DE2502710C3 - Einrichtung zum Betrieb eines mehrkanaligen Systems zur Meßwertverarbeitung oder zur Regelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betrieb eines mehrkanaligen Systems zur Meßwertverarbeitung oder zur Regelung mit einer ungeraden Zahl von etwa gleich große, redundante, analoge Signale führenden Leitungen, mit einer Auswahleinrichtung in Form einer Verknüpfungseinrichtung zur Bildung eines gemeinsamen Ausgangssignals, das gleich oder proportional dem mittleren der vorhandenen Eingangssignale ist, und mit einer Überwachungseinrichtung, die bei unzulässiger Abweichung eines Eingangssignals von den anderen anspricht.

Eine derartige Auswahleinrichtung ist aus der US-PS 34 54 849 bekannt. Hier werden drei redundante, analoge Signale führende Leitungen in einer Auswahleinrichtung so verknüpft, daß am Ausgang ein dem mittleren der drei Signale entsprechendes Signal erscheint. Um dieses Signal zu erzeugen, sind die drei Eingangsleitungen paarweise an als UND-Glieder bezeichnete Einrichtungen zur Minimaiwertauswahl angeschlossen, so daß am Ausgang jedes UND-Gliedes von jedem Eingangssignalpaar das Signal mit der negativsten Spannung ansteht. Diese Ausgangssignale werden in einer nachgeschalteten, als ODER-Glied bezeichneten Einrichtung zur Maximalwertauswahl miteinander verknüpft, dessen Dioden so geschaltet sind, daß am Ausgang des ODER-Gliedes das größte der ihm zugeführten drei Signale auftritt. Damit ist sichergestellt, daß weder das größte noch das kleinste Signal auf den Ausgang durchgeschaltet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber eine Auswahleinrichtung zu schaffen, die bei drei und mehr Eingangskanälen jeweils den mittleren Wert auswählt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Eine weitere Auswahleinrichtung für redundante, analoge Signale ist in der Siemens-Zeitschrift 1971, Heft 10, Seiten 747 bis 749 beschrieben. Bei di2ser Auswahleinrichtung wird aus drei voneinander unabhängigen, den gleichen analogen Wert führenden Eingangsleitungen der Mittelwert gebildet, der für die

ίο Bearbeitung in den nachgeschalteten Einrichtungen als repräsentatives Signal zur Verfügung steht. Weichen zwei Eingangsgrößen bei dieser Auswahleinrichtung unzulässig weit voneinander ab, so wird mit Hilfe einer Überwachungseinrichtung mit Grenzwertmeldern die Leitung ermittelt, in der das von den anderen beiden Leitungen abweichende Analogsignal vorhanden ist. Durch Reiaiskontakte wird diese Leitung dann abgeschaltet, so daß ihr Wert nicht mehr zur Mittelwertbildung beiträgt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Drei voneinander unabhängige PID-Regler 1, 2, 3 liefern analoge, einander etwa gleiche Ausgangssignale auf den Leitungen 4,5,6. Die Leitungen 4,5 und 6 sind Eingangsleitungen für drei ebenfalls voneinander unabhängige Auswahleinrichtungen 7, 8, 9. An jede dieser Auswahleinrichtungen 7, 8, 9 ist eine Überwachungsschaltung angeschlossen, die jeweils aus Grenzwertmeldern 10, 11, 12 und einem ODER-Glied 13 besteht. Die ODER-Glieder 13 aller Überwachungsein-

i« richtungen sind über ein weiteres ODER-Glied 14 mit einer akustischen und/oder optischen Meldeeinrichtung 15 verbunden, damit ein Fehler erkannt wird und baldmöglichst beseitigt werden kann.

Da die Auswahleinrichtungen 7, 8, 9 untereinander gleich aufgebaut sind, genügt es, wenn im folgenden nur die Auswahleinrichtung 7 und die dazugehörige Überwachungseinrichtung näher beschrieben wird. Die Grenzwertmelder 10, 11 und 12 sind an Ausgänge von Eingangsverstärkern 16, 17, 18 angeschlossen. Diese

•»ο Eingangsverstärker sind eingangsseitig über je ein Differenzglied 19, 20 und 21 mit den Eingangsleitungen 4, 5, 6 verbunden. Die zweiten Eingänge der Differenzglieder 19,20,21 sind über eine Leitung 22 mit der Ausgangsleitung 23 der Auswahleinrichtung 7 verbunden. Den Eingangsverstärkern 16, 17, 18 sind Signalbegrenzer 24, 25, 26 nachgeschaltet. Die Ausgänge dieser Signalbegrenzer sind über einen Additionsbaustein 27 und einen Ausgangsverstärker 28 mit der Ausgangsleitung 23 verbunden.

so im Ausführungsbeispiel sind den PID-Reglern 1, 2, 3 weitere Differenzglieder 29,30,31 vorgeschaltet. Diese erhalten neben den Regelabweichungssignalen über die Leitungen 32, 33, 34 Korrektursignale über die Leitungen 35, 36, 37, die jeweils mit dem Ausgang desjenigen Eingangsverstärkers verbunden sind, der als Eingangssignal das Ausgangssignal des zugehörigen PID-Reglers erhält. So ist beispielsweise die Leitung 35 an den Ausgang des Eingangsverstärkers 16 angeschlossen. Hierdurch wird ein Auseinanderdriften der Regler durch das integrierende Glied im Regler verhindert.

Wenn alle drei PID-Regler 1,2,3 und die zugehörigen Leitungen bzw. Kanäle in Ordnung sind, so erhalten die Differenzglieder 19, 20, 21 der Auswahleinrichtung 7 Eingangssignale, die sich nur abhängig von den ( enauigkeitsunterschieden der drei Regler voneinander unterscheiden.

Wie später noch beschrieben wird, führt die Ausgangsleitung 23 ein Signal, das dem mittleren der

drei Eingangssignale entspricht Den Eingangsverstärkern 16, 17, 18 wird also die Differenz des Signals der entsprechenden Leitung 4,5 oder 6 zu dem mittleren der Eingangssignale zugeführt. Diese Differenzen werden in der. Eingangsverstärkern 16,17,18 verstärkt. Die daran angeschlossenen Grenzwertmelder 10, 11, 12 sprechen dabei nicht an, da sie auf einen Wert eingestellt sind, der größer ist als der durch unterschiedliche Genauigkeit der PID-Regler und durch den Verstärkungefaktor der Eingangsverstärker 16,17,18 sich ergebende Ausgangswert dieser Verstärker.

Nimmt man nun an, daß beispielsweise das Signal auf der Leitung 4 größer ist als dasjenige auf der Leitung 5 und daß das Signal auf der Leitung 5 wiederum größer ist als das auf der Leitung 6, so ist das Ausgangssignal des Differenzgliedes 19 proportional zur Differenz der Signale auf den Leitungen 4 und 5, da die Signale auf den Leitungen 22 und 5 sich in diesem Falle entsprechen. Diese Differenz wird im Eingangsverstärker 16 verstärkt und veranlaßt den PID-Regler über die Leitung 35 langfristig zu einer Korrektur.

Der Signalbegrenzer 24 begrenzt das Ausgangssignal des Eingangsverstärkers 16 auf einen sehr kleinen Wert, so daß am Ausgang des Signalbegrenzers 24 ein positives Signal ansteht, dessen Wert unabhängig ist von der Größe der Differenz zwischen den Signalen auf den Leitungen 4 und 5. In gleicher Weise entsteht am Ausgang des Signalbegrenzers 26 ein negatives Ausgangssignal, das ebenfalls weitgehend unabhängig ist von der Differenz der Signale auf den Leitungen 5 und 6. In dem nachgeschalteten Additionsbaustein 27 heben sich also die Ausgangssignale der Signalbegrenzer 24 und 26 gegeneinander auf.

Am Ausgang des Eingangsverstärkers 17 möge zunächst das Signal Null vorhanden sein. In diesem Falle vermindert sich das Ausgangssignal am Ausgangsverstärker 28 und es entsteht eine Differenz an den Eingängen des Differenzgliedes 20. Diese Differenz hat zur Folge, daß am Eingang des Additionsbausteins 27 und des Ausgangsverstärkers 28 ein positives Signal ansteht, so daß das Ausgangssignal des Ausgangsverstärkers 28 schnell wieder auf einen Wert ansteigt, der gleich ist mit dem Signal auf der Leitung 5. Bedingt durch den großen Verstärkungsfaktor des Ausgangsverstärkers 28 regelt sich dessen Ausgangswirt so ein, daß am Eingang etwa der Wert Null vorhanden ist

Es wird nun angenommen, daß die Leitung 5 oder der

ίο vorgeschaltete PID-Regler 2 eine Störung aufweist und daß auf der Leitung 5 das Signal Null erscheint. In diesem Fall wird über den Eingangsverstärker 17 der Signalbegrenzer 25 auf seinen negativen Grenzwert gesteuert Der positive Grenzwert am Ausgang des Signalbegrenzers 24 bleibt erhalten, und das Ausgangssignal am Ausgangsverstärker 28 nimmt den Wert an, der als Signal auf der Leitung 6 ansteht Ein Fehler in einer der Eingangsleitungen führt aiso höchstens zu einer Veränderung des Ausgangssignals innerhalb der Genauigkeitsgrenzen der vorgeschalteten Regler. Die Eingangsspannung am Grenzwertmelder 11 würde in diesem Fall dessen Grenzwert überschreiten, so daß der Fehler durch die Meldeeinrichtung 15 gemeldet wird.

Für den Fall, daß fünf Leitungen miteinander verknüpft werden, würde sich am Ausgang ein Signal ergeben, das ebenfall dem mittleren Wert der Signale auf den Eingangsleitungen gleich oder proportional ist.

Sind zwei Signale so nahe beiander, daß die Signalbegrenzer nicht ihren maximalen Wert abgeben, ergibt sich am Ausgang ein Mittelwert. Durch hohe Verstärkungsfaktoren bei den Eingangsverstärkern 16, 17, 18 und durch erhebliche Begrenzung der Ausgangssignale in den Signalbegrenzern 24, 25, 26 läßt sich erreichen, daß eine derartige Mittelwertbildung prak-

li tisch nur bei identischen Eingangssignalen auftritt.

Selbstverständlich können die Differenzglieder und/ oder die Signalbegrenzer mit den Eingangsverstärkern eine Einheit bilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Betrieb eines mehrkanaligen Systems zur Meßwertverarbeitung oder zur Regelung mit einer ungeraden Zahl von etwa gleich große, redundante, analoge Signale führenden Leitungen, mit einer Auswahleinrichtung in Form einer Verknüpfungseinrichtung zur Bildung eines gemeinsamen Ausgangssignals, das gleich oder proportional dem mittleren der vorhandenen Eingangssignale ist, und mit einer Überwachungseinrichtung, die bei unzulässiger Abweichung eines Eingangssignals von den anderen anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die die redundanten Signale führenden Leitungen (4,5,6) über je ein Differenzglied (19,20,21) an Eingangsverstärker (16,17,18) geschaltet sind, daß den Eingangsverstärkern Signalbegrenzer (24, 25, 26) mit einer für positive und negative Signalwerte symmetrischen Übertragungskennlinie nachgeschaltet sind, daß die Ausgänge der Signalbegrenzer an einen Additionsbaustein (27) angeschlossen sind, der seinerseits einem das gemeinsame Ausgangssignal liefernden Ausgangsverstärker (28) vorgeschaltet ist, und daß der Ausgang des Ausgangsverstärkers auf die Differenzglieder (19,20,21) zurückgeführt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Eingangsverstärkern Grenzwertmelder (10, 11, 12) nachgeschaltet sind, deren Ausgänge zu einer Meldeeinrichtung (15) führen.