DE3603442A1 - Verfahren und einrichtung zur fehlerortbestimmung bei einer hobelwegmessanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrich­ tung zur Fehlerortbestimmung bei einer solchen Weg- oder Ge­ schwindigkeitsmeßanlage, insbesondere einer Hobelwegmeßanlage, in Grubenbetrieben, bei der das Meßsignal durch einen Meßwert­ geber in wenigstens eine proportionale Impulsfolge umgesetzt und über eine Datenleitung zu einer Anzeigeeinrichtung über­ tragen wird.

Zur Bestimmung des Weges von Kohlenhobeln, die mittels Kette und Kettenstern angetrieben und bei Erreichen einer bestimmten Hobelstellung in die Gegenrichtung umgesteuert werden, werden Wegimpulse üblicherweise von der Antriebswelle zugeordneten Impulsgebern erzeugt (DE-PS 25 03 028). Bei einer anderen bekannten Hobelwegmeßanordnung (DE-PS 26 57 988) dient als Meßkörper die Antriebskette des Kohlenhobels. Zwei gerichtet ausgestrahlte elektromagnetische Wellen einer Mikrowellensen­ de- und Empfangsanlage werden über Antennen derart auf die Antriebskette gerichtet, daß beide Wellen die Öffnung eines an den Antennen vorbeibewegten Gliedes der Kette gleichzeitig durchdringen. Die beiden beim Vorbeilauf der Kette entstehen­ den Meßimpulsfolgen sind phasenverschoben, und die Richtung der Phasenverschiebung kennzeichnet die Bewegungsrichtung der Kette bzw. des Kohlenhobels.

Bei Störungen an der Hobelwegmeßanlage bestanden bisher Pro­ bleme, den Fehler zu lokalisieren. Bisher wurden vom Betriebs­ personal bei Störungen regelmäßig zunächst die Meßwertgeber ausgetauscht, weil man als Hauptursache von Störungen Wärmebe­ einflussungen des Meßwertgebers unterstellte. Der mit dem Austausch des Meßwertgebers bei Hobelwegmeßanlagen verbundene Aufwand ist erheblich. Tatsächlich kann für die aufgetretene Störung in der Hobelwegmeßanlage auch eine andere Komponente ursächlich sein. Es kommen folgende Fehlermöglichkeiten in Betracht:

• a) die Hobelweganzeige selbst ist gestört, beispiels­ weise weil eine Auswertekarte im Grenzbereich lag;
• b) die Datenleitung zwischen Meßwertgeber und der entfernt (in der Grubenwarte) angeordneten Anzeige­ einrichtung ist beispielsweise durch zeitweiligen Schluß gestört;
• c) der Meßwertgeber (Impulsdrehgeber) selbst ist ge­ stört.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verfügung zu stellen, die es bei geringem betrieblichem Aufwand ermöglichen, die oben genannten Fehlermöglichkeiten zu erkennen und zu unterscheiden.

Verfahrensmäßig löst die Erfindung die ihr zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß anstelle jeder Meßimpulsfolge eine von einem Impulsgenerator vor Ort erzeugte vorgegebene Impulsfolge in die Datenleitung eingespeist und die Antwort der Anzeige­ einrichtung auf die vorgegebene Impulsfolge zur Fehlerortbe­ stimmung verwendet wird.

Bei dieser erfindungsgemäßen Fehlerortbestimmung handelt es sich im Grunde um eine Simulation der wenigstens einen be­ trieblichen Impulsfolge des Meßwertgebers mit Hilfe wenigstens eines Impulsgenerators, der keine eigene Stromversorgung hat, sondern ebenso wie der Meßwertgeber selbst von der Hobelwegan­ zeige eingespeist wird. Dieser Anschluß des Impulsgenerators an die Datenleitung geschieht vor Ausbau des Meßwertgebers. Reagiert die Anzeigeeinrichtung auf die ggf. unterschiedlichen Impulsfolgen des Impulsgenerators überhaupt nicht, so ist offenbar die Datenleitung gestört. Reagiert die Hobelweganzei­ ge nur bei bestimmten Betriebsfunktionen, so ist die Hobelweg­ anzeige defekt. Bei ordnungsgemäßer Anzeige für alle simulier­ ten Betriebszustände ist der bisher im Einsatz befindliche Meßwertgeber (Impulsdrehgeber) defekt und muß tatsächlich ausgetauscht werden. In der Praxis lassen sich mit Hilfe der Erfindung daher Störungen der Hobelwegmeßanlage zuverlässig, rasch und mit minimalem Aufwand diagnostizieren und beseiti­ gen.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die in die Datenleitung eingespeiste wenigstens eine Impuls­ folge zur Simulation der Meßimpulsfolge nach Richtung und/oder Impulsbreite und/oder Impulsabstand und/oder Impulsfrequenz geändert wird, um unterschiedliche Betriebsfunktionen der Hobelwegmeßanlage zu simulieren.

Bei einem speziell für Hobelwegmeßanlagen geeigneten Verfahren werden zwei Impulsfolgen mit übereinstimmendem Tastverhältnis phasenverschoben erzeugt und in zwei verschiedene Adern der Datenleitung eingespeist. Zur Simulation einer Richtungsumkehr werden dabei die beiden Anschlüsse der Adern der Datenleitung vertauscht. Auf diese Weise läßt sich die ordnungsgemäße Funk­ tion der Hobelwegmeßanlage, einschließlich der Hobelweganzei­ ge bei allen in der Praxis vorkommenden Betriebszuständen des simulierten Meßwertgebers überprüfen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Fehlerortbestimmung zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens eine astabile Multi­ vibratoranordnung als Impulsgeber vorgesehen ist, die bei der Versorgungsspannung des zu ersetzenden Meßwertgebers arbeitet, eine Rechteckimpulsfolge vorgegebener Folgefrequenz erzeugt und über Ausgangsanschlüsse an die Datenleitung anschaltbar ist.

Vorzugsweise sind jeder Multivibratoranordnung wenigstens zwei RC-Kombinationen unterschiedlicher Zeitkonstanten und Schalt­ mittel zum Umschalten der Zeitkonstante zugeordnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der schematisch ein Schaltbild eines Ausfüh­ rungsbeispiels einer Simulationseinrichtung in der bevorzugten Anwendung bei der Fehlerortbestimmung in einer Hobelwegmeßan­ lage gezeigt ist. Die Erfindung kann mit prinzipiell gleichen Vorteilen auch bei anderen Weg- oder Geschwindigkeitsmeßanla­ gen angewendet werden, bei denen der Meßwertgeber wenigstens eine meßwertproportionale Impulsfolge abgibt, die über eine Datenleitung zu einer entfernten Auswerteeinrichtung übertra­ gen wird. In Grubenbetrieben ist die Erfindung beispielsweise bei Fördermitteln oder Förderband-Schlupfmeßeinrichtungen vorteilhaft einsetzbar.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Impulsgene­ ratoranordnung dargestellt, die geeignet ist, zwei um 90° phasenverschobene Rechteckimpulsfolgen zur Simulation der von Drehimpulsgebern in Hobelwegmeßanlagen erzeugten Meßimpulsfol­ gen zu entwickeln.

An die Versorgungsspannungsanschlüsse V+ und V- wird die 12V­ Versorgungsspannung angelegt, die von Hobelweganzeigen in Grubenbetrieben zur Verfügung steht. Eine positive Versor­ gungsleitung 1 ist über einen Ein/Ausschalter 2 an den positi­ ven Anschluß V+ der Spannungsversorgung angeschaltet. Die negative Versorgungsleitung 3 ist über eine Diode mit dem negativen Versorgungsspannungsanschluß V- verbunden.

In zwei Kippstufen bzw. astabilen Multivibratoren 4 und 5 werden zwei phasenverschobene Impulsfolgen erzeugt. Beide Kippstufen sind identisch aufgebaut und erzeugen daher Impuls­ folgen mit im wesentlichen gleichem Tastverhältnis. Jeder Kippstufe 4 bzw. 5 ist ein als Schalter betriebener Transistor 6 bzw. 7 nachgeschaltet, an dessen Kollektor die das jeweilige Ausgangssignal des Impulsgenerators darstellende Rechteckim­ pulsfolge I 1 bzw. I 2 ansteht. Der Kollektoranschluß ist über einen handbetätigten Umschalter 8 jeweils mit einem Ausgangs­ anschluß A 1 bzw. A 2 verbunden. Ein Kollektorwiderstand ist mit der negativen Versorgungsleitung 3 verbunden.

Zwischen den Eingangsanschlüssen V+ und V- liegen zwei anti­ parallel geschaltete Leuchtdioden Dg und Dr unterschiedlicher Farben, hier grün und rot, in Serie mit einem Widerstand 10. Bei richtiger Polung leuchtet beispielsweise die grüne Leucht­ diode Dg und bei falscher Polung die rote Diode Dr auf. Zwei weitere Leuchtdioden DA 1 und DA 2 sind zwischen dem Ausgang A 1 bzw. A 2 und dem Verbindungspunkt 9 zwischen den antiparallel geschalteten Dioden und dem Serienwiderstand 10 angeordnet. Sie leuchten jeweils, wenn am zugehörigen Ausgang A 1 bzw. A 2 eine Impulsfolge (I 1, I 2) entwickelt wird.

Wie oben gesagt, sind die beiden Kippstufen 4 und 5 identisch ausgebildet, so daß im folgenden nur eine Kippstufe, nämlich Kippstufe 4 nach Aufbau und Arbeitsweise erläutert zu werden braucht.

Aktive Komponente der Kippstufe ist ein Operationsverstärker OP 1, der an seinem Ausgang 11 ein positives Potential etwa in Höhe der positiven Versorgungsspannung erzeugt, wenn sein Pluseingang 12 gegenüber seinem Minuseingang 13 eine aus­ reichend positive Spannung hat. Dieser Zustand ist dann gege­ ben, wenn der Kondensator C, der zwischen dem Minuseingang 13 und der negativen Versorgungsspannungsleitung 3 liegt, entla­ den ist. Der Kondensator C gehört zu einem die Zeitkonstante der Kippstufe bestimmenden Zeitglied, das in der dargestellten Schaltstellung eines Umschalters 15 aus einer Kombination des Kondensators C mit einer Parallelschaltung aus den Widerstän­ den R 1 und R 11 bzw. den Widerständen R 2 und R 12 besteht. Die Widerstandswerte sowohl von R 1 als auch von R 2 sind wesentlich niedriger, z.B. 12 kOhm, als diejenigen von R 11 und R 12, z.B. 100 kOhm. Daher bestimmen R 1 bzw. R 2 maßgeblich die Auf- und Entladezeiten des Kondensators C, mit welchem sie jeweils über einen Kontakt des Schalters 15 verbunden sind. Eine Diode D 1 ist anodenseitig mit dem Ausgang 11 und kathodenseitig mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R 1 und R 11 verbunden; eine Diode D 2 ist mit umgekehrter Polarität zwischen Ausgang 11 des Operationsverstärkers und dem Verbindungspunkt der Widerstände R 2 und R 12 angeordnet.

Ist der Operationsverstärker OP 1 durchgesteuert und der Aus­ gang 11 auf einem positiven Potential, so wird der Kondensator C (bei Vernachlässigung von R 11) über den Widerstand R 1 aufge­ laden. Sei Erreichen einer vorgegebenen Potentialschwelle am Minuseingang des Operationsverstärkers springt dessen Ausgang auf ein niedriges Potential, und der Kondensator C entlädt sich über den Widerstand R 2 und die Diode D 2 zur Ausgangslei­ tung 11. Die Zeitkonstante der Auf- und Entladung und damit der Potentialänderung auf der Ausgangsleitung 11 ist abhängig von der Größe der Widerstände R 1 und R 2, die bei gleichem Tastverhältnis von Impuls und Impulspause identische Werte haben müssen. Um die Impulsfolgefrequenz zu vergrößern wird der Umschalter 15 umgeschaltet, wodurch anstelle der Wider­ stände R 1 und R 2 die Widerstände R 3 und R 4 zum Auf- und Entla­ den des Kondensators C wirksam werden. Die Widerstände R 3 und R 4 haben wesentlich höhere Werte, nämlich bei dem beschrie­ benen Ausführungsbeispiel 110 kOhm. Die Impulsbreite und der Impulsabstand der Ausgangsimpulse ändern sich dadurch ent­ sprechend (niedrige Impulsfolgefrequenz, Simulation langsame Fahrt). Ist der Ausgang 11 des Operationsverstärkers OP 1 auf einem positiven Potential, so ist auch die über einen Span­ nungsteiler angeschaltete Basis des PNP-Schalttransistors 6 positiv, und der Transistor 6 ist gesperrt. Ist die Basis auf einem niedrigeren Potential, also bei niedrigem Ausgangspoten­ tial des Operationsverstärkers, so ist der Transistor 6 lei­ tend, und an dessen Kollektor steht das Potential der positi­ ven Versorgungsleitung 1 an. Die am Kollektor des Schalttran­ sistors 6 entwickelte Impulsfolge I 1 wird über den zugehörigen Kontakt des Schalters 8 an den Ausgang A 1 angelegt.

Wie oben gesagt, ist die andere Kippstufe 5 entsprechend aus­ gebildet. Die Schaltkontakte zur Umschaltung der Widerstände sind in der zweiten Kippstufe mit den Schaltkontakten der ersten Kippstufe gekoppelt, so daß eine synchrone Umschaltung mit jeweils übereinstimmenden Schaltpositionen gewährleistet ist.

Die in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zur Simulation der Meßimpulsfolgen üblicher Hobelweg-Meßgeber gewünschte 90°-Phasenverschiebung zwischen den beiden Impulsfolgen I 1 und I 2, die in Zuordnung zu den Ausgängen A 1 und A 2 in der Zeich­ nung dargestellt sind, wird durch asymmetrische Anbindung der Eingangsanschlüsse erreicht. Der Pluseingang 12 des zur Kipp­ stufe 4 gehörigen Operationsverstärkers OP 1 liegt über einen Spannungsteiler aus den Widerständen R 5 und R 6 zwischen den positiven und negativen Versorgungsspannungsleitungen 1 und 3. In beiden Kippstufen 5 ist der Ausgang 11 des Operationsver­ stärkers über einen hochohmigen Rückkopplungswiderstand R 7 (1M) mit dem Pluseingang 12 und über einen Widerstand R 13 mit der positiven Versorgungsleitung 1 verbunden. Der Pluseingang des zur Kippstufe 5 gehörigen OP 2 ist zwar ebenfalls über einen Widerstand R 6 an die negative Versorgungsleitung 3 ange­ schaltet, jedoch fehlt der Widerstand R 5; stattdessen ist der Pluseingang 12 des OP 2 der Kippstufe 5 über einen Widerstand R 8 an den Minuseingang 13 des OP 1 angeschaltet.

Durch Umschalten des zweipoligen Umschalters 8 kann die Im­ pulsfolge I 1, die vom Impulsgenerator 4, 6 erzeugt wird, auf den Ausgang A 2 und umgekehrt die vom Impulsgenerator 5, 7 erzeugte Impulsfolge I 2 auf den Ausgangsanschluß A 1 gelegt werden. Hierdurch wird es möglich, bei Anschaltung der zuvor beschriebenen Simulationseinheit einerseits die Meßimpulsfol­ gen I 1 und I 2 für Bergfahrt und andererseits diejenigen (I 2 und I 1) für Talfahrt auf den an die Ausgänge A 1 und A 2 ange­ schlossenen Adern der Datenleitung zu erzeugen.

Anstelle der umschaltbaren Festwiderstände R 1 ... R4 können in beiden Kippstufen 4 und 5 auch geeignet gekoppelte, also syn­ chron veränderliche Potentiometer verwendet werden. Eine Ände­ rung der Zeitkonstante jeder Kippstufe läßt sich außerdem durch entsprechende Umschaltung auf verschiedene Kondensatoren erreichen. Selbstverständlich können anstelle des hier ver­ wendeten Operationsverstärkers auch andere aktive Komponenten verwendet werden, wie sie zur Erzeugung einer Impulsfolge vorgegebener Frequenz im Stande der Technik bekannt sind.

Claims (11)

1. Verfahren zur Fehlerortbestimmung bei einer solchen Weg- oder Geschwindigkeitsmeßanlage, insbesondere einer Hobelweg­ meßanlage, bei der das Meßsignal durch einen Meßwertgeber in wenigstens eine proportionale Meßimpulsfolge umgesetzt und uber eine Datenleitung zu einer Anzeigeeinrichtung übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle jeder Meßimpulsfolge eine von einem Impulsgenera­ tor vor Ort erzeugte vorgegebene Impulsfolge in die Datenlei­ tung eingespeist wird und die Antwort der Anzeigeeinrichtung auf die vorgegebene Impulsfolge zur Fehlerortbestimmung ver­ wendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Datenleitung eingespeiste Impulsfolge zur Simula­ tion der wenigstens einen Meßimpulsfolge nach Richtung und/oder Impulsbreite und/oder Impulsabstand und/oder Impuls­ frequenz geändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Impulsfolgen mit übereinstimmendem Tastverhältnis phasenverschoben erzeugt und in zwei verschiedene Adern der Datenleitung eingespeist werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Simulation einer Richtungsumkehr die beiden Anschlüsse der Adern der Datenleitung vertauscht werden.

5. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine astabile Multivibratoranordnung (4, 5) als Impulsgeber vorge­ sehen ist, die bei der Versorgungsspannung des zu ersetzenden Meßwertgebers arbeitet, eine Rechteckimpulsfolge (I 1, I 2) vorgegebener Folgefrequenz erzeugt und über Ausgangsanschlüsse (A 1, A 2) an die Datenleitung anschaltbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Multivibratoranordnung (4, 5) wenigstens zwei RC-Kom­ binationen (C, R 1, R 3; C, R 2, R 4) unterschiedlicher Zeitkon­ stanten sowie Schaltmittel (15) zum Umschalten der Zeitkon­ stanten zugeordnet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei symmetrisch ausgebildete Multivibratoranordnun­ gen (4, 5) so angeordnet sind, daß sie an zwei Ausgänge (A 1, A 2) zwei phasenverschobene Rechteckimpulfolgen (I 1, I 2) glei­ chen Tastverhältnisses erzeugen.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltmittel (15) der beiden Multivibratoren (4, 5) synchron betätigbar sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgangsanschlüsse (A 1, A 2) über eine handbetätigbaren Umschalter (8) wahlweise mit jedem der beiden Multivibratoren (4, 6 und 5, 7) verbindbar sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den mit der Datenleitung verbind­ baren Ausgangsanschlüssen (A 1, A 2) und einem Pol (V+) der Versorgungsspannungsquelle Leuchtdioden (DA1, DA2) als Funk­ tionsanzeigen angeordnet sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ein-Ausschalter der wenigstens einen Multivibratoranordnung (4, 5) vorgeschaltet ist und die beiden Eingangsanschlüsse (V+, V-) durch eine Widerstands-Diodenkom­ bination mit zwei antiparallel geschalteten Leuchtdioden (Dg, Dr) unterschiedlicher Farbe zur Anzeige der Polung überbrückt sind.