CH670525A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für eine mikroprozessorgesteuerte Fernwirkanlage, wobei ein Befehlskreis aus einzelnen zwischen einer Befehlsspannung und Masse, welche Null-Potential aufweist, liegenden Serienschaltungen aufgebaut ist, von denen jede aus dem Kontakt eines ersten Relais, der Spule eines Koppelrelais, welches ein Schaltorgan betätigt und dem Kontakt eines zweiten Relais besteht und die beiden Relaiskontakte von einem Hauptprogramm im Mikroprozessor steuerbar sind,

Die Fernwirkanlagen werden vorzugsweise bei der Energieversorgung sowie bei der Energieverteilung eingesetzt. Sie bestehen aus einer Zentrale von der aus die einzelnen Anlagenteile wie Generator, Transformatoren, Leistungsschalter und Trennschalter überwacht und gesteuert werden. Bei einem auftretenden Fehler in einzelnen Anlagenteilen muss eine Abschaltung dieser bzw. eine Umschaltung auf andere rasch und sicher erfolgen. Dies kann entweder durch das in der Zentrale beschäftigte Bedienungspersonal oder automatisch vorgenommen werden.

Durch das Bedienungspersonal kamen jedoch oft Fehlschaltungen zustande, wodurch einzelne Anlageteile teilweise oder komplett zerstört wurden. Im Extremfall konnte es sogar zur Zerstörung der gesamten Anlage kommen.

Um das Bedienungspersonal zu entlasten bzw. zu verringern wurden die Fernwirkanlagen automatisiert. Bis vor einigen Jahren baute man daher die Fernwirkanlagen in konventioneller Relaistechnik, wobei immer mehr Überwachungsaufgaben und Schaltvorgänge automatisiert wurden. Die Anlage wurde daher immer umfangreicher und komplizierter, wodurch sich die Fehleranfälligkeit vergrösserte. Das Ziel, die Sicherheit durch Automatisierung zu erhöhen, wurde nur bedingt erreicht. Es konnte nämlich vorkommen, dass Relaisspulen ausfielen oder Kontakte festbrannten, wodurch sie sich nicht mehr öffnen Hessen. Überwachungseinrichtungen zur Erkennung solcher Defekte in der Fernwirkanlage wurden zwar entwickelt und eingesetzt, brachten aber nicht den gewünschten Erfolg.

In weiterer Folge wurden dann die Fernwirkanlagen in Transistortechnik gebaut. Die hierbei vérwendeten Funktionsüberwachungseinrichtungen waren schon ein wesentlicher'Fortschritt und erhöhten die Sicherheit beträchtlich. Jedoch entstehen hier Schwierigkeiten mit den energiereichen Störfeldern, die durch Schalthandlungen in den Hochspannungsanlagen und durch atmosphärische Einflüsse, vor allem Gewitter, entstehen.

Aufgrund der immer grösseren Verbreitung der Mikroprozessoren werden diese in letzter Zeit auch bei der Energieversorgung eingesetzt. Der Einsatzbereich ist vor allem bei den Fernwirkanlagen zielführend, da eine Anpassung an die dabei auftretenden unterschiedlichen Anorderungen relativ einfach möglich ist. Es ist meist nur die Software zu ändern. Weiters müssen auch hier Überwachungseinrichtungen vorgesehen werden, insbesondere für die Hardware sowie die Peripheriegeräte. Jedoch sind noch nicht für alle Fehlermöglichkeiten solche Einrichtungen vorhanden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Zusatzschaltung zu schaffen, wobei mit Hilfe eines Unterprogram-mes im Mikroprozessor die Funktionsweise der Relais im Befehlskreis zyklisch bzw. vor einer Schalthandlung überprüft werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Befehlsspannungsleitung die Leuchtdiode eines Optokopplers mit einem Vorwiderstand angeschlossen ist, wobei die Katode der Leuchtdiode einerseits über einen ersten einpoligen Schalter mit Masse verbindbar ist und anderseits über je eine mit der Leuchtdiode in Serie geschalteten ersten Diode an die Verbindungspunkte der Koppelrelaisspulen mit den an der Befehlsspannungsleitung liegenden Relaiskontakten angeschlossen ist und dass mit jedem zweiten Anschluss der Koppelrelaisspulen die Anode einer zweiten Diode verbunden ist, wobei deren Katoden zusammengeschaltet sind und über einen Widerstand mit einem nachfolgendem zweiten einpoligen Schalter mit Masse verbindbar sind und dass die beiden einpoligen Schalter von einem Unterprogramm im Mikroprozessor steuerbar sind. Dadurch ist es erstmals möglich, ohne zusätzliche Hilfsrelaiskontakte die einzelnen Befehlskreise zu überprüfen.

Es wird also der Hauptkontakt direkt überprüft. Weiters wird auch durch die Schaltungsanordnung ein Überprüfungsfehler weitgehendst verhindert, wogegen bei der bekannten Methode mit Hilfsrelaiskontakten dies nicht der Fall ist, da diese selbst defekt sein können, wodurch sich ein falsches Überprüfungsresultat ergibt. Die Hilfskontakte geben somit keine eindeutige Aussage, ob der Hauptkontakt in Ordnung ist.

Von Vorteil ist, dass der Ausgang des Optokopplers mit einem digitalen Steuereingang am Mikroprozessor verbunden ist.

Dadurch wird bei Überprüfung der einzelnen Relaiskontakte im Befehlskreis ein Defekt dieser, sofort an den Mikroprozessor weitergeleitet, welcher dann die notwendigen Schritte durchführt, insbesondere einen vorgesehenen Schaltvorgang blockiert.

Anhand eines in Fig. 1 dargestellten Schaltbildes, welches die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung zeigt und eines in Fig. 2 ersichtlichen Flussdiagramms, welches den Ablauf des Unterprogramms bzw. die Überprüfungssequenzen für die Relaiskontakte im Befehlskreis angibt, wird nun die Erfindung noch näher erläutert.

In Fig. 1 sind zwischen der Befehlsspannungsleitung 1 und Masse 2, welche Null-Potential aufweist, die einzelnen Befehlskreise parallel angeordnet. Diese bestehen jeweils aus zwei in Serie liegenden Relaiskontakten 3,4 mit einer dazwischen angeordneten Relaisspule 5, welche die Koppelrelaisspule ist.

An der Befehlsspannungsleitung 1 ist über einen Widerstand 6 die Leuchtdiode 7 eines Optokopplers 8 angeschlossen, dessen Fototransistor 9 mit seinen beiden Anschlüssen 10, 11 mit dem

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Mikroprozessor verbunden ist. Die Katode der Leuchtdiode 7 kann durch einen einpoligen Schalter 12 an Masse 2 gelegt werden. Weiters ist diese Katöde auch mit den Anoden von mehreren Dioden 13 verbunden, von denen jede Katode jeweils an die Verbindung eines .Relaiskontaktes 3 mit einer Koppelrelaisspule 5 angeschlossen ist. Anden Verbindungen der Koppelrelaisspulen 5 mit den Relaiskontakten 4 hängt jeweils die Anode einer Diode 14, deren Katoden zusammengeschaltet sind und über einen Widerstand 15 und einen diesem nachgeschalteten einpoligen Schalter 16 an Masse 2 gelegt werden können. .

Die zu den einzelnen Relaiskontakten 3, 4 zugehörigen Spulen 17,18 werden vom Mikroprozessor aus angesteuert. Die Koppelrelaisspule 5 spricht nur dann an, wenn beide Relaiskontakte 3, 4 eines Befehlskreises geschlossen sind bzw. wenn der Mikroprozessor für beide Relaiskontakte 3, 4 eines Befehlskreises ein digitales «High»-Signal abgibt.

Voraussetzung für die richtige Funktion der oben beschriebenen Schaltung ist aber, dass die Befehlsspannung positiv ist. Bei einer negativen Befehlsspannung müssten alle,Dioden entgegengesetzte Polarität aufweisen.

Vor einer Schalthandlung oder zyklisch werden die Relaiskontakte 3, 4 der einzelnen Befehlskreise überprüft. Dies erfolgt durch ein Unterprogramm im Mikroprozessor, der bei dessen Ablauf die beiden einpoligen Schalter 12, 16 ansteuert. So ein Überprüfungszyklus bzw. der logische Ablauf des Unter-programmes ist in dem Flussdiagramm in Fig. 2 dargestellt.

Nachstehend erfolgt eine chronologische Auflistung der einzelnen Befehlsschritte, wobei bei einer Verzweigung « + » ja und «—» nein bedeutet.

Befehlsschritt

A Relaiskontakte 3, 4 und einpolige Schalter 12, 16 geöffnet

B der Ausgang des Fototransistors 9 ist aktiviert

C einpoligen Schalter 12 schliessen

D der Ausgang des Fototransistors 9 ist aktiviert

E einpoligen Schalter 12 öffnen

F einpoligen Schalter 16 schliessen

G der Ausgang des Fototransistors 9 ist aktiviert H einpoligen Schalter 16 öffnen und einen der Relaiskontak-

670 §25

te 4, vorzugsweise jenen, in dem demnächst zu schaltenden Befehlskreis, schliessen I der Ausgàng des Fototransistors 9 ist aktiviert J der angeschlossene Relaiskontakt 4 im zugehörigen Be- '

fehlskreis ist in Ordnung und der Relaiskontakt 3 ist offen K Relaiskontakt 3 schliessen L der Ausgang des Fototransistors 9 ist aktiviert M die Schalthandlung in dem gerade überprüften Befehlskreis wird durchgeführt N Relaiskontakte 3,4 sind in Ordnung O Fehlerdiagnose: Relaiskontakt 4 ist in einem der Befehlskreise defekt (Relaiskontakt 4 klebt), oder das Interface zum Mikroprozessor ist defekt, oder der Optokoppler 8 ist defekt

P Fehlerdiagnose: Optokoppler 8 ist defekt (eine diesbezügliche Überprüfung ist nicht vorgesehen)

Q einpoligen Schalter 12 öffnen •

R einpoligen Schalter 16 öffnen

Fehlerdiagnose: Relaiskontakt 3 ist in einem der Befehls-kreise defekt (Relaiskontakt 3 klebt), oder das Interface zum Mikroprozessor ist defekt, oder der Optokoppler 8 ist defekt

S Fehlerdiagnose: Relaiskontakt 4 ist im überprüften Befehlskreis defekt (Relaiskontakt 4 schliesst nicht) T Fehlerdiagnose: Relaiskontakt 3 ist im überprüften Befehlskreis defekt (Relaiskontakt 3 schliesst nicht) U Fehlermeldung an den Mikroprozessor V Abbruch der Überprüfung bzw. der Schalthandlung W Ende der Überprüfung bzw. der Schalthandlung

Wie aus dem Flussdiagramm ersichtlich ist, können durch den Überprüfungszyklus fünf verschiedene Fehlerzustände er-fasst werden.

Sollte während einer ÜberprüfUngsphase ein Fehler konstatiert werden, so wird natürlich eine nachfolgende Schalthähd-lung nicht durchgeführt. Dies erfolgt durch Blockierung der Befehlsabgabe, wobei das zu dieser zugehörige Programmsegment gesperrt wird.

Eine wichtige Voraussetzung für die richtige Funktion der Schaltung ist, dass die beiden Widerstände 6, 15 so dimensioniert sind, dass bei der Überprüfung die Ströme die durch die Koppelrelaisspulen 5 fliessen diese nicht aktivieren.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims (2)

670 525 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Schaltungsanordnung für eine mikroprozessorgesteuerte Fernwirkanlage, wobei ein Befehlskreis aus einzelnen zwischen einer Befehlsspannung und Masse, welche Null-Potential aufweist, liegenden Serienschaltungen aufgebaut ist, von denen jede aus dem Kontakt eines ersten Relais, der Spule eines Koppelrelais, welches ein Schaltorgan betätigt und demKontakt eines zweiten Relais besteht und die bieden Relaiskontäkte von einem Hauptprogramm im Mikroprozessor steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Befehlsspannungsleitung (1) die Leuchtdiode (7) eines Optokopplers (8) mit einem Vorwiderstand (6) angeschlossen ist, wobei die Katode der Leuchtdiode (7) einerseits über einen ersten einpoligen Schalter (12) mit Masse (2) verbindbar ist und anderseits über je eine mit der Leuchtdiode (7) in Serie geschalteten ersten Diode (13) an die Verbindungspunkte der Koppelrelaisspulen (5) mit den an der Befehlsspannungsleitung (1) liegenden Relaiskontakten (3) angeschlossen ist und dass mit jedem zweiten Anschluss der Koppelrelaisspulen (5) die Anode einer zweiten Diode (14) verbunden ist, wobei deren Katoden zusammengeschaltet sind und über einen Widerstand (15) mit einem nachfolgendem zweiten einpoligen Schalter (16) mit Masse (2) verbindbar sind und dass die beiden einpoligen Schalter (12, 16) von einen! Unterprogramm im Mikroprozessor steuerbar sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (10, 11) des Optokopplers (8) mit einem digitalen Steuereingang am Mikroprozessor verbunden ist.