DE3030252A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur erfassung der schaltzustaende einer vielzahl von peripheren schaltern - Google Patents

Verfahren und schaltungsanordnung zur erfassung der schaltzustaende einer vielzahl von peripheren schaltern

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Description

  • "Verfahren und Schaltungsanordnung zur Erfassung der
  • Schalt zustände einer Vielzahl von peripheren Schaltern" Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Erfassung der Schaltzustände einer Vielzahl von peripheren Schaltern, denen je ein Geber zugeordnet ist, sowie von etwaigen Störungen im tibertragungasystem.
  • Bei Steueranlagen besteht häufig das Problem, daß die zu der Steuerung gehörenden peripheren Schalter weit vom eigentlichen Steuergerät entfernt sind. Um eine Überwachung der jeweiligen Schaltzustände der Schalter durchführen zu können, sind diese mit 'L'onfrequenzgebern ausgerüstet, über die eine Rückmeldung des Schaltzustandes an das zentrale Steuergerät erfolgt. Dies erfordert die Verlegung einer separaten Leitung vom zentralen Steuergerät zu jedem Geber, was aber nicht nur einen vergleichsweise großen Aufwand darstellt, sondern auch den Nachteil einer geringen Betriebssicherheit mitbringt, da viele Leitungen auch viele Störungsquellen, beispielsweise durch Kurzschluß oder Adernbruch, darstellen. Außerdem sind die Tonfrequenzgeber sehr teuer.
  • Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche in einfacher Weise durchzuführen und aufgebaut sind und eine einwandfreie Erfassung nicht nur der jeweiligen.Schaltzustände der in die Überwachung eingeschlossenen Schalter ermöglicht, sondern rauch die Feststellung der Art etwa aufgetretener Fehler sowie deren Lokalis ierung.
  • Verfahrensgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem ersten der hintereinander angeordneten Geber ein Startsignal über eine Leitung zugeführt wird, woraufhin dieser mit einem zeitlich definierten Antwortsignal, das vom jeweiligen Schaltzustand des zugehörigen Schalters oder einer Störung im zugehörigen Übertragungssystem abhängig ist, dieses bzw. diese zuückmelde, wobei das Ende des Antwortimpulses des ersten Gebers das Startsignal für den zweiten Geber über dieselbe Leitung initiiert usw., bis durch einen zeitlich variierten Antwort impuls eines Endgliedes das Ende eines Abfragezyklus über dieselbe Leitung rückgemeldet wird. Auf diese Weise ist eine Mehrfåchausnutzung einer einzigen dreiadrigen Übertragungsleitung für eine Vielzahl zu überwachender Schalter möglich, wobei die Datenübertragung über mehrere Kilometer erfolgen kann.
  • Die Geber untereinander sind völlig gleich und ferngespeist, wobei Störungen der Anlage erkannt sowie Art und Ort der Störung angezeigt werden. Störspannungen auf der Übertragungsleitung können zu keiner fehlerhaften Aussage (Redundanz auf mehreren b'nen) führen. Der Aufwand für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erweist sich im Vergleich zu den bekannten als sehr gering.
  • Vorteilhaft wird über ein Display und/oder über Leuchtdioden der jeweilige Schaltzustand der zu überwachenden Schalter angezeigt, so daß an einem Zentralgerät die gesamte Anlage jederzeit und leicht zu überwachen ist. In das Zentralgerät ist vorteilhaft eine Erstwerterfassung ir)tegriert, so daß im störungsfreien Betrieb auf der Anzeige die Adressen der geschlossenen Schalter mit einer Kennzeichnung des zuerst betätigten Schalters erscheinen.
  • In einem Störungsfall erscheint auf der Anzeige eine Angabe über die Art und den Ort einer aufgetretenen Störung.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die vom Zentralgerät empfangenen Daten ausgewertet, sortiert und mittels einer seriellen Schnittstelle, z.B. einer nachgeschalteten Steuerung, zugeleitet.
  • Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche ein mit einem Rechner sowie einem Impulsgeber ausgerüstetes Zentralgerät aufweist, welches über eine dreiadrige Leitung an die Geber derart angeschlossen ist, daß diese jeweils zwischen zwei den positiven und den Null-Anschluß bildenden Adern der Leitung liegen und die dritte Ader der Leitung direkt über die hintereinander angeordneten Geber von Geber -zu i;cber p;ef;ihrt ist und zur Steuerung der einzelnen Geber dien. Mit Hilfe dieser Schaltungsanordnung ist es möglich, mit nur einer dreiadrigen Leitung eine Vielzahl von Gebern über viele Kilometer miteinander zu verbinden, deren Reihe durch ein Endglied abgeschlossen ist. Mit Hilfe der er-findungsgemsil3en Sehaltungsanordnung kann beispielsweise ein mehrere Kilometer langes Förderband im untertägigen oder aber auch im übertägigen Grubenbetrieb überwacht werden, welches mit einer Vielzahl von Seilzugschaltern od.dgl. versehen ist.
  • jeder Geber ist an die Anschlüsse eines Wechselkontaktes des zu überwachenden Schalters angeschlossen. Den beiden Schaltzuständen der Schalter sind jeweils bestimmte Impulse unterschiedlicher Dauer zugeordnet. Durch die Rückmeldung dieser Impulse findet im Zentralgerät eine Erfassung der Schalt zustände der jeweils zugehörigen Schalter statt, so daß nicht nur eine genaue Erfassung, sondern auch eine daraus resultierende Steuerung möglich ist. Die Dauer der Impulse der einen Schaltzustände der Schalter ist vorteilhaft halb so lang bemessen, wie die der anderen Schaltzustände, so daß ein sicheres Auseinanderhalten möglich ist.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der erfindung besteht jedes Artwortsignül der einzelnen Geber zur Erfassen; der Schaltzustände aus drei Zeiteinheiten, von denen eine oder zwei auf die Impulse und eine oder zwei auf Pausen zwischen den Impulsen entfallen. Durch diese Variierung ist es möglich, etwaige Leitungsfehler, z. B. Adernbruch und -schluß zwischen dem Geber und dem dazugehörigen Schalter sicher zu erkennen, wobei überdies auch der Ort des Fehlers ermittelt wird. Das gleiche gilt für Unterbrechungen des Übertragungskabels. Außerdem ist durch die Wahl der Signalformen eine Überwachung des Kontaktes des Schalters gewährleistet.
  • Vorteilhaft bestehen die Signale für das Endglied aus vier Zeiteinheiten, von denen die ersten drei auf Pausen und die letzte Zeiteinheit auf Impulse entfallen.
  • Zur Meldung eines Leitungsbruches zwischen Schalter und dazugehörigem Geber besteht jedes Signal aus vier Zeiteinheiten, von denen die beiden ersten auf Pausen entfallen und die beiden letzten die Antwortimpulse darstellen.
  • Zur Meldung einen Kurzschlusses zwischen Geber und dazugehörigem Schalter besteht jedes Signal aus zwei Zeiteinheiten, von denen die erste die Pause darstellt, w.ihlend d5 ( zweite den Antwortimpuls ergibt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Figur 1 in schematischer Darstellung den Aufbau der Schaltungsanordnung, Figur 2 in schematischer Darstellung den Anschlußplan der (.eber, Figur 3 ein Diagramm mit den für die beiden Schalt zum stände eingezeichneten Formen der Antwortsignale, Figur 4 ein Diagramm mit dem Antwortsignal für das Endglied, Figur 5 ein Diagramm mit dem Antwortsignal bei Unterbrechung der Leitung zum Schalter und Figur 6 ein Diagramm mit Antwortsignal bei kurzgeschlossener Leitung zum Schalter.
  • In Figur 1 ist mit 1 ein Netzteil bezeichnet, der die Wechselspnnung des Netzes auf Gleichspannung; von 24 Volt umformt, mit der das Zentralgerät 2 gespeist wird. Vom Zentralgerät 2 führt die dreiadrige Leitung 3 zu den hintereinander angeordneten Gebern I, II...N, denen das Endglied M nachgeschaltet ist. Die Geber 1.
  • Ll...N sowie das Endglied M sind an die Leitung 3 derart angeschlossen, daß diese jeweils zwischen deren Adern 4,5 liegen, von denen die Ader 4 den positiven Anschluß darstellt und die Ader 5 den Null-Anschluß. Die dritte Ader 6 ist die Steuerleitung, welche von Geber Izi Geber II usw. bis zum Endglied M geführt ist.
  • Das Zentralgerät 2 ist mit einem nicht weiter dargestellten Rechner sowie einem ebenfalls nicht dargestellten Impulsgeber herkömmlicher Bauart ausgerüstet. Je nach der Anzahl der zu überwachenden Geber I, II....N ist der Rechner z.B. ein Microprozessor, bemessen. Vom Zentralgerät 2 führt eine weitele leitung r? zu einer nicht dargestellten ;;teuerung.
  • Der Anschlußplan der Geber I, II. - .N an die zu überwachenden Schalter ist aus Figur 2 ersichtlich. Der Anschluß ist nur für den zum Geber I gehörenden Schalter 1.1 eingezeichnet1 jedoch sind die weiter vorhandenen Geber II.. .N in gleicher Weise an die mit ihnen verbundenen Schalter II.2 usw. angeschlossen.
  • Der im einzelnen nicht dargestellte Schalter 1.1 weist einen Wechselkontakt 8 auf, dessen Anschlüsse 9 über die dreiadrige Leitung 10 an den Geber I.angeschlossen sind.
  • Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist wie folgt: Im Normalbetrieb führen die Geber I, II ...N keinen Strom.
  • Durch Betätigen des Impulsgebers im Zentralgerät 2 wird ein Einlesezyklus der Abfragesignale über die Ader 6, welche als Steuerleitung dient, gestartet, indem dem ersten Geber I ein Signal übermittelt wird. Der Geber I fragt den zugehörigen Schalter 1.1 ab und antwortet mit einem zeitlich definierten Antwortsignal, dessen Dauer vom jeweiligen Schaltzustand des zugehörigen Schalters I.1 abhängig ist. Aus Figur 3 sind die Antwortsignale 11 für die beiden Schaltzustände eines So halters ersichtlich. Jedes Signal 11 besteht aus drei Zeiteinheiten 12, 13, 14, von denen eine oder zwei auf die Impulse 15, 16 und eine oder zwei auf Pausen zwischen den Impulsen 15, 16 entfallen.
  • I)el Ai;art eines Einise%yklus, ausgelöst durch das Zentralgerät 2, beginnt im Kreuzungspunkt der Achsen des Diagramms, wonach zuerst zwei Zeiteinheiten 12, 13 als Pausen durchlaufen werden und sich dann der Antwortimpuls 15 ausbildet, welcher für^einen Schaltzustand des vom Geber 1 zu überwachenden Schalters I.1 charakteristisch ist. Dieser Impuls 15 soll-- -beispielsweise anzeigen, daß der zugehörige Schalter I.1 unbetätigt ist.
  • Das Ende des Impulses 15, welches in Figur 3 durch die senkrechte Linie am Ende der Zeiteinheit 14 gekennzeichnet ist, stellt das Startsignal für das Antwortsignal 11 des zweiten Gebers @@ dar.
  • Dessen Impuls 16 erstreckt sich über zwei Zeiteinheiten 13, 14 und zeigt somit an, daß der zum Geber II gehörende Schalter 11.2 sich in dem anderen Schaltzustand befindet, d.h. also betätigt wurde. Auch hier bewirkt das Ende des Antwortimpulses 16 das Startsignal für den nachgeordneten Geber III usw. bis N.
  • Die Antwortimpulse 15,16 werden über die Ader 4 der Leitung 3 jeweils zum Zentralgerät 2 zurückgemeldet, so daß im Anzeigeteil des Zentralgerätes 2 eine genaue Anzeige über die jeweiligen Schaltzustände vorliegt, so daß über die Leitung 7 die Information einer nachgeschalteten Steuerung weitergeleitet werden kann.
  • Je der Einleezyklus endet mit Durchlaufen sämtlicher vorhandener Geber, wobei das Ende durch das Endglied M angezeigt ist, dessen Signal 11 aus Figur 4 ersichtlich ist. Das Signal 11 für das Endglied M besteht aus vier Zeiteinheiten 22, 23, 24, 25, von denen die ersten drei Zeiteinheiten 22, 23, 24 auf Pausen entfallen und die letzte Zeiteinheit 25 den Impuls 17 darstellt.
  • Nach Empfang des Impulses 17 vom Zentralgerät 2 wird ein neuer Einlesezyklus gestartet.
  • Das Signal 11 bei einem Bruch der Leitung 10 von einem Geber zum zugehörigen Schalter ergibt sich aus Figur 5. Wenn beispielsweise die Leitung 10 vom Geber I zu seinem zugehörigen Schalter L. I unterbrochen ist, ergibt sich das aus Figur 5 ersichtliche AJignaL 11. Dieses besteht aus vier Zeiteinheiten 12, 13, 14, 12, von denen die beiden ersten 12, 13 auf Pausen entfallen, während die beiden letzten 14, 12 die Antwortimpulse 18 ergeben. Die Rückmeldung der Impulse 18 an das Zentralgerät 2 ergibt die Möglichkeit der Erfassung der Art und des Ortes des etwa eingetretenen Fehlers.
  • In Figur 6 ist das Signal 11 für den Fall dargestellt, daß ein Kurzschluß in der Leitung 10 vom Geber zum zugehörigen Schalter eing;Qtreten ist. In diesem Falle besteht jedes Signal 11 aus zwei Veiteinheiten 12, 13, von denen die erste 12 die Pause darstellt, während die zweite 13 den Antwortimpuls 19 ergibt.
  • Die rückmeldung der Impulse 16 zum Zentralgerät 2 zeigt also einen andersartigen Fehler an als vorher erörtert, nämlich einen Kurzschluß gegenüber einem Bruch einer Ader der Leitung 3, aber ebenso wie diese den jeweiligen Ort des aufgetretenen Fehlers.
  • Das erfindungsgemäße Prinzip beruht darauf, daß die Geber normalerweise keinen Strom führen, jedoch der jeweils angesprochene Geber, der über die Adern 4,5 seiner Versorgungsleitung 3 an eine Spannung von z.B. 12 Volt liegt, kurzzeitig einen erhöhten Strom zieht, wobei die Zeit des erhöhten Stromflusses den Informationsinhalt darstellt, welcher vom Geber an das Zentralgerät zurückgemeldet wird.
  • Leerseite

Claims (13)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Verfahren zur Erfassung der Schaltustände einer Vielzahl von peripheren Schaltern, denen je ein Geber zugeordnet ist, sowie etwaiger Störungen im Übertragungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten der hintereinander angeordneten Geber (I) ein Startsignal über eine Leitung (3) zugeführt wird, woraufhin dieser mit einem zeitlich definierten Antwortsignal (11), das vom jeweiligen Schaltzustand des zugehörigen Schalters (I.1) oder einer Störung im zugehörigen übertragungssystem (10) abhängig ist, diesen bzw. diese zurgtickmeldet, wobei das Ende des Antwortimpulses (15) des ersten Gebers (1) das Startsignal für den zweiten Geber (il) über dieselbe Leitung (3) initiiert usw., bis durch ein zeitlich variierten Antwortimpuls (17) eines Endgliedes (M) das Ende eines Abfragezyklus über dieselbe Leitung (3) rückgemeldet wird.
  2. @. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Der daß über ein -t)isplay und/oder Leuchtdioden der jeweilige Schaltzustand der zu überwachenden Schalter (I.1), (II.2...) angezeigt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Zentralgerät (2) eine Erstwerterfassung integriert ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Zentralgerät (2) ermittelten Ergebnisse einer nachgeschalteten Steuerung über eine serielle Schnittstelle zugeleitet werden.
  5. 5. Schaltungsanordnung zur Erfassung der Schaltzustände einer Vielzahl von peripheren Schaltern, denen je ein Geber zugeordnet ist, sowie etwaiger Störungen im Übertragungssystem, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese ein mit einem Rechner sowie einem Impulsgeber ausgerüstetes Zentralgerät (2) aufweist, welches über eine dreiadrige Leitung (3) an die Geber (I,II...N) derart angeschlossen ist, daß diese jeweils zwischen zwei den positiven und den Null-Anschluß bildenden Adern (4,5) der Leitung (3) liegen und die dritte Ader (@) der Leitung (3) direkt über die hintereinander angeordneten Geber (I,II...N) von Geber zu Geber geführt ist und der Steuerung der Antwortimpulse (15,16,-17,18719) dient.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der Geber (1,II...N) durch ein Endglied (M) abgeschlossen ist.
  7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Geber (I,II...N) an die Anschlüsse (9) eines Wechselkontaktes (8) des zu überwachenden Schalters (1,1), (II.2...) angeschlossen ist.
  8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Schaltzuständen der Schalter (I.l, II.2...) jeweils bestimmte Impulse (15,16) unterschiedlicher Dauer zugeordnet sind.
  9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Impulse (15,16) der einen Schaltzustände der Schalter (I.1, II.2...) halb so lang bemessen ist wie die der anderen Schalt zustände.
  10. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Signal der Geber (I, II...N) zur Erfassung der Schaltzustände aus drei Zeiteinheiten (12,13,14) besteht, von denen eine oder zwei auf die Impulse (15,16,18,19) und ein oder zwei auf Pausen entfallen.
  11. 11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Signal (-11) für das Endglied (M) aus vier Zeiteinheiten (22,23,24, 25) besteht, von denen die ersten drei (22,23,24» auf~Pausen und die letzte Zeiteinheit (25) auf den Impuls (17) entfallen.
  12. 12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Signal (11) zur Meldung eines Leitungsbruches zwischen Geber und zugehörigem Schalter aus vier Zeiteinheiten (12,13,14,12) besteht, von denen die beiden ersten (12,13) auf Pausen entfallen und die beiden -letzten (14t12) die Antwortimpulse (18) darstellen.
  13. 13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Signal (11) zur Meldung eines Kurzschlusses zwischen Geber und zugehörigem Schalter aus zwei Zeiteinheiten (12,13) besteht, von denen das erste (12) die Pause darstellt und das zweite (13) den Antwortimpuls (19) ergibt.
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