DE4130704C2

DE4130704C2 - Stromversorgung für einen Hochleistungs-Prozeßrechner in explosionsgefährdeter Umgebung

Info

Publication number: DE4130704C2
Application number: DE19914130704
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Hans
Original assignee: HANS GmbH
Current assignee: HANS GMBH, 94166 STUBENBERG, DE
Priority date: 1991-09-14
Filing date: 1991-09-14
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2011-09-15
Also published as: DE4130704A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

1. Stand der Technik

Die Prozeßdatenverarbeitung vor Ort im explosions gefährdeten Bereich beschränkt sich bei den Produkten aller markteingeführter Hersteller auf die Verwendung von Feldmultiplexern ohne eigene Intelligenz. Die er faßten Meßwerte und Signale werden auf Busleitungen begrenzter Bandbreite zu zentralen Rechensystemen außerhalb des explosionsgefährdeten Bereiches über tragen, wo dann vor der Rücksendung der Stellgrößen, Alarme usw. über jene Busleitungen die eigentliche Ver arbeitung aller anfallenden Daten in klassischer, sequen tieller Weise ausgeführt werden muß. Dadurch ist die mögliche Komplexität der lösbaren Datenverarbei tungs-Aufgaben sehr stark eingeschränkt. Jede Störung auf der Daten-Busleitung führt zu Verfahrensausfällen oder Prozeßstörungen, so daß diese Leitungen redun dant ausgeführt werden müssen.

Aus der DE 32 23 319 A1 ist eine Stromversorgung bekannt, die aus mehreren eigensicheren Untereinheiten besteht. Diese Untereinheiten werden jedoch nicht an einem Rechner zusammengeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, es zu ermöglichen, daß vor Ort in explosionsgefährdeter Umgebung Automatisierungsaufgaben erledigt werden können, die hohe Rechnerleistung verlangen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

2. Vorteile der Erfindung unter Bezugnahme auf den Stand der Technik

Durch die Einführung neuester Technologien und Al gorithmen kann die Prozeßdaten-Verarbeitungsleistung im explosionsgefährdeten Bereich um Größenordnun gen gesteigert, und die Betriebssicherheit drastisch ver bessert werden. Dem rechnergestützten System zur Er fassung, Verarbeitung und Ausgabe von Daten im ex plosionsgefährdeten Bereich liegt das Konzept der de zentralen Parallelverarbeitung mit Hilfe von Hochlei stungsprozessoren zugrunde. Die Verwendung von sy stemimmanenten seriellen Punkt-zu-Punkt-Verbindun gen, der sogenannten "Links" erlaubt beim Parallelbe trieb mehrerer solcher Prozessoren eine nahezu lineare Vervielfachung der Rechenleistung. Durch diese skalier bare Rechenleistung ist die Verwirklichung komplexe ster Aufgaben möglich.

Dazu zählen beispielsweise
adaptive, selbsteinstellende PID-Regler
Zustandsregler für nichtlineare, zeitvariante Strecken
Zeitraffer-Simulation zur Trendvorhersage
robuste Prozeß-Optimierungsverfahren
Eigensicherheit durch Redundanz und Plausibilitätsana lyse,
Filterung der Meßgrößen im Zeit- und Frequenzbereich
Störfall-Klassifikation mit neuronalen Netzen
Regelung implizit beschriebener Systeme mit "Fuzzy- Logic",
Daten-Vorverarbeitung für Statistik- und Protokoll- Zwecke.

Mehrere dieser rechnergestützten Systeme sind un tereinander sowie mit einem zentralen Leitrechner in der Meßwarte über Quarzglasfaser-Lichtwellenleiter verbunden. Auf dieser Lichtwellenleitung werden nur noch Initialisierungsinformationen, Alarmmeldungen und bereits vorverarbeitete Protokollierungsdaten übertragen. Nach einer Initialisierungsphase beinhaltet jede rechnergestützte Komponente vor Ort im explo sionsgefährdeten Bereich die gesamte Intelligenz die zum störungsfreien Prozeßablauf nötig ist. So kann selbst der Bruch der Licht-Ringleitung ohne Verfah rensausfall behoben werden. Die doppelte oder redun dante Leitungsführung erübrigt sich dadurch.

Sensoren, Meßwertgeber und Auswerteeinheiten können mit kürzeren Verbindungs-Leitungen an die de zentralen rechnergestützten Systeme angeschlossen werden. Dadurch wird eine wesentliche Erhöhung der Betriebssicherheit und eine Verringerung der zu erwar tenden Störeinstrahlung erzielt.

Dieses rechnergestützte System kann Feldmultiple xer herkömmlicher Art ersetzen, um existierende Be schränkungen zu überwinden, die durch die herkömmli che Technik vorgegeben waren.

Durch den Einsatz von rechnergestützten Systemen im explosionsgefährdeten Bereich ist die mathematische Verarbeitung von Daten z. B. mittels adaptiver Regel funktionen, Steuerprogrammen, Gleichungen zur Li nearisierung und Fehlerkorrektur, grafische Auswer tungen usw. vor Ort möglich. Analoge und digitale Da ten werden erfaßt, durch mathematische Verfahren auf bereitet, verarbeitet und zur weiteren Verwendung aus gegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Funktionsplan des rechnergestützten Systemes zur Erfassung, Verarbeitung und Ausgabe von Daten im explosionsgefährdeten Bereich,

Fig. 2 zeigt Aufbau und Funktion einer Steckverbindung für den Einsatz im explosionsgefähr deten Bereich.

Erst durch den geeigneten Aufbau, die Anordnung der Stromversorgung, die Ausführung der Netzgeräte kann der hohe Leistungsbedarf von Rechensystemen in explosionsgefährdeten Bereichen zur Verfügung ge stellt werden (Fig. 1) und der Einsatz von Rechensyste men wird dadurch möglich. Durch die geringe zulässige Leistung in den einzelnen Stromkreisen I₁ . . . I_n (12) ist sichergestellt, daß es bei einem eventuellen Kurzschluß auf den Verbindungsleitungen (12) zu keiner Explosion kommen kann. Die Leitungen (6), die den Gesamtstrom führen, sind durch entsprechenden Abstand und einen geeigneten Überzug so geschützt, daß kein Kurzschluß auftreten kann. Die Strombegrenzungswiderstände (4) in den Verbindungsleitungen (10) reduzieren eine ge genseitige Fehlerstrombeeinflussung der einzelnen zu einem rechnergestützten System zusammengeschalte ten Komponenten auf einen zulässigen Wert.

Durch die Steckvorrichtung (19) der Netzgeräte (18) kann die Stromversorgung für einzelne Funktionen des rechnergestützten Systemes durch Stecken bzw. Ziehen der Netzgeräte in oder außer Betrieb genommen wer den, ohne das gesamte rechnergestützte System stille gen zu müssen. In der Steckvorrichtung (19) wird der Mikroschalter (20) über einen Zusatzbetätiger (23) betä tigt um einen größeren Schaltweg zu erhalten. Die Steckverbindung (32) besteht im wesentlichen aus ei nem Kontaktstift (30) und einer Buchse (31) mit Feder kontakten und Durchgangsloch. Beim Zusammenstec ken wird zuerst eine leitende Verbindung zwischen Kontaktstift und Buchse hergestellt. Bei weiterem Zu sammenschieben durch die Spitze eines Kontaktstiftes ein Schalter betätigt, der den Primärstromkreis ein schaltet. Beim Auseinanderziehen der Steckverbindung wird zuerst der Stromkreis abgeschaltet, anschließend die leitende Verbindung gelöst. Durch diese Steckvor richtung ist sichergestellt, daß es im explosionsgefährde ten Bereich beim Stecken oder Ziehen der Netzgeräte (18) im Betriebszustand zu keiner Explosion kommen kann. Mehrere Netzgeräte (18) sind in einem Einschub (33), die Schalter (20) auf der rückwärtigen Seite des Einschubes angebracht.

In Fig. 2 wird die mechanische Funktion der Steckverbindung (19) dargestellt:
(27) Mi kroschalter nicht betätigt, Stromkreis unterbrochen, keine galvanische Verbindung der Kontakte
(28) Mikroschalter nicht betätigt, Stromkreis unterbro chen, jedoch einwandfreie Kontaktgabe der Steckver bindung
(29) Mikroschalter betätigt, Stromkreis geschlossen.

Claims

1. Stromversorgung für einen Hochleistungs-Prozeßrechner (11) mit einem Stromverbrauch über der Schutzart "Eigensicher", mit dem Daten vor Ort in explosionsgefährdeter Umgebung erfaßt, verarbeitet und ausgegeben werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Versorgungsleistung dem Primärstromkreis eines Netzgerätes (18) über eine Steckvorrichtung (19) zugeführt wird, die Kontaktstifte (30), Buchsen (31) und einen explosionsgeschützten Mikroschalter (20) aufweist, wobei der Mikroschalter erst betätigt wird, wenn die Kontaktstifte nahezu vollständig in die Buchsen eingeführt sind und eine Verbindung zwischen Netz und Netzgerät herstellen,
und daß das Netzgerät mehrere, jeweils eigensichere Sekundärstromkreise (I₁ . . . I_n) aufweist, die dem Hochleistungs-Prozeßrechner getrennt zugeführt und unmittelbar am Hochleistungs-Prozeßrechner über Entkopplungsdioden (9) zusammengeführt werden, so daß die erforderliche hohe Stromversorgung gewährleistet ist.

2. Stromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sekundärstromkreisen die Begrenzung der Ausgangsströme durch Begrenzungseinheiten (17) erfolgt, die aus einer Sicherung (15), Zenerdioden (14) und Widerständen (13) bestehen.

3. Stromversorgung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochleistungs-Prozeßrechner in Kunststoff vergossen, mit einer Temperatursicherung (5) und Strombegrenzungswiderständen (4) in den Eingangs-/ Ausgangsleitungen versehen ist.

4. Stromversorgung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Eingangs-/Ausgangsleitungen verschiedene Interface-Einheiten oder weitere Hochleistungs-Prozeßrechner angeschlossen sind.