DE2302187C3 - Schaltungsanordnung zur Fehlerüberwachung einer Steuerungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung beziehl sich auf eine Schaltungsanordnung /ur Fehlerüberwachung einer SleuerungsanUige, die zwecks Eingabe eines Eingangssignals eingangsscilig über einen Befchlsschaller mil Befehlskontakt an einen Geber und /weeks Weitergabe eines Ausgangssignals ausgangsseitig an ein Stellglied angeschlossen ist, mit einer Überwachungseinrichtung, die /wischen Eingang und Ausgang der Sleuerungsanlage geschallet ist.

Eine solche Schallungsanordnung ist unlcr der Bezeichnung »l'ehlsignalsperre« aus dem Aufsatz von K. Nah n: »Zuverlässigkeil und Bciriebssicherhcit elektronischer Einrichtungen auf Schiffen«. Jahrbuch der Schiffbaulcchnischen Gesellschaft, 60. Band, 1%6, Springer Verlag Berlin!leidclbcrg-Ncw York, S. 383 bis 391, insbesondere aus Abb.8, bekanntgeworden. Bei dieser Schaltungsanordnung ist im Ausgang der Steuerungsanlage ein Prüfschalter vorgesehen, der jedoch keine Überwachungsfunktion hat. Vielmehr ist als Überwachungseinrichtung eine NOR-Sluie vorgesehen, die einer Meldeeinrichtung vorgeschaltet ist. Der erste Eingang der NOR-Sluie ist an die Verbindung zwischen Befehlsschalter und Steuerungsanlage und der zweite Eingang der NOR-Siufe ist direkt an den Ausgang der Steuerungsnnlage angeschlossen. Bei geschlossenem Befehlskonlakt des Befehlsschaltcrs gibl der vorgeschaltete elektrische Geber, z. B. eine Batterie, ein Eingangssignal an die Steuerungsanlage ab. Am Ausgang der freigegebenen Steuerungsanlage erscheint daraufhin ein Ausgangssignal, welches das Stellglied betätigt. Das betätigte Stellglied, z. B. ein Schütz oder Relais, hält einen Stromkreis, in dem eine elektrische Maschine angeordnet sein kann, geschlossen. Da Eingangs- und Ausgangssignal gleichzeitig auftreten, spricht die überwachende NOR-Siufe nicht an.

Tritt in der Steuerungsanlage jedoch ein innerer Fehler auf, z. B. ein Kurzschluß eines Gliedes oder ein Kontaktfeder, so kann jin Ausgang der .Steuerungsanlage trotz Öffnung des Befehlskonlakies ein Ausgangssignal auftreten. Ein solcher Fehler wird als »aktiver« Fehler bezeichnet. Ist ein solcher aktiver Fehler im Innern der Steuerungsanlage vorhanden, so gibt die NOR-Sluic ein Fchlcrmeldesignal an die nachgcschaltete Mcldccinrichiung ab. Diese sorgt dafür, daß die Spannung, /.. B. von der elektrischen Maschine im genannten Stromkreis, weggeschaltct wird. Die Mcldceinrichumg betätigt zu diesem Zweck aufgrund des Fchlermeldesignals ein Schutzorgan, /. B. einen .Schutzschalter oder ein Schutzrelais, das zusätzlich in diesem Stromkreis angeordnet ist. Der Stromkreis wird unterbrochen. Dadurch wird eine Auswirkung des aktiven Fehlers auf die Anlage im Stromkreis verhindert.

Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung kann das Stellglied aus prinzipiellen Gründen die Aufgabe, beim Auftreten eines aktiven Fehlers in der Sleuerungsanlage dem Stromkreis zu unterbrechen, nichl mitübernehmen. Denn am Ausgang der .Steuerungsanlage sieht sowohl beim eingeschalteten Befchlskontaki als auch beim Auftreten eines solchen aktiven Fehlers ein Ausgangssignal an. welches auf das Stellglied einwirkt. Neben dem Stellglied wird also zunächst das genannte Schuizorpan (z. B. Schutzschalter. Schutzrelais) benöligt. welches sofort bei Entstehung des Fchlcrmeldesignals den .Stromkreis unterbricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Schaltungsanordnung so auszugestalten, daß ein besonderes Schutzorgan, das dem Stromkreis zugeordnet ist und beim Auftreten des Fehlermcldesignals den Stromkreis unterbricht, einge-.spart werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Befehlsschalter als Doppelschalter mit einem Befehlskontakt und einem gleichzeitig und gleichzeitig betätigbaren Verriegelungskontakt ausgebildet und konstruktiv so ausgestaltet ist, daß Kurzschlüsse zwischen Befehlskontakt und Verriegelungskontakt ausgeschlossen sind, daß der Verriegelungskontakt in der Verbindung zwischen Steuerungsanlage und Stellglied angeordnet ist und daß ferner die Überwachungsein-

richtung eine Bereitschaftsanzeigeeinrichlung ist, die zwischen einem Leitungspunkt vordem Befehlskontakt einerseits und einem Leitungspunkt zwischen Steuerungsanlage und Verriegelungskontakt andererseits angeschlossen ist.

Die Erfindung gehl dabei von der Überlegung aus, daß die Aufgabe des bisher üblichen Schutzorgans (z. B. Schutzschalter, Schutzrelais) vom Verriegelungskontakt im Befehlsschalter übernommen werden kann. Das

kostspielige Schutzorgan, das i. a. für Starkstrom oder Hochspannung ausgelegt sein muß, kann somit eingespart werden. Befehlskontakt und Verriegelungskontaki des Doppelschalters sind mechanisch so miteinander verbunden, daß sie auf Befehl zwangsweise gemeinsam schalten. 1st der Befehlskontakt geöffnet, so ist auch der Verriegeiungskontakt geöffnet, und die Verbindung zwischen Steuerungsanlage und Stellglied ist unterbrochen. Das Stellglied ist somit ohne Einschaltbefehl also

Geber 11 kann auch zusätzlich zur Speisung der elektrischen oder elektronischen Bauelemente der Steuerungsanlage 2 herangezogen werden.

Der Verriegclungskoniakt 6 des Befehlsschaltcrs 3 ist in der Verbindung zwischen der Steuerungsanlage 2 und dem Stellglied 4 angeordnet, und zwar zwischen der Ausgangsklemme 13 der Steuerungsanlage 2 und der einen Anschlußklemme 14 des Stellgliedes 4. Er dient zur Unterbrechung des Slellsignalweges und Blockie-

fhl

bei geöffnetem Doppelschalter, stromlos. Es wird also io rung des Stellgliedes 4, wenn kein Befehl am nicht betäiigt, und zwar auch nicht beim Auftreten eines Befehlschalter 3 ansteht. Die andere Anschlußklemme aktiven Fehlers in der Steuerungsanlagc. Selbst wenn des Stellgliedes 4 ist an der Klemme 12 auf Masse M die Überwachungseinrichtung versagt, ist dieser strom- gelegt. Eine elektrische Bereitschaftsanzeigeeinrichtung lose Zustand gegeben. Das wird als ein besonderer 15 liegt zwischen einem Leilungspunkt 16 vor dem Vorteil gegenüber der bekannten Schallungsanordnung 15 Befehlskontakt 5 einerseits und einem mit der angesehen. Als weiterer Vorteil ist anzuführen, daß die Au'.gangsklemme 13 zusammenfallenden Leitungs-Schaltung!>anordnung auch dann noch sicher ist, wenn punkt zwischen Steuerungsanlage 2 und Verriegelungsder Schaltkontakt am Eingang der Steuerungsanlage kontakt 6 andererseits. Die elektrische Bereitschaftsandefekt ist und sich nicht öffnen laß!. Auch in diesem Fall zeigeeinrichlung 15 ist gemäß der Figur vorzugsweise ist der stromlose Zustand noch gewährleistet, da die 20 als Bereitschaftslanipe ausgeführt. Sie wird in der Nähe Verbindung zwischen Steuerungsanlage und .Stellglied des Befehlsschalters 3 installiert, gegebenenfalls in den

ohne Befehl am Verriegelungskoniakt unterbrochen ist. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur näher erläutert. Die in der Figur dargestellte Schallungsanordnung dient zur Fehlerüberwachung einer Steuerungsanlage 2, die an sich beliebig aus konventionellen, mechanischen, pneumatischen, fluidischen, elektrischen oder elektronischen Bauteilen aufgebaut sein kann. Die Slcucrungsanlage 2

Befehlsschalter 3 eingebaut. Als Bereitschaftsanzeigeeinrichtung 15 kann auch eine andere Einrichtung, z. B. ein elektrisches Schauzeichen, dienen. Das Stellglied 4 kann ein beliebiges Ausgabeorgan sein, z. B. ein Relais, ein Schütz, ein Magnetventil oder eine andere Wicklung mit Magnetkern. Es kann beispielsweise zum Steuern eines elektrischen Stromes oder auch zum Steuern pneumatischer Drücke oder

kann z. B. mit Transistoren oder integrierten Schaltkrei- 30 Durchsätze. z.B. in Verbindung mit Pumpen, herangesen bestückt sein. Sie hat die Aufgabe, von eiiicm zogen werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist Befehlsschalter 3 in Abhängigkeit von mehreren das Stellglied 4 ein Schütz, welches über einen Freigabcsignalcn «7. b. c als Funktion Av ein Ausgangs- Kontaktträger 17 den Hauptschalter 18 in einem signal an ein Stellglied 4 /u liefern. Die Frcigabcsignale elektrischen Stromkreis 19 steuert. In diesem Strom- ;/. b. (.'können /. B. Meß-, Vergleichs- oder Zählgrößen in 35 kreis 19 wird bei geschlossenem Hauptschalter 18 z. B. einem Herstellungs- oder Mischungspro/eß sein. Im eine elektrische Maschine 20 von einer Spannungsquelle folgenden wird vorausgesetzt, daß durch die Steucrungsanlagc 2 als Ausgangssignal eine Spannung gegen
Masse M gegeben ist und daß ein solches Ausgangssignal, sofern es nicht erwünscht ist,gefährlich ist.

Der Befehlsschalter 3 ist .ils Doppelschalier mil

21 gespeist. Die Spannungsquellc 21 kann beispielsweise aus einem Stromrichter bestehen, der an ein Wcchsclspannungsnel/ angeschlossen ist. In einem Kraftwerk kann die elektrische Maschine 20 auch ein Generator sein, der in ein Stromnetz einspeist, welches anstelle der Spannungsquellc 21 in die Figur einzuzeichnen wäre.

Von einem aktiven Fehler oder Defekt in der

Kurzschlüsse zwischen dem 45 Slcucrungsanlage 2 spricht man dann, wenn die dem Verriegeiungskontakt 6 Stcucrungsanlage 2 an ihrer Ausgangsklcmme 13 ein

einem Befehlskontakt 5 und einem Verriegelungskontaki 6 ausgebildet. Bei der Auswahl des Befchlsschallcrs 3 ist darauf zu achten, daß dieser konstruktiv so ausgestaltet ist, daß
Befehlskonlakl 5 und

prinzipiell ausgeschlossen sind. Das kann /. I?. durch Ausgatigssignal abgibt, obwohl der Befehlskontakl 5 an

spezielle Ausbildung der Kontakte 5, 6 de Gehäuses ihrer Fingangsklcmmc 10 geöffnet isi. Ein solcher

oder durch angebrachte Isolierkörper gewährleistet aktiver Fehler kann durch schlechte Isolation oder

sein Beide Kontakte 5, 6 sind durch ein als Stange 50 Leiiiingsberührungen innerhalb der Stciierungsanlage 2

dargestelltes Betätigungsorgan 7 miteinander niccha- Zustandekommen. Durch dieses unerwünschte Aus-

nisch verbunden. Wird der Bcfchlsschalter 3 /. B. von Hand in Richtung des Pfeiles 8 niedergedrückt, wird also ein Befehl gegeben, so werden beide Kontakte 5, β gleich/eilig geschlossen. Beide Kontakle 5, 6 können durch Loslassen gleich/eilig wieder geöffnet werden. Außer einem solchen sclbsirückslcllcndcn Bcfehlsschaller 3 kann auch ein einrastender D"ppelschalter verwendet werden.

Der Befehlskonlakt 5 ist /wischen eine Klemme 9 und

gangssignul würde, wäre der Vcrricgelungskoniaki 6 in üblicher Weise überbrückt, das Potential /' an der Anschlußklemme 14 liegen. Fs würde das Stellglied 4 angesicLieri. was /u einem unerwünschten Ingangsetzen der elektrischen Maschine 20 führen würde. Der gleichzeitig mit dem Befehlskonlakt 5 betätigte Verriegeiungskontakt 6 sorgt dafür, daß der Stromkreis 9 gegen einen solchen Fehler gesichert ist.

Zunächst sei ein erster Fall betrachtet, bei dem der

eine Fingungsklcmmc 10 der Sleucrungsanlagc 2 Belclilsschaller 3 an beiden Kontakten 5, 6 gcöffnel ist. geschaltet. Die Klemme 9 wird von einem elektrischen Im Normalfall wird die Steuerungsanlage 2 dann kein Geber II, z.B. einer Batterie, mit einem positiven Ausgangssignal abgeben, d. h. die Ausgangsklcmme 13 Sieuerpotcnlial P versorgt, das bei einer Stcuerungsan- liegt auf Masse Λ/. Die Bcreiischafisanzeigccinrichuing lagc2milTransistorcnbeispiclswci.sc +24 V betragen 65 15. also insbesondere die Bereitschaftslanipe, erhält kann. Bei geschlossenem Befehlskonlakl 3 liegl also das
Slcucrungspolcntial P als Eingangssignal an der
Eingangsklcmmc 10 der Stcucrungsanlage 2 an. Der

somit ein Bercitschaftssignal. d. h. die Bereitschaftslanipe leuchtet auf. Im Störungsfall gibt die Stcucrungsanlage 2 bei einem aktiven Fehler ein gegenüber Masse M

positives Ausgangssignal an der Ausgangsklcmmc 13 ab. Ist die Höhe dieses Ausgangssignals gleich dem Potential P, so beträgt die Poieniialdiffcrcn/ zwischen den Klemmen 13, 16 null Volt, und die Bercitsehaflslampc leuchtet nicht. Das Auftreten eines aktiven Fehlers in der Steuerungsanlage 2 macht sich also durch Hclligkcitsabnahmc oder Erlöschen der Bcrcilschaftslampc bemerkbar. Das Stellglied 4 wird nicht betätigt.

Als nächstes sei ein zweiter Fall betrachtet, bei dem der Bcfchlsschalter 3 an beiden Kontakten 5, 6 geschlossen ist. Sobald die Frcigabcsignalc <·), b. c die Steuerungsanlagc 2 freigeben, steht an der Ausgangsklemmc 13 ein positives Potential an. Das Stellglied 4 wird durch das Ausgangssignal betätigt, und die Bercitschaflslampc ist wegen der Polcntialdifferenz Null dunkel. Leuchtet die ßcrcitschaftslainpe in diesem zweiten Fall jedoch auf, d. h. ist kein Ausgangssignal vorhanden, so ist entweder eines der Freigabesignale /;. b, cnichl vorhanden, öderes liegt in der Steuerungsanlage 2 ein passiver Fehler vor.

Schließlich sei ein dritter Fall betrachtet, bei dem von Hand entgegen der Richtung des Pfeiles 8 ein Befehl gegeben wird. Der Verriegelungskontakl 6 werde infolgedessen geöffnet, der Befehlskontakt 5 bleibe jedoch infolge eines Fehlers, z. B. infolge Zusammenschmelzen der Kontaktpunkte, geschlossen. Auch in diesem dritten Fall gibt die freigegebene Steuerungsanlage 2 ein Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 13 ab, und die Bereitschaftslampe ist wegen der Potentialdifferenz Null dunkel. Dieser Fehler am Befehlskontakt 5 macht sich also wie der beim ersten Fall erläuterte aktive Fehler bemerkbar. Das Stellglied 4 wird nicht betätigt.

Zusammenlassend ist bei diesen drei Fällen festzuhalten, daß dann, wenn kein Befehl ansicht, wenn also der Befchlsschaller 3 nicht niedergedrückt ist, ein Fehler durch Erlöschen der Bereiischaflslampe angezeigt wird. Das Stellglied 4 wird nur im gewünschten Fall, wenn also beide Kontakte 5,6 geschlossen sind, betätigt.

ίο Darüber hinaus isl die Bcreitsehaftsanzeigcciiiriehlung 15 in der dargestellten Schaltungsanordnung gegen solche Einfachfchler wie »Drahtbruch«, »Masscschlulj«, »interne Kontakiunicibreeliung«. »Kurzschluß« sicher. In all diesen Rillen entsteht auch bei geöffnetem Befehlsschalter 3 kein Bereitsignal, d.h. die Bereitschaftslampe isl dunkel. Sie zeigt somit dem Beobachter an. daß eine Störung vorliegt, daß die dargestellte Schallungsanordnung also mit einem Fehler behaftet ist. Dieser Fehlei' wird genauso angezeigt wie ein aktiver Fehler der Stcucrungsanlage 2 oder ein Kurzschluß am Bcfchlskontakl 5. Man kann sagen: 1st die Bercilschafislampe bei nicht betätigtem Befchlsschaller 3 dunkel, so liegt ein Fehler vor. Nachdem dies erkannt wurde, kann der Fehler lokalisiert und behoben werden.

Im Ausfülmingsbeispiel wurde eine elektrische Schaltungsanordnung beschrieben. Es lassen sich entsprechende Schaltungsanordnung^ mit Mitteln der Pneumatik oder Fluidik aufbauen. Als Steuermedium wäre also in diesem Fall nicht elektrischer Strom, sondern Druckluft oder Flüssigkeit vorzusehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 tfßS

Claims (4)

Patentansprüche:

1. .Schaluingsanordruing /ur Fehlerüberwachung einer Steuerungsanlage, die zwecks Eingabe eines Eingangssignals eingangsseitig über einen Beiehlsschalter mit Befehlskontakt an einen Geber und zwecks Weitergabe eines Ausgangssignals ausgangsseitig an ein Stellglied angeschlossen ist, mit einer Überwachungseinrichtung, die zwischen Eingang und Ausgang der Sleuerungsanlage geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Befehlsschalter (3) als Doppeischalter mit einem BefehlsKontakt (5) und einem gleichzeitig und gleichsinnig betätigbaren Verriegelungskontakt (6) ausgebildet und konstruktiv so ausgestaltet ist, daß Kurzschlüsse zwischen Befehlskonlakt (5) u.-id Verripgelungskontakt (6) ausgeschlossen sind, daß der Verriegelungskontakt (6) in der Verbindung zwischen Steuerungsanlage (2) und Stellglied (4) angeordnet ist und daß ferner die Überwachungseinrichtung eine Bereitschaftsanzeigeeinrichtung (15) ist, die zwischen einem Leitungspunkt (16) vor dem Befehlskontakt (5) einerseits und einem Leitungspunkt (13) zwischen Steuerungsanlage (2) und Verriegelungskontakt (6) andererseits angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Doppelschalter ein von Hand betätigbarer Doppeltastschalter vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuermedium elektrischer Strom vorgesehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuermedium ein Fluid wie Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit vorgesehen ist.