DE4232720C1 - Anordnung zur Funktionsüberwachung und Meßwertauswertung von Füllstands-Sensoren, insbesondere Vibrations-Füllstands-Grenzschaltern - Google Patents
Anordnung zur Funktionsüberwachung und Meßwertauswertung von Füllstands-Sensoren, insbesondere Vibrations-Füllstands-GrenzschalternInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Funktions
überwachung und Meßwertauswertung von Füllstand-Sensoren, ins
besondere Vibrations-Füllstands-Grenzschaltern, gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartige Anordnung ist z. B. aus der DE 31 27 637 C2 be
kannt. Dieses Füllstands-Meßsystem besteht aus einem Sensor,
der über eine Zweidrahtleitung mit einem entfernt ange
ordneten Auswertgerät verbunden ist, das zyklisch wiederkeh
rende Testprozeduren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit
des Sensors nutzt. Allerdings ist die Fehler- und Ausfallsi
cherheit des bekannten Systems nicht sehr hoch, so daß es
nicht als selbstüberwachende Überfüllsicherung im Flüssig
gasbereich geeignet ist. Insbesondere bei Anwendungen von
Überfüllsicherungen im Flüssiggasbereich werden diese nämlich
automatisch in die Sicherheitsklasse 3 eingeordnet, woraus
hohe Sicherheitsforderungen resultieren.
In der DE 34 01 761 C2 ist eine Regeleinrichtung zur Regelung
der Ausgangsleistung eines Geräts beschrieben, bei der ein
Mikrorechner zur Durchführung von Tests eingesetzt wird. Die
Möglichkeit des Einsatzes zweier zweikanalig arbeitender
Mikrorechner wird dort zwar angesprochen, aber als
unwirtschaftlich abgelehnt. Füllstands-Sensoren sind in
dieser Druckschrift nicht diskutiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur
Funktionsüberwachung und Meßwertauswertung von Füllstands-Sensoren,
insbesondere Vibrations-Füllstand-Grenzschaltern, zu schaffen, die sich
durch hohe Fehler- und Ausfallsicherheit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen angegeben.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird somit ein System
einer selbstüberwachenden Überfüllsicherung geschaffen, das
den immer schärfer werdenden Anforderungen an Meßsysteme für
Überfüllsicherungen genügt und auch als Überfüllsicherung im
Flüssiggasbereich geeignet ist. Um die hieraus resultierenden
hohen Sicherheitsforderungen zu erfüllen, ist das Aus
wertgerät mit zwei parallel arbeitenden Mikroprozessoren mit
identischer Hard- und Software ausgestattet. Durch diese Re
dundanz der Auswertung und Überwachung ergibt sich ein deut
lich erhöhter Sicherheitsfaktor. Hierbei sind vier Sicher
heitsrelais vorhanden, die identisch aufgebaut sind und von
denen jeweils zwei durch je einen der Mikroprozessoren ge
steuert werden. Durch die Verwendung von vier Sicherheitsre
lais, d. h. zwei Paaren von Sicherheitsrelais, können diese
gleichfalls überprüft werden, wobei das jeweils andere Paar
so gesteuert werden kann, daß der aktuelle Verbindungszustand
der externen Relaisanschlüsse auch während der Durchführung
des Tests erhalten bleiben kann.
Dabei sind vorzugsweise alle Kontrollkontakte der
Sicherheitsrelais mit beiden Mikroprozessoren verbunden, so
daß auch hier eine parallele Überwachung der
Sicherheitsrelais durch beide Mikroprozessoren redundant
abläuft.
Der Sicherheitsfaktor läßt sich noch weiter dadurch erheblich
steigern, daß sich die beiden Mikroprozessoren gegenseitig
überwachen, so daß eine eventuelle Fehlfunktion des einen
Mikroprozessors sofort durch den anderen, noch intakten
Mikroprozessor erfaßt werden kann und entsprechende
Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden können.
Die Fehlersicherheit läßt sich noch weiter erhöhen, wenn die
beiden Mikroprozessoren in vorbestimmten Zeitabständen
Selbsttests durchführen, so daß durch diesen Eigentest und
die Fremdüberprüfung (durch den jeweils anderen Mikroprozes
sor) die Fehlererkennungswahrscheinlichkeit äußerst hoch ist.
Durch die Entkopplung der Versorgungsspannungen für die bei
den Mikroprozessoren lassen sich im Fehlerfall Rückwirkungen
auf das noch intakte System vermeiden.
In gleicher Weise lassen sich durch den Einsatz eigener
Schnittstellen für die Mikroprozessoren - trotz Zuführung
identischer Eingangsdaten - Rückwirkungen zwischen den beiden
Prozessorsystemen unterdrücken.
Die gegenseitige Verbindung der beiden Prozessoren durch
Kommunikationsleitungen ermöglicht einen gegenseitigen Ver
gleich der in diese eingelesenen Daten, so daß deren Über
einstimmung durch jeden Prozessor autark überprüft werden
kann. Dadurch erhöht sich die Fehlersicherheit noch weiter.
Das Überfüllsicherungssystem ist aufgrund seines äußerst hohen
Sicherheitsstandardes für Dauerüberwachungsbetrieb geeignet
und benötigt auch nicht länger die ansonsten übliche jährliche
Überprüfung von Überfüllsicherungen. Dieses System einer
selbstüberwachenden Überfüllsicherung ist nicht auf
Flüssiggasanwendungen begrenzt, sondern auch in anderen Be
reichen (z. B. VbF/WHG) einsetzbar.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrie
ben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht eines Aus
führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung zur
Funktionsüberwachung und Meßwertauswertung bei Füll
standsdetektoren, und
Fig. 2 ein Blockschaltbild des redundant aufgebauten
Auswertgeräts des erfindungsgemäßen Systems.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfin
dungsgemäßen Anordnung gezeigt, die ein Auswertgerät 1 umfaßt,
das über eine Zweidrahtleitung 2 mit einem Sensor 3 verbunden
ist, welcher einen auf ihn einwirkenden physikalischen
Parameter P auswertet. Der Sensor dient zur Füllstandsmessung
und kann unterschiedliche Ausführung haben, beispielsweise als
Gabelresonator, Koaxialschwinger usw. ausgebildet sein. Al
ternativ kann der Sensor auch als kapazitiver oder konduktiver
Sensor oder in sonstiger Weise ausgelegt sein. Der Sensor kann
nicht nur die eigentlichen Meßwerte in Form von Spannungs-
oder Stromsignalen, sondern auch Test- und Referenzwerte zur
Funktionsüberprüfung abgeben.
In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des Auswertgeräts 1 darge
stellt. Die Anordnung umfaßt zwei Anschlüsse 4 und 5, die mit
der Zweidrahtleitung 2 verbunden sind und über diese die
Verbindung mit dem entfernt angeordneten Sensor 3 herstellen.
Zur Leistungsversorgung des Sensors 3 sind eine Stromquelle 6,
die den Sensor 3 während des Beginns einer Testphase mit
eingeprägtem Strom speist, sowie eine Spannungsquelle 8
vorhanden, die den Sensor während der übrigen Zeiten mit einer
festen Spannung speist. Die Umschaltung zwischen Spannungs-
und Stromspeisung des Sensors erfolgt über einen normalerweise
geschlossenen Schalter 7, der parallel zur Stromquelle 6 und
in Reihe zwischen die Spannungsquelle 8 und den Anschluß 4
geschaltet ist. Der Schalter 7 wird periodisch durch einen
Steuergenerator 12 über eine Leitung 11 zur Einleitung einer
jeweiligen Testphase kurzzeitig geöffnet, so daß der Sensor 3
dann durch den eingeprägten Strom der Stromquelle 6 gespeist
wird. Dies wird vom Sensor 3 als Startbefehl für einen
Testzyklus interpretiert.
Der gesamte durch den Sensor 3 fließende Strom fließt über den
Anschluß 5 und einen mit diesem verbundenen Stromfühlwi
derstand 9 zum negativen Anschluß der Spannungsquelle 8. Am
Stromfühlwiderstand 9 tritt somit eine Spannung auf, die dem
vom Sensor 3 zurückfließenden Strom entspricht. Da der Sensor
so ausgelegt ist, daß er die Stromstärke entsprechend dem zu
übertragenen Meß- bzw. Referenzwert steuert, ist die am Strom
fühlwiderstand 9 auftretende Spannung ein direktes Maß für die
vom Sensor 3 zugeführten Meß- und Referenzwerte. Die jeweils
am Widerstand 9 abfallende Spannung wird durch einen mit dem
Anschluß 5 und dem Stromfühlwiderstand 9 verbundenen
Analog/Digital-Wandler 10 in einen entsprechenden digitalen
Wert umgesetzt und dieser an zwei parallel geschaltete
Eingänge zweier schnittstellen 15, 16 angelegt.
Der vom Steuergenerator 12 erzeugte, dem Schalter 7 zuge
führte Teststartbefehl wird ebenfalls an parallel geschaltete
Eingänge der beiden Schnittstellen 15, 16 sowie an einen
Selbsttest-Zeitgeber 13 angelegt, dessen Ausgangssignal
gleichfalls an parallel geschalteten Eingängen der
Schnittstellen 15, 16 anliegt.
Weiterhin sind Anzeige- und Bedienelemente 14 vorhanden, über
die die Kommunikation zwischen dem System und dem Bedienungs-
und Überwachungspersonal erfolgt. Die Ein- und Ausgangssignale
der Anzeige- und Bedienelemente 14 werden ebenfalls über
parallel geschaltete Ein/Ausgänge der beiden Schnittstellen
15, 16 geführt.
Die Schnittstelle 15 ist mit einem Mikroprozessor 17 verbun
den, während die Schnittstelle 16 mit einem Mikroprozessor 18
verbunden ist. Die Mikroprozessoren 17, 18 arbeiten parallel
und sind mit identischer Hard- und Software ausgestattet, um
ein redundantes Sicherheitssystem zu bilden. Die Mi
kroprozessoren 17, 18 kommunizieren über die Schnittstellen
15, 16 mit den Blöcken 10, 12, 13 und 14. Wie bereits ausge
führt, sind alle Eingänge der Schnittstellen 15, 16 paarweise
miteinander verbunden, so daß die Mikroprozessoren 17, 18
jeweils identische Eingangsdaten empfangen.
Durch die Verwendung getrennter Schnittstellen 15, 16 für
jeden Mikroprozessor lassen sich Rückwirkungen zwischen den
beiden Mikroprozessoren vermeiden.
Jeder Mikroprozessor 17, 18 ist mit einem identischen Steu
erprogramm-EEPROM und einer Rücksetzschaltung versehen und
weist weiterhin eine Watch-Dog-Schaltung 19 bzw. 21 auf, die
jeweils mit dem anderen Mikroprozessor gekoppelt ist.
Die beiden Watch-Dog-Schaltungen 19 bzw. 21 können alternativ
auch in den Mikroprozessoren durch Software nachgebildet
werden, so daß jeweils ein Mikroprozessor den Watch-Dog für
den anderen Mikroprozessor darstellt.
Die beiden Mikroprozessoren 17, 18 sind weiterhin über Kom
munikationsleitungen 20 miteinander verbunden, über die die
beiden Mikroprozessoren gegenseitig kontrollieren können, ob
gleiche Daten eingelesen werden. Ist dies nicht der Fall, so
bedeutet dies Fehler in den Schnittstellen oder in den Mi
kroprozessoren. Bei Auftreten solcher Fehler leiten die beiden
Mikroprozessoren dann entsprechende Sicherheits- und An
zeigemaßnahmen ein.
Jeder Mikroprozessor 17 bzw. 18 ist über eine Ausgangsleitung
22 bzw. 23 mit einem Störmelde-Relais 25 mit
Leuchtdiodenanzeige verbunden, das bei Störungsdetektion ab
fällt und durch Öffnen seines Kontakts 26 die Störmeldeleitung
27 unterbricht. Die beiden Leitungen 22, 23 sind durch ein
Und-Glied 24 miteinander verknüpft, dessen Ausgang mit dem
Störmelde-Relais 25 verbunden ist.
Zur Erzeugung eines Füllstand-Meldesignals sind zwei mit
Leitungen 33, 45 verbundene Ausgänge vorhanden, deren gegen
seitiger Verbindungszustand durch die Mikroprozessoren 17, 18
über vier Sicherheitsrelais 30, 34, 43 und 44 gesteuert wird.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind die vier Sicherheitsrelais 30,
34, 43 und 44 identisch ausgestaltet. Die Sicherheitsrelais 30
und 34 werden vom Mikroprozessor 17 über Leitungen 28, 29 in
ihrem Schaltzustand gesteuert, während die Sicherheitsrelais
43, 44 vom Mikroprozessor 18 über Leitungen 42, 46 gesteuert
werden. Jedes Sicherheitsrelais 30, 34, 43 und 44 enthält
einen Ruhekontakt 31 und einen Arbeitskontakt 32, die jeweils
gleichzeitig umgeschaltet werden. Ein Anschluß jedes
Ruhekontakts 31 jedes Sicherheitsrelais ist mit Massepotential
verbunden, während die anderen Anschlüsse der Ruhekontakte
über jeweils eine getrennte Leitung 37 bis 40 mit Eingängen
einer Schnittstelle 36 verbunden sind, die über
Ausgangsleitungen 35 bzw. 41 mit den Mikroprozessoren 17 bzw.
18 in der dargestellten Weise gekoppelt sind.
Die jeweils rechts dargestellten Arbeitskontakte der Sicher
heitsrelais 30 und 43 sind miteinander in Reihe geschaltet,
ebenso wie die Arbeitskontakte der Sicherheitsrelais 34, 44.
Beide Reihenschaltungen der Arbeitskontakte liegen parallel
zueinander zwischen den Ausgangsleitungen 33, 45, die zu den
externen Anschlüssen führen. Durch diese Verschaltung ist es
möglich, die Funktion der Sicherheitsrelais 30, 34, 43 und 44
sowie ihre Setz- und Rücksetzbarkeit zu überprüfen, ohne daß
der durch die Sicherheitsrelais hergestellte augenblickliche
Schaltzustand der externen Leitungen 33, 45 nach außen hin
beeinflußt wird. Wenn beispielsweise der augenblickliche
Schaltzustand der mit den Leitungen 33, 45 verbundenen Ar
beits- bzw. Leistungskontakte dem in Fig. 2 dargestellten
entspricht, können zunächst z. B. die Schaltfunktionen der
Sicherheitsrelais 30, 34 durch entsprechende Änderung der
Leitungspegel der Leitungen 29, 28 überprüft werden. An
schließend können die Sicherheitsrelais 30, 34 wieder in den
dargestellten Schaltzustand zurückgeschaltet werden, wonach
eine Überprüfung der Sicherheitsrelais 43, 44 durch entspre
chende Umschaltung der diesen zugeführten Steuerbefehle
stattfinden kann. Ebenso kann im umgekehrten Schaltzustand der
Ausgangsstufe, d. h. bei einer permanent geforderten Verbindung
der Ausgangsleitungen 33, 45, die Funktion der Relais geprüft
werden. Zu diesem Zweck werden die Leistungskontakte der
beiden Relais 30, 43 geöffnet, während die Leistungskontakte
der Relais 34, 44 die Verbindung zwischen Leitung 33 und 45
aufrechterhalten. Anschließend, nachdem die Relais 30, 43
wieder angezogen haben, werden die anderen beiden Relais 34,
44 in den abgefallenen Zustand versetzt. Auf diese Weise
lassen sich auch in diesem Schaltzustand der Ausgangsleitungen
33, 45 alle vier Relais auf ihre Funktion hin überprüfen, ohne
daß sich dies auf den Schaltzustand des Ausgangs auswirkt.
Andererseits sind die jeweils links dargestellten Ruhe- bzw.
Kontrollkontakte 31 der Sicherheitsrelais 30, 34, 43 und 44 so
verschaltet, daß sich beim Wechsel des Schaltzustands der
Sicherheitsrelais entsprechende Pegeländerungen (Umschaltung
zwischen floatendem Potential und Massepotential) auf den
Leitungen 37 bis 40 einstellen, die durch die Mikroprozessoren
17, 18 auswertbar sind. Aufgrund der Tatsache, daß jeder
Mikroprozessor 21, 28 alle vier Kontrollkontakte überwacht,
ist zudem eine gegenseitige Überprüfung der Mikroprozessor-
Systeme realisiert.
Die Versorgungsspannungen für die Mikroprozessoren 17, 18 sind
gegenseitig und gegenüber den übrigen Schaltungsteilen
entkoppelt, so daß im Fehlerfall Rückwirkungen auf noch in
takte Systemteile verhindert sind. Die Versorgungsspannungen
werden durch ein nicht dargestelltes Schaltnetzteil erzeugt.
Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Anordnung ist
wie folgt:
Die Meßwerte werden vom Sensor 3 zum Auswertgerät 1 z. B. in
Form eines Zweileitersignals übertragen. Hierbei wird zur
Einleitung eines Testzyklus vom Auswertgerät 1 ein Testbefehl
erzeugt, der z. B. dadurch realisiert wird, daß der Schalter 7
geöffnet und hierdurch der Stromfluß auf der Leitung 2
zwischen dem Sensor 3 und dem Auswertgerät 1 kurzzeitig durch
die Stromquelle 6 auf einen Wert von z. B. 4 mA, der unterhalb
des im normalen Meßbereich auftretenden Stroms liegt, begrenzt
wird. Diese Stromabsenkung wird von der Elektronik im Sensor 3
erkannt und löst eine Folge interner Prüfungen aus, die so
ausgelegt sind, daß alle auftretenden Fehler im Sensor, und
zwar sowohl mechanische als auch elektrische Fehler, erkannt
werden können. Vom Sensor 3 können zusätzlich jeweils vor oder
auch nach Übertragung eines aktuellen Meßwerts Referenzwerte
übertragen werden.
Beispielsweise wird in der ersten Phase eines Meßzyklus der
Strom kurzzeitig für 50 ms auf einen Wert von 4 mA begrenzt,
wodurch der Meßzyklus gestartet wird. Anschließend wird für
die Dauer von ca. 200 ms als erster Referenzwert ein Re
ferenzstromwert übertragen, dessen Größe innerhalb des auch
bei einer normalen Messung möglichen Strombereichs von 5 bis
20 mA liegt und z. B. 15 mA beträgt. Danach wird für eine Dauer
von ca. 100 ms ein zweiter Referenzwert übertragen, dessen
Größe oberhalb der bei einer normalen Messung auftretenden
Stromamplituden liegt und beispielsweise 25 mA beträgt. In der
anschließenden Phase wird dann der aktuelle Meßwert
übertragen. Die Gesamtdauer dieser Phasen beträgt z. B. 1 s,
kann aber auch kürzer oder länger sein.
Bei Auftreten von Fehlern verändert sich dieser Signalverlauf
hinsichtlich der Amplituden- und Zeitwerte. Durch einen
Vergleich mit abgespeicherten Kennwerten im Auswertgerät 3
wird diese Veränderung festgestellt und die Sicherheitsrelais
30, 34, 43 und 44 werden in den stromlosen Zustand geschaltet.
Das Kernstück des Auswertgeräts 1 bilden die redundant ar
beitenden Mikroprozessor-Systeme 17, 18 und die Sicherheits
relais 30, 34, 43 und 44.
Durch den als freilaufenden Impulsgenerator ausgestalteten
Steuergenerator 12 werden hierbei zusätzlich folgende Funk
tionen durchgeführt: einerseits wird ein Startimpuls für den
Sensor (durch kurzzeitiges Öffnen des Schalters 7) zur Ein
leitung eines Meßzyklus abgegeben. Andererseits bewirkt der
Steuergenerator 12 die Synchronisation der beiden Mikro
prozessor-Systeme 17, 18. Schließlich bildet der Steuerge
nerator 12 auch noch einen Grundtakt zur Ableitung der Wie
derholzeit des Selbsttestes und steht hierzu mit dem Selbst
test-Zeitgeber 13 in Verbindung.
Während des die vorstehend angegebenen vier Phasen umfassenden
Meßzyklus werden von beiden Mikroprozessor-Systemen 17, 18 die
folgenden Überprüfungen/Messungen durchgeführt:
- 1) Überprüfung des ersten Referenzwerts des Sensors 3,
- 2) Überprüfung des zweiten Referenzwerts des Sensors 3,
- 3) Auswertung des Meßwerts des Sensors 3,
- 4) Überprüfung des Zeitverhaltens des Zweileitersignals,
- 5) Überprüfung des Zeitverhaltens des freilaufenden Steu ergenerators 12,
- 6) Überprüfung des Zeitverhaltens des Selbsttest- Zeitgebers 13
- 7) Erfassung eines Ausfalls der Versorgungsspannungen,
- 8) Erkennung eines Kurzschlusses/Leerlaufes auf der Verbindungsleitung 2 zum Sensor 3,
- 9) Überprüfung der richtigen Zuordnung der Leistungs kontakte zu den Kontrollkontakten der Sicherheitsrelais 30, 34, 43 und 44,
- 10) Überwachung des Meßwerts auf Über/Unterschreiten der Schaltschwellen für eine Grenzstandmeldung, d. h. Ausführung der Füllstand-Grenzschalter-Funktion.
Hierbei wird durch die dauernde gegenseitige Überwachung der
Mikroprozessoren 17, 18 über die Watch-Dog-Schaltung 19, 21
auch der Ausfall eines Mikroprozessors erkannt. Zugleich
werden dabei auch die beiden Versorgungsspannungen, die die
Mikroprozessoren 17 bzw. 18 speisen, überwacht.
Die vorgenannten Überwachungsfunktionen werden kontinuierlich
wiederholt, wobei die Wiederholfrequenz dem Reziprokwert der
Gesamtdauer der vorstehend angegebenen vier Phasen entspricht
(Dauerüberwachung). Die Gesamtdauer eines solchen Zyklus der
vier Phasen kann eine Sekunde betragen, jedoch auch andere
Werte annehmen-.
Um die Fehlersicherheit noch weiter zu erhöhen und auch Fehler
innerhalb der Mikroprozessor-Systeme 17, 18 festzustellen,
wird alle dreißig Minuten, ausgelöst durch den Selbsttest-
Zeitgeber 13, ein Selbsttest durchgeführt. Dabei werden alle
Einheiten überwacht, die bei der normalen kontinuierlichen
Überwachung nicht überprüft werden können. Beim Selbsttest
werden überprüft:
- 1) Die internen Direktzugriffsspeicher (RAM) der Mi kroprozessoren 17, 18 durch einen "walking pattern"-Test mit hundertprozentiger Fehleraufdeckung,
- 2) Die Festwertspeicher (ROM) der Mikroprozessoren 17, 18 durch "CRC-Check" mit 99,98% Fehleraufdeckung,
- 3) Test der Zentraleinheit CPU: alle internen Register und Flags werden durch ein Programm getestet und es werden alle im normalen Betriebsprogramm verwendeten Befehle mindestens einmal durchgeführt,
- 4) Es wird ein Peripherie-Test durchgeführt, bei dem alle Hardware-Komponenten und I/O-Funktionen der Mikropro zessoren 17, 18 getestet werden,
- 5) Die Funktion der Sicherheitsrelais 30, 34, 43 und 44 wird überprüft, wobei die Setz- und Rücksetzbarkeit der Sicherheitsrelais getestet wird. Hierbei wird durch den Einsatz der vier Sicherheitsrelais und die entsprechende Verschaltung der Leistungskontakte sichergestellt, daß der Selbsttest durchführbar ist, ohne daß der augenblickliche Schaltzustand des Sicherheitsrelais nach außen in Erscheinung tritt.
Durch die beschriebene Anordnung aus den zwei redundanten
Mikroprozessor-Systemen 17, 18 und den vier zwangsgeführten
Sicherheitsrelais 30, 34, 43 und 44, die als Vergleicher ar
beiten, wird eine ausreichende Fehlersicherheit des Gesamt
systems erreicht, d. h. es lassen sich alle eventuellen si
cherheitsrelevanten Fehler erkennen, wobei das System in
diesem Fall definiert in den sicheren Zustand übergeht, indem
die Sicherheitsrelais 30, 34, 43 und 44 stromlos geschaltet
werden.
Das beschriebene System ist hierdurch für Dauerüberwachungs
betrieb geeignet und muß nicht, wie ansonsten bei Überfüll
sicherungen üblich, jährlich überprüft werden.
Der Steuergenerator 12 und der Selbsttest-Zeitgeber 13 können
auch softwaremäßig in beiden Prozessoren 17, 18 nachgebildet
werden, indem alternierend einer der Prozessoren die Impulse
abgibt und der andere Prozessor überwacht, ob dies in
korrekter Weise erfolgt.
Um eine Funktionsüberwachung des Auswertgeräts 1 herzustellen
und das System im Fehlerfall zuverlässig in den Fail-Safe-
Zustand übergehen zu lassen, sind das Prozessorsystem und das
Füllstandausgangs-Relais somit redundant aufgebaut, wie es in
Fig. 2 gezeigt ist. Über die als Vergleicheranordnung
arbeitenden vier Sicherheitsrelais 30, 34, 43 und 44 lassen
sich daher auch die Ausgangssignale der Mikroprozessoren auf
Koinzidenz überwachen, so daß eine divergierende Arbeitsweise
dieser Komponenten erfalt wird und das noch intakte
Prozessorsystem den Füllstandausgang in den sicheren Zustand
schaltet.
Die vorstehend angegebene Lösung mit redundanten Mikro
prozessor-Systemen 17, 18 und Vergleichern führt zu einem
funktionszuverlässigen, fehlersicheren System einer selbst
überwachenden Überfüllsicherung.
Claims (8)
1. Anordnung zur Funktionsüberwachung und
Meßwertauswertung von Füll
stands-Sensoren, insbesondere Vibrations-Füllstands-Grenzschaltern,
bei der der Füllstand mittels eines Sensors erfaßt
wird, der über eine Leitung mit einem entfernt angeord
neten Auswertgerät verbunden ist, das dem Sensor in re
gelmäßigen Abständen einen Testbefehl zur Einleitung
eines Testzyklus für die Überprüfung der korrekten
Funktionsweise des Sensors zuführt, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Auswertgerät (1) zwei parallel arbei
tende Mikroprozessoren (17, 18) mit identischer Hard-
und Software aufweist, daß das Auswertgerät (1) vier
Sicherheitsrelais (30, 34, 43, 44) aufweist, die
identisch aufgebaut sind und von denen jeweils zwei
durch je einen der Mikroprozessoren (17, 18) gesteuert
werden, und daß die vier Sicherheitsrelais (30, 34, 43,
44) in zwei Paare aus jeweils zwei Sicherheitsrelais
unterteilt sind und die beiden Paare bei jedem
Selbsttest aufeinanderfolgend so umgeschaltet werden,
daß der vor Beginn des Selbsttests vorliegende
Verbindungszustand der externen Relaisanschlüsse auch
während des Selbsttests erhalten bleibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Sicherheitsrelais (30, 34, 43, 44) jedes
Paars jeweils bezüglich der externen Relaisanschlüsse
in Reihe geschaltet sind und parallel zum jeweils
anderen Paar liegen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Mikroprozessoren (17, 18) mit allen vier
Kontrollkontakten der vier Sicherheitsrelais (30, 34,
43, 44) verbunden sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die beiden Mikroprozessoren
(17, 18) mittels Watch-Dog-Schaltungen (19, 21)
gegenseitig überwachen.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mikroprozessoren
(17, 18) in vorbestimmten Zeitabständen Selbsttests
durchführen.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannungen der
beiden Mikroprozessoren (17, 18) voneinander entkoppelt
sind.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß jeder Mikroprozessor (17, 18)
mit einer eigenen Eingangs-Schnittstelle gekoppelt ist,
deren Eingänge parallelgeschaltet sind.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die beiden Mikroprozessoren
(17, 18) durch Kommunikationsleitungen miteinander ver
bunden sind, über die jeder Mikroprozessor kontrol
liert, ob die beiden Mikroprozessoren (17, 18) gleich
artige Daten einlesen.
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