DE1537532B2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf digitale logische Schaltungen, insbesondere /?z-aus-«-Schaltungen, und
elektrische Regelsysteme für Betriebsanlage- oder Verfahrenssteuerungszwecke, bei denen logische Schaltungen
verwendet werden.
Derartige Regelsysteme weisen gewöhnlich ein Meßinstrument auf, das so eingerichtet ist, daß als Antwort
auf den Wert eines Parameters ein Signal eingeleitet wird, welches einem Umformer zugeführt wird, um die
Betriebsanlage oder das Verfahren in einer vorbestimmten Weise zu beeinflussen oder um ein Warnsignal
darüber zu geben, daß ein Grenzwert erreicht ist. Der Betrieb des Umformers kann daher einen
bedeutsamen Einfluß auf die Betriebsanlage haben,
ίο und es ist wichtig, daß nicht nur das Regelsystem
zuverlässig ist, sondern auch das Risiko, daß der Umformer als Antwort auf ein unechtes Signal anspricht,
auf ein Minimum beschränkt wird. Es ist üblich, die Meßinstrumente fehlersicher zu konstruieren, d. h.
derart, daß, wenn sie ein falsches Signal liefern, ihr Ausgangssignal identisch mit dem Signal ist, das bei
anormalen Zuständen erzeugt würde; daher liefern die Instrumente gewöhnlich ein Ausgangssignal bei normalen
Zuständen, während anormale Zustände durch das Fehlen eines Ausgangssignals angezeigt werden.
Die Zuverlässigkeit wird weiterhin noch durch Redundanz insoweit verbessert, daß die Instrumente selbst
und die Übertragungsleitungen zur Übertragung des Warnsignals zu dem Umformer mehrfach vorhanden
sind. Auf diese Weise wird die Information über den oder die Grenzparameter über eine Anzahl von
Kanälen zu den Umformern übertragen. Um einen unechten bzw. auf Fehlsignale ansprechenden Betrieb
des letzteren soweit wie möglich zu vermindern, sind die Umformer derart ausgebildet, daß sie nur als
Antwort auf die Mehrzahl der vervielfältigten Übertragungsleitungen in Betrieb treten. Zu diesem Zweck
sind Boolesche Verknüpfungsglieder in das System zwischen das Meßinstrument und den Umformer geschaltet
worden, wobei derartige Boolesche Verknüpfungsglieder, wie sie bisher vorgeschlagen wurden und
die einen erheblichen Vorteil mit sich bringen, einen . binären Zustand verkörpern, in dem das Element fortwährend
in seinen beiden Zuständen durch das Vorhandensein eines elektrischen Wechselstromsignals
gebraucht wird, wobei das Element in ein logisches System eingegliedert ist, ansprechend auf das Vorhandensein
oder das Fehlen des Wechselstromsignals. So nimmt z. B. in einer Majoritätsschaltung von
Booleschen Verknüpfungsgliedern (nachfolgend als binäres Mehrheitssystem bezeichnet) das Ausgangssignal
einen der beiden Zustände an, wie sie durch die Zustände, die die Mehrzahl der vervielfältigten Leitungen
aufweisen, bestimmt sind. In einer Sicherheitsschaltung, welche ein binäres Mehrheitssystem verkörpert
bzw. sich seiner bedient, kann das Vorhandensein eines Ausgangssignals dazu verwendet werden,
den Betrieb eines Anlage- oder Verfahrensumformers nur so lange zu unterbrechen, wie Eingangssignale von
der Mehrzahl der Instrumente vorhanden sind, während der Umformer zur Abgabe eines Warnsignals
oder zur Durchführung einer Steuerung nur dann in Betrieb gesetzt wird, wenn mindestens eine Mehrzahl
der Eingangssignale fehlt.
Ein binäres Mehrheitssystem ist der spezielle Fall einer Schaltung zum Abfühlen oder Feststellen des
Vorhandenseins von m Markierungseingangssignalen aus einer möglichen Gesamtanzahl von η Eingangssignalen, wobei diese Schaltung im folgenden als
»logische /«-aus-n-Schaltung« bezeichnet wird. Ein anderer spezieller Fall einer »logischen m-aus-n- Schaltung«
wird als ODER-Schaltung bezeichnet, bei der m = 1 ist. Ein anderer spezieller Fall liegt dann vor,
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wenn nicht alle Eingangssignale den gleichen Wert pliziert, wenn sie Informationen über den Zustand von
haben, z. B. eine Schaltung für den Booleschen Aus- Eingangssignalen liefern sollen, da weitere logische
druck A + BC. , Schaltungen vorgesehen werden müssen, um solche
Aus den Zeitschriften »Transistor Manual«, Copy- Informationen bereitzustellen. Der Gegenstand der
right by the General Electric Company 1962, und 5 Anmeldung ermöglicht es jedoch, die logische Schal-
»British Communications and Electronics«, März 1962, tung innerhalb des Zeitraumes einer logischen Entsind
derartige m-aus-w-Schaltungen mit mehreren in scheidung mehrere logische Entscheidungen parallel
aufeinanderfolgenden Verknüpfungsebenen angeord- zueinander treffen zu lassen, und, obwohl die Schalneten
gleichnamigen Verknüpfungsgliedern und mit tungen bei höheren Geschwindigkeiten arbeiten rriüseiner
Einrichtung zum Unterbrechen der Eingangs- io sen, haben die meisten zur Verfahrenssteuerung verkanäle
bekannt. wendeten logischen Schaltungen einen günstigen Spiel-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Anord- raum unter Kontrolle bzw. weisen einen guten Spiel-
riungen dieser Gattung derart weiter zu entwickeln, raum auf.
daß die jeweiligen Eingänge von den Eingangsleitungen Die Erfindung wird nunmehr an Hand der folgenden,
nach Bedarf zur Überprüfung getrennt werden können. 15 sie beispielsweise wiedergebenden Beschreibung näher
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in jeder erläutert, wobei die Erfindung an Hand eines »Zwei-Eingangsleitung
ein Schalter vorgesehen ist, der von aus-drei«-Systems mit Redundanz beschrieben wird
einem Impulserzeuger derart gesteuert wird, daß die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, von denen
Eingangskanäle je einzeln unterbrochen werden. Die Fi g. lA'und IB Schaltbilder sind, die zwei Arten
Unterbrechung geschieht derart, daß jede Kombi- 20 eines binären Mehrheitssystems zeigen, auf die die
nation von m Kanälen der Reihe nach überprüft " vorliegende Erfindung anwendbar ist,
wird. F i g. 2 A und 2 B Impulsmuster sind, die beispiel-
wird. F i g. 2 A und 2 B Impulsmuster sind, die beispiel-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin- haft für eine bei dem binären System der Fig. IA
dung empfangen die in den Eingangsleitungen lie- angewendeten Impulskodierung sind,
genden Schalter vorbestimmte Impulsmuster, von 25 F i g. 3 ein Schaltbild zeigt, das die logische Schal-
denen jedes für einen Eingangskanal charakteristisch tung von F i g. i B benutzt unter typischer Verwen-
ist, und die Schaltung liefert ein Ausgangssignal in dung von Ferritkernen als Verknüpfungsglieder,
Form einer Impulsfolge, die eine Information über die F i g. 3 A Impulsmuster zeigt, die sich auf die Ko-
die Zahl η übersteigende Anzahl von Eingangskanälen, dierung entsprechend F i g. 3 beziehen,
die Eingangssignale haben, enthält, und einen Analy- 30 F i g. 4 ein logisches Schaltbild entsprechend
sierer aufweist, der eine Information darüber liefert, F i g. 3 zeigt,
wie viel mehr als m Eingangskanäle ein Eingangssignal F i g. 4A ein Impulsmuster entsprechend F i g, 4
aufweisen. zeigt,
Einem weiteren Merkmal der Erfindung zufolge ist F i g. 5 eine Anordnung unter Verwendung eines
der Analysierer ein Frequenzdiskriminator. 35 mehrfach durchlöcherten magnetischen Kernes als ein
Um die Übertragung einer Information zu ermög- Mehrheits-Verknüpfungsglied zeigt, im wesentlichen
liehen, wenn die Anzahl der vorhandenen Eingangs- entsprechend der Anordnung von Fig. IA,
signale zwischen m und η liegt, muß irgendein Merkmal Fig. 5 A, 5 B und 5 C Impulsmüster entsprechend
des vorhandenen Eingangssignals variabel sein, wobei F i g. 5 zeigen,
dieses Merkmal nicht nur leicht nachweisbar sein muß, 40 F i g. 6 ein logisches Schaltbild entsprechend
sondern auch nicht die logische Operation auf das F i g. 5 ist, das ein logisches System zeigt, in dem eine Signal beeinträchtigen darf. Typischerweise hat das Anzahl von mehrfach durchbohrten Kernen in einer Eingangssignal die Form eines Impulses, und das einzelnen AuslÖseieitung zur Speisung eines Uinfor-Merkmal, das variabel gemacht ist, ist die Impulsfolge- mers zusammengefaßt sind, während
frequenz, derart, daß das Eingangssignal eine Impuls- 45 F i g. 7 ein Schaltbild wiedergibt, das eine bevorfolge wird, wobei ein Wechsel in der Anzahl der zugte Art von Prüftestanordnungen darstellt, die das Impulse im Aüsgangssignal dafür benutzt wird, um impulskodierte beschriebene Verfahren in sich eineinen Wechsel in der Anzahl, die die Minderheit der schließen.
sondern auch nicht die logische Operation auf das F i g. 5 ist, das ein logisches System zeigt, in dem eine Signal beeinträchtigen darf. Typischerweise hat das Anzahl von mehrfach durchbohrten Kernen in einer Eingangssignal die Form eines Impulses, und das einzelnen AuslÖseieitung zur Speisung eines Uinfor-Merkmal, das variabel gemacht ist, ist die Impulsfolge- mers zusammengefaßt sind, während
frequenz, derart, daß das Eingangssignal eine Impuls- 45 F i g. 7 ein Schaltbild wiedergibt, das eine bevorfolge wird, wobei ein Wechsel in der Anzahl der zugte Art von Prüftestanordnungen darstellt, die das Impulse im Aüsgangssignal dafür benutzt wird, um impulskodierte beschriebene Verfahren in sich eineinen Wechsel in der Anzahl, die die Minderheit der schließen.
Eingangssignale bildet, anzuzeigen. Die Impulsvertei- In den Fig. IA und IB sind die zwei Formen
lung in dem Ausgangsmuster kann angeben, welches 50 eines Schaltnetzes dargestellt, und zwar die konjünk-Eingangssignal
oder welche Eingangssignale fehlen. tive und die diskonjunktive Form, auf die die vor-Das
Fehlen von mehr als (« — m) Eingangssignalen liegende Erfindung anwendbar ist, wobei als Eingängskann
durch das vollständige Fehlen von Impulsen signale drei Variable A, B und C in einem binären
dargestellt werden. Mehrheitssystem verwendet werden, und ein Aus-Entsprechend einem weiteren Erfindungsmerkmal 55 gangssignal als Antwort auf das Vorhandensein von
weist eine »logische m-aus-w-Schaltung« Mittel auf, mindestens zwei aus drei der Eingangssignale äbgeum
Eingangssignale über Eingangskanäle in eine geben wird. In F i g. IA wird jeweils ein unterschied-Impulskombination
von einer Impulsfolge zu ko- liches Paar von drei Eingangssignalen je einem von dieren, wobei die Kombination charakteristisch für drei ODER-Gliedern zugeleitet, und die Ausgänge
den entsprechenden Kanal ist und geeignet ist, die 60 davon werden einem UND-Glied zugeleitet, das ein
logische Operation über die Impulse durchzuführen, Ausgangssignal erzeugt, als Antwort auf das Vordie
mehrmalig synchron mit einer der Impulsfolgen handensein von mindestens zwei Eingangssignalen,
sind, um die logische Operation für jede der Impuls- wobei das Ausgangssignal charakteristisch für die
folgen durchzuführen, so daß der Ausgang eine Infor- Anzahl der vorhandenen Eingangssignale ist. In
mation über verschiedene Kombinationen von Ein- 65 F i g. 1B werden die verschiedenen Paare der drei
gangskanälen zusätzlich zu der erwünschten logischen Eingangssignale UND-Gliedern zugeführt, wobei das
Ausgangsinformation enthält. Ausgangssignal von jedem derselben eine Funktion
Logische Schaltungen sind im allgemeinen sehr korn- der beiden Eingangssignale ist. Die Ausgangssignale
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der UND-Glieder werden einem ODER-Glied züge- c) Wenn die Anzahl der ausbleibenden Eingangsleitet,
wie in F i g. 1B dargestellt. signale (r) zwischen 1 und (m—n) liegt, dann wird
Es besteht die Möglichkeit, jedes beliebige Ver- das Ausgangsmuster entgegengesetzt der Summe
knüpfungselement zu verwenden, z. B. Relais oder der entsprechenden Identifikationsmuster sein,
Magnetkerne, um die Mehrheits-Schaltfunktionen in 5 und der Reduktionsfaktor der mittleren Impuls-Übereinstimmung
mit der in den Fig. IA und IB folgefrequenz wird n—rcm\ncm sein, was zwischen
dargestellten Weise durchzuführen, wobei jedoch die (1—m\ri) und 1/ncm liegt. Wenn z. B. η = 6 und
physikalischen Eigenschaften der gewählten Elemente m — 4 ist, so ist die erforderliche Anzahl der
und die verwendete Methode, die Signale zu kodieren, Taktimpulsphasen = 6c4 = 15. Änderung der
eine bestimmte logische Gestalt bevorzugen kann. io mittleren Impulsfolgefrequenz infolge Beseitigung
Im folgenden werden für jede Form eines binären eines Eingangssignals = (1—mfri) = 1J3. Ände-Mehrheitssystems
geeignete Impulskodierungsmetho- rung der mittleren Impulsfolgefrequenz infolge den näher betrachtet. In F i g. 2 A ist ein für die binäre Weglassens von n—m Eingangssignalen = 1J5Ci
konjunktive Form der F i g. 1A geeigneter Kode dar- = ■Visgestellt.
Eine Taktimpulsfolge D ist in drei Phasen 1, 15
2, 3 unterteilt, die in drei Paare eingeteilt sind, um Wenn die oben beschriebenen Impulskodierungsdrei
Kanälen, B und C zu identifizieren. Da jedes muster der in Fig. IB dargestellten Form einer
der ODER-Glieder von Fig. IA ein unterschied- binären Majoritätsschaltung zugeführt wird, so ergibt
liches Paar von Eingangssignalen aufweist, werden die sich, daß jede Kombination von 2 (oder in) Eingangs-Ausgangssignale
der ODER-Glieder die drei Takt- 20 Signalen nur mit einer Taktphase übereinstimmen wird,
impulsphasen enthalten, wenn alle Eingangssignale Die Koinzidenzphase wird für jede Kombination vervorhanden
sind. Das Ausgangssignal des kombinie- schieden sein, und, da die Anzahl der Taktimpulse die
renden UND-Gliedes wird daher alle drei Takt- gleiche ist wie die Anzahl der möglichen Kombi- ,
impulse enthalten, d. h. die Impulsfolgefrequenz wird nationen von Eingangssignalen (ncm), werden alle
die des Grundtaktimpulsmusters sein und so wie unter 25 Taktphasen dem ODER-Glied eingegeben werden,
E in F i g. 2 B identifizierbar sein. Wenn ein Ein- wenn alle Eingangssignale vorhanden sind,
gangssignal verschwindet, haben zwei ODER-Glieder Ein anderer Weg der Anwendung einer Impulsder F i g. 1A nur noch ein restliches Eingangssignal. kodierung für die Vorrichtung von F i g. IB besteht Diese restlichen Eingangssignale werden zwei ver- darin, eine einzelne Taktphase jeder Kombination von schiedene Paare von Taktimpulsen enthalten, so daß 30 Eingangssignalen und nicht jedem einzelnen Eindie Eingangssignale zu dem UND-Glied nur noch in gangssignal zuzuteilen. Die Anzahl der Taktphasen ist einer Phase übereinstimmen werden. Daraus folgend die gleiche wie in dem oben beschriebenen System, und wird der Ausgang des UND-Gliedes eine Impulsfolge- die Wirkungen des Wegnehmens einer Minderheit von frequenz von nur noch 1Z3 der Grundtaktimpulsfolge- Eingangssignalen ist die gleiche hinsichtlich einer frequenz (F i g. 2B) entsprechend F haben. Wenn 35 Änderung der Impulsfolgefrequenz,
mehr als ein Eingangssignal weggelassen ist, werden Die obige Technik oder Prüfungsmethode findet ihre beide Eingangssignale zumindest einem der ODER- Anwendung bei der Regelung einer Anzahl von ParaGlieder fehlen und keine Impulse werden dem ent- metern einer Kernreaktoranlage, wo Reaktorsichersprechenden Eingang des UND-Gliedes wie bei G heitsstäbe oder Reaktorabstellvorrichtungen von einem zugeführt werden. Der Ausgangszustand des UND- 40 Umformer betätigt werden, dem das Ergebnis von Gliedes, darstellend eine Mehrzahl von fehlenden Ein- Meßinstrumenten, die verschiedene kritische Reaktorgangssignalen, besteht daher im vollkommenen Fehlen parameter abtasten, zugeführt wird. Aus Sicherheitsvon Impulsen, d. h. die Impulsfolgefrequenz ist 0. gründen können die Leitungen (oder die sogenannten
gangssignal verschwindet, haben zwei ODER-Glieder Ein anderer Weg der Anwendung einer Impulsder F i g. 1A nur noch ein restliches Eingangssignal. kodierung für die Vorrichtung von F i g. IB besteht Diese restlichen Eingangssignale werden zwei ver- darin, eine einzelne Taktphase jeder Kombination von schiedene Paare von Taktimpulsen enthalten, so daß 30 Eingangssignalen und nicht jedem einzelnen Eindie Eingangssignale zu dem UND-Glied nur noch in gangssignal zuzuteilen. Die Anzahl der Taktphasen ist einer Phase übereinstimmen werden. Daraus folgend die gleiche wie in dem oben beschriebenen System, und wird der Ausgang des UND-Gliedes eine Impulsfolge- die Wirkungen des Wegnehmens einer Minderheit von frequenz von nur noch 1Z3 der Grundtaktimpulsfolge- Eingangssignalen ist die gleiche hinsichtlich einer frequenz (F i g. 2B) entsprechend F haben. Wenn 35 Änderung der Impulsfolgefrequenz,
mehr als ein Eingangssignal weggelassen ist, werden Die obige Technik oder Prüfungsmethode findet ihre beide Eingangssignale zumindest einem der ODER- Anwendung bei der Regelung einer Anzahl von ParaGlieder fehlen und keine Impulse werden dem ent- metern einer Kernreaktoranlage, wo Reaktorsichersprechenden Eingang des UND-Gliedes wie bei G heitsstäbe oder Reaktorabstellvorrichtungen von einem zugeführt werden. Der Ausgangszustand des UND- 40 Umformer betätigt werden, dem das Ergebnis von Gliedes, darstellend eine Mehrzahl von fehlenden Ein- Meßinstrumenten, die verschiedene kritische Reaktorgangssignalen, besteht daher im vollkommenen Fehlen parameter abtasten, zugeführt wird. Aus Sicherheitsvon Impulsen, d. h. die Impulsfolgefrequenz ist 0. gründen können die Leitungen (oder die sogenannten
Die beschriebene Technik kann auf jede Zahl von Auslöse- bzw. Abschalteleitungen), die die durch
Kanälen ausgedehnt werden und etwa wie folgt zu- 45 mehrere getrennt voneinander gemessene, verschiedene
sammengefaßt werden: Wenn η die gesamte Anzahl Parameter ermittelten Signale tragen, jede für sich eine
der Eingangssignale und m die Anzahl der für den Auslösung des Reaktors einleiten. Jeder Parameter
»In-Betrieb«-Zustand benötigten Eingangssignale ist, selbst wird durch eine Gruppe von einzelnen Instruum
zu bewirken, daß ein Ausgangssignal in dem menten gemessen, vorteilhafterweise von drei, und
»In-Betrieb«-Zustand vorhanden ist, dann ist die 50 das Signal wird dem Umformer über ein Mehrheits-Anzahl
der benötigten Taktimpulsphasen höchstens Verknüpfungsglied zugeführt, welches bewirkt, bzw.
ncm· Jedes Eingangssignal muß einem eindeutigen welches es ermöglicht, daß der Umformer in Betrieb
Impulsmuster zugeordnet sein, so daß jede einzelne gesetzt wird, um den Reaktor (gewöhnlicherweise) als
Taktphase m aus η Eingangssignalen zugeordnet ist. ein Ergebnis einer Nullsignalantwort von zwei aus drei
Impulsmuster können für jeden Wert von m und η 55 Instrumenten auszulösen, d. h. abzustellen, oder sonstabgeleitet
werden, wobei im allgemeinen die folgenden wie durch Signale von den Instrumenten, die einen
Ergebnisse erscheinen. unsicheren Zustand anzeigen.
F i g. 3 zeigt das Schaltbild, in dem die in F i g. 4
a) Wenn ein Eingangssignal ausbleibt, wird das Aus- dargestellten Schaltfunktionen bei einem binären
gangsimpulsmuster dem Identifikationsmuster 60 Mehrheitssystem angewandt werden, bei dem eine
des ausgefallenen Eingangssignals entgegengesetzt Kombination eines Ferritkerns und eines Transistors
(oder ergänzend) sein, und die mittlere Impuls- als Verknüpfungsglied verwendet wird. F i g. 3 ist im
folgefrequenz wird F Taktimpulse (1 — mjn) sein, wesentlichen von selbst verständlich, wobei die drei
wo FTaktimpulse = Taktimpulsfrequenz. Meßinstrumentenkanäle A, B und C kleine Span-
b) Wenn (n—in) Eingangssignale ausbleiben, wird 65 nungssignale von ihren entsprechenden Instrumenten
nur eine der Taktphasen übrigbleiben, und die erhalten, wenn diese korrekt arbeiten und einen Para-Impulsfolgefrequenz
wird daher auf F Takt- meter innerhalb vorbestimmter Grenzen messen, impulse/iic/» reduziert werden. wohingegen sonst kein Signal vorhanden ist. Die
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Spannung wird in jedem Fall in ein Impulsmuster Φλ kombinierte Ausgangssignal der drei Stufen I, II und
bzw. Φ2 bzw. Φ3 (Fig. 3A) durch einen Schaltkreis III kann als ΑΒΦ1 + BCΦ<2 + CA Φ3 dargestellt
umgewandelt, der einen Transistor Tr1, einen Konden- werden, d.h., wenn Signale von allen Kanälen vor-
sator C und Widerstände R aufweist. Von einem nicht handen sind, werden Ausgangsimpulse bei allen drei
dargestellten Taktimpulsgenerator werden charakte- 5 Phasen Φΐ5 Φ2 und Φ3 auftreten. Wenn das Signal von
ristische Impulsmuster an die Transistorbasis angelegt, irgendeinem der Kanäle ausbleibt, werden zwei Glieder
und während der Impulsintervalle kann der Konden- des obigen Ausdruckes den Binärwert 0 haben, und
sator C eine Ladung speichern, abhängig von dem nur eine der drei Phasen wird übrigbleiben. Die Im-
Signalstrom. Ein negativer Impuls entlädt den Konden- pulsfolgefrequenz ist somit durch drei geteilt. Wenn
sator über einen Kollektorkreis. In jedem Kanal weist io irgendein Paar oder alle der drei Eingangskanäle den
der letztere ein Paar Wicklungen, die auf verschiedene Binärwert 0 haben, so werden alle Glieder des analy-
Paare von drei Ferritkernen F1, F2, F3 gewickelt sind, tischen Ausdrucks für das kombinierte Ausgangssignal
auf, wobei die Wicklungen durch die Bezugsziffern a, verschwinden. Das Ausgangssignal der binären Mehr-
b, c gekennzeichnet sind, und zwar entsprechend dem heitskonfiguration hat somit drei Zustände. Diese sind:
Kanal, dem sie zugehören. Die Kerne tragen weiterhin 15
eine Ausgangswicklung ο und eine Rückstell wicklung r, 1. Eine Impulsfolgefrequenz entsprechend den drei
die Teile eines Kreises zur Rückstellung bzw. Um- gegenseitig versetzten Impulsfolgen Φ1} Φ2, Φ3.
kehrung des Kernes sind, so daß, wenn der Kern 2. Eine Impulsfolgefrequenz entsprechend nur einer zwischen zwei magnetischen Zuständen geschaltet Phase vpn Φ1; Φ2 °der Φ3, d. h. nur 1J3 der Impulswird, z. B. durch zwei Impulse Φ1 und Φ2, der Impuls, 20 folgefrequenz von 1, wenn das Signal eines Kanals der an der Ausgangswicklung 0 erscheint, der Basis den Wert 0 hat.
kehrung des Kernes sind, so daß, wenn der Kern 2. Eine Impulsfolgefrequenz entsprechend nur einer zwischen zwei magnetischen Zuständen geschaltet Phase vpn Φ1; Φ2 °der Φ3, d. h. nur 1J3 der Impulswird, z. B. durch zwei Impulse Φ1 und Φ2, der Impuls, 20 folgefrequenz von 1, wenn das Signal eines Kanals der an der Ausgangswicklung 0 erscheint, der Basis den Wert 0 hat.
eines Transistors Tr2 zugeführt wird und bewirkt, daß 3. Vollkommenes Fehlen der Impulse, wenn eine
der Strom von einer lokalen Quelle durch die Rück- Mehrzahl der drei Eingangssignale den Wert 0 hat.
Stellwicklung r fließt, was den Fluß in dem Kern in
dem gleichen Sinne umrichtet wie der Φ^ίπιρυΐβ in 25 Der bisher beschriebene Teil des Systems kann als
der Wicklung a. ausreichend bzw. adäquad angesehen werden, um eine
Impulsmuster Φΐ5 Φ2, Φ3 werden somit während des »Zwei-aus-DreH-Mehrheitsschaltung für drei Kanäle
ordnungsgemäßen Arbeitens an zwei der drei Kerne F1 bereitzustellen, um das resultierende Mehrheitssignal
bis F3 angelegt, und ein geeignet gebildeter Ausgangs- der Anschlußleitung W zu einem Umformer zu über-
impuls wird von jeder Rückstellwicklung abgenommen. 30 tragen. In größeren Regelkreisen jedoch, z.B. für
Die Ausgangsimpulsmuster werden in eine Auslöse- solche, wie sie für Kernreaktoren bereits erwähnt sind,
leitung kombiniert (ODER-Schaltung in F i g. IB) in muß das resultierende Signal mit anderen kombiniert
einer Weise, welche das »Zwei-aus-drei«-binäre Mehr- werden, die von ähnlichen Gruppen von Kanälen in
heitssystem vervollständigt und die Setz-Eingangs- einer gemeinsamen Auslöseleitung Γ herrühren, die
signale den Magnetkern/Transistor-Verknüpfungsglie- 35 dem Umformer zugeführt werden,
dem zuführt, die die Auslöseleitung bilden. Die In F i g. 4 werden die Ausgangssignale von anderen
»Löschung« bzw. das »Zurücksetzen« wird durch ein der beschriebenen Gruppe ähnlichen Gruppen der
unabhängig erzeugtes Impulsmuster Φιντ (F i g. 3) Auslöseleitung über die Anschlußleitungen U + V
bewirkt. zugeführt.
In dem Schaltbild (F i g. 4) wird angenommen, daß 40 In jedem Fall werden die kombinierten Ausgangsjeder
Kern, wie er auch dargestellt ist, ein bistabiles signale der drei Anschlußleitungen W, U und V dazu
Element ist, das zwei Eingangssignale hat, die in der verwendet, ein Ferritkern-Transistor-Verknüpfungs-Lage
sind, den Kern vom »Setz-Zustand« S in den glied einzustellen, wobei eine Anzahl von ihnen in
»Löschungszustand« R umzuschalten, und die wechsel- Kaskade als ein »UND«-Glied in einer Schaltung verweise
zugeführt werden müssen, um ein Ausgangs- 45 wendet wird, die der Auslöseleitung T vorgelagert ist.
signal zu liefern. Jede der drei Ferritkern-Transistor- Das erste Verknüpfungsglied der Kaskade wird durch
stufen I, II, III, die in einer binären Mehrheitskonfigu- einen Impuls Φιντ zurückgesetzt, der, wie in F i g. 4A
ration gezeigt sind, ist zum Empfang eines Setzsignals dargestellt ist, aus einer Reihe von Impulsen besteht,
und eines Löschsignals von zwei verschiedenen Ka- die zwischen Φχ, Φ2 und Φ3 verschachtelt sind. Das
nälen der drei Kanäle A, B und C geschaltet. Die 50 Ausgangssignal jedes Gliedes nach dem ersten wird
Signale von den Kanälen B und C werden in die zur Rückstellung des folgenden Gliedes der Kaskade
binären Ferritkern-Transistorstufen I, II und III durch verwendet. Der »Zurücksetzzustand« kann nur zu dem
kodierte Impulse Φ1; Φ2 und Φ3 eingeblendet, die Endausgang der Kette (zu dem Umformer führend)
durch das in F i g. 4A dargestellte besondere Impuls- gelangen, wenn alle Glieder vorher ihr »Setzsignal«
muster gekennzeichnet sind. Das kurzzeitige Aus- 55 von ihrer zugehörigen logischen Mehrheitsentscheigangssignal
von der ersten Stufe I tritt auf, wenn dieser dungsschaltung erhalten haben. Das Fehlen irgend-Ferritkern
von dem Eingangssignal des Kanals A auf eines dieser Setzimpulse von einer der logischen Mehrdie
Phase Φχ »zurückgesetzt« ist, wodurch der magne- heitskonfigurationen wird daher am Ausgang der
tische Flußzustand von Φ2 eines vorhergehenden Setz- Kaskadenkette der Verknüpfungsglieder durch das
signals des Eingangs von Kanal B umgeändert wird. 60 Fehlen des folgenden Zurücksetzimpulses angezeigt.
Das Ausgangssignal der Stufe I kann daher durch Es versteht sich von selbst, daß der Ausgang durch ein
ΑΒΦΧ dargestellt werden, d. h., ein Ausgangsimpuls geeignetes Meßinstrument abgefühlt werden kann, um
tritt in Phase mit dem Φ2 Impuls auf, vorausgesetzt, diesen Zustand bei einer Überwachung anzuzeigen,
daß Eingangssignale von den Kanälen A und B vor- Entsprechend der bistabilen Natur der verwendeten
handen sind. 65 Verknüpfungsglieder wird jeder magnetische Fluß, der
Die Ausgangssignale der beiden anderen Stufen II dem Ferritkern zu seiner Einstellung zugeleitet wird,
und III können in ähnlicher Weise durch die Aus- gespeichert, bis zu der Zeit, zu der er zurückgesetzt
drücke BC Φ2 und CA Φ3 beschrieben werden. Das wird. Die Wirkung, wenn ein einzelner Kanal ausfällt
9 ίο
oder versagt, wird somit in jeder von zwei verschie- Aussetzens des Kanales/1. Wie zu erkennen ist, tritt
denen Gruppen wie folgt sein. Das Kombinierungs- eine Flußumkehr unter der Ausgangswicklung erst
glied, das der Quelle Φιντ am nächsten liegt, wird nach Eingang des dritten Aussteuerungsimpulses und
einen Setzimpuls nur auf einer der drei Phasen Φχ, jedem weiteren dritten Impuls auf.
Φ2, Φ3 empfangen, so daß als Folge davon nur der 5 In logischen Mehrheitsschaltungen mit einer großen
Impuls der Φιντ Impulsfolge, der direkt dieser einen Zahl von Eingangssignalen ist es notwendig, Laddic-
Phase folgt zu der Auslösungsleitung hindurchgehen anordnungen in Kaskade zu kombinieren, wobei der
wird. Ein weiterer Fehler in einem einzigen Kanal Ausgang des einen Laddies dazu benutzt wird, die
einer logischen Mehrheitskonfigutarion, der später der Zurücksetzungswicklung des nächsten zu erregen. Die
Auslösungsleitung eingegeben wird, wird keine weitere io Wirkung der Impulskodierung einer solchen Anord-
Änderung der Impulsfolgefrequenz zur Folge haben, nung, bei der der Ausgang des Laddies L1 zum Zurück-
da die Impulsfolgefrequenz der durch einen zweiten setzen des Laddies L2 verwendet wird, ist in F i g. 5 C
Kanal eingegebenen Setzimpulse, der das Signal in dargestellt, aus der zu entnehmen ist, daß der End-
einem ihrer Kanäle fehlt, die gleiche ist wie die Impuls- ausgang nicht von dem Zurücksetzimpulsmuster ver-
folgefrequenz der Zurücksetzimpulse, die in der Lage 15 schieden ist. Der Ausgang gibt somit Information über
waren, durch das erste Glied der Kette hindurch- die Minderheitssignale, er zeigt jedoch nicht an, in
zugehen, von dem ein Kanal den Binärwert 0 hat. welchem Laddic der Minderheitsfehler aufgetreten ist.
Die Impulskodierungstechnik, die zuvor in Ver- Wenn eine Anzahl von Laddicelementen in einer
bindung mit Verknüpfungsgliedern, die Ferritkerne Kaskadenanordnung auf diese Weise kombiniert ist,
mit einer einzigen Öffnung aufweisen, beschrieben ist, .20 können sie so ausgebildet werden, daß sei einen Beist
ebenso bei mehrere Öffnungen aufweisenden Kernen standteil der den Umformer speisenden Auslöseleitung
anwendbar, z. B. bei den Kernen, die als Laddies be- bilden. Eine derartige Anordnung hat jedoch zwei
kannt sind. Die Verwendung von Laddies als Mehr- Nachteile. Erstens ist es notwendig, zwei gegeneinheits-Verknüpfungsglieder
ist bekannt, wobei ein Hin- ander versetzte Sätze von Kodierungsimpulsen vor-' weis auf eine derartige Verwendung in »British Nuclear 25 zusehen, um das korrekte Phasenverhältnis zwischen
Energy Society Journal, Jan. 1963, Bd. 2, Nr. 1, S. 74 »Einstellen« und »Aussteuern« von benachbarten Lad-
und 85« zu finden ist. Für den vorliegenden Fall ist es dies aufrechtzuerhalten. Zweitens ist es nicht möglich,
ausreichend, festzustellen, daß der Laddic als ein Glied die Zustände der einzelnen Gruppen von Laddicwirkt,
von dem ein Ausgangssignal so lange geliefert (Halte)-Eingangssignalen durch Überwachung jedes
wird, als eine Mehrzahl von Eingangssignalen zur 30 Laddicsausganges anzuzeigen, da das Ausgangsmuster
gleichen Zeit vorhanden sind. In einem »Z wei-aus-Drei«- einer einzelnen Stufe durch das Impulsmuster beSystem
werden die Eingangssignale einzeln Haltewick- stimmt ist, das sowohl von vorhergehenden Stufen wie
lungen auf zwei verschiedenen von drei Stufen des auch von den Zuständen der eigenen Gruppe von
Laddies zugeführt. Diese besondere Anwendung eines Halteeingangsimpulsen erhalten wird.
Laddies liefert ein weiteres Beispiel eines Mehrheits- 35 Eine bevorzugte Art, die Ausgänge einer Anzahl Verknüpfungsgliedes, das ein Ausgangssignal erzeugt, von Laddic-Mehrheits-Verknüpfungsgliedern in einer das nur als Antwort auf das Vorhandensein einer Auslöseleitung zu kombinieren, ist in F i g. 6 darge-Mehrzahl von Eingangssignalen erscheint, das jedoch stellt. In dieser Anordnung sind alle Laddicglieder keine Information des Zustandes einer Minderzahl von selbständig und benutzen alle die gleiche Vorrichtung Eingangssignalen gibt. 40 zur Kodierung der Impulse. An die einzelnen Laddic-
Laddies liefert ein weiteres Beispiel eines Mehrheits- 35 Eine bevorzugte Art, die Ausgänge einer Anzahl Verknüpfungsgliedes, das ein Ausgangssignal erzeugt, von Laddic-Mehrheits-Verknüpfungsgliedern in einer das nur als Antwort auf das Vorhandensein einer Auslöseleitung zu kombinieren, ist in F i g. 6 darge-Mehrzahl von Eingangssignalen erscheint, das jedoch stellt. In dieser Anordnung sind alle Laddicglieder keine Information des Zustandes einer Minderzahl von selbständig und benutzen alle die gleiche Vorrichtung Eingangssignalen gibt. 40 zur Kodierung der Impulse. An die einzelnen Laddic-
So zeigt z.B. Fig. 5 ein Schaltbild eines mit meh- ausgänge angeschlossenen Überwachungsgeräte wür-
reren Öffnungen versehenen Ferritkernes, der sechs den daher nur auf die Zustände der entsprechenden
Sprossen rx bis r6 und Seitenschienen 7, 8 aufweist. Gruppe von Eingangsimpulsen ansprechen. Um die
Drei ausgewählte Sprossen rls r3 und rh tragen jeweils Verknüpfungsglieder in die Auslöseleitung zu kombi-
zwei Wicklungen entsprechend jeweils zweier ver- 45 nieren, verwendet die in F i g. 6 dargestellte Anord-
schiedener Kanäle A, B und C, wobei diese »Halte- nung ein Ferritkern-Transistor-Verknüpfungsglied, wie
Wicklungen« in entsprechender Weise mit a, b und c es in F i g. 3 beschrieben ist. Der Grund dafür ist, wie
bezeichnet sind. Die Schiene 7 trägt einen Satz Wick- aus obigem zu entnehmen ist, daß der Laddic von der
lungen zwischen einander abwechselnden Sprossen Zeitkoinzidenz der Impulse abhängig ist, und es kann
und die Schiene 8 eine Steuerwicklung. Der Laddic 50 sein, daß der Zurücksetzimpuls für das zweite Laddic-
hat eine Ausgangswicklung, die um einen Teil des element nicht in Phase mit dem Φιντ Impuls ist, so
Laddies gewickelt ist, in welchem der Fluß als Folge daß der folgende Laddic niemals rückgestellt würde,
eines Impulses umkehrt, der an die Zurücksetzwicklung F i g. 6 zeigt die logische Schaltung für eine »Zwei-
nach der Zuführung eines Aussteuerungsimpulses an- aus-Drek-Mehrheitsschaltkreislogik, angewendet auf
gelegt wird, vorausgesetzt, daß mindestens eine der 55 drei Laddies, L1, L2 und L3, die für die Parameter
Haltewicklungen auf jeder der ausgewählten Sprossen (N-1), N und (N + 1) kennzeichnende Signale
rx, r3 und r5 erregt ist. durch ihre entsprechenden Eingänge P, R, S; A, B, C
F i g. 5 A stellt die Impulsphasenlage dar. Die Im- und X, Y, Z empfangen. Die Eingangssignale sind
pulsmusterΦε und Φΐ>
sind die Zurücksetz- bzw. An- entsprechend der Art von Fig. IA kodiert. Der
Steuerungsimpulsmuster, während den Haltewicklun- 60 Laddic wirkt in jedem Fall als ein UND Glied, in
gen mit Φηα, Φηβ und Φηο bezeichnete Impulsmuster dem das Ausgangs-Mehrheitssignal in den Umformer
eingegeben werden, die charakteristisch für die ent- über eine Auslöseleitung gespeist wird, wobei die drei
sprechenden Kanäle A, B und C sind. Das Ausgangs- Laddicausgänge jeweils in die Auslösungsleitung über
impulsmuster wird dann, wenn alle Kanäle vorhanden Kern-Transistor-Verknüpfungsglieder ähnlich' denen
sind, wie bei Φουτ dargestellt sein, mit einem Impuls 65 der F i g. 3 und 4 eingeschaltet sind. Das Ferritkernfür
jede Flußumkehr, die durch einen Aussteuerungs- Transistor-Verknüpfungsglied Cr1 wird durch ein
impuls geschaffen ist. Impulsmuster Φιντ umgeschaltet, das in Phase mit
F i g. 5 B zeigt die Wirkung eines Fehlers bzw. eines dem Laddic-Zurücksetzimpulsmuster ist. Auf diese
11 12
Weise stellt das Laddicausgangssignal den Kern des einem End-UND-Glied 40 weitergegeben wird, reko-
Elementes CT1 ein, und dieser ist in die richtige Phase diert werden, um eine Minderheitsinformation zu
mit dem Impulsmuster Φιντ gebracht, so daß der liefern bezüglich eines Minderheitsfehlers der drei
Kern CT1 umgeschaltet wird. Die resultierende aus- Auslöseleitungen T1 bis T3. Zu diesem Zweck sind drei
gehende Impulsfolge wird zum Zurücksetzen des 5 Glieder 29 bis 31 vorgesehen, jedes mit einem Paar
nächsten Ferritkern-Transistor-Verknüpfungsgliedes zwei verschiedener Phasen der Phasen Φ1} Φ2 und ΦΆ,
CT2 verwendet. derart, daß das Ausgangssignal jeder Auslöseleitung
Die Anwendung der Impulskodierung auf binäre als ein charakteristisches Impulsmuster erkennbar ist.
Mehrheitssysteme bedeutet, daß, weil die Information, Diese werden einem UND-Glied 40 zugeführt, durch
die über das Mehrheitssignal erhältlich ist, gleichzeitig io das der Ausfall eines Eingangssignals dadurch ereine
Information über die Minderheit der Eingangs- kennbar ist, daß ein 3 :1-Frequenzwechsel auftritt, der
impulse gibt, eine Kontinuitätsüberprüfung durch- mittels des Frequenzmessers FM4 gemessen wird,
geführt werden kann, während das System sicher Die Kodierimpulsmuster Φχ, Φ2, Φ3 werden von weiter in Betrieb bleibt. Wenn z. B. das Ausgangs- Impulsgeneratoren 41 abgeleitet, die Kanalkodierungsimpulsmuster anzeigt, daß alle drei Kanäle ein Signal 15 impulse zu den Auslöseparametern liefern, wobei aufweisen, kann einer der drei Kanäle in einem binären jedoch jede Phase von einem anderen Generator ge- »Zwei-aus-Drei «-System absichtlich für eine kurze Zeit nommen wird, da sonst der Ausfall eines Generators unterbrochen werden, während das Ausgangsimpuls- das Verschwinden des Schaltungsausganges bewirken muster dieser Gruppe überprüft wird, um zu ermitteln, und so den Umformer in Betrieb setzen würde. Da die ob die charakteristischen Impulsmuster für den Zu- 20 Impulsphasen von getrennten Impulsgeneratoren abstand, daß ein Kanal ausfällt, erzeugt werden. Wenn genommen werden, müssen diese synchron laufen, um die Impulsmuster - (Frequenz-) Überwachungsgeräte eine mögliche Phasendifferenz zwischen den Generaständig an die Ausgänge einer logischen Mehrheits- toren zu vermeiden, die die Impulskoinzidenz beeinschaltung angeschlossen sind, wird eine fortlaufende trächtigen würde.
Überwachung über alle Eingangssignale durchgeführt. 25 Auf diese Weise ist jeder Ausfall bzw. Fehler einer
geführt werden kann, während das System sicher Die Kodierimpulsmuster Φχ, Φ2, Φ3 werden von weiter in Betrieb bleibt. Wenn z. B. das Ausgangs- Impulsgeneratoren 41 abgeleitet, die Kanalkodierungsimpulsmuster anzeigt, daß alle drei Kanäle ein Signal 15 impulse zu den Auslöseparametern liefern, wobei aufweisen, kann einer der drei Kanäle in einem binären jedoch jede Phase von einem anderen Generator ge- »Zwei-aus-Drei «-System absichtlich für eine kurze Zeit nommen wird, da sonst der Ausfall eines Generators unterbrochen werden, während das Ausgangsimpuls- das Verschwinden des Schaltungsausganges bewirken muster dieser Gruppe überprüft wird, um zu ermitteln, und so den Umformer in Betrieb setzen würde. Da die ob die charakteristischen Impulsmuster für den Zu- 20 Impulsphasen von getrennten Impulsgeneratoren abstand, daß ein Kanal ausfällt, erzeugt werden. Wenn genommen werden, müssen diese synchron laufen, um die Impulsmuster - (Frequenz-) Überwachungsgeräte eine mögliche Phasendifferenz zwischen den Generaständig an die Ausgänge einer logischen Mehrheits- toren zu vermeiden, die die Impulskoinzidenz beeinschaltung angeschlossen sind, wird eine fortlaufende trächtigen würde.
Überwachung über alle Eingangssignale durchgeführt. 25 Auf diese Weise ist jeder Ausfall bzw. Fehler einer
Entsprechend F i g. 7 dient eine Anzahl von Aus- Minderheit von Eingangssignalen auf jeder Leitung
löseleitungen T1, T2 und T3 dazu, für eine Anzahl von mittels auf den Frequenzmessern FM1 bis FM3 erParametern
kennzeichnende Signale, die den Auslöse- scheinenden Impulsmustern nachweisbar, während
leitungen durch Mehrheits-Verknüpfungsglieder, wie jede Minderheit von Auslöseleitungsausfällen (d. h. 1
oben beschrieben, zugeleitet werden, einem Umfor- 30 aus 3) durch das Überwachungsgerät FMt nachweisbar
mer Z zu übermitteln. ist, wobei außerdem mit diesen Mitteln auch eine
Das kodierte Impulsmuster, welches das endgültige Überwachungskontrolle jeder Leitung durchgeführt
kodierte Ausgangssignal jeder Auslöseleitung ist, ist werden kann durch absichtliches Unterbrechen irgend-
durch Frequenzmesser FM1 bis FM3 wahrnehmbar. einer Auslöseleitung bei X oder irgendeinem anderen
Der Impulsausgang wird in Umformern C1 bis C3 in 35 Punkt, ohne daß befürchtet werden muß, daß der
ein Gleichstromsignal umgeformt und muß, bevor er Umformer in Betrieb gesetzt wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. m-aus-77-Schaltung mit mehreren in aufeinanderfolgenden
Verknüpfungsebenen gleichnamigen Verknüpfungsgliedern und mit einer Einrichtung
zum Unterbrechen der Eingangskanäle, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder
Eingangsleitung ein Schalter vorgesehen ist, der von einem Impulsgeber derart gesteuert wird, daß
die Eingangskanäle je einzeln unterbrochen werden.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechung derart geschieht,
daß jede Kombination von m Kanälen der Reihe nach überprüft wird.
3. Schaltung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Eingangsleitungen liegenden Schalter vorbestimmte Impulsmuster
empfangen, von denen jedes für einen Eingangskanal charakteristisch ist, daß die Schaltung
ein Ausgangssignal in Form einer Impulsfolge liefert, die eine Information über die die Zahl m
übersteigende Anzahl von Eingangskanälen, die Eingangssignale haben, enthält, und einen Analysierer
aufweist, der eine Information darüber liefert, wie viel mehr als m Eingangskanäle ein
Eingangssignal aufweist.
4. Schaltung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysierer ein Frequenzdiskriminator
ist.
5. Schaltung nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen
Impulsmuster derart ausgebildet sind, daß die Ausgangsimpulsfolge Impulse aufweist* von denen
jeder anzeigt, daß eine entsprechende Gruppe von m Eingangssignalen vorhanden ist, so daß, wenn
die Impulsfolge aus einem einzelnen Impuls besteht, erkannt wird, daß m Eingangssignale vorhanden
sind, und, wenn eine größere Anzahl von η Eingangssignalen vorliegt, eine Anzahl von Impulsen,
äquivalent der Anzahl der Wege, da ist, in denen m Einzelheiten aus η Einzelheiten kombiniert
werden können.
6. Schaltung nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Muster der Impulse
derart ausgebildet ist, daß jedes der Impulsmuster aus einem einzigen Impuls von eindeutiger
zeitlicher Lage besteht.
7. Schaltung nach den Patentansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schälter bistabile
UND-Glieder sind und ein Ausgangssignal aussenden, wenn zwei Impulse zu verschiedenen Zeiten
empfangen werden.
8. Schaltung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl Verknüpftingsglieder
mit weiteren UND-Gliedern in einer einzigen Leitung verbunden sind, die am einen Ende
mit einer Folge von Impulsen gespeist wird, welche zeitlich zwischen die Impulse des Impulsgenerators
verschachtelt sind.
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