekt funk-

sjon. Et kjent system av dette slag er beskrevt i U3-patent-skrift 3.795.800. Dette systemet er innrettet til å påvise funksjonsfeil i et kommunikasjonsledd. Etter at funksjonsfeil er inntrått, setter en logikkrets i forbindelse med en tidskrets igang kondisjon aringssignaler for sekvensiell drift av en fjern-prosessor og et datasett i fjern-behandlingssystemet. En tidskrets i det kjente systemet sørger for innstilling av en forutbestemt tidsforsinkelse. Dersom systemet

ikke observerer en program-vareinstruksjon som angir korrekt arbeidsmåte under forsinkelsesperioden, blir det antatt at det eksisterer en tilstand med funksjonsfeil. Tidskretsen avgir da et datasett med et signal som effektivt kopler ut datasettet. Etterpå sørger systemet for å sette iverk en rekke operasjoner for å normalisere fjern-prosessoren og datasettet. Nevnte operasjoner innbefatter slettelse av fjern-prosessoren i fjernbehandlingssystemet med hensyn til all tidligere informasjon, fråkopling av fjernbehandlingssystemet fra høreledningen over en forutbestemt tidsperiode, igangsetting

av fjern-behandlingssystemet slik at det settes istand til å

motta en returmelding fra sentralenheten, og innstilling av fjern-prosessoren i fjern-behandlingssystemet slik at den kan motta meldinger fra sentralenheten. Så snart disse operasjonene har funnet sted, blir fjern-behandlingssystemet matet med den

informasjon det hadde før den tilstand som forårsaket funksjonsfeilen.

En annen tidligere kjent anordning er beskrevet i US-patentskrift 4.072.852. Dette apparatet overvåker tilstede-værelsen av periodiske utgangssignaler fra den digitale datamaskinen ved hjelp av en føler eller detektor for manglende pulser. Når detektoren avføler et manglende ut-gangssignal fra datamaskinen, angir den at datamaskinen ikke arbeider. Det blir da frembragt en omstart-p.uls, .:;SO.m datamaskinen tilføres for å bli startet opp igjen og for å nullstille overvåkningskretsen.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse har vært å komme frem til en forbedret datamaskin-overvåkningskrets som er innrettet til å kunne stanse et kraftverk e.l. i tilfelle svikt i mikrodatamaskinenes programmvare- eller logikkretser.

Et annet formål har vært å skaffe frem en svikt-avfølende krets for overvåkning av utdata fra en datamasin-kontrollert brennstoffcelle, for automatisk å bringe kraftverket over i sikker driftsstanstilstand i tilfelle svikt i en programvare-éller logikkrets.

I overensstemmelse med et særlig trekk ved overvåkningskretsen ifølge op<p>finnelsen blir en mikrodatamaskin, som driver et kraftverk, overvåket med hensyn til programvare-svikt. I tilfelle det oppstår en funksjonsfeil overfører overvåkningskretsen en serie bufferlagre til deres blokkerings-tilstand, hvor mikrodatamaskinen stanses og kraftverket bringes til kontrollert driftsstans.

I samsvar med et annet trekk ved oppfinnelsen blir det hindret tilfeldig oppstarting av et kraftverk e.l. som blir kontrollert av en mikrodatamaskin. Ettersom digitalkretser arbeider uregelmessig under oppstartingsfasen når spennings-nivået fra en kraftkilde varierer når det nærmer seg sitt driftspotensial, kunne mikrodatamaskinen utilsiktet frembringe pulser som kunne påvirke bryterelementene i kraftverket. Overvåkningskretsen innbefatter en tilbakeføringsbryter som

må vippes over etter oppstarting for å kople mikrodatamaskinen til bryterelementene.

De foregående og andre formål, trekk ved og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå nærmer av den etterfølgende beskrivelse av foretrukne utførelsesformer under henvisning til vedlagte tegninger hvor: Fig. 1 viser et blokkskjerna over en utførelsesform av

overvåkningskretsen ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et tidsstyringsskjerna for overvåkningskretsen ifølge fig. 1.

Et av de viktigste trekk ved overvåkingskretsen ifølge oppfinnelsen består i at den motvirker såvel feilaktig oppstarting av en mikrodatamaskin som styrer et kraftverk som å bringe kraftverket til automatisk driftsstans i tilfelle svikt i programvare- eller annet logikkrets som har sammenheng med beregninger som utføres av mikrodatamaskinen. Dette trekk er særlig viktig når nevnte kraftverk er en brennstoffcelle som gjennom et fasevendertrinn er koplet til et effekt-gitter eller liknende anordning som forbruker vekselstrøm-energi. Mikrodatamaskinen overvåker vanligvis tallrike tilstander som har sammenheng med både brennstoffcellen, fasevender-trinnet og effektgitteret. Ved drift av en brennstoffcelle innbefatter inndata til mikrodatamaskinen slike parame tre som reformtemperatur, stakk-temperatur, -strøm og

-spenning,og mikrodatamaskinen følger et forutbestemt program for å fastsette brennstoffstrøm, kjølemiddelstrøm o.s.v. ved å endre de kontrollsignaler som tilføres forskjellige ventiler e.l. Andre eksempler på beregninger som vanligvis blir utført av en mikrodatamaskin vedrører tilkoplings- og fraslags-tidene.. for f ase vendertrinne ts bryterelementer. Eventuell opphengnrig eller forsinkelse i de program-vare- eller logikk-kretser som er tilknyttet beregningene som utføres av mikrodatamaskinen kunne forårsake alvorlige fuksjonsfeil som ville resultere i betydelig skade på brennstoffcellen eller fasevendertrinnet. Det er således særlig viktig å overvåke mikrodatamaskinens arbeidsmåte nøye. Mirkodatamas-:kinen gjøres manøver—udyktig ved hjelp av en ubrukbar puls (beskrevet mer detaljert senere) som tilføres tilbakeførings-kontakten i mikrodatamaskinen som stopper programmet.Samtidig tilføres det ubrukbare signalet til tretilstands-buffer-

lagre, som er plassert i kontrollbanen til brennstoffcellens kdplingselementer. Dette ubrukelige signalet gjør at tretilstands-bufferlagrene ikke vil reagere på eventuelle spredepulser fra mikrodatamaskinen.

Det henvises nå til fig. 1, hvor det er vist et utførelses-eksempel på en overvåkningskrets ifølge oppfinnelsen. Et kraft-eller drivverk (ikke vist) blir kontrollert av en mikrodata-

maskin 10, som vanligvis overvåker kraftverkets tallrike drifts-parame.tre og tar avgjørelser ved å følge de fortløpende trinn i et forutbestemt program-vareprogram. Mikrodatamaskinen 10

har et antall utmatingsporter 12. Gjennom disse passerer kontrollpulsen for mange ventiler, brytere o.s.v. til de enkelte elementer. Et eller flere bufferlagre 13 med tre tilstander eller en liknende sperre- eller blokkeringsanordning kan være anbragt mellom mikrodatamaskinen 10 og de anordninger som skal motta kontrollpulsen. Tretilstands-bufferlagrene 13 har som kjent en tilkoplingskontakt, som når den blir påvirket av en puls,bringer anordningen til å innta en blokkert tilstand eller en tilstand med høy impedans, slik at ingen kontrollpuls vil passere igjennom den. Utmatingsportene 12 er de porter som pulsen passerer igjennom til de kontrollerte anordninger. En slik port 12 a er koplet til en puls-kontrollmottaker og adresseres ved slutten av programvare-rutinen av mikrodatamaskinen 10. Denne puls-kontrollmottakeren innbefatter en sentral- eller enveis multivibrator 14, som er koplet til utmat ingsporten 12a, og en tidsinnstilt elektronisk enhet 16, som er koplet til multivibratoren 14 og tidsinnstiller overføringen av enveis-multivibratoren til dens stabile tilstand etter en forutbestemt tidsperiode som står i forbindelse med programsløyfetiden.Utgangen fra enveis-multivibratoren 14 er koplet til den ene inngangen av en nog-port 20 -ved hjelp av en ledning 18.

Overvåkningskretsen ifølge oppfinnelsen innbefatter

også et igangsettings-forsinkelsesorgan for å hindre puls-overvåkningskretsen fra å arbeide når mikrodatamaskinen 10

setter igang alle digitalkretsene under en oppstartingsperiode, etter et effekttap eller en annen slik tidsperiode mens mikrodatamaskinen 10 tilbakestiller alle logikkretsene til utgangs-punktet. Igangsettersløyfen innbefatter en envéisrnultivibrator 22, som med sin utgang via en ledning 24 er koplet til en inngang av nog-porten 20. En tidsinnstilt enhet 26, såsom et enkelt RC-nettverk, tidsinnstiller overføringen av enveis-multivibratoren 22 tilbake til dens stabile tilstand etter at program-vareprogrammet har satt igang samtlige logikkelementer.

Enda et trekk ved overvåkningskretsen ifølge oppfinnelsen består i anvendelsen av en oppstartings—forsinkelses-sløyfe som sørger for at alle logikkretsene, inklusive mikrodatamaskinen 10 får tildelt tilstrekkelig tid under en oppstartingsperiode til å nå frem til en stabil tilstand før mikrodatamaskinen begynner på igangsettingsprogrammet for alle logikkelementene. Oppstartings-forsinkelsesorganet innbefatter en vippe 28, hvis utgang via en ledning 30 er ko<p>let til en inngang av en og-port 32. En tidsinnstilt elektronisk enhet 34, som er koplet til vippen 28, utfører tidsinnstilling kort tid etter at digitalkretsene er gjort strømførende fra begynnelsen og tilbakestiller alle digitalelementene ved dette punkt.

En tilbakeføringsknapp 36 er tilkoplet og må vippes over hver gang kretsen er sperret, slik at mikrodatamaskinen 10 starter igangsettingsprogrammet for å mate og sette igang alle de digitale logikkretsene.Tilbake føringsknappen 36 er gjennom en tradisjonell hoppingshindrende enhet (debounder) 38 via en ledning 40 koplet til en inngang av og-porten 32 og via en ledning 42, for å nullstille både vippen 28 og enveis-multivibratoren 22.

Under samtidig henvisning til fig. 2 følger det nå en for-klaring av virkemåten for overvåkningskretsen ifølge oppfinnelsen. Som angitt kortfattet i det foregående, er det anordnet et oppstartings-forsinkelsesorgan som sørger for at mikroma-skinen 10 og alle digitalkretsene får anledning til å bringes iorden når kontrollsystemet først energiseres, for å hindre uønskede kontrollpulser som kunne aktivere drivverket på en utilsiktet måte.Før tidspunkt t0er mikrodatamaskinen 10 og alle dens logikkretser ikke energisert, d.v.s. at samtlige kretser befinner seg i deres nedre, tilstand (low state). Ved tidspunktet t0energiseres mikrodatamaskinen 10 og kontrollsystemet for kraft-eller drivverket og hele systemet begynner å bli forsynt med drivkraft. Ved tidspunktet tl påvirker den tidsinnstilte elektroniske enheten 34 vippen 28 med et signal, hvilket angir at det har gått tilstrekkelig tid til å ha tillatt logikkretsene å

komme i stand. Utgangen fra vippen 28 er null og det samme er tilfelle for og-portens 32 utgang. Overvåkningskretsen befinner seg nå i en stabil holdetilstand og klar for nullstillings-

eller tilbake føringsbryteren 36 som skal vippes over.

Ved tidspunkt<fc2>blir den manuelle tilbakeføringsbryteren 36 vippet over og en puls blir tilført oppstartingsvippen 28

og også til den igangsettende enveis-multivibratoren 22, og nullstiller dem begge samtidig. Dette medfører også at det til-føres en puls via ledningen 40 til og-porten 32. Når tilbake-føringsknappen frigjøres ved tidspunkt fc3, føres pulsene på led-ningene 40 og 42 tilbake til deres stabile tilstand og tidskretsen 26 settes istand. Ved dette tidspunkt<t>3 er,alle tre inn-gangene til og-porten 32 i høy tilstand og den blir sperret i på-stillingen (påslått tilstand). Dette bringer mikrodatamaskinen 10 til å påbegynne sitt igangsettingsprogram for logikk-kretsene. Samtidig aktiveres tretilstands-bufferlageret 13, og dette gir kontrollsignalene anledning til å nå frem til drivverkets hovedkoplingselementer. Igangsetters løyfen hindrer gjennom nog-porten (NAND) 20 at puls-kontrollmottakeren sperrer og-porten 32 før det tidspunkt igangsettingsprogrammet har blitt fullført og det frembringes for hovedkoplingselementene. Til slutt er det ved tidspunkt ^5 den tidsinnstilte elektroniske enheten 26 som sørger for tidsinnstillingen eller -styringen og og-porten 32 som reagerer på et ubrukbart signal fra enveis-mul tivibratoren 14 av puls-kontrollmottakeren.

Puls-kontrollmottakeren overvåker som nevnt kontinuerlig kontrollpulsen i utmatingsporten 12a, og enveis-multivibratoren 14 blir ved normal drift kontinuerlig nullstilt ved hver kontrollpuls fra mikrodatamaskinen før den tidsinnstilte elektroniske enheten 16 tar pause (timing aut).Dersom det imidlertid inntreffer svikt i programvare- eller annen logikkrets, ville ikke enveis-multivibratoren 14 bli nullstilt før enheten 16

tok pause.Hvis denne svikt, fig. 2, finner sted ved tidspunkt ^6, endrer utgangen fra enveis-multivibratoren 14 på ledningen 18 seg til sin høye tilstand og samtidig, gjennom nog-porten 20, sperrer og-porten 32. På dette tidspunktet utsettes tretilstands-buffertrinnet 13 for et høyt signal som øyeblikkelig gjør at den ikke reagerer på kontrollpulser fra mikrodatamaskinen 10. Dette "trekker ut støpselet" ved kraft- eller drivverket ved øyeblikkelig å avbryte alle kontrollsignalene til brennstoffcellen og samtidig bringe hele drivverket til en fullstendig driftsstans.

I denne tilstand hindrer tretilstands-buffertrinnet 13 kontrollsignaler fra å nå kraft- eller drivverkets hovedkoplingselementer og andre komponenter, slik at dette ikke kan startes igjen utilsiktet.

For å starte hele systemet igjen, vippes tilbakeførings-bryteren 36 over (tidspunkt<t>7) og hele systemet går igjen gjennom igangsettingstrinnene som tidligere omtalt.

Selv om oppfinnelsen er vist og beskrevet med hensyn til en foretrukket utførelsesform, er det klart at den kan underkastes ulike endringer i form og detaljer uten å fra-vike de rammer etterfølgende patentkrav trekker opp.

Claims (6)

1. Overvåkningskrets beregnet på anvendelse i forbindelse med et kraftverk som omfatter en datamaskin som følger et på forhånd stilt program og herunder avgir kontrollsignaler gjennom et antall utmatingsporter, karakterisert ved at den omfatter et puls- overvåkningsorgan som er koplet til datamaskinens utmatingsporter og innbefatter et første tidsstyringsorgan med en forsinkelsesperiode som er satt i relasjon til den maksimale varigheten av en kontrollpuls gjennom de overvåkede utmatingsportene J

sperre- eller blokkeringsorgan som er koplet etter datamaskinen og tjener til å blokkere kontrollpulser til kontrollsystemet når det utsettes for et ubrukbart signal, et tilbakeføringsorgan som innbefatter et igangsetterorgan for gjenoppstarting av det forutopptrukne programmet som datamaskinen følger, for å sette igang kontrollsystemets logikkretser, idet puls-overvåkningsorganet, når en kontrollpuls som av-gis fra datamaskinen gjennom den overvåkede utmatingsporten over-skrider en forutbestemt varighet, avgir et ubrukbart signal til nevnte sperreorgan, slik at kontrollpulsen hindres i å nå frem til nevnte kontrollorgan for kraftverket, for derved å stanse kraftverket.

2. Overvåkningskrets i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den ytterligere innbefatter et oppstartings-forsinkelsesorgan som er innrettet til å utsette sperreorganet for et ubrukbart signal under kontrollsystemets oppstartings-fase for derved å hindre at en uø nsket signalpuls får virke skadelig inn på nevnte kontrollorgan.

3. Overvåkningskrets i samsvar med krav 2, karakterisert ved at oppstartings—forsinkelsesorganet innbefatter et vippe- og et tidsstyringsorgan, idet vi <p> peorganet er koplet til sperreorganet, mens tidsstyringsorganet er innrettet til å føre vippeorganet tilbake til dets stabile tilstand etter en forutbestemt tidsperiode som svarer oppvarmings-forsinkelsesperioden.

4. Overvåkningskrets i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den ytterligere innbefatter et tilbake-føringsorgan som er koplet til igangsetterorganet og oppstartings-vippeorganet for å nullstille samme når tilbakeføringsor-ganet er vippet over.

5. Overvåkningskrets i samsvar med krav 1, karakterisert ved at igangsetterorganet innbefatter en sentral eller enveis-multivibrator og en tidsinnstilt elektronisk enhet for tilbakeføring av multivibratoren til dens stabile tilstand, idet den tidsinnstilte elektroniske enheten har en forsinkelsesperiode som svarer til den tid det tar å sette igang samtlige logikkretser i datamaskinen.

6. Overvåkningskrets i samsvar med krav 1, karakterisert ved at puls-overvåkningsorganet, som er koplet til datamaskinens utmat.ingsporter innbefatter en tidsinnstilt elektronisk enhet med en forsinkelse som er litt lengre enn. den maksimale varigheten av kontrollpulsen som passerte igjennom utmat insporten, idet puls-overvåkningsorganet, bortsett fra når det ernullstilt, blir overført til sin stabile tilstand ved hjelp av tidsstyringsorganet som frembringer et ubrukbart signal som overfører sperreorganet til dets blokkerte tilstand.