CS233392B1

CS233392B1 - Programmable Device Output Overload Protection Circuit Wiring

Info

Publication number: CS233392B1
Application number: CS838237A
Authority: CS
Inventors: Jan Fiala; Jiri Soucek
Original assignee: Jan Fiala; Jiri Soucek
Priority date: 1983-11-08
Filing date: 1983-11-08
Publication date: 1985-03-14
Also published as: CS823783A1

Abstract

Při přetížení výstupu některého z výkonových členů vysílá přetížený výkonový člen varovný signál přes součtový úpravný obvod do řiditelného zdroje a do časového členu. Po příchodu varovného signálu sníží řiditelný zdroj své výstupní napětí na hodnotu, která zaručí, že nedojde k poškození přetíženého výkonového členu. Současně jde varovný signál z úpravného obvodu na obousměrnou svorku zapojení, odkud přechází ke zpracování v obvodech programovatelného zařízení a do časového obvodu, ve kterém se po příchodu varovného signálu začne odměřovat čas určený k zásahu obvodů programovatelného zařízeni. Pokud obvody programovatelného zařízení neodpojí ve stanoveném čase signály na signálových výstupech zapojení, potom po uplynutí nastavené čajové hodnoty vyšle časový člen blokovací /'.ignál, kterým se trvale zablokuje řiditelný zdroj. Vynálezu se využije v řídicí * výpočetní technice.When the output of one of the power elements is overloaded, the overloaded power element sends a warning signal via the sum adjustment circuit to the controllable source and to the timer. After the arrival of the warning signal, the controllable source reduces its output voltage to a value that guarantees that the overloaded power element will not be damaged. At the same time, the warning signal goes from the adjustment circuit to the bidirectional connection terminal, from where it passes to processing in the circuits of the programmable device and to the timing circuit, in which, after the arrival of the warning signal, the time designated for the intervention of the circuits of the programmable device begins to be measured. If the circuits of the programmable device do not disconnect the signals on the signal outputs of the connection within the specified time, then after the set time value has elapsed, the timing element sends a blocking /'.signal, which permanently blocks the controllable source. The invention is used in control * computing technology.

Description

Vynález se týká zapojení obvodu ochrany proti přetížení výstupů programovatelného zařízení, to je u programovatelných automatů nebo u programovatelných styků·The invention relates to a circuit of an overload protection circuit of the outputs of a programmable device, that is to say in a programmable logic controller or in a programmable connection.

Jsou známé ochrany proti přetížení výstupů programovatelného styku a programovatelných automatů, které u číslicově řízených systémů nahrazuje programovatelný styk· Tyto ochrany jsou založeny na individuálních ochranách jednotlivých výstupů. Na jedné desce bývá obvykle osm, šestnáct, nebo třicet dva výstupy. Ochrana je vytvořena tak, že každý obvod má ve své výstupní proudové smyčce zařazen snímací odpor. Tento odpor bývá většinou zařazen v emitoru posledního spínacího tranzistoru zesilovacího řetězce· Napětí vzniklé průtokem zvýšeného proudu tímto odporem působí proti budícímu napětí v bázi tohoto tranzistoru, čímž se omezí výstupní proud tohoto výstupu· Složitější, avšak technicky lépe vyhovující řešení používá klopný obvod, který je vznikem zvýšeného napětí na snímacím odporu překlopen. Překlopením klopného obvodu se od báze spínacího tranzistoru odepne budící napětí· Tímto způsobem se zajistí, že výstup, který je přetížen, svůj proud omezí, nebo se výstup odepne. Nevýhodou těchto způsobů je, že vyžadují bučí rozměrné součástky vyvinující značné teploj nebo značný počet součástek. V prvém případě zabírají odpory značnou část prostoru na desce, čímž klesá počet výstupních obvodů umístitelaých na desce,a tím stoupá počet potřebných desek pro daný počet výstupů. Technicky je tento způsob méně vyhovující. V druhém případě je lepší technické řešení náročné na počet součástek ,a tím též na prostor na desce. K vytvoření klopného obvodu je zapotřebí •2.·Overload protection for programmable interfaces and programmable logic controllers is known to replace programmable interfaces in numerically controlled systems. · These protections are based on individual protections of individual outputs. There are usually eight, sixteen or thirty-two outputs on one board. The relay is designed so that each circuit has a sensing resistor in its output current loop. This resistance is usually included in the emitter of the last switching transistor of the amplifier chain. overturned due to increased voltage on the sensing resistor. By flipping the flip-flop the excitation voltage is disconnected from the switching transistor base. This ensures that the overloaded output limits its current or the output is disconnected. The disadvantage of these methods is that they require either large components to generate considerable heat or a significant number of components. In the first case, the resistors occupy a significant part of the space on the board, thereby decreasing the number of output circuits located on the board, thereby increasing the number of boards needed for a given number of outputs. Technically, this method is less convenient. In the latter case, a better technical solution is demanding on the number of components and thus also on the space on the board. • 2. · ·

233 392 nejméně šesti diskrétních součástek· Další součástky jsou u obou způsobů nutné k signalizaci stuzu přetížení pro každý takto chráněný výstup·233 392 at least six discrete components · Additional components are required in both ways to signal an overload condition for each protected output ·

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení obvodu ochrany proti přetížení výstupů programovatelného zařízení podle vynálezu· Jeho podstata spočívá v tom, že blokovací vstup zapojení je spojen se vstupem oddělovacího obvodu, jehož výstup je spojen s prvním vstupem řízeného zdroje. Druhý vstup řízeného zdroje je spojen se druhým výstupem úpravného obvodu. Výstup řízeného zdroje je spojen s napájecím vstupem každého oddělovacího členu. Signálový vstup každé' ho oddělovacího členu je spojen s odpovídajícím signálovým vstupem zapojenie Výstup každého oddělovacího členu Je spojen se vstupem odpovídajícího výkonového členu· Informační výstup každého výkonového členu je spojen s od· povídajícím informačním vstupem součtového obvodu, jehož časový vstup je spojen s výstupem časového clenu· Výstup součtového obvodu je spojen se vstupem úpravného obvodu, jehož první výstup je spojen se vstupem časového členu a s obousměrnou svorkou zapojení· Každý výkonový výstup zapojení je spojen s výkonovým výstupem odpovídajícího výkonového členu.These drawbacks are overcome by the circuitry of the overload protection circuit of the outputs of the programmable device according to the invention. The second input of the controlled source is connected to the second output of the conditioning circuit. The output of the controlled source is connected to the power input of each isolating member. The signal input of each decoupling member is coupled to the corresponding wiring signal input. The output of each decoupling member is coupled to the input of the corresponding power member. · The output of the summation circuit is connected to the input of the conditioning circuit, whose first output is connected to the input of the timing element and to the bidirectional wiring terminal. · Each power output of the wiring is connected to the power output of the corresponding power element.

Výhodou uspořádání podle vynálezu je, že sdružuje ochrany jednotlivých výstupů do společné ochrany všech výstupů* Ochranný obvod neklade zvláštní nároky na součástky, ani na prostor a jeho cena je relativně nízká· Umožňuje souhrnnou signalizaci případného přetížení jedno ho nebo více výstupů desky. UmožňuJ-e nastavení času přípustného k přetížení výstupů. Při přetížení jednoho z výstupů omezí ochranný obvod nejprve výstupní proud všeoh výstupů, a trvá-li přetížení delší dobu, než je nastavený čas, odepne ochranný obvod proud všech výstupů·The advantage of the arrangement according to the invention is that it combines the protections of individual outputs into a common protection of all outputs. * The protection circuit does not impose special demands on components or space and its cost is relatively low. Allows you to set the time allowed to overload the outputs. If one of the outputs is overloaded, the protective circuit first limits the output current of all the outputs and if the overload lasts longer than the set time, the protective circuit cuts off the current of all outputs ·

Vypnutí proudu se současně signalizuje, čímž se umožní řadiči programovatelného zařízení uvedené hlášení programově zpracovat·At the same time, the power cut-off is signaled to allow the programmable controller to programmatically process the message.

233 392 ·3·233,392 · 3 ·

Příklad uspořádání podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkresu·An example of the arrangement according to the invention is shown schematically in the attached drawing.

Jednotlivé bloky zapojení je možno charakterizovat takto· Oddělovací obvod 1 je vytvořen z optoelektrických prvků, z transformátoru nebo z ovládaného oscilátoru. Slouží ke galvanickému oddělení blokovacího signálu vydávaného řadičem programovatelného zařízení buá na počátku funkce zařízení/nebo během jeho funkce. Řiditelný zdroj 2 je vytvořen z tranzistoru, Zenerovy diody a z odporů.The individual circuit blocks can be characterized as follows. The isolation circuit 1 is formed from optoelectric elements, a transformer or a controlled oscillator. It serves to galvanically isolate the blocking signal emitted by the programmable device controller either at the beginning of the device operation or during its operation. The controllable power supply 2 is made of a transistor, a Zener diode and resistors.

Je to v podstatě ovladatelný stabilizovaný zdroj, který slouží k napájení jednotlivých oddělovacích členů 6.1 až 6>n. VSechny oddělovací členy 6.1 až 6.n jsou stejné.It is basically a controllable stabilized power supply, which serves to supply the individual separating members 6.1 to 6 > All separating members 6.1 to 6.n are the same.

Jsou vytvořeny obdobně jako oddělovací obvod 1 a slouží ke galvanickému oddělení signálů z programovatelného zařízení, které ovládají výkonové členy 7.1 až 7.n. Úpravný obvod 2 JÍ© tvořen tranzistorovým invertorem a zesilovačem signálu. Upravuje signál o přetížení, který přichází při přetížení některého z výkonových členů 7.1 až 7.n. na úroveň potřebnou pro zpracování signálu v řízeném zdroji 2 a v časovém členu Současně vydává varovný signál o vzni ku přetížení některého z výkonových členů 7.1 až 7.n* Časový člen £ je tvořen tranzistorem a časovacím obvodem složeným z odporu a kondenzátoru. V případě přetížení některého z výstupů vypíná po nastavené době výstupní napětí řízeného zdroje 2ja tím odpojuje budicí proud výkonových členů 7*1 až 7.n. Součtový obvod £ je vytvořen diodami a sčítacím odporem. Slouží k vytváření logického součtu signálů o přetížení výstupů výkonových členů 7.1 až 7»n se signálem z časového členu £. Výkonové členy 7.1 až 7.n jsou vytvořeny z polovodičových výkonových prvků jako jsou tranzistory v Darlingtonově zapojení a slouží ke spínání proudu do zátěže, kterou mohou být relé, signalizační žárovky a solenoidové ventily. Zapojení jednotlivých bloků obvodu ochrany je provedeno takto. Blokovací vstup 01 zapojení je spojen se vstupem 11 oddělovacího rThey are designed similarly to the isolation circuit 1 and serve to galvanically isolate the signals from the programmable device that control the power elements 7.1 to 7.n. The conditioning circuit 2 consists of a transistor inverter and a signal amplifier. Modifies the overload signal that comes when one of the power elements 7.1 to 7.n is overloaded. At the same time, it emits an overload warning signal of one of the power elements 7.1 to 7.n * The time element 6 consists of a transistor and a timing circuit composed of a resistor and a capacitor. In the event of an overload of any of the outputs, the output voltage of the controlled source 21a switches off after a set period of time, thereby disconnecting the excitation current of the power elements 7 * 1 to 7.n. The summation circuit 6 is formed by diodes and an addition resistor. It serves to create a logical sum of the overload signals of the outputs of the power elements 7.1 to 7 »n with the signal from the time element 6. Power elements 7.1 to 7.n are made of semiconductor power elements such as Darlington transistors and are used to switch current to a load, which may be relays, signal lamps and solenoid valves. The connection of the individual blocks of the protection circuit is done as follows. The wiring blocking input 01 is connected to the input 11 of the separating line

«ň«Ň

233 392 obvodu i· Výstup 12 oddělovacího obvodu 1 je spojen s prvním vstupem 21 řízeného zdroje 2. Druhý vstup 22 řízeného zdroje 2 je spojen se druhým výstupem 33 úpravného obvodu 2· Výstup 23 řízeného zdroje 2 je spojen s napájecím vstupem 61 »1 až 6n.l každého oddělovacího Sienu 6,1 až 6.n. Signálový vstup 61,2 až 6n.2 každého oddělovacího členu 6.1 až 6.n je spojen s odpovídajícím signálovým vstupem 02.1 až 02»n zapojení. Výstup 61.3 až 6n.3 každého oddělovacího obvodu 6»1 až 6.n je spojen se vstupem Viol až 7n.l odpovídajícího výkonového členu 7.1 až 7n.l. Informační výstup 71*3 až 7n.3 každého výkonového členu 7.1 až 7.n je spojen s odpovídajícím informačním vstupem 51»! až 51.n součtového obvodu 2· časový vstup 52 součtového obvodu 2 je spojen s výstupem 42 časového členu £. Výstup 53 součtového obvodu £ je spojen se vstupem 31 úpravného obvodu 2 První výstup 32 úpravného obvodu 2 3^e spojen se vstupem 41 časového členu £ a s obousměrnou svorkou 04 zapojení. Každý výkonový výstup 03*1 až 03 .n zapojeni je spojen s výkonovým výstupem 71 »2 až 7n.2 odpovídajícího výkonového členu 7*1 až 7.n. Zapojení pracuje takto.233 392 of the circuit 1 · The output 12 of the separation circuit 1 is connected to the first input 21 of the controlled source 2. The second input 22 of the controlled source 2 is connected to the second output 33 of the conditioning circuit 2. 6n.l of each separating hall 6.1 to 6.n. The signal input 61.2 to 6n.2 of each isolator 6.1 to 6.n is coupled to the corresponding wiring input signal 02.1 to 02n. The output 61.3 to 6n.3 of each isolation circuit 6 »1 to 6.n is connected to input Viol to 7n.l of the corresponding power element 7.1 to 7n.l. The information output 71 * 3 to 7n.3 of each power element 7.1 to 7.n is connected to the corresponding information input 51 »! The time input 52 of the summation circuit 2 is coupled to the output 42 of the timer. The output of adder circuit 53 £ is connected to the inlet 31 of the conditioning circuit 2 first output of the conditioning circuit 32 ³ and 2 connected to the input 41 of the timer and the £ 04 bidirectional terminal connections. Each power output 03 * 1 to 03 .n of the wiring is connected to the power output 71 »2 to 7n.2 of the corresponding power element 7 * 1 to 7.n. The wiring works as follows.

Obvykle po započetí funkce, například po připojení obvodu programovatelného zařízení k síti, vysílá řadič programovatelného zařízení, který není na výkresu znázorněn blokovací signál. Tento blokovací signál přichází na blokovací vstup 01 zapojení a odtud na vstup 11 oddělovacího obvodu 1. Po galvanickém oddělení v oddělovacím obvodu 2 přechází blokovací signál na první vstup 21 řízeného zdroje 2. Blokovací signál zablokuje řízený zdroj 2 tak, že na jeho výstupu 23 je napětí blízké nulo vé hodnotě. Proto je i na napájecích vstupech 61.1 až 6n.l všech oddělovacích členů 6.1 až 6.n napětí blízké nule· logické hodnoty signálů, které přicházejí ze signá' lových vstupů 02.1 až 02»n zapojení na signálové vstupy 61.2 až 6n.2 všech oddělovacích obvodů 6.1 až 6«n tedy «5233 392 nemohou ovlivnit stavy výkonových členů 7.1 až 7.n. Blokovací signál na blokovacím vstupu 01 zapojení přestane působit, když se vynulují logické hodnoty signálů na signálových vstupech 02.1 až 02«n zapojení. Vynulování provádí řadič programovatelného zařízení proto, aby se zamezilo náhodnému sepnutí členů, což by mohlo způsobit případnou havarii ovládaného zařízení. Když se vypne blokovací signál na blokovacím vstupu 01 zapojení, odblokuje se řízený zdroj 2 a z jeho výstupu 23 přichází na napájecí vstup 61«1 ez 61.n každého oddělovacího členu 6*1 hž 6«> napájecí napětí. Výstupní signál na výstupu 61*3 až 6n«3 každého oddělovacího členu 6.1 až 6.n je závislý na hodnotě logického signálu na signálovém vstupu 6l»2 až 6n«2 příslušného oddělovacího členu 6.1 až 6«n. Výstupní signál z výstupu 61« 3 až 6n»3 každého oddělovacího členu 6.1 až 6>n ovládá přes přiřazený vstup 71·! až 7n»l spínání a rozepínání příslušného výkonového členu 7.1 až 7.n _ra tím i stav jeho výkonového výstupu 71.2 až 7n»2. na který se připojuje zátěž přes výkonové výstupy 03«1 až 03·η zapojení. Jestliže je zatížení na výstupu 71.2 až 7n>2 některého z výkonových členů 7»1 až 7.n větší, než je určitá stanovená mez, potom se na informačním výstupu 71.3 s& 7a» 3 příslušného přetíženého výkonového členu 7.1 až 7.n objeví signál o přetížení. Tento signál přetížení se přivádí na přiřazený informační vstup 51.1 až 51«n součtového obvodu Z výstupu 53 součtového obvodu % přechází signál o přetížení do úpravného obvodu 2» kde se upraví na úroveň potřebnou pro zpracování v řízeném zdroji 2. Upravený signál o přetížení přechází z prvního výstupu 32 úpravného obvodu 2 ^na obousměrnou svorku 04 zapojení jako varovný signál určený ke zpracování v obvodech programovatelného zařízení. Současně se vede varovný signál na vstup 41 časového členu který začne odměřovat dobu stanovenou pro zásah řadiče programového zařízení k odpojení signálů na signálových vstupech 02.1 až 02»n zapojení. Ze druhéhoUsually, after the function has started, for example after the programmable device circuit has been connected to the network, it transmits a programmable device controller which does not show a blocking signal in the drawing. This blocking signal comes to the blocking input 01 of the wiring and from there to the input 11 of the isolation circuit 1. After galvanic isolation in the isolation circuit 2, the blocking signal passes to the first input 21 of the controlled source 2. The blocking signal blocks the controlled source 2 so that voltage close to zero. Therefore, the voltage inputs 61.1 to 6n.l of all isolators 6.1 to 6.n also have a voltage close to zero · the logic values of the signals coming from the signal inputs 02.1 to 02 »n are connected to the signal inputs 61.2 to 6n.2 of all isolators. Thus, the circuits 6.1 to 6 " n ' The blocking signal on the blocking input 01 of the wiring stops acting when the logical values of the signals on the signaling inputs 02.1 to 02'n of the wiring are reset. Resetting is performed by the programmable device controller to avoid accidental switching on of the members, which could cause a possible failure of the controlled device. When the blocking signal at the blocking input 01 is switched off, the controlled source 2 is unlocked and its output 23 is supplied to the supply input 61 «1 ez 61.n of each isolator 6 * 1 to 6>> supply voltage. The output signal at the output 61 * 3 to 6n «3 of each decoupler 6.1 to 6.n is dependent on the value of the logic signal at the signal input 6l» 2 to 6n «2 of the respective decoupling element 6.1 to 6« n. The output signal from output 61 «3 to 6n» 3 of each isolator 6.1 to 6> n is controlled via the assigned input 71 ·! to 7n »l switching and opening of the respective power element 7.1 to 7.n _r and thus its output status 71.2 to 7n» 2. to which the load is connected via power outputs 03 «1 to 03 · η wiring. If the load at the output 71.2 to 7n> 2 of one of the power elements 7 »1 to 7.n is greater than a specified limit, then the information overload 71.3 s & 7a» 3 of the respective overloaded power element 7.1 to 7.n appears overload. This overload signal is applied to the assigned information input 51.1 to 51 «n of the summation circuit. From the summation output% 53, the overload signal passes to the conditioning circuit 2, where it is adjusted to the level needed for processing in the controlled source 2. the first output 32 of the conditioning circuit 2 ^{to the} bi-directional wiring terminal 04 as a warning signal to be processed in the programmable device circuits. At the same time, a warning signal is applied to the timer input 41 which begins to measure the time set for the programmer controller to disconnect the signals at the signal inputs 02.1 to 02n. Of the other

-r233 392 výstupu 33 úpravného obvodu 2 přichází signál o přetížení na druhý vstup 22 řízeného zdroje 2. Jakmile řízený zdroj 2 obdrží signál o přetížení, sníží své výstupní napětí na hodnotu, která zaručí, že nedojde k poškození příslušného přetíženého výkonového Sienu z členů 7.1 až 7.n* Jestliže je v konkrétním případě přetížen druhý výkonový člen 7.2 a jestliže do stanovené doby, nastavené v časovém členu nezasáhne řadič programovatelného zařízení, který není na výkrese znázorněn, a neodpojí signál na druhém signálovém vstupu 02.2 zapojení, potom vydá časový člen £ na svém výstupu 42 signál o uplynutí povolené doby. Tento signál přichází na časový vstup 52 součtového obvodu kde se sečte s původním signálem o přetížení a vytvoří blokovací signál. Blokovací signál o trvání přetížení přechází z výstupu 53 souStového obvodu 2 na vstup 31 úpravného obvodu 2· Ze druhého výstupu 33 úpravného obvodu 2 přechází blokovací signál na druhý vstup 22 řiditelného zdroje 2. Tímto blokovacím signálem se zablokují všechny výkonové výstupy 03·! až O3.n zapojení. Varovný signál o přetížení z prvního výstupu 32 úpravného obvodu 2 3® v zapojení propojen s obdobnými výstupy varovných signálů všeoh ostatních desek. Vlivem paralelního propojení varovného signálu s ostatními výstupy programovatelného zařízení dojde po uplynutí nastavených dob též k zablokování řiditelných zdrojů ostatních desek _t a tím i k zablokování jejich výstupů, čímž se programovatelné zařízení odpojí od ovládaného zařízení.-r233 392 of the conditioning circuit output 33 receives an overload signal to the second input 22 of the controlled power supply 2. Once the controlled power supply 2 receives the overload signal, it decreases its output voltage to a value that ensures that the respective overloaded power Si of to 7.n * If, in a particular case, the second power member 7.2 is overloaded and if it does not interfere with the programmable controller not shown in the drawing and does not disconnect the signal at the second wiring input signal 02.2 within the set time set in the timing member, At its output 42, a time-out signal. This signal arrives at the summation circuit time input 52 where it adds up to the original overload signal to form a blocking signal. The overload blocking signal passes from output 53 of circuit 2 to input 31 of conditioning circuit 2. From the second output 33 of conditioning circuit 2, the blocking signal passes to the second input 22 of controllable power supply 2. This blocking signal locks all power outputs 03 ·! to O3.n wiring. The overload warning signal from the first output 32 of the conditioning circuit 2 3 ' in wiring is coupled to similar warning outputs of all other boards. Due to the parallel connection of the warning signal to the other outputs of the programmable device, after the set times have elapsed, the controllable resources of the other boards _{t are} also blocked and thus their outputs are blocked, thereby disconnecting the programmable device from the controlled device.

Vynálezu se využije v řídicí a výpočetní technice u obvodů ochran programovatelného zařízení.The invention will be used in control and computing technology for protection circuits of programmable devices.

Claims

Circuit diagram of programmable device overload protection circuit, characterized in that the circuit blocking input (01) is connected to the input (11) of the decoupling circuit (1), whose output (12) is connected to the first input (21) of the controllable power supply (2) ), whose second output (22) is connected to the second output (33) of the conditioning circuit (3) and the output (23) of the controllable power supply (2) is connected to the power input (61.1 to 6n.l) of each isolating member (6.1) to 6.n), whose signal input (61.2 to 6n.2) is coupled to the corresponding wiring signal input (02.1 to 02.n), and the output (61.3 to 6n.3) of each isolator (6.1 to 6.n) is coupled to an input (71.1 to 7n.l) of the corresponding power member (7 * 1 to 7.n), whose information output (71 »3 to 7n.3) is coupled to the corresponding information input (51.1 to 51.n) of the summation circuit (5) and whose time input (52) is connected to the output (42) of time element (4) and output p (53) of the summation circuit (5) is connected to the input (31) of the conditioning circuit (3), the first output (32) of which is connected to the input (41) of the timer (4) and to the bidirectional terminal (04) the power output (03.1 to 03 · η) is coupled to the power output (71 * 2 to 7n.2) of the corresponding power member (7.1 to 7.n).