DE2347096A1

DE2347096A1 - Elektronische schaltungsanordnung fuer einen baustein zum aufbau von fehlersicheren sicherheitsschaltungen

Info

Publication number: DE2347096A1
Application number: DE19732347096
Authority: DE
Inventors: Uwe Bernhard; Walter Centmaier; Bernhard Dipl Ing Friederich; Ingomar Heisecke
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1973-09-19
Filing date: 1973-09-19
Publication date: 1975-03-27
Also published as: DE2347096C2

Description

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Mp.-Nr. 634/73 Mannheim, den 14. September 1973

PAT- Mn/Fl.

"Elektronische Schaltungsanordnung für einen Baustein zum Aufbau von fehlersicheren Sicherheitsschaltungen¹¹

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung für einen Baustein zum Aufbau von fehlersicheren Sicherheitsschaltungen aus in sich fehlerfreien logischen Grundelementen, in der jeweils "m"-getrennte Signalkanäle vorgesehen, wobei eine "n aus m"-Auswahl durchführbar ist (Zusatz zu Patentanmeldung P 22 55 031.8).

In Großanlagen wie Kraftwerken oder Kernreaktoren müssen die \ kritischen Parameter laufend überwacht werden, damit beim Über-! oder Unterschreiten der Grenzwerte für solche Parameter geeignete Schalthandlungen vorgenommen werden können. Hierbei kann man sich bekanntermaßen nicht damit begnügen, für jeweils einen kritischen Parameter nur einen Grenzwertgeber mit einem j nachgeschalteten Überwachungszweig zu verwenden, da die Sicherheit durch eine solche Überwachung nicht hoch genug ist. Sicherheit bedeutet in diesem Zusammenhang nicht Vermeidung von Fehlern schlechthin, sondern Vermeidung von Schalthandlungen auf Grund von Fehlern, die dann auf einen gefährlichen Zustand führen, und es kommt somit auf die Vermeidung gefährlicher Fehler und weniger auf eine möglichst hohe Verfügbarkeit an, wenn auch diese angestrebt werden sollte.

Der Erfindung liegt die auf der Hauptanmeldung entsprechende Aufgabe zügrunde, eine Schaltungsanordnung für einen Baustein zum Aufbau fehlersicherer Schaltungen aufzugeben, die nach dem ⁿn aus m"-Auswahlverfahren arbeiten.

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Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung als Kombination einer "1 aus 4"- und einer "2 aus 4¹¹-Auswahlschaltung mit getrennter Anzeige ausgebildet ist. ;

j i Dadurch wird eine größere Abschaltsicherheit erreicht, weil eine Abschaltung auch dann noch erfolgt, wenn zwei Grenzwert- ; geber ausfallen.

Eine vorteilhafte Ausbildungsform ist in der Weise gestaltet, daß vier erste ^MUND"-Torschaltungen vorgesehen sind, denen die Ausgangsgrößen von vier Grenzwertgebern jeweils paarweise zuführbar sind, daß zwei weitere zweite "UND"-Torschaltungen vorgesehen sind, denen jeweils ein ^ttODERⁿ-Glied parallel geschaltet ist und denen die Ausgangsgrößen von jeweils zwei der ersten "UND"-Torschaltungen zugeführt sind, daß eine dritte "UND"-Torschaltung vorgesehen ist, der die Ausgangsgrößen der beiden zweiten "UND"-Torschaltungen zugeführt ist, daß eine vierte "UND"-Schaltung vorgesehen ist, der die Ausgangsgrößen der beiden "ODER"-Schaltungen zugeführt sind, daß eine "ODER^W-Schaltung vorgesehen ist, der das Ausgangssignal des vierten "üW-Gliedes sowie die beiden Signalkanäle zugeführt sind und daß eine weitere "ODER"-Schaltung vorgesehen ist, der der Signalkanal und die Ausgangsgröße der dritten ⁿUND^w-Schaltung zugeführt ist, daß zwei fünfte "UND"-Schaltungen vorgesehen sind, denen jeweils ein Signalkanal sowie die Ausgangsgröße einer der beiden zweiten "ODER¹·-Torschaltungen zugeführt sind.

Die Terlegung der Meßleitungen könnte schon mittels zweier rlumlich getrennter Slgnalkanäl· erfolg·», wÄhrend beim Gegenstand der Hauptanmeldung drei SignalkanMle «rforderlich sind.

Die vorliegende Schaltungsanordnung ist aus den gleichen Grundelementen wie der Gegenstand der Hauptanmeldung aufgebaut.

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! Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen schematisch darge-, stellt und näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein logisches Blockschaltbild für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung für die Realisierung des Blockschaltbildes nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm der in der Schaltungsanordnung nach Fig.2 auftretenden Impulse.

Fig. 1 stellt das logische Blockschaltbild des oben beschrie- benen Bausteines dar, der eine kombinierte "1 aus 4" und ⁿ2 aus 4" Verknüpfung durchführt. Es sind K₁, K₂, K, und K. als die vier ersten "UND"-Torschaltungen vorgesehen, deren 4 Eingangssignale E₁, Ep, E, und E. jeweils paarweise zugeführt werden. Diese vier Eingangssignale liegen als phasenverschobene Impulszüge vor. Die Ausgänge der vier "UND"-Torschaltungen K , K , ; K- und K. werden den zwei "ODER"-Torschaltungen O , O und den beiden zweiten "UND"-Torschaltungen K_, K, zugeführt, wobei K_ und Kg die Eingänge der beiden "ODER"-Torschaltungen überwachen. Die Ausgänge von K₁ und K₂ werden K,- und O^ zugeführt und die Ausgänge von K, und K. den Schaltungen Kg und 0_ß. Die Ausgänge von K₁- und Kg sind mit den Eingängen von K₇ und die Ausgänge von 0_ und 0. sind mit den Eingängen von K. verbunden.

Fällt von den Signalen E,, E„, E- oder E. auch nur ein einziges Signal aus, so können nur noch zwei der vier "UND"-Torschaltungen K-, K_?, K_ und Κ. ein Signal abgeben. Das bedeutet, daß an K_ und K. die Ausgangssignale verschwinden müssen, während am Ausgang von 0_ß und 0. noch ein Signal anliegt.

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In den "UND"-Torschaltungen K₁ bis K₇ wird daher eine "1 aus 4"-Äuswahl durchgeführt. Die logischen Grundelemente, nämlich die vier "UND"-Torschaltungen K₁DiS K^, die zwei "ODER"-Torschaltungen Og und O_A> sowie die ⁿUND"-Torschaltung K_g führen dagegen die "2 aus 4"-Auswahl durch, da die Ausgangssignale von Og oder O^ erst dann verschwinden, wenn mindestens zwei der vier Signale E₁ bis E, verschwunden sind.

Die Schaltungsanordnung nach Fig.l weist noch zwei "UND"-Torschaltungen Kg und K₁Q, zwei Bausteine F₁ und F« sowie noch zwei ⁿODER"-Torschaltung 0 und 0_ß auf.

Diese Bestandteile der Schaltungsanordnung mit Ausnahme von

F₁ und Fg dienen dazu, fehlersicher nachzuweisen, ob der Signalzug am Ausgang der "UND"-Torschaltungen K₇.. und Kq vorhanden ist oder nicht. Hierzu wird der Ausgang von K₇ durch die "ODER"-Torschaltung 0« hindurch zu dem Eingang Kg geführt, dessen \ anderer Eingang mit Prüfimpulsen Ep beaufschlagt wird. Fällt ; das Ausgangssignal an K₈ weg, so wird im Baustein F^ ein Warn- ^; signal ausgelöst.

Auf gleiche Weise wird der Ausgang der "UND"-Torschaltung K9 über 0_c mit Hilfe der "UND"-Torschaltung K₁₀ überprüft, die mit; Impulszügen E beaufschlagt ist.

Die Fig. 2 zeigt, wie das logische Blockschaltbild nach Fig. 1 mit Schaltungsanordnung nach Fig. 1 der Hauptanmeldung aufgebaut werden kann. Die vier "UND"-Torschaltungen K,bis K. aus Fig. 1 bestehen aus den vier Speicherschaltkemen K , K , K und K. mit Jeweils drei Wicklungen W₁, W„ und W_, den vier Transistoren T₁, T₂, T, und T. und den Widerständen R₁, R₂, R- und R., die die Arbeitswiderstände für die jeweiligen Wicklungen W₁, W₂ sind. Die vier Eingangssignale E₁, E₂, E, und E. werden diesen vier "UND"-Torschaltungen als phasenverschobene Impulszüge paarweise zugeführt. Die Ausgangsgrößen der vier "UND"-Torschaltungen K₁ bis K., die an den Kollektoren der

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vier Transistoren T₁ bis T^ auftreten, werden in den "UND"-Torschaltungen K^, Kg verknüpft, die wieder aus je einem Magnetschaltkern mit Wicklungen W₁,- W₂, W, und den Transistoren T,- und Tg bestehen. Wie man aus der Fig. 2 entnehmen kann, werden die Ausgangsgrößen von T₁ und T₂ den Wicklungen W₁ und W₂ von Ktj zugeführt, die ihrerseits ihr an T^ anstehendes Ausgangssignal an die Wicklung W₁ der "UND"-Torschaltung K₇ abgibt.

Die Ausgangsgrößen von K, und K, werden den Wicklungen W₁ und W- von Kg zugeführt, die wiederum ihr an Tg anstehendes Ausgangssignal an W₂ von K„ abgibt.

Wenn auch nur eines der Eingangs signale E-. , E₂ , E_ oder E. fehlt, gibt die "UND"-Torschaltung Ey kein Signal mehr ab. Um dieses fehlersicher zu prüfen, wird die Ausgangsgröße des Transistors Τγ über W₁ von K₈ zum Ausgang AH geführt, die Wick-; lung W von K_Q wird mit den Prüfimpulsen Ep beaufschlagt. Dadurch wird beim Auftreten eines Fehlers der Impulszug am Ausgang Ap verschwinden. Mit der "UND"-Torschaltung K₈ wird durch die Art der Schaltung der Ausgang AH und somit der Eingang EH der "ODER"-Torschaltung Og eines anderen Gerätes (Fig.2) mitüberwacht. Im Block F₁ wird dann bei Ausfall der Ausgangsgröße des Transistors T₈ ein Warnsignal ausgelöst.

Die "ODER"-Torschaltung 0_A wird dann von den an T₁ und T₂ anstehenden AusgangsSignalen gebildet und von K^ überwacht, während die "ODER"-Torschaltung Og von den Ausgangsgrößen an T^, T4 gebildet und von Kg überwacht wird.

Die Ausgänge der beiden "ODER"-Torschaltungen 0_A und Og führen zu den Wicklungen W₁ und W₂ der "UND"-Torschaltung K_n, deren Ausgangsgröße an Tn zur nächsten "ODER"-Torschaltung 0« führt. Wie man aus Fig. 2 sieht, steht an der Wicklung W₁ von IL₀ immerj dann ein Impulszug an, wenn entweder der Transistor Tg oder der:

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Eingang EH oder der Eingang V_&s einen Impulszug führt. Da der Wicklung W₂ von K₁₀ ein Impuls zug E zugeführt wird, der gegen alle möglichen Phasenlagen des Impulszuges am Eingang W, der ^HUND^tt-Torschaltung K₁₀ phasenverschoben ist, wird in der "UND"-Torschaltung K₁₀ in Verbindung mit dem Block F₂ das Vorhandensein eines Signales am Ausgang der "ODER"-Torschaltung O^ ^auf die gleiche Weise überwacht, wie es in Verbindung mit der ¹¹UND"-Torschaltung K₀ auf dem Block F, bereits beschrieben wurde.

Beim Anfahren einer Anlage werden den beiden ⁿODER"-Torschaltungen O_cund O_D das Signal V_as zugeführt, bis die Grenzwertgeber E₁ bis E4 ihren Sollwert erreicht haben. Das Signal V_as gelangt über einen Widerstand R₁- an die Wicklung W₁ von K₁₀ und über den Transistor T,,und einen Widerstand R,- an die Ba-

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sis des Transistors T₇, von dem die Wicklung W₁ von K₈ angesteuert wird. Da den beiden "UND"-Torschaltungen K3 und K₁Q die Impulse Ep und E zusätzlich zugeführt werden, liegt an den Ausgängen dieser beiden Torschaltungen ein Signalzug an, so daß weder eine Fehleranzeige noch eine Abschaltung erfolgt.

Sorgt man nun dafür, daß das Ausbleiben eines Signales als Fehler definiert wird, so sieht man, daß bei Ausfall eines Signales einer der vier Grenzwertgeber die dritte "UND"-Torschaltung und bei Ausfall eines Signales zweier Grenzwertgeber die vierte "UND"-Torschaltung einen Fehler anzeigt, wobei vorausgesetzt ist, daß der oder die Grenzwertgeber bei Überschreiten der j Grenzwerte keine Größe mehr abgeben.

Die Fig. 3 zeigt ein Impulsdiagramm für die verschiedenen Impulse, die geräteintern oder an den Ausgängen AH, Ap und A auftreten, wenn die Eingangsimpulszüge E₁, E₂, E-, E., Ep und E ' die angegebene Phasenlage aufweisen und der Wicklungssinn der ' Steuerwicklungen der Ifegnetschaltkerne so gewählt ist, wie es ^! durch die Punkte in Fig. 2 angedeutet ist.

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Claims

Patentansprüche

1.!Elektronische Schaltungsanordnung für einen Baustein zum I^s·—-^Aufbau von fehlersicheren Sicherheitsschaltungen aus in sich fehlerfreien logischen Grundelementen, in der jeweils "m"-getrennte Signalkanäle vorgesehen, wobei eine "n aus W-Auswahl durchführbar ist (Zusatz zu Patentanmeldung P 22 55 031.8), dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung als Kombination einer "1 aus 4"- und einer "2 aus 4"-Auswahlschaltung mit getrennter Anzeige ausgebildet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier erste "UND"-Torschaltung ( K-^ - K*) vorgesehen sind, denen die Ausgangsgrößen (E^ - E. ) von vier Grenzwertgebern jeweils paarweise zuführbar sind, daß zwei weitere zweite "UND"-Torschaltungen (K₁-, Kg)vorgesehen sind, denen jeweils ein "ODER"-Glied (0. bzw. 0_ß) parallel geschaltet ist und denen die Ausgangsgrößen von jeweils zwei der ersten "UND"-Torschaltungen zugeführt sind, daß eine dritte "UND"-Torschaltung (Κγ) vorgesehen ist, der die Ausgangsgrößen der beiden ersten "UND"-Schaltungen (K₅, Kg ) zugeführt ist, daß eine vierte "UND"-Schaltung (K_g) vorgesehen ist, der die Ausgangsgrößen der beiden "ODER"-Schaltungen (0_A, O_B) zugeführt sind, daß eine TODER"-Schaltung (0_c) vorgesehen ist, der das Ausgangssignal des vierten "UND"-Gliedes (Kg) sowie die beiden Signalkanäle (EH und V ) zugeführt sind und daß eine weitere "ODER"-Schaltung (Ο«) vorgesehen ist, der der Signalkanal (^v _as) und die Ausgangsgröße der dritten "UND"-Torschaltung (Ky) zugeführt ist, daß zwei fünfte "UND"-Schaltungen K₈, K₁₀) vorgesehen sind, denen jeweils ein Signalkanal (Ep bzw. E) sowie die Ausgangsgröße einer der beiden zweiten "ODER"-Torschaltungen (0_c, 0_ß) zugeführt sind.

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