DE2444434A1 - Steuerungssystem fuer eine anzahl tiegel zur reduktion von aluminiumoxid, mit jeweils mehreren anoden - Google Patents
Steuerungssystem fuer eine anzahl tiegel zur reduktion von aluminiumoxid, mit jeweils mehreren anodenInfo
- Publication number
- DE2444434A1 DE2444434A1 DE19742444434 DE2444434A DE2444434A1 DE 2444434 A1 DE2444434 A1 DE 2444434A1 DE 19742444434 DE19742444434 DE 19742444434 DE 2444434 A DE2444434 A DE 2444434A DE 2444434 A1 DE2444434 A1 DE 2444434A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- anode
- rail
- function
- data processing
- crucible
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title claims description 11
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 54
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N nicotine Chemical compound CN1CCCC1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021028 berry Nutrition 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/20—Automatic control or regulation of cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Description
von-Eichendorff-StraßelO
dr.ing. E. LIEBAU
_,_, ..,_ j~, ι ir-ΟΛΙΙ Unser Zeichen R 95 29/gr
(Bei Rückantwort bitte angeben) Ihr Zeichen
Reynolds Metals Company
6 601 West Broad Street, Henrico County
Richmond Post Office, Virginia / USA
Steuerungssystem für eine Anzahl Tiegel zur Reduktion von Aluminiumoxid, mit jeweils mehreren Anoden
Die gleichzeitig mit der vorliegenden Patentanmeldung eingereichte
Patentanmeldung von Richards und Berry (U.S.Serial No. 398 286) beschreibt und beansprucht ein neuartiges Verfahren
zum Feststellen und Identifizieren einer geerdeten Anode oder einer Anode mit einsetzender Erdung in einem Tiegel
zur Reduktion von Aluminiumoxid sowie eine zur Ausübung dieses Verfahrens bestimmte Vorrichtung. Wie in der genannten Anmeldung
beschrieben, kann eine einzige Tiegelreihe dreißig Tiegel enthalten, wobei jeder-Tiegel üblicherweise mit achtzehn
Anoden versehen sein kann. Wenn nun jede Anode ihren
509812/0869 - 2 -
eigenen Erdungsdetektorkreis erhält, so wären für eine Tiegelreihe
540 derartige Detektorkreise erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Multiplexsystem
zu entwickeln, in dem ein einziger Erdungsdetektorkreis verwendet werden kann, um den Zustand der Erdung
oder Nichterdung einer beliebigen Anode aus einem beliebigen Tiegel einer Tiegelreihe festzustellen.
Die Erfindung soll mit einem einzigen adressierbaren Abschnittsschaltpult
und einer Anzahl Multiplexer für jeweils einen Tiegel arbeiten, wobei das Abschnittsschaltpult und die
Multiplexer auf Adressen- und Funktionscodes ansprechen sollen,
um verschiedene Vorgänge in dem Tiegel steuern und der Datenverarbeitungsanlage Daten liefern zu können, die die Betriebsbedingungen
des Tiegels betreffen.
Die Erfindung stellt ein System zum Steuern einer Anzahl Tiegel zur Reduktion von Aluminiumoxid, mit jeweils mehreren Anoden
in jedem Tiegel, dar und weist eine Datenverarbeitungssanlage zum Aussenden von Adressen- und Funktionscodes auf, ferner
einen Meßfühler zum Abtasten der Zapfenspannung jeder Anode in den einzelnen Tiegeln, ferner einen Erdungsdetektor sowie
eine Anzahl adressierbarer Multiplexer, von denen jeder einem Tiegel zugeordnet ist und eine auf die von der Datenverarbeitungsanlage
ausgesandten Adressen- und Funktionscodes ansprechende Einrichtung aufweist, um wahlweise einen der Meßfühler
an den Erdungsdetektor anschließen zu können.
Schließlich soll die Erfindung ein System zum Steuern einer Anzahl Tiegel zur Reduktion von Aluminiumoxid mit jeweils einem
Abschnittsschaltpult für eine vollständige Tiegelreihe und einem Multiplexer für jeden Tiegel darstellen, wobei die Multiplexer
einzeln adressierbar sind und auf Funktionscodes ansprechen, die von einer Datenverarbeitungsanlage ausgegeben
5098 12/0869
werden, um verschiedene Vorgänge an dem Tiegel zu steuern und verschiedene Zustände des Tiegels abzutasten. Alle Multiplexer
sind in Parallelschaltung an eine Datenschiene angeschlossen und liegen ferner in Parallelschaltung an einer Erdung
sdetektor schiene, die ihrerseits an eine Erdungsdetektoreinrichtung in dem Abschnittsschaltpult angeschlossen ist.
Das Abschnittsschaltpult ist adressierbar und weist Schaltmittel
auf, mit denen wahlweise die Ausgangsgröße der Erdungsdetektoreinrichtung oder das auf der Datenschiene befindliche
Signal der Datenverarbeitungsanlage zugeführt werden kann.
Ein Merkmal der Erfindung ist die Versorgung jedes Multiplexers mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals, falls
der Multiplexer nicht zum zweiten Male adressiert wird, nachdem er zum ersten Male adressiert worden ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Versorgung jedes Multiplexers mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals,
wenn die Spannung an dem Tiegel einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.
Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht (teilweise im Schnitt) eines Reduktionεtiegels mit Mehrfachanode für Aluminiumoxid
nach dem Stande der Technik;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild für eine Schaltung zum Nachweis einer geerdeten oder falsch eingestellten Anode;
Fig. 3 gibt schematisch den Aufbau eines Impulsformers wieder, wie er in der Schaltung nach Fig. 2 verwendet wird;
Fig. U zeigt als Blockschaltbild ein Datenverarbeitungs- und
Multiplexersystem zum Steuern einer Mehrzahl von Tie-
509812/Ü869
gelreihen;
Fig. 5 ist ein Logik-Schaltbild der Schaltungen, die in dem einer Tiegelreihe zugeordneten Gruppenschaltkasten
enthalten sind;
Figuren 6A bis 6C sind Logikschaltbilder mit den Schaltungen eines Multiplexers zum Steuern eines einzelnen Reduktionstiegels
;
Fig. 7 zeigt ein Kurvenbild der Beziehungen zwischen dem Anodenstrom und den Schwankungen der Anödenspannung
eines typischen eingestellten Tiegels.
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben«
DER REDUKTIONSTIEGEL
In Fig. 1 ist zur Erläuterung der Erfindung ein Reduktionstiegel für Aluminiumoxid nach dem Stande der Technik gezeichnet;
derartige Tiegel sind unter den Bezeichnungen "prebake", "Niagara" usw, bekannt geworden« Aus der folgenden Beschreibung
der Erfindung ergibt sich jedoch ganz klar, daß die Erfindung sich nicht auf die Verwendung von Tiegeln der in Fig.l
dargestellten Bauart beschränkt* Der Tiegel nach Fig. 1 enthält
eine Mehrzahl, und zwar N Anodenblöcke 11 aus Kohlenstoff, die jeweils mit einem in den Kohlenstoff-Anodenblock
eingegossenen Metallzapfen 14 an einen Anodenstab 12 aus Kupfer angeschlossen sind. Jeder Stab 12 ist mit einer handbetätigten
Klemme 18 an eine Anodensammelschiene 16 geklammert.
Die Klemmen erlauben der Bedienungsperson, mittels einer industrieüblichen
Handwinde einen Anodenblock 11 relativ zu den anderen anzuheben oder abzusenken. Eine motorbetriebene Brükkenwinde
19, die an einem Tiegelrahmen 21 angebracht ist, be-
509812/0869 " 5 "
wegt die Anodensainmelschiene 16, so daß alle Anodenblöcke
gemeinsam gehoben oder gesenkt werden können.
Der Pluspol einer (nicht gezeichneten) Niederspannungs-Starkstromquelle
ist mit der Anodensainmelschiene 16 verbunden, während ihr Minuspol an eine Katodensammelschiene 23 angeschlossen
ist. Stromkollektoren 24 verbinden die Katodensammelschiene mit einer Kohlenstoffkatode 26. Während des Betirebs
des Tiegels berührt die Unterseite jedes Kohlenstoffblocks eine Schicht 28 von geschmolzenem Kryolith. Wenn der Reduktionsvorgang
abläuft, bildet sich eine Schicht 30 von geschmolzenem Aluminium an der Katode 26, während der Sauerstoff
sich mit den Kohlenstoffblöcken 11 verbindet und Gasblasen (Kohlenstoffoxide) an den Unterseiten der Kohlenstoffblöcke
entstehen läßt. In Fig. 1 stellt 3 2 eine Gasblase dar, die gerade an der Unterseite des ganz rechts stehenden Kohlenstoffblocks
11, entsteht. Je nach dem an der Unterseite jedes Kohlenstoffblocks
herrschenden hydrostatischen Drucks erreichen die Blasen eine bestimmte Größe (mit Grenzen), bevor sie um
die Kohlenstoffblöcke herum zum oberen Rande des Tiegels hin
entweichen. Eine Gasblase 33 ist in dem Augenblick gezeigt, in dem sie sich von der Unterseite eines Kohlenstoffblocks löst
und ihren Aufstieg in die Umgebungsluft oberhalb des Tiegels
beginnt. In der weiteren Beschreibung wird ein Kohlenstoffblock
11 einfach als Anode bezeichnet.
An jeden Anodenzapfen 12 ist eine Einrichtung zum Messen des Anodenstroms angeschlossen, um eine Spannung abzuleiten, die
proportional dem den Zapfen durchfließenden Strom ist. Diese Strommeßeinrichtung weist zwei elektrische Leiter 38 und 40
auf, die an voneinander getrennten Punkten des Zapfens angeschlossen sind. Wegen des elektrischen Widerstandes, der dem
den Zapfen durchfließenden Strom entgegengesetzt wird, entsteht eine manchmal als Zapfenspannung bezeichnete Spannungsdifferenz
zwischen den beiden Punkten an dem Zapfen, und diese Spannung erscheint in den Leitern 38 und 40. Diese Methode zur
50 9812/0869 -6-
244A434
Messung von Stromflüssen in der Anode ist an sich bekannt.
Es hat sich herausgestellt, daß, solange eine bestimmte Anode 11 richtig eingestellt ist, bei einem bestimmten, die Anode
durchfließenden Strom Gasblasen 32 mit ziemlich konstanter
Geschwindigkeit erzeugt und abgegeben werden. Wenn eine Gasblase wächst, verkleinert sich gleichzeitig die Kontaktfläche
zwischen der Unterseite der Anode 11 und der Schicht 28 von geschmolzenem Kryolith. Das hat eine allmähliche Zunahme des
Anodenwiderstands zur Folge, dem eine entsprechende Abnahme des die Anode durchfließenden Stroms entspricht. Wenn jeweils
eine Gasblase sich ablöst, nimmt die Größe der Berührungsfläche
zwischen der Anode und dem Kryolith wieder zu, so daß auch der Betrag des die Anode durchfließenden Stroms wieder an
wächst. Während des normalen Betriebs des Tiegels hat daher die an den Leitern 38 und UO auftretende Zapfenspannung das
Aussehen einer Gleichspannung, die langsam etwa sinusartig schwankt mit einer Frequenz, die der Frequenz entspricht, mit
der an der Anode Blasen gebildet und abgegeben werden.
Wenn eine Anode geerdet ist, d.h. in elektrischer Verbindung mit der Schicht 30 von schmelzflüssigem Aluminium steht, oder
in solchem Maße falsch eingestellt ist, daß die Erdung gerade einsetzt, ergibt sich ein leitender Strompfad von der Anodensammelschiene
16 über den Anodenzapfen 12, die Anode 11, die Aluminiumschicht 30 und die Stromleiter 24 zu der Katodensammelschiene
23. Dieser Leitungsstrom geht verloren und trägt zu dem Reduktionsvorgang nichts bei. Da der Leitungsstrom zu dem Reduktionsvorgang nichts beiträgt, werden bei
einem vorgegebenen, die Anode durchfließenden Strom weniger Gasblasen 32 an der Anode 11 gebildet. Infolgedessen schwankt
bei einem gegebenen Anodenstrom die Zapfenspannung an den Leitern 38 und HO mit niedrigerer Frequenz, wenn die Anode geerdet
oder falsch eingestellt ist, verglichen mit den normalen Betriebsbedingungen.
509812/0869
Aus der obenstehenden Beschreibung ergibt sich, daß das Auftreten einer geerdeten Anode, einer Anode, bei der die Erdung
gerade einsetzt oder einer Anode, die in vertikaler Richtung bezüglich der flüssigen Katode eingestellt werden muß, nach
einer Methode ermittelt werden kann, die folgende Schritte umfaßt:
Bestimmen der Frequenz der zwischen den Leitern 38 und 40 auftretenden Spannungsschwankungen und Vergleichen dieser
Frequenz mit einem Frequenzwert, mit dem die Schwankungen auftreten
sollten, wenn eine normale Stärke des Stromflusses durch die Anode herrscht. Wenn die Anode geerdet ist oder in
der vertikalen Richtung so fehlerhaft eingestellt ist, daß ein elektronisch leitender Strompfad von der Anode zu der flüssigen
Katode entsteht, ist die Frequenz bei einer vorgegebenen Stromstärke deutlich niedriger als beim Betrieb mit nicht geerdeter
oder normaler Anode bei dem gleichen Stromfluß.
Da die Schwankungsfrequenz bei gegebenem Stromfluß durch eine Anode von dem jeweiligen Tiegel abhängt, muß man die normale
Beziehung zwischen dem elektrolytischen Stromfluß und der Schwankungsfrequenz feststellen,die von der Ablösung der Gasblasen
herrührt. Das wird durch richtiges Einstellen der Anoden eines Tiegels , Verändern des Stromflusses in den Anoden und
Zeichnen eines Diagramms der Gesamtströme der (einzelnen) Anode über der Frequenz oder dem Zeitraum zwischen den Schwankungen
erreicht.
Fig. 7 ist ein solches Diagramm des Anodengesamtstroms in Abhängigkeit
von dem Zeitraum zwischen von der Gasblasenablösung abhängigen Schwankungen für eine Anode eines typischen Tiegels
gezeichnet. Das Diagramm erhält man durch Anlagen der Anodenzapfen
spannungen jeweils einer Anode an einen üblichen X-Y-Schreiber und Aufzeichnen der Schwankungen in Abhängigkeit von
der Zeit. Durch Augenbeobachtung, d.h. durch Auszählen der Spitzen des im allgemeinen sinusförmigen Verlaufs über ein
Zeitintervall wird der Zeitabschnitt zwischen den Schwankungen
- 8 509812/0869
2 4 A 4 4 3 4
für den jeweiligen Anodenstrom bestimmt. Dadurch wird ein
Punkt auf dem Diagramm Fig. 7 festgelegt. Dann wird der Anodenstrom
geändert und der Vorgang wiederholt, um einen weiteren Diagrammpunkt zu erhalten. Um das Diagramm nach Fig. 7 zu
erhalten, wurde der Anodenstrom stufenweise zwischen etwa 13 750 A und 5500 A verändert und für jede Stufe ein Punkt
auf dem Diagramm gewonnen. Die Werte des Diagramms nach Fig.7 wurden während eines Zeitraums von fünf Tagen durch Messungen
gewonnen, die an jedem Tage an zwei bis zwölf Anoden in einem Tiegel mit achtzehn Anoden angestellt wurden. Allerdings
brauchen die Messungen nicht über einen so langen Zeitraum ausgedehnt zu werden.
Natürlich liegen wegen der verschiedenen Faktoren, die während der Messung einwirken, und wegen der unausweichlich bei derartigen
Messungen auftretenden Fehler die errechneten Punkte des Diagramms Fig. 7 nicht auf einer Geraden. Die Linie C gibt
die beste Näherungsgerade für die aufgezeichneten Punkte wieder.
Alle Messungen ergaben Meßpunkte, die innerhalb der 95%-Konfidenzgrenzen lagen, die durch die gestrichelten Geraden in
Fig. 7 wiedergegeben sind«, Aus der oben beschriebenen Methode war zu erkennen, daß die Periode für einen gegebenen Anodenstrom
innerhalb - 0,03 see reproduzierbar war.
Die normale Beziehung zwischen dem durch eine Anode fließenden elektrolytischen Strom und der Sehwankungsperiode wird durch
die Gleichung
wiedergegeben, worin
I£ = der den Tiegel durchfließende elektrolytische Strom,
Y = der durch Verlängern der Kurve C (Fig. 7) erhaltene
Achsenabschnitt,
= die Neigung der Kurve C, und
509812/0869 . 9 .
T = Zeitabschnitt in sec zwischen den Schwankungen,
Nach dem Feststellen dieser normalen Beziehung in einem richtig eingestellten Tiegel können später, wenn der Tiegel in
Betrieb ist, Messungen angestellt werden, um festzustellen, ob eine Anode bzw. welche Anode des Tiegels geerdet oder fehlerhaft
eingestellt ist.
TYPISCHE BEISPIELE
Die nachstehenden Beispiele verdeutlichen, in welcher Weise das oben beschriebene Verfahren für die Untersuchung der Anodeneins'tellung
eingesetzt werden kann. Alle Beispiele gelten für einen Reduktionstiegel mit achtzehn 'prebaked1 Anoden.
BEISPIEL I Eine Handanalyse wurde durchgeführt, indem die Anodenzapfenspannungen proportional zum Strom während eines
Intervalls von 30 bis 40 Sekunden aufgezeichnet wurden. Aus
der Analyse der Aufzeichnungen für alle achtzehn Anoden ergab sich, wie oben im Zusammenhang mit Fig. 7 erläutert, daß der
Zeitabschnitt zwischen der Ablösung aufeinanderfolgender Gasblasen zwischen 0,4 und 0,6 see bei einer Anode betragen sollte,
durch die 12 000 A fließen. Eine von 12 000 A durchflossene Anode wies eine Periodizität der Sinuswellenform von 1,10
bis 1,25 see auf. Eine teilweise elektronische Leitung war zu vermuten. Die Anode wurde zur Überprüfung herausgenommen; sie
wies einen Vorsprung auf.
Die geerdete Anode wurde um 5 cm (2 Zoll) angehoben. Bei einem Anodenstrom von 7300 A wurde die Periodizität der Gasblasenablösung
erneut bestimmt und zu 0,95 - 0,5 see ermittelt. Aus dem normalen Zusammenhang zwischen dem Strom und der Periode,
der durch Messung aller Anodenströme ermittelt war, sollte die Periode 0,86 - 0,12 see betragen haben. Dadurch wurde angezeigt,
daß die Anode nicht mehr geerdet war. Eine physikalische Überprüfung der Anode ergab, daß der Anodenvorsprung das
509812/0869 _
Metallbad nicht mehr berührte.
BEISPIEL II Bei diesem Beispiel wurden die Anodenzapfenspannungen
während etwa 30 see abgetastet, jeweils der weiter unten zu beschreibenden Filterschaltung nach Fig, 3 zugeführt
und die gefilterten Signale in den X-Y-Schreiber gegeben. Die Bestimmung der Schwankungsperiode erfolgte von Hand, indem die
Zahl der Schwankungen in der Zeiteinheit auf der aufgezeichneten Linie festgestellt wurde.
Als normale Beziehung ergab sich I£ = 14 600 - 6150 T.
Bei einer späteren Messung zeigt sich, daß eine Anode, die mit 8800 A belastet war, Gasblasen alle 1,40 see abgab. Das bedeutete
drei Standardabweichungen von dem Normalwert, und die Anode war als geerdet anzusehen. Nach dem Herausnehmen zeigte sich,
daß ein Vorsprung der Anode in das Metallbad hineinragte.
BEISPIEL III Bei diesem Beispiel wurden die gleichen Messungen
vorgenommen wie in Beispiel II, jedoch wurde der Differentialverstärker 208 (Fig. 2) an den Eingang des Filterkreises
gelegt.
Der normale Zusammenhang aus Ablesungen an fünfzehn Anoden ergab sich zu IE = 16 000 - 7700 T.
Bei einer späteren Messung zeigte es sich, daß eine mit 15 200 A belastete Anode ungefähr alle 0,77 see eine Gasblase
entließ und eine mit 10 700 A belastete Anode eine Gasblase alle 1 see entließ. Diese Meßwerte lagen 3 bzw. 7 Standardabweichungen
außerhalb der Zone eines zu erwartenden Fehlers gegenüber der normalen Beziehung. Es war zu erwarten, daß die
Anoden Erdschluß aufwiesen. Nach dem Ausbau zeigte die erste Anode einen weißglühenden Vorsprung von 15 cm (6 Zoll) Durchmesser,
und die andere Anode wies einen Vorsprung von 37 mm (1,5 Zoll) Durchmesser auf.
509812/0869
BEISPIEL IV Nach der in Beispiel I geschilderten manuellen Methode wurden zwei Anoden als richtig eingestellt ermittelt;
sie waren mit 11 300 A bzw. 8400 A belastet. Die Schwankungen traten mit Intervallen von 0,66 bzw. 1,02 see auf.
Dann wurde eine weitere Messung mit den gleichen Anodenströmen angestellt und dabei der Verstärker 208, das Former-Filter
und der Zähler 213 (Fig. 2) verwendet. Aus diesen Messungen ergaben sich Schwankungsperioden für die beiden Anoden von 0,72
see bzw. 1,0 see, wodurch die Betriebsfähigkeit der elektronischen
Vorrichtung für die Durchführung der Messungen nachgewiesen war.
DIE SCHALTUNGEN ZUR FESTSTELLUNG VON ERDUNGEN
Die nachstehend zu beschreibenden Schaltungen sind als Schaltungen
zur Feststellung von Erdungen bezeichnet, und es ist offensichtlich möglich, diese Schaltungen zu benutzen, um eine
geerdete Anode, eine Anode mit gerade einsetzender Erdung oder allgemein einen elektronisch leitenden Strompfad zwischen einer
Anode und einer flüssigen Katode in einem Reduktionstiegel
nachzuweisen. In einem Niagara-Tiegel zur Reduktion von Aluminiumoxid
mit einer Anode, die eine Vertikaleinstellung benötigt, ändert sieh die gemessene Rate der Zapfenspannungsschwankung
um 0,8 bis 1,2 Standardabweichungen gegenüber der normalen Beziehung zwischen dem Anodenstrom und der Spannungsschwankung,
Fig. 2 stellt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform
einer Vorrichtung für die Feststellung von geerdeten Anoden nach der oben beschriebenen Methode dar. Wie nachstehend
beschrieben wird, werden die an den Leitern 38 und 40 erscheinenden
Zapfenspannungssignale im Multiplexverfahren verarbeitet, so daß jeweils ein Signal zur Zeit an die Eingangsleiter 201 und 202 in Fig. 2 gelangt. Für die vorliegende Beschreibung
wird jedoch angenommen, daß die Leiter 38, bzw.
809812/0869 -12-
40, aus Fig. 1 unmittelbar mit den Leitern 201 bzw. 202 verbunden sind. Die einen durch die ganz rechts stehende Anode
11, (Fig. 1) fließenden Strom repräsentierenden Zapfenspannung wird somit über die Leiter 201 und 202 einem Differentialverstärker
208 zugeführt. Die Ausgangsgröße des Verstärkers 208 wird auf die Eingänge eines Impulsformers 203 und
eines Spannungs/Frequenz-Umsetzers 205 gegeben.
Der Impulsformer wird weiter unten noch im einzelnen beschrieben, allgemein gesagt filtert er aber das Rauschen des einlaufenden
Signals aus und erzeugt auf einer Ausgangsleitung
eine Folge von Impulsen, von denen jeder der Bildung und Ablösung einer Gasblase an der am weitesten rechts stehenden
Anode H1 entspricht. Die Ausgangsimpulse aus dem Impulsformer
203 werden über die Leitung 207 einem Zähler 213 zugeführt, der eine Zählung speichert, die der tatsächlichen Zahl
von Gasblasen entspricht, die während eines gegebenen Zeitintervalls
geliefert wurden.
Der Spannungs/Frequenz-Umsetzer 205 ist so ausgebildet, daß
er während eines vorgegebenen Zeitintervalls aus einer Ausgangsleitung 209 eine Anzahl Impulse erzeugt, deren Zahl der
Anzahl der Gasblasen entspricht, die an einer Anode 11 gebildet und von ihr abgelöst worden sein sollten, wenn die Anode
nicht geerdet ist. Der Umwandlungsfaktor» kann sich je nach
der Art des überwachten Tiegels ändern j er muß daher entsprechend
eingestellt werden, wenn die Vorrichtung zur* Erdungsanzeige in Gebrauch genommen wird«, Die Impulse auf der Leitung
209 werden einem Zähler 211 zugeführt und liefern einen zahlenmäßigen Standardwert der Gasblasenzählung, mit dem eine
betriebsmäßige Blasenzählung verglichen werden kann«
Die Schaltung nach Fig«, 2 arbeitet folgendermaßen; Ober eine
Leitung 215 wird ein Löschimpuls gegeben, der die beiden Zähler 211 und 213 löscht. Nach Beendigung des Löschimpulses
wird über eine Leitung auf beide Zähler ein Auftastimpuls gegeben.
Dieser Impuls kann eine erhebliche Zeitdauer haben,
509812/0869
- 13 -
2UU34
beispielsweise 30 sec, und während dieses 30 sec-Intervalls bereitet
er die beiden Zähler 211 bzw. 213 derart vor, daß sie die ihnen über die Leitungen 209 bzw. 207 zugeführten Impulse
aufnehmen. Am Ende des 30 sec-Intervalls wird der Auftastimpuls auf der Leitung 217 beendet. Zu diesem Zeitpunkt hat der
Zähler 211 einen Zählerstand, der der Zahl der Gasblasen entspricht, die von der Unterseite der Anode 11- während des 30
sec-Intervalls sich hätten lösen sollen, und der Zähler 213 weist einen Stand auf, der der Zahl der Gasblasen entspricht,
die während des Zeitintervalls tatsächlich abgelöst sind. Die Ausgänge der Zähler 211 und 213 sind an einen Digitalkomparator
219 geführt, der die beiden Zählbeträge vergleicht und feststellt, ob sie einander gleich sind oder ob der eine grosser
ist als der andere. Wenn die Zählung im Zähler 213 einen niedrigeren Betrag ergibt als diejenige im Zähler 211, so erzeugt
der Komparator 219 ein Signal in der Leitung 221, um einen Ausgangspegelselektor 223 anzuregen. Wenn die Zählung
des Zählers 211 gleich derjenigen oder größer als diejenige des Zählers 213 ist, so erzeugt der Komparator 219 ein Signal
auf der Leitung 225 bzw. 227, um den Ausgangspegelselektor anzuregen.
Der Ausgangspegelselektor 223 enthält eine übliche Torschaltung, um auf eine Ausgangsleitung 229 eines der drei Spannungsniveaus -5V bzw. OV bzw. Ü5V zu schalten, je nachdem der Selektor
von einem Signal auf der Leitung 221 bzw. 225 bzw. 227 gesteuert worden ist.
In der einfachsten Ausführungsform der Erfindung könnte die in
der Leitung 229 auftretende Spannung benutzt werden, um einem Bedienungsmann den Erdungszustand der Anode visuell oder akustisch
bemerkbar zu machen. Jedoch werden, wie weiter unten noch beschrieben wird, die Spannungspegel auf der Ausgangsleitung
229 einer Datenverarbeitungseinrichtung zugeführt, die eine Anzahl Tiegelgruppen steuert, die alle mit einer Meßzahl
von Anoden 11 ausgestattet sind, und die Datenverarbeitunge-
509812/0869
24ΑΑΑ3Λ
einrichtung verwendet die Signale, um verschiedene an den Tiegeln vorzunehmende Vorgänge zu überprüfen und zu überwachen.
Einzelheiten der Impulsformerschaltung 203 sind in Fig. 3 wiedergegeben. Der Impulsformer dient dazu, aus dem den Anodenstrom
wiedergebenden Signal alle die Schwankungen herauszufiltern, die außerhalb des Bereiches liegen, in welchem Schwankungen
liegen, die von der Bildung und Ablösung von Gasblasen herrühren. Die jeweilige Geschwindigkeit, mit der sich Gasblasen
bilden und ablösen, ändert sich je nach dem Tiegeltyp, dem Anodenstrom usw., aber die Rate liegt im allgemeinen bei
0,3 bis 5,0)Blasen je Sekunde. Über oder unter der interessierenden Frequenz der Schwankungen liegende Schwankungen können
von Elektromotoren oder anderen elektrischen Geräten herrühren, die in der Nähe des Tiegels betrieben werden.
Der Impulsformer weist integrierte Schaltungen 301 bis 310 auf. Bei den Schaltungen 301 bis 309 handelt es sich um Mikro-Rechenverstärker,
z.B. Fairchild Type 741C, während die Schaltung 310 von einem 351K-Analogrechner gebildet sein kann, wie er
z,B, von der Firma Analog Devices, Inc., bezogen werden kann. Der Übersichtlichkeit wegen sind die Vorspannungen und Außenverbindungen
der Verstärker 302 bis 309 nicht gezeichnet; sie entsprechen denen für den Verstärker 301
Das den Anodenstrom repräsentierende Spannungssignal wird über die Leitung 204 dem Verstärker 301 zugeführt, der lediglich
als Frequenztexlverstärker arbeitet. Der Ausgang des Verstärkers 301 wird einer Kerbfiltereinrichtung zugeführt, die die
Verstärker 302, 303, 304 und den Summationspunkt 312 umfaßt.
Im einzelnen wird der Ausgang des Verstärkers 301 über einen insgesamt mit 314 bezeichneten Filterkreis dem Verstärker 302
zugeführt, so daß der Ausgang des Verstärkers 302 Signale aller Frequenzen unterhalb der Maximalfrequenz, mit der Gasblasen
erzeugt und abgelassen werden, enthält. Der Ausgang des Ver-
509812/0869 " 15 '
stärkers 302 wird dem Summationspunkt 312 über einen Widerstand
316 zugeleitet.
Der Ausgang des Verstärkers 301 steht außerdem über einen insgesamt
mit 318 bezeichneten Filterkreis mit dem Eingang des Verstärkers 303 in Verbindung. Der Filterkreis 318 ist so ausgebildet,
daß der Ausgang des Verstärkers 303 ein Signal darstellt, das nur Frequenzen unterhalb der Minimalfrequenz enthält,
mit der Gasblas.en gebildet und abgelassen werden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 303 wird von dem Verstärker 304
umgekehrt und dem Summationspunkt 312 zugeleitet, so daß der Eingang für den Frequenzteilerverstärker 305 ein Signal darstellt,
das Impulse oder AmplitudenVariationen enthält, die
bei Frequenzen innerhalb des Frequenzbereichs, mit dem Blasen erzeugt und abgelassen werden, liegen. Diese Impulse werden von
dem Verstärker 309 verstärkt und dem einen Eingang des Komparator s 310 zugeleitet. In manchen Fällen kann man auf den Frequenzteilerverstärker
309 verzichten und die Ausgangsgröße des Verstärkers 305 unmittelbar auf den Komparator geben.
Die am Ausgang des Verstärkers 305 erscheinenden Impulse haben
das Aussehen von halbierten Sinuswellen, die um einen Null-Spannungspegel zentriert sind. Die Impulse werden auch über
eine Leitung 322 dem Verstärker 306 zugeleitet, und der Ausgang dieses Verstärkers steht über zwei Dioden 324 und 326 mit dem
Verstärker 307 in Verbindung. Die Verstärker 306 und 307 bewirken in Verbindung mit den Dioden 324 und 326 eine vollständige
Wellengleichrichtung und Verstärkung des von dem Verstärker 305 herkommenden Signals. Die Ausgangsgröße des Verstärkers
307 wird auf den Verstärker 308 gegeben, der als langsames Filter oder als Integrator arbeitet. Infolgedessen ist
die Ausgangsgröße des Verstärkers 308 ein Gleichstomsignal, das gleich dem Mittelwert der Spitzen der Impulse ist, die am
Ausgang des Verstärkers 305 erzeugt werden. Der Ausgang des Verstärkers 308 ist mit dem zweiten Eingang des Komparators
310 verbunden, so daß der Komparator einen digitalen Ausgangs-
509 8 12/0869 -15-
impuls auf der Leitung 207 nur während derjenigen Zeitintervalle
erzeugt, während welcher die Ausgangsimpulse des Verstärkers 305 der Größe nach den Gleichstromdurchschnitt der
Impulse geringer Größe, die von anderen Vorgängen als der Bildung und Ablösung von Gasblasen an der Anode herrühren
könnten, eliminiert werden. Die geformten Impulse auf der Leitung 207 werden dann in der oben beschriebenen Weise dem
Zähler 213 zugeführt.
DAS MULTIPLEXER-SYSTEM
Wie bereits erwähnt könnten Schaltungen zur Feststellung von Erdungen nach Art der Schaltungen in den Figuren 2 und 3 für
jede Anode in jedem Tiegel vorgesehen werden, um den Betrieb der Tiegel zu überwachen und geerdete Anoden zu ermitteln. In
einem üblichen Reduktionswerk können sich aber beispielsweise drei Tiegelreihen mit jeweils 30 Tiegeln befinden, von denen
jede achtzehn Kohlenstoffanodenblöcke enthält„ Das bedeutet,
daß für die gesamte Anlage 1620 Schaltungen nach Art der Schaltungen in den Figuren 2 und 3 erforderlich wären. Gemäß einem
Merkmal der Erfindung ist eine Multiplexeinrichtung vorgesehen, die wahlweise die Spannungsablesung an den Anodenzapfen 12 mit
einem Erdungsdetektor verbindet;, so daß eine Erdungsdetektorschaltung
die Nachweisfunktion für alle Anoden in allen Tiegeln einer Tiegelreihe auszuüben vermage Für* die oben erwähnte Anlage
wären daher nur drei Detektorsehaltungen erforderlich anstelle
von 1620. Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf die spezielle Zahl von Tiegelreihen, Tiegel je Tiegelreihe
oder Anodenblöcke je Tiegel beschränkt, wie sie oben angegeben ist, sondern kann in einer Anlage benutzt werden, die von allen
genannten Elementen eine größere oder kleinere Anzahl aufweisen kann.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild des Multiplexers. Eine Digital-
- 16 -
509812/0869
2A44A34
datenverarbeitung s an lage 400 steuert drei Tiegelreihen (von denen nur zwei gezeichnet sind), wobei jede Tiegelreihe dreissig
Tiegel oder Aluminiumoxid-Reduktionsöfen 4.02 aufweist. Für
jeden Tiegel ist ein Tiege!multiplexer 404 vorgesehen und ein
einzelnes Abschnittsschaltpult 406 ist jeder Tiegelreihe zu- *' geordnet. Jedes Abschnittsschaltpult enthält einen Erdungsdetektor 408, einen Trennschalter 410 und eine Eichstromquelle
412.
Wie weiter unten ausführlicher erläutert werden soll, werden die von einem Tiegel 402 herrührenden Daten über eine Sammelschiene
414 dem zugehörigen Multiplexer 404 zugeführt, und die Steuersignale von der Datenverarbeitungsanlage werden durch den
Multiplexer und die Sammelschiene 414 .geleitet, damit sie verschiedene
Steuerfunktionen in dem Tiegel ausüben können. Alle Multiplexer für eine Tiegelreihe werden parallel zu einer Datenschiene
416 geführt, und diese Datenschiene steht in Verbindung mit dem Abschnittsschaltpult 406. Die Tiege!multiplexer
einer gegebenen Tiegelreihe werden ferner parallel einer Erdungsdetektorschiene 418 zugeleitet, und diese Schiene steht
in Verbindung mit dem Erdungsdetektor 408 in dem Abschnittsschaltpult. Der Erdungsdetektor 408 ist an die Datensammelschiene
416 angeschlossen, so daß entweder die Daten auf der Schiene 416 oder die Ausgangsgröße des Erdungsdetektors 408
über den Trennschalter 410 und eine verbindende Datensammelschiene
420 den Kopplungsschaltungen 422 der Rechenanlage zugeführt
werden können. Jeder Tiege!multiplexer 404 steht ausserdem
in Parallelschaltung in Verbindung mit einer Steaerschiene 424, die durch das Abschnittsschaltpult 406 hindurch
in die Kopplungsschaltungen 422 der Rechenanlage führt. Wie weiter unten zu erläutern sein wird, sind auch bestimmte Leitungen
innerhalb der Steuerschiene 424 mit Schaltungen in dem Abschnittsschaltpult 406 verbunden.
Die Steuerschiene 424 umfaßt achtundzwanzig Leitungspaare. Ein Leitungspaar dient dazu, einen Binärbit, der ein ttoterbrechungssignal
darstellt, von den Tiegelmultiplexern in die Re-
509812/0869
- 17 -
chenanlage zu übertragen. Die restlichen dreizehn Leitungspaare dienen der Übermittlung eines 13-Bit-Befehls- oder
Steuerwortes mit Adressen-, Funktions- und Steuersignalen von
der Datenverarbeitungsanlage auf die Multiplexer und das Abschnittschaltpult. In der Schiene 424 befinden sich fünf
Adressleitungspaare, über die die Rechenanlage jedes der Abschnittsschaltpulte
406 für eine Tiegelreihe oder jeden Tiegelmultip lexer in der Tiegelreihe ansprechen kann. Zu beachten
ist, daß mit nur fünf Paaren Adreßleitungen nur einunddreissig
Adressen angesprochen werden können. Mit fünf Paaren Adreßleitungen können somit dreißig Multiplexer und das Abschnittsschaltpult
in jeder Tiegelreihe angesprochen werden. Die Auswahl der Tiegelreihe wird bestimmt durch das Programm
der Rechenanlage, das festlegt, welche der Kopplungsleitungen
422 angeregt wird, um die Adreßsignale auszugeben. Wenn der Rechner beispielsweise mit dem Teil des Programms arbeitet,
das die Tiegelreihe 1 betrifft, und die Binäradresse OOOOl'erzeugt
worden ist, so würde diese Adresse durch die Kupplungsschaltung
422, hindurchlaufen und den Multiplexer 404 für den
Tiegel 1 in der ersten Tiegelreihe ansprechen. Wenn dagegen der Rechner mit dem Programmteil arbeitet, der die dritte Tiegelreihe
betrifft, und die Adresse 00001 erzeugt, so würde diese Adresse durch die Kopplungsschaltung 422~ laufen und den
Multiplexer 404 für den Tiegel 61 ansprechen.
ABSCHNITTSSCHALTPULT
Die AbschnittsSchaltpulte 406 sind untereinander gleich, und
die Einzelheiten eines üblichen Abschnittsschaltpults sind in Fig, 5 gezeichnet. Im unteren Teil dieser Zeichnung ist die
Steuerschiene 424 als aus mehreren Schienen bestehend, je nach den Funktionen, die von den über die Leitungen laufenden
Signale ausgeübt werden, gezeichnet. Die Schiene 424d besitzt zwei Leitungen für die Weitergabe eines Löschungsfunktions-Signals,
die Schiene 424e umfaßt zehn Leitungen für die Weiterleitung
des 5-Digit-Binärcode8, der die auszuübende Funk-
509812/0869 - 18 -
tion übermittelt, und die Schiene 42Hf weist zwei Leitungen
für die Weiterleitung eines Unterbrechungs-Signals auf. Diese Leitungen passieren lediglich das Abschnittsschaltpult
auf ihrem Wege zwischen den Multiplexern und der Rechenanlage und sind mit keiner der Schaltungen in dem Abschnittsschaltpult verbunden.
Die Steuerschiene weist auch eine Adreßschiene 4 24a auf, die zehn Leitungen für die Weiterleitung von Signalen, die eine 5-Bit-Binäradresse
darstellen, enthält, ferner eine Schiene 4 24b mit zwei Leitungen für die Weiterleitung eines Freigabesignals
und eine Schiene 424c mit zwei Leitungen für die Weiterleitung eines Freigabe signals für die Er dun gsf es t Stellung. An dieser
Stelle ist zu erwähnen, daß bei dem vorliegenden System zwei Leitungen erforderlich sind, um ein einen Binärbit darstellendes
Signal zu übertragen. Eine binäre 1 wird durch ein Spannungssignal mit hohem Pegel auf der einen Leitung in Verbindung
mit einem Spannungssignal mit niedrigem Pegel auf der
zweiten der beiden Leitungen wiedergegeben. Eine binäre 0 wird durch ein Spannungssignal mit niedrigem Pegel auf der
einen Leitung in Verbindung mit einem Spannungssignal mit hohem
Pegel auf der zweiten der beiden Leitungen wiedergegeben.
Jedem Abschnittsschaltpult ist die Adresse 31 zugewiesen. Fünf Differentialempfänger 502 sind an die fünf Paare Adreßleitungen
in der Steuerschiene 4 24a angeschlossen, und wenn auf der Steuerschiene die Adresse 31 erscheint, so erzeugen alle
fünf Differentialempfänger ein Ausgangssignal mit niedrigem
Pegel. Die Differentialempfänger stellen als Komparatoren geschaltete Rechenverstärker dar. Die Ausgangsgröße jedes Differentialempfängers
wird über einen Inverter 504 an den Eingang eines NAND-Gatters 506 geführt. Wenn die Adresse 41 auf
der Steuerschiene erscheint, erzeugt das NAND-Gatter 506 ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel, das von einer Inverterschaltung
508 auf den einen Eingang zweier NAND-Gatter 510 und 512 gegeben wird. Die Eingänge eines Differentialempfän-
509812/0869 -19-
gers 514 sind an dasjenige Paar von Leitungen in der Steuerschiene
4 24b angeschlossen, das die Freigabesignale weitergibt.
Wenn das Signal auf diesen Leitungen die Freigabe anzeigt, erzeugt der Differentialempfänger 514 ein Ausgangssignal
mit niedrigem Pegel, das das NAND-Gatter 512 abschaltet. Gleichzeitig wird die Ausgangsgröße des Differentialempfängers
von einer Inverterschaltung 516 umgekehrt, um den zweiten Eingang des NAND-Gatters 510 zu beeinflussen. Das NAND-Gatter
liefert ein Ausgangssignal9 das ein Festkörperrelais 518 erregt.
Im vorliegenden Falle kann es sich bei dem Festkörperrelais um einen Transistor oder eine beliebige Kombination von
Transistoren handeln, die eine spezielle Sehaltfunktion ausüben.
Zum leichteren Verständnis der vorliegenden Beschreibung wird ein Festkörperrelais als elektromechanisches Relais
aufgefaßt und in den Zeichnungen auch in dieser Weise beschrieben.
Das Relais 518 weist eine Gruppe von normalerweise geöffenten
Relaiskontakten 518a auf3 die in Reihe mit einem Festkörperrelais
5 20 an den Stromzuführungsleitungen 5 22 und 5 24 liegen. Wenn die Kontakte 518a geschlossen werden, wird das Relais
5 20 erregt und öffnet die normalerweise geschlossenen Kontakte 5 2Oa und 5 2Ob9 während die normalerweise geschlossenen Kontakte
52Oe und 520d geöffnet werden. Durch Öffnen der Kontakte
52Oa und 5 2Ob werden die Datenschiene 416 und der Ausgang des Erdungsdetektors 408 von dem Eingang des Isolators 410 getrennt,
während du^ch das Sehließen der Kontakte 5 2Oc und
5 20d der Ausgang der Eichstromquelle 412 an den Eingang des
Trennschalters angeschlossen wird.
Das Abschnittsschaltpult erhält Energie von zwei Quellen. Die
Logik-Stromquelle 5 26 liefert die Energie für den Betrieb der
verschiedenen Logikschaltungen in dem Abschnittsschaltpult. Die Eichstromquelle 412 stellt eine hochstabilisierte Stromquelle
dar, die für die Steuerung des Trennschalters 410 verwendet
wird. Durch Zuführen eines die Adresse 31 enthaltenden
509812/0869 -20~
Steuerworts und eines Freigabe-Bits zum Abschnittsschaltpult
in der oben beschriebenen Weise kann die Eichstromquelle mit dem Trennschalter verbunden werden, so daß eine Spannung bekannter
Höhe an den Eingang des Trennschalters gelegt wird. Die Ausgangsgröße des Trennschalters wird der Datenverarbeitungsanlage
über die Schiene "+20 zugeführt, und aus dem Wert der an der Datenverarbeitungsanlage aufgenommenen Spannung
kann diese feststellen, ob der Trennschalter 410 einwandfrei
arbeitet. Wenn das Steuerwort auf der Steuerleitung 424 durchgelaufen ist, kehren die Schaltungen, die die Eichstromquelle
an den Trennschalter legen, in die Normalstellung zurück.
Das Abschnittsschaltpult wird auch veranlaßt, die Ausgangsgröße des Erdungsdetektors 408 zur Datenverarbeitungsanlage
auszulesen. Der Befehl 'Erdungsdetektor auslesen1 enthält
die Adresse 31 ohne Freigabe-Bit. Die Adresse 31 veranlaßt die Ausgangsgröße des NAND-Gatters 506 zur Vorbereitung eines
Eingangs der NAND-Gatter 510 und 512. Beim Ausbleiben eines Freigabe-Bits erzeugt jedoch der Differentialempfänger 514
ein Ausgangssignal mit hohem Pegel. Dieses Signal bereitet den zweiten Eingang des NAND-Gatters 512 im gleichen Augenblick
vor, in dem das Signal bei 516 umgekehrt wird und das NAND-Gatter 510 blockiert. Das NAND-Gatter 512 erzeugt ein
Ausgangssignal mit niedrigem Pegel, das ein Festköjpperrelais
5 28 erregt. Das Relais 5 28 besitzt eine Gruppe von normalerweise geöffneten Kontakten 528a, die in Reihe mit einem weiteren
Festkörperrelais 5 30 an die Stromquellenleitungen 5 22 und 524 angeschlossen ist. Wenn das Relais 5 30 erregt wird,
werden die normalerweise geschlossenen Kontakte 5 3Oa und 5 30b geöffnet und die Kontakte 5 30c und 5 3Od geschlossen. Dadurch
wird die Datenschiene 416 von dem Trennschalter 410 abgenommen und die Ausgangsgröße des Erdungsdetektors 408 an den
Trennschalter gelegt, so daß die Ausgangsgörße des Erdungsdetektors durch den Trennschalter hindurch und über die Schie·
- 21 5098 12/0869
ne 120 zu der Datenverarbeitungsanlage gelangen kann.
Sobald der Befehl 'Auslesen des Erdungsdetektors' auf der
Steuerschiene übertragen ist, schaltet die Ausgangsgröße des NAND-Gatters 506 das NAND-Gatter 512 ab, und die Schaltungen
für das Auslesen der Ausgangsgröße des Erdungsdetektors kehren sämtlich in die Normalstellung zurück.
Wie schon in Verbindung mit Fig. 2 festgestellt, müssen die Zähler des Erdungsdetektors zu Beginn des Meßintervalls gelöscht
werden, und dann müssen die Eingangsgrößen der Zähler während einer Zeitspanne freigegeben werden, um die Zähler
zum Aufsummen einer Zählung zu veranlassen. Die Schaltungen für die Erzeugung des Zählerlöschimpulses und des Zählerauftastimpulses
sind in Fig. 5 dargestellt. Wie nachstehend erläutert werden soll, führt der Befehl 'Zustandsbestimmung'
dazu, daß der Zapfenspannungsabfall an einer Anode eines Tiegels in der Tiegelreihe über die Schiene 418 dem· Erdungsdetektor
408 für die betreffende Tiegelreihe zugeführt wird. Der Befehl 'Zustandsbestimmung1 umfaßt den Erdungsdetektor-Freigabe-Bit
mit einer Adresse, die den Multiplexer angibt, der die Tiegelanode überwacht, deren Zustand bestimmt werden soll.
Zwei Leitungen in der Steuerschiene 424c nehmen die Spannungspegel auf, die den Erdungsdetektor-Freigabe-Bit darstellen.
Dieser Bit wird einem Differentialempfänger 5 32 zugeführt, und der Ausgang des Empfängers 5 32 fällt auf einen niedrigen Pegel
in dem Zeitpunkt ab, mit dem ein Meßintervall beginnen soll. Die Ausgangsgröße des Differentialempfängers 5 32 löst einen
15 msec-Monostabilen Multivibrator 5 34 und einen 30 sec-Zeitgeber
536 aus. Während eines Zeitraums von 15 msec sendet der Multivibrator 5 34 ein Signal über die Leitung 215 an den Erdung
8 detektor, um die Zähler in dem Detektor zu löschen. Während
dieses 15 msec-Intervalls wird die Ausgangsgröße des
Multivibrators 534 von einem Inverter 5 38 umgekehrt, um einen Eingang eines NAND-Gatters 540 zu sperren. Das NAND-Gatter
540 besitzt einen zweiten Eingang, der von dem Ausgang des 30 8ec-Zeitgebers 536 vorbereitet wird, sobald der Zeitgeber aus-
509812/0869
- 22 -
gelöst wird. Am Ende des 15 msee-Löschintervalls klettert die
Ausgangsgröße des Verstärkers 5 38 auf einen hohen Wert, um das NAND-Gatter 540 vorzubereiten. Der Ausgang des NAND-Gatters
540 wird über die Leitung 217 an die Auftasteingänge der
Zähler in dem Erdungsdetektor 408 geführt. Am Ende des 30 see-Intervalls
fällt die Ausgangsgröße des Zeitgebers 5 36 auf einen niedrigen Wert, sperrt dadurch das NAND-Gatter 540 und
schließt den Auftastimpuls ab.
MULTIPLEX-EINRICHTUNG
Adressierung und Funktionsdekodierung
Alle Multiplexer stimmen untereinander überein, und die Schaltungen
für einen typischen Multiplexer sind in den Figuren 6a bis 6c dargestellt. Gemäß Fig. 6a sind die Leitungen der Funktionsschiene
4 24e an fünf Differentialempfänger 601 geführt, die auf die Kombination von Spannungspegeln an den Leitungen
ansprechen und die fünf Funktions-Binärsign.ale Fl bis F5 erzeugen. Das Signal F5 wird von einem Inverter 602 umgekehrt
und erzeugt das Funktionssignal 75". Die Funktionssignale Fl bis
F4 werden einem ersten Funktionsdekoder 603 (Fig. 6b) zugeleitet und einem zweiten Funktionsdekoder 604, von dem ein Teil
in Fig. 6b und ein Teil in Fig. 6c erscheint. Bei beiden Dekodern handelt es sich um 4-zu-6-Bit-Dekoder, und die Funktionssignale
Fl bis F4 sind zum Erregen der Dekoder bestimmt, um einen der 16 möglichen Ausgänge jedes Dekoders zu wählen.
Das Funktionssignal F5 wird dem Dekoder 604 zugeführt, während das Runktions signal 75* dem Funktionsdekoder 6 93 zugeleitet
wird. Wenn das Funktionssignal F5 anliegt, können somit die Signale Fl bis F4 den Dekoder 604 beaufschlagen, während beim
Anliegen des Signals *F5~ die Signale den Dekoder 603 beaufschlagen
können. Da aber die auf der Funktionsschiene 424e erscheinenden Funktionssignale gleichzeitig allen Multiplexer^ auf
der Tiegelreihe zugeführt werden, ist es erforderlich, den Vorgang der Funktionsdekodierung auf diejenigen Funktionen zu
509812/U869 - 23 -
begrenzen, die für den angesprochenen speziellen Multiplexer
vorgesehen sind. Das wird in der nachfolgend beschriebenen Weise bewerkstelligt.
In Fig, 6a werden die Signale auf der Adreß-Schiene 4 24a fünf
Differentialempfängem 605 zugeführt, deren Ausgänge mit Eingangsklemmen einer Hand-Stecktafel 606 verbunden sind. Die
NAND-Gatter 607 und 608 weisen Mehrfacheingänge auf, die ebenfalls an die Ausgangsklemmen der Stecktafel 606 angeschlossen
sind. Der Ausgang des NAND-Gatters 608 ist mittels einer Leitung 609 mit einem Eingang des NAND-Gatters in an sich bekannter
Weise verbunden. Von Hand eingesteckte Stöpseldrähte 610 werden benutzt, um die Ausgänge der Differentialempfänger
wahlweise mit den Eingängen der NAND-Gatter 607 und 608 verbinden zu können. Jedem Multiplexer der Tiegelreihe ist eine
besondere Adresse zugeordnet, und die Stopseileitungen 610
werden so verwendet, daß, wenn die Kombination der Adreßsignale auf der Adreßschiene 424a der Adresse des Multiplexers
entspricht, ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel am Ausgang
des NAND-Gatters 607 erzeugt wird. Der Ausgang des NAND-Gatters 607 wird über einen Inverter 611 und über die Leitungen
612 und 613 mit den Gattern 614 und 615 (Fig. 6b) verbunden. Wenn somit der Multiplexer adressiert wird, kann einer der
beiden Funktionsdekoder 603 oder 604 beaufschlagt werden, so daß er ein Ausgangssignal auf einer seiner sechzehn Ausgangsleitungen
erzeugt. Wenn das Funktionssignal F5 anliegt, so erzeugt
der Dekoder 604 ein Ausgangssignal auf einer seiner sechzehn Ausgangsleitungen, wobei die jeweilige Ausgangsleitung
durch die Kombination der Signale Fl bis F4 bestimmt wird, Wenn andererseits das Signal F5" anliegt, so erzeugt der Dekoder
603 ein Ausgangssignal auf einer seiner sechzehn Ausgangsleitungen, wobei die jeweilige beaufschlagte Ausgangsleitung
durch die Kombination der Signale Fl bis F4 bestimmt wird.
Jede Ausgangsgröße der Dekoder 603 und 604 steuert einen der
- 24 -S0981 2/Ü869
Flipflops (FF) aus der Flipflop-Gruppe 616 bis 624, und jeder
Flipflop steuert eine Funktion. Ein weiterer Flipflop 625 dient zur Steuerung der Anlegung der verschiedenen Anodenzapfen
spannungen an die Datenschiene 416 oder die Erdungsdetektorschiene 418.
Alle Flipflops werden in die Ausgangslage gebracht, wenn bestimmte
Befehle von dem Multiplexer ausgeführt werden müssen. Die Befehle enthalten einen Freigabe-Bit, der auf der Schiene
4 24b erscheint. Dieser Bit bereitet einen Differentialempfänger 626 (Fig. 6a) vor, der ein Ausgangssignal mit niedrigem
Pegel hervorruft. Dieses Signal wird in einem Inverter 627 umgekehrt und einem Eingang eines NAND-Gatters 6 28 zugeführt.
Die dem Differentialempfänger 605 zugeführte Adresse läßt den Ausgangswert des NAND-Gatters 607 auf einen niedrigen Pegel
sinken. Die Ausgangsgröße des NAND-Gatters 607 wird bei 611 umgekehrt und bereitet den zweiten Eingang des NAND-Gatters
628 vor. Dieses Gatter erzeugt ein Ausgangssignal mit niedrigem
Pegel, das von dem Inverter 629 umgekehrt wird, bevor es einem NOR-Glied 6 30 zugeleitet wird. Das NOR-Glied erzeugt ein
Ausgangssignal mit niedrigem Pegel, sobald eine beliebige Eingangsgröße einen hohen Pegel aufweist. Die Ausgangsgröße
mit niedrigem Pegel aus dem NOR-Glied 6 30 wird über eine Leitung 631 an die Löscheingänge der Funktions-Flipflops 616 bis
625 (Figuren 6b und 6c) geführt. Unmittelbar danach erzeugt einer der Dekoder ein Ausgangssignal - wie oben beschrieben und
stellt damit einen der Flipflops 616 bis 624 ein. Anschließend werden die von einem Multiplexer auf Grund der unterschiedlichen
Befehle ausgeführten Funktionen beschrieben.
Auslesen der Zapfenspannung: Auf Grund dieses Befehls verbindet
der Multiplexer die Spannungsabtastleitungen 38 und 40 (Fig. 1) eines Anodenzapfens mit der Datenschiene 416, so daß
die Spannung in der Datenverarbeitungsanlage abgefragt werden kann. Der Befehl schließt die Adresse des Multiplexers ein,
509812/0869
- 25 -
2 A4 44 3 4
den Funktionscode, und der Freigabe-Bit stellt eine binäre 1
dar. Der Funktionscode identifiziert die spezielle Anode des angesteuerten Tiegels, deren Spannungsabfall am Anodenzapfen
auf die Datenschiene ausgelesen werden soll. Der Funktionscode kann jede Zahl zwischen eins und achtzehn darstellen, wenn man
annimmt, daß der Tiegel achtzehn Anoden 11 besitzt. Die Adressen- und Freigabe-Bits stellen die Funktionsflxpflops 616 bis
625 zurück und erregen die Dekoder 603 und 604, wie bereits oben beschrieben. Es sei angenommen, daß die Funktion 00001
laute, so daß der Dekoder 603 ein Ausgangssignal auf der Leitung 632 erzeugt. Dieses Signal startet den Funktionsflipflop
616. Zwei Festkörperrelais 6 34 bzw. 636 mit normalerweise geöffneten
Kontakten 6 34a bzw. 6 36a sind an den Ausgang von Funktionsflipflop 616 angeschlossen. Der Ausgang des Flipflops
erregt die Relais 6 34 und 636, so daß die Kontakte 6 34a und
6 36a geschlossen werden. Eine Seite der Kontakte 6 3Ha bzw. 6 36a ist an die Leitungen 38 bzw. HO angeschlossen, die zu dem
Anodenzapfen des: Anodenblocks 11, in Fig. 1 führen. Wenn daher
der Flipflop 616 beaufschlagt wird, so wird die an diesem Anodenzapfen anliegende Spannung über die Kontakte 634a und 6 36a
an die beiden Leitungen 6 38 und 640 geführt.
Von den Leitungen 6 38 und 640 gelangt die gemessene Zapfenspannung
auf die Datenschiene 416 über zwei Kontakte 65Oa und 650b. Diese Kontakte sind in diesem Augenblick geschlossen,
weil der Flipflop 625 zurückgestellt ist. Das Ausgangssignal
mit hohem Pegel auf der Ausgangsleitung 641 aus dem Flipflop
wird auf den einen Eingang eines NAND-Gatters 64 2 (Fig. 6a) gegeben. Wenn der Multiplexer adressiert ist und das NAND-Gatter
607 ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel erzeugt, so wird dieses Signal von dem Inverter 611 umgekehrt und bereitet den
zweiten Eingang des NAND-Gatters 642 vor. Wenn also der Flipflop 625 zurückgestellt ist, erzeugt das Gatter 642 ein Ausgangssignal
mit niedrigem Pegel, das von einem Inverter 644 umgekehrt wird und über eine Leitung 646 in den Schaltungsteil
- 26 -
509812/0869
24U434
in Fig. 6b überführt wird, wo es ein Festkörperrelais 648 erregt. Das Relais besitzt einen einzigen Satz normalerweise
offener Kontakte 648a, die in Reihe mit einem Quecksilberrelais 650 an der Energiequelle liegen. Das Quecksilberrelais
besitzt zwei Sätze normalerweise offener Kontakte 65Oa und 65Ob, die die Leitungen 638 und 640 mit der Datenschiene 416
verbinden. Der Zapfenspannungsabfall an dem Zapfen der Anode 11, wird auf diese Weise an die Datenschiene gelegt, von der
er über das Abschnittsschaltpult in die Datenverarbeitungsanlage gelangen kann. Wenn die Adresse auf der Schiene 424a
übertragen ist, geht der Ausgang des NAND-Gatters 642 auf hohen Pegel über. Dadurch wird das Relais 648 (Fig. 6b) ausgelöst,
das seinerseits das Relais 650 und seine zugehörigen Kon-" takte 65Oa und 650b auslöst. Wenn diese Kontakte geöffnet sind,
ist die Zapfenspannung von der Datenschiene 416 genommen. Der Funktionsflipflop 616 bleibt jedoch angeregt und wird erst
dann zurückgestellt, wenn dem Multiplexer wieder eine Adresse mit einem den Freigabe-Bit enthaltenden Befehl zugeführt wird.
Der Befehl für das Auslesen der Zapfenspannungsabfälle an den Zapfen 2 bis 18 unterscheiden sich von dem Befehl für das Auslesen
des Zapfenspannungsabfalls am Zapfen 1 lediglich durch
den Funktionscode. Beispielsweise würde beim Auftreten eines Funktionscodes 00010 der Spannungsabfall an dem Zapfen 2 an
die Datenschiene gelegt werden usw., und würde der Funktionscode 18 gegeben, so würde der Spannungsabfall am Zapfen 18 auf
die Datenschiene übertragen werden. Dazu sind (Fig. 6b) acht zehn Funktionsflipflops der Art 616 erforderlich, wobei jeder
Flipflop zwei Festkörperrelais nach Art der Relais 634 und steuert, welche Relais mit Kontakten nach Art der Kontakte 6 34a
und 6 36a ausgestattet sind. Sechzehn der Flipflops werden von dem Dekoder 603 gesteuert, in der Zeichnung ist aber nur ein
einziger Flipflop 616 angegeben. Zwei der Flipflops werden von dem Dekoder 604 gesteuert, und von diesen ist auch nur einer,
nämlich der Flipflop 617, gezeichnet.
509812/0869
- 27 -
2A44A34
Feststellen des Zustands: Dieser Befehl umfaßt eine Adresse
und einen Binär-1-Bit auf der Erdungsnachweis-Freigabe-Schiene
424c. Ein Funktionscode oder ein Freigabe-Bit sind nicht erforderlich. Dem Befehl muß jedoch ein Befehl 'Auslesen der
Zapfenspannung1 vorausgehen, durch den der Zapfenspannungsabfall
an derjenigen Anode ausgelesen wird, von der festgestellt werden soll, ob sie geerdet ist oder nicht. Der Befehl
'Auslesen der Zapfenspannung' beläßt den Funktionsflipflop,
etwa den Funktionsflipflop 616 für den Zapfen 1, eingestellt,
so daß der Zapfenspannungsabfall an den Leitungen 638 und 640 erscheint. Anschließend beaufschlagt der Befehl 'Feststellen
des Zustands' den Differentialempfänger 652 (Fig. 6b), und die Ausgangsgröße des Empfängers wird über eine Leitung 654 zum
Einstellen des Flipflops 6 25 benutzt. In diesem Augenblick beaufschlagt das Ausgangssignal des Flipflops mit niedrigem Pegel
das Festkörperrelais 655, und das Relais schließt seine Kontakte 65 5a.
Die Kontakte 655a liegen in Reihe mit einem Quecksilberrelais
65 6, das zwei Gruppen normalerweise geöffneter Kontakte 65 6a und 656b besitzt. Wenn die Kontakte 655a geschlossen werden,
wird das Relais 656 erregt, so daß dessen Kontakte 656a und 65 6b geschlossen werden. Dadurch wird die Zapfenspannung für
die angewählte Anode, welche Spannung nun auf den Leitungen 638 und 640 erscheint, auf die Leitungen 201 und 202 der Erdungsnachweisschiene
418 gegeben. Die Spannung wird dem Erdungsdetektor 408 in dem Multiplexer zugeordneten Abschnittsschaltpult zugeführt. Wie schon oben erwähnt, wird der Erdungsdetektor
durch den Erdungsdetektor-Freigabe-Bit auf der Schiene 424c freigegeben, so daß dessen Zähler gelöscht und
die Eingangsgatter der Zähler geöffnet werden, um die beiden Folgen von Impulsen aufzunehmen, die aus der Zapfenspannung
gebildet werden.
Der Befehl 'Feststellen des Zustands' enthält nur eine Adresse zum Zurückstellen eines Flipflops 750 (Fig. 6a); die Begrün-
509812/0869 _ ?Q _
2UU34
dung hierfür wird weiter unten gegeben.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß drie unterschiedliche
Befehle erforderlich sind, um der Rechenanlage eine Anzeige über den geerdeten oder nicht geerdeten Zustand einer Anode
zukommen zu lassen. Ein Befehl 'Auslesen der Zapfenspannung1
stellt ein Funktionsrelais ein, um die Zapfenspannung der
ausgewählten Anode auf die Leitungen 638 und 640 zu bringen. Ein Befehl 'Feststellen des Zustands' bereitet den Erdungsdetektor 408 vor, daß er eine 30-xec-Messung ausführt und leitet
die Zapfenspannung auf den Leitungen 6 39 und 640 auf die Erdungsdetektor-Schiene. Schließlich wird nach Abschluß der
Messung ein Befehl 'Auslesen des Erdungsdetektors' gegeben,
der auf die Datenschiene 416 aus dem Erdungsdetektor 408 einen Binär-Bit ausliest, welcher anzeigt, ob die Anode geerdet
oder ungeerdet ist.
Auslesen der Tiegelspannung: Dieser Befehl dient dazu, den Spannungsabfall zwischen der Anodenschiene 12 und der Katodenschiene
23 (Fig. 1) auszulesen und die Spannung über die Datenschiene 416 und die Datenschiene 420 der Datenverarbeitungsanlage
zuzuführen. Der Befehl umfaßt die Adresse des Multiplexers, der dem Tiegel zugeordnet ist, dessen Spannung bestimmt
werden soll, einen Funktionscode, der die auszuführende Operation kennzeichnet, und einen Freigabe-Bit.
Der Freigabe-Bit und die Adresse stellen die Funktionsflipflops
616 bis 6 25 zurück, und der Funktionscode mit der Adresse beaufschlagt den Dekoder 604 in der weiter vorne beschriebenen
Weise. Der Dekoder erzeugt ein Ausgangssignal, durch das
der Funktionsflipflop 620 eingestellt wird. Der Ausgang des Funktionsflipflops 620 beaufschlagt zwei Festkörperrelais 65
und 65 9, zu denen Kontakte 65 8a und 65 9a gehören. Wejin der
Funktionsflipflop 620 gesetzt ist, schließen die -Kontakte 658a und 659a.
509812/0869 -29-
Die Kontakte 65 8a und 65 9a liegen mit ihrer einen Seite an den Leitungen 6 38 und 640. Mit ihrer anderen Seite sind die Kontakte
über Leitungen 42 und 44 an die Anodenschiene 12 und die Katodenschiene 2 3 angeschlossen. Sind die Kontakte 65 8a und
65 9a geschlossen, so erscheint der an dem Tiegel auftretende Spannungsabfall auf den Leitungen 6 38 und 640. Der Funktionsflipflop
6 25 für die Erdungsdetektorschiene wird zurückgestellt, so daß die Kontakte 65Oa und 6 5Ob, wie oben erwähnt,
schließen. Der Spannungsabfall an dem Tiegel wird somit auf die Datenschiene 416 gegeben, von wo er durch das Abschnittsschaltpult
zur Datenverarbeitungsanlage gelangt.
Brechen der Kruste: Während des Reduktionsvorgangs muß die
sich auf der Tiegeloberfläche bildende Kruste aufgebrochen werden, damit weiteres Aluminiumoxid in den Tiegel gegeben
werden kann. Bei einem typischen Tiegel kann eine motorbetriebene
Einrichtung vorgesehen werden, die die Kruste an dem einem, an dem anderen oder an beiden Enden des Tiegels aufbricht.
Zum Steuern des Krustenbrechens sind daher drei Befehle erforderlich, die sich nur in ihren Funktionscodes unterscheiden.
Jeder Befehl umfaßt die Adresse, den Funktionscode und einen Freigabe-Bit, wodurch, wie oben beschrieben,
alle Funktionsflipflops 616 bis 625 zurückgestellt werden, der
Dekoder beaufschlagt wird und einer der Flipflops gestartet wird. Insbesondere wird, wenn der Befehl zum Aufbrechen der
Kruste am Ende 1 gegeben wird, der Funktionsflipflop 6 23 (Fig. 6c) gestartet. Soll die Kruste am Ende 2 aufgebrochen
werden, so wird der Funktionsflipflop 6 22 gestartet, und soll die Kruste an beiden Enden aufgebrochen werden, so wird der
Funktionsflipflop 621 gestartet.
In Fig. 6c ist die Logik-Energiequelle 670 für den Multiplexer
gezeichnet sowie eine zusätzliche Energiequelle 672. Beide Energiequellen sind über einen Transformator 674 an ein
Versorgungsnetz angeschlossen. Die Leitungen 676 und 678 der
509812/0869
Sekundärseite des Transformators sind über zwei normalerweise
geschlossene Kontakte 774e und 77Hf an zwei Leitungen 682 und 6 84 angeschlossen. An die Leitung 682 sind eine Anzahl Triacs
6 86, 6 88 und 6 90 geschaltet, die außerdem in Reihe mit einem Relais aus einer Gruppe elektromechanischer Relais 692, 694
und 696 liegen. Die Relais sind in einem Relaisschaltpult,
entfernt von den Multiplexern angeordnet, und jedes Relais
weist zwei normalerweise offene Kontakte auf, die parallel zu handbetätigten Schaltern liegen können. Die Relaiskontakte oder
die handbetätigten Schalter können Motoren speisen, die das Heben und Senken der Anodenbrücke, Einschütten an jeweils einem
der beiden Enden des Tiegels, oder Aufbrechen der Kruste an dem einen, dem anderen oder an beiden Enden des Tiegels,
oder ähnliche Vorgänge bewirken.
Die Triacs werden von dem Ausgang des Funktionsdekoders 604 gesteuert. Wenn der von dem Multiplexer auszuführende Befehl
"Aufbrechen der Kruste am Ende 1" lautet, veranlassen die Funktionssignale den Dekoder 604, ein Ausgangssignal auf der Leitung
6 98 zu erzeugen und den Funktionsflipflop 623 zu starten.
Der Ausgang des Funktionsflipflops 6 23 erregt ein Festkörperrelais
702. Das Relais 702 weist eine Gruppe von normalerweise offenen Kontakten 702a auf, die zwischen der Steuerelektrode
des Triacs 688 und der Leitung 704 liegen. Die Leitung 704 ist mit der einen Seite eines Satzes Kontakte 706a an einem
halbautomatischen Steuerschalter 706 verbunden, der entfernt von dem Multiplexer angeordnet ist. Die andere Seite
der Schalterkontakte.706a ist mit der Leitung 684 verbunden. Wenn der Schalter 706 sich in der Stellung für automatischen
Betrieb befindet, wodurch angezeigt wird, daß die Abläufe von der Datenverarbeitungsanlage gesteuert werden, wird durch
Schließen der Schalterkontakte 702a der Triac 6 88 leitend, und das Relais 694 wird erregt. Die Relaiskontakte 694a werden geschlossen
und speisen einen (nicht gezeichneten) Motor, der
- 31 -
509812/0869
die Kruste an dem bezeichneten Ende des Tiegels aufbricht.
Der Funktionsdekoder 604 erzeugt ein Ausgangssignal auf einer
Leitung 707, durch das der Funktionsflipflop 622 gestartet
wird, wenn der auszuführende Befehl "Aufbrechen der Kruste am Ende 2" lautet. Der Funktionsflipflop 6 22 steuert ein Festkörperrelais
701, das Kontakte 604a aufweist, die ihrerseits den Triac 690 steuern, damit das elektromechanische Relais
696 gespeist wird und seine Kontakte 696a geschlossen werden.
Wenn der auszuführende Befehl "Aufbrechen der Kruste an beiden Enden" lautet, erzeugt der Funktionsdekoder 604 ein Ausgangssignal
auf der Leitung 710, so daß der Funktionsflipflop
621 gestartet wird. An dem Ausgang dieses Flipflops liegen zwei Festkörperrelais 714 und 716. Zu dem Relais 714 gehört
eine Gruppe Kontakte 714a, die parallel zu dem Kontakt 7 04a liegen, und das Relais weist eine Gruppe normalerweise geschlossener
Kontakte 716a auf, die parallel zu den Kontakten 702a liegen. Wenn der Funktionsflipflop 612 beaufschlagt wird,
werden somit die beiden Triacs 688 und 690 in den leitenden Zustand versetzt, und die beiden Relais 6 94 und 6 96 werden erregt,
so daß die Kontakte 694a und 6 96a geschlossen werden. Dadurch wird der (nicht gezeichnete) Motor gespeist, der die
Vorrichtungen zum Aufbrechen der Kruste an den beiden Tiegelenden antreibt.
Die Befehle zum Krustenaufbrechen werden, nachdem sie einmal
eingeleitet sind, fortgesetzt, bis der Funktionsflipflop 621,
622 oder 623 zurückgestellt wird. Die Bedingungen für die Rückstellung der Funktionsflipflops werden weiter unten erörtert.
Anheben der Brücke: Wenn der auszuführende Befehl "Anheben der Brücke" lautet, erzeugt der Funktionsdekoder 604 ein Ausgangssignal
auf der Leitung, wodurch der Funktionsflipflop 6
gestartet wird. Der Ausgang dieses Flipflops erregt ein Fest-
509812/0869
- 32 -
körperrelais 7 22, zu dem eine Gruppe von normalerweise geöffneten
Kontakten 724a gehört, die im Steuerkreis des Triacs 68 6 liegen. Wenn der Triac leitend geworden ist, erregt er
das elektromagnetische Relais 692, wodurch die Kontakte 692a in einem Schaltkreis geschlossen werden, der die Spannung
für den Antrieb des Motors einer Brückenhebewinde liefert.
Diese Spannung kann über die Leitungen 20 und 22 an die Brükkenwinde 19 (Fig. 1) geliefert werden, damit die Anodenbrücke
angehoben wird.
Um weitere Wiederholungen zu vermeiden, werden die auf die Befehle zum Absenken der Anodenbrücke oder zum Einwerfen von
Aluminiumoxid in das eine oder das andere Ende des Tiegels ansprechenden Schaltkreise nicht gezeigt". Jeder dieser Kreise
wird über einen Ausgangsleiter aus dem Dekoder 604 gespeist und weist einen Flipflop 624, ein Festkörperrelais wie das
Relais 722, einen Triac wie den Triac 686 und ein elektromechanisches Relais nach Art des Relais 692 auf.
Schalterzustand: Dieser Befehl wird ausgegeben, um der Datenverarbeitungsanlage
die Feststellung zu ermöglichen, ob der Schalter 706 sich in der Stellung für automatischen oder in
der Stellung für Handbetrieb befindet. Die Ausgangsleitungen 7 30 und 7 32 der zusätzlichen Energiequelle 672 sind über die
Schalterkontakte 706b und 706c an zwei Leitungen 734 und 736 angeschlossen. Diese Leitungen führen in die Figur 6b hinüber,
wo sie gemäß der Zeichnung über normalerweise offene Kontakte 74 2a und 744a an die Leitungen 6 38 und 640 angeschlossen sind.
Wenn die Datenverarbeitungsanlage den Zustand des dem Multiplexer zugeordneten Schalters 706 festzustellen sucht, gibt
sie den Befehl 'Feststellen des Schalterzustands1 mit einer
Adresse, einem Funktionscode und einem Freigabe-Bit an den Multiplexer. Die Funktionsflipflops werden, wie bei den oben
beschriebenen Befehlen, gestartet, und der Dekoder 706 erzeugt dann ein Ausgangssignal auf der Leitung 738, wodurch der
Funktionsflipflop 618 gestartet wird. Der Ausgang dieses Flip-
S0981 2/0869
β
S ο
β
1444434
flops erregt zwei Festkörperrelais 742 und 744, so daß die Kontakte 742a und 744a geschlossen werden. Wenn der Schalter
706 die Stellung für automatische Steuerung einnimmt, sind die Schalterkontakte 706b und 706c geschlossen, und die Ausgangsspannung
der zusätzlichen Energiequelle 672 wird den Leitungen 638 und 640 über die Kontakte 742a und 744a zugeführt,,
von wo sie über die Kontakte 65Oa und 650b (die geschlossen sind, weil der Funktionsflipflop 625 zurückgestellt
ist) auf die Datenschiene 416 und schließlich in die Datenverarbeitungsanlage
gelangen. Wenn der Schalter 706 sich demgegenüber in der Stellung für Handbetätigung befindet, sind
die Kontakte 706b und 706c offen, und es kann keine Spannung von der Energiequelle auf die Leitungen 6 38 und 640 gelangen.
Dieser Zustand wird der Datenverarbeitungsanlage über die Datenschiene mitgeteilt, um anzudeuten, daß sich der Schalter in
der Stellung für Handbetätigung befindet.
RÜCKSTELLUNGS- UND FEHLERKONTROLLE
An jedem Multiplexer sind Schaltungen für die Feststellung verschiedener
anomaler Zustände vorgesehen, die sich aus Regelwidrigkeiten an einem Tiegel, aus Schaltungsstörungen oder
Programmfehlern ergeben. Beim Feststellen eines derartigen Zustande erzeugt der Multiplexer ein Unterbrechungssignal, das
auf die Datenverarbeitungsanlage übertragen wird. Nach dem Eintreffen eines Unterbrechungssignals kann die Datenverarbeitungsanlage
eine Untersuchungsroutine einleiten, um zu ermitteln, welcher Art der anomale Zustand ist, und kann je nach
den Umständen möglicherweise Befehle an den Multiplexer geben, die den fehlerhaften Zustand beseitigen.
Die Schaltkreise, die ein Unterbrechungesignal erzeugen, sind in. Fig. 6a gezeichnet und enthalten danach einen Flipflop 750.
Dieser Flipflop ist über eine Leitung 751 an den Ausgang des NAND-Gatters 607 angeschlossen, so daft der Funktionsflipflop
509812/0869
- 34 -
750 seinen Zustand immer dann wechselt, wenn der Multiplexer
angesprochen wird. Das heißt, beim ersten Ansprechen des Multiplexers wird der Funktionsflipflop 750 gestartet und beim
nächsten Ansprechen wird er zurückgestellt. Ein Ausgang des Funktionsflipflops 750 liegt an einem NAND-Gatter 75 2, und
der andere Ausgang ist mit einer Zeitgeberschaltung 75 3 verbunden, deren Ausgang als zweiter Eingang für das NAND-Gatter
752 geschaltet ist.
Normalerweise ist der Funktionsflipflop 750 in einem solchen Zustand, daß ein Ausgang das NAND-Gatter 75 2 blockiert. Wenn
der Multiplexer zum ersten Male angesteuert wird, bringt die Adresse den Ausgang des NAND-Gatters 607 auf einen niedrigen
Pegel, wodurch der Zustand des Funktionsflipflops 75 0 verändert
wird. Das Signal auf der Leitung 754 bereitet einen Eingang des NAND-Gatters 75 2 vor, und das Signal auf der Leitung
755 löst den Zeitgeber 75 3 aus. Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne, zum Beispiel nach 45 see, bereitet der Ausgang
des Zeitgebers 75 3 den zweiten Eingang des NAND-Gatters 75 2 vor, wenn der Funktionsflipflop 750 seinen Zustand nicht
geändert hat infolge einer zweiten Adresse, die den Ausgang des NAND-Gatters 607 zum zweiten Male senkt.
Normalerweise sollte die Datenverarbeitungsanlage so programmiert sein, daß der Multiplexer innerhalb von 45 see, nachdem
er zum ersten Male adressiert worden ist, zum zweiten Male adressiert wird. Der Grund hierfür ist, daß die erste Adresse
von einem Befehl begleitet sein könnte, etwa 'Anheben der Brücke'. Wie oben erwähnt, werden dadurch Schaltkreise in Tätigkeit
gesetzt, die einen Motor speisen, der die Anodenbrükke anhebt. Wenn dieser Befehl nicht widerrufen wird, könnte
die Anodenbrücke so weit angehoben werden, daß eine Anode oder mehrere Anoden aus dem Elektrolyten herausgehoben werden könnten.
Da der die Anoden durchfließende Strom in der Größenordnung von einigen zehntausend Ampere liegt, wäre eine Öffnung
des Stromkreises auf diese Art und Weise sicherlich unzweckmäßig.
509812/0869
- 35-
244
Nimmt man an, daß die zweite Adressierung des Multiplexers
nicht innerhalb von M-5 see nach der ersten Adressierung erfolgt,
so wird ein Unterbrechungssignal erzeugt. Nach 45 see
bereitet der Ausgang des Zeitgebers 75 3 das NAND-Gatter 75 2 vor, und da der Funktionsflipflop 75 0 nur einmal ausgelöst
worden ist, fährt er fort, das NAND-Gatter 75 2 zu beaufschlagen. Das Gatter gibt ein Ausgangssignal ab, das bei 75 6 umgekehrt
wird, noch einmal von einem NOR-Glied 75 7 umgekehrt wird und dann einem monostabilen Multivibrator 758 zugeführt wird.
Wenn der Multivibrator 75 8 an seinem Eingang ein Signal empfängt,
triggert er einen Zeitgeber 75 9 und liefert ein Signal an einen Dreizustands-Logikkreis, der NOR-Glieder 760 und 761,
einen Inverter 76 2 und ein AND-Gatter 7 63 aufweist. Ein derartiger Dreizustands-Logikkreis ist beispielsweise als Modell
DM8831 bei der Firma National Semiconductor Co. erhältlich. Der Dreizustands-Logikkreis erzeugt an den beiden Leitungen
in der Unterbrechungssteuerschiene 4 24f ein Spannungsdifferential,
das ein Unterbrechungssignal darstellt. Dieses Signal bleibt bestehen, bis der Zeitgeber die Zeitsperre wirksam werden
läßt, und es wird über die Schiene 112Uf durch das Abschnittsschaltpult
auf die Datenverarbeitungsanlage geführt.
Der Zeitgeber'759 hat den Zweck, zu verhindern, daß der Dreizustands-Logikkreis
mehrere Un te rbre chun gs sign a Ie innerhalb eines kurzen Zeitabschnitts wegen eines einzigen fehlerhaften
ZuStands aussendet und den Multivibrator 75 8 mehrere Male triggert. Das könnte der Fall sein, wenn Schwankungen der Tiegelspannung
auftreten, die den Multivibrator mehrfach auslösen könnten, wenn Störungen in dem Tiegel auftreten, wie weiter
unten noch beschrieben wird. Wenn der Multivibrator 75 8 ausgelöst wird, schaltet er den Zeitgeber 75 9 ein. Die Ausgangsgröße
des Zeitgebers 759, die durch das NOR-Glied 760 wirksam wird, hält eine hohe Impedanz am Ausgang des Dreizustands-Logikkreises
während eines vorbestimmten Zeitintervalls nach dem ersten Auslösen des Multivibrators aufrecht.
50981 2/0869 " 36~
Auf diese Weise erzeugt der Dreizustands-Logikkreis nur ein
einziges Unterbrechungssignal, selbst wenn der Multivibrator mehrere Male durch ein Ausgangssignal aus dem NOR-Glied 75 6
getriggert werden sollte, dann die Zeitsperre wirksam werden und der Multivibrator in seinen Ausgangszustand zurückkehren
und darauf innerhalb sehr kurzer Zeit wiederum getriggert werden sollte. Wenn der Multivibrator zum zweiten Male getriggert
wird, wird der Dreizustands-Logikkreis von der Zeitgeberschaltung 75 9 gesperrt, so daß ein zweites Unterbrechungssignal
nicht erzeugt wird.
Wenn ein Unterbrechungssignal erzeugt wird, weil der Funktionsfiipflop
750 nicht während eines vorgegebenen Zeitintervalls nach dem Starten zurückgestellt worden ist, werden die
Funktionsflipflops 616 bis 6 25 zurückgestellt, und es ertönt
ein Alarmzeichen, das die Bedienungsperson auf den betreffenden Tiegel hinweist. Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 75 2
wird bei 75 6 umgekehrt und über die Leitung dem NOR-Glied 6 zugeführt. Das in dem NOR-Glied 6 30 entstehende Ausgangssignal
wird über die Leitung 6 31 in die in Fig. 6b und Fig. 6c gezeichneten Schaltungsteile geführt und stellt die Funktionsflipflops
616 bis 625 zurück.
Die Ausgangsgröße des Inverters 756 wird ebenfalls über eine Leitung 771 nach Fig. 6c geleitet und erregt ein Festkörperrelais
772. Das Relais 77 2 weist eine Gruppe normalerweise offener Kontakte 77 2a auf, die in Reihe mit einer Gruppe normalerweise
geschlossener Kontakte 77 3a und einem Festkörperrelais 7 74 liegt. Die Reihenschaltung liegt unmittelbar an
der Sekundärseite des Transformators 674, so daß, wenn die Kontakte 772a geschlossen werden, das Relais 774 erregt wird.
Das Relais 774 weist eine Gruppe normalerweise offener Kontakte 774a auf, die parallel zu den Kontakten 772a liegen.
- 37 509812/0869
.hf.
Die Kontakte 774a werden geschlossen und bilden einen Haltekreis zum Aufrechterhalten der Erregung für das Relais 774,
nachdem das Relais 772 in den entregten Zustand zurückgekehrt
ist. Parallel zu dem Relais 774 ist eine Anzeigelampe 775 gelegt, und so lange das Relais erregt wird, leuchtet die
Lampe auf, um den Bedienungsmann darauf aufmerksam zu machen, daß ein Unterbrechungszustand vorliegt, weil eine befohlene
Funktion nicht rückgängig gemacht worden ist, oder mit anderen Worten: Weil der Funktionsflipflop 750 nicht innerhalb
der erforderlichen Zeit zurückgestellt worden ist.
Das Relais 774 steuert die normalerweise geschlossenen Kontakte 774e und 774f, so daß bei erregtem Relais die Kontakto
geöffnet werden. Dadurch wird die Spannung von den Triacs genommen, so daß jede von den Triacs gesteuerte Funktion augenblicklich
beendet wird.
Das Relais 774 weist eine Gruppe normalerweise offener Kontakte 774b auf, die in Reihe mit den Kontakten 7O6d des handbetätigten
Schalters und einem Lautsprecher, einer Glocke oder einer sonstigen akustischen Alarmvorrichtung 7 76 geschaltet
sind. Die Serienschaltung liegt an der Sekundärseite des Transformators 674, so daß bei erregtem Relais 774 die Alarmvorrichtung
776 hörbar wird, wenn der Schalter 706 sich in der Lage für automatischen Betrieb befindet.
Das Relais 77 4 weist zwei weitere Gruppen normalerweise offener Kontakte 774c und 774d auf, die an die Ausgangsleiter 7 30
und 732 der zusätzlichen Energiequelle 672 und zwei weitere Leiter 777 und 778 geschaltet sind.
Nebenbei sei bemerkt, daß ein Multiplexer ein Unterbrechungssignal
auf eine Datenverarbeitungsanlage geben kann, weil, wie oben erwähnt, der Funktionsflipflop 750 innerhalb der erforderlichen
Zeit nicht zurückgestellt worden ist, oder infolge einer Überspannung an dem Tiegel, wie nachstehend erläutert
werden soll. Durch Nichtzurückstellen des Funktionsflipflops
509812/0869
- 38 -
• 33.
750 wird das Relais 774 in der oben beschriebenen Weise erregt,
während bei Überspannung ein Unterbrechungssignal herbeigeführt
wird, ohne daß Erregung des Relais 774 erfolgt. Die Verhaltensweise der Datenverarbeitungsanlage wird durch
die Unterbrechungsursache bestimmt, daher muß eine Einrichtung vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Datenverarbeitungsanlage
die Ursache zu ermitteln vermag. Dazu sendet die Datenverarbeitungsanlage einen als 'Fehlerbestimmung1 bezeichneten Befehl
aus, der den Zustand des Relais 77 4 prüft.
Der 'Fehlerbestimmungs'-Befehl umfaßt eine Adresse, einen Funktion
scode und einen Freigabe-Bit. Diese Signale haben zur Folge, daß die Funktionssteuer-Flipflops 616 bis 6 25 in der oben beschriebenen
Weise zurückgestellt werden und danach der Dekoder 604 veranlaßt wird (Fig. 6b), den Funktionsflipflop 619 zu
starten. Dieser Flipflop steuert zwei Festkörperrelais 779 und
780 mit normalerweise offenen Kontakten 779a und 78Oa. Wenn der Funktionsflipflop 619 eingestellt wird, werden die Kontakte geschlossen,
wodurch die Leitungen 777 und 778 mit den Leitungen 6 38 und 640 verbunden werden. Da der Funktionsflipflop 6 25 zurückgestellt
ist, sind die Kontakte 65Oa und 65Ob geschlossen, so daß der Befehl 'Fehlerbestimmung1 die an den Leitungen 777
und 77 8 anliegende Spannung auf die Datenschiene 416 weitergibt. In Fig. 6c ist erkennbar, daß bei erregtem Relais 774
die Kontakte 774c und 774d die Ausgangsgröße der zusätzlichen Energiequelle 672 auf die Leitungen 777 und 778 gelangen lassen.
Wenn andererseits die Unterbrechung durch eine Oberspannung hervorgerufen ist, wird das Relais 774 nicht erregt, so
daß an den Leitungen 777 und 778 keine Spannung liegt. Die Datenverarbeitungsanlage
erhält somit über die Datenschiene entweder ein Spannungsdifferential, das erkennen läßt, daß die
Unterbrechunr durch Nichtzurückstellen des lunktionsflipflops
75 0 hervorgerufen ist, oder ein Spannungsdifferential, das anzeigt,
daß α: e Unterbrechung von einer Überspannung an dem Tiegel verursacht wurde.
- 33 -
5098 1 2/Ü869
2444^34
Allerdings kann die Datenverarbeitungsanlage beim Empfang eines Unterbrechungssignals aus dem Signal allein nicht erkennen,
welcher Tiegel in der Tiegelreihe die Unterbrechung hervorgerufen hat. Wenn die Datenverarbeitungsanlage ein Unterbrechungssignal
aufnimmt, muß sie also einen Befehl 'Fehlerbestimmung' für jeden Tiegel der Tiegelreihe aussenden. Diese
Befehle unterscheiden sich nur im Adressenteil voneinander, so daß die Multiplexer der Tiegelreihe nacheinander angesprochen
werden. Aus dem Antwortsignal, das die Datenverarbeitungsanlage über die Datenschiene 416 erreicht, kann ermittelt
werden, ob ein Multiplexer, und wenn ja, welcher Multiplexer ein Unterbrechungssignal wegen Nichtrückstellung eines Funktionsflipflops
750 erzeugt hat. Wenn die Datenverarbeitungsanlage nach dem Abfragen jedes Multiplexers kein Signal über
die Datenschiene 416 infolge Erregung eines Relais 7 74 erhalten hat, so zeigt das an, daß die Unterbrechung auf eine Überspannung
an einem Tiegel zurückzuführen war. Die Datenverarbeitungsanlage kann dann so programmiert werden, daß sie eine
Folge von Befehlen 'Auslesen der Tiegelspannung' abgibt, um
den Tiegel zu lokalisieren, der die Unterbrechung verursacht hat.
Wenn die Datenverarbeitungsanlage festgestellt hat, daß das Unterbrechungssignal auf das Nichtzurückstellen eines Funktionsflipflops
750 zurückzuführen ist, wird der Befehl zur Fehlerbeseitigung gegeben. Dieser Befehl umfaßt einen einzigen
Binär-Bit auf der Schiene 4 24d und wird an alle Multiplexer für die Tiegelreihe abgegeben. Nach Fig. 6a wird der Fehlerbeseitigungs-Befehl
einem Differentialempfänger 7 81 zugeleitet. Die Ausgangsgröße des Differentialempfängers wird über
eine Leitung .7 82 zur Rückstellung des Funktionsflipflops 75 0 verwendet. Die Ausgangsgröße des Differentialempfängers wird
von einem Inverter 783 umgekehrt und auf einer Leitung 784 dem NOR-Glied 630 zugeführt. Der Ausgang des NOR-Glieds 6 30
geht in die Schaltung nach den Figuren 6b und 6c, wenn er die Funktionsflipflops 616 bis 625 zurückstellt.
50981 2/Ü869
- 40-
244U34
Die Ausgangsgröße des Inverters 78 3 wird von einem Inverter 7 85 umgekehrt und über eine Leitung 786 in die Schaltung Fig.
6c geführt, wo sie ein Festkörperrelais 77 3 erregt. Dieses Relais steuert normalerweise geschlossene Kontakte 77 3a derart,
daß die Kontakte bei erregtem Relais offen sind. Dadurch wird der Kreis zum Relais 774 und der Lampe 775 geöffnet. Das
Relais 774 fällt ab, und seine Kontakte leiten daher. Dadurch wird die akustische Alarmvorrichtung 766 abgestellt, wird die
zusätzliche Energiequelle 67 2 von den Leitungen 777 und 778 getrennt und wird wieder Spannung an die Triacs gegeben. Sobald
der Fehlerbeseitigungsbefehl abgeschlossen ist, kehrt das Relais 77 3 in seinen Normalzustand zurück. In dem Schaltkreis
bestehen nun keine Voraussetzungen für eine Fehleranzeige mehr.
Wie erwähnt, wird der Spannungsabfall an dem Tiegel ständig überwacht, und es wird ein Unterbrechungssignal erzeugt, wenn
der Spannungsabfall zu groß wird. Ein anomal hoher Spannungsabfall kennzeichnet im allgemeinen einen Fehlerzustand in dem
Tiegel, der beseitigt werden muß.
Nach Fig. 1 ist der Spannungsabfall an dem Tiegel auf den Leitungen
4 2 und 44 erkennbar, die an die Anodenschiene 12 und die Katodenschiene 23 geführt sind. Die Leitung 42 (Fig. 6b)
führt zu einer Parallelschaltung aus einer Zener-Diode 765 und einem Festkörperrelais 7 66. Die Leitung 44 ist über einen
Widerstand 7 67 und eine Zener-Diode 768 an die andere Seite der Diode 765 und des Relais 766 geführt. Solange sich der
Spannungsabfall an dem Tiegel in normalen Grenzen hält, also beispielsweise 4,5V beträgt, leitet die Diode 768 nicht und
wird das Relais 766 nicht erregt. Wenn jedoch der Spannungsabfall an dem Tiegel über den 'Normalwert hinaus aus irgendeinem,
an sich bekannten Grunde wächst, wird die Sperrspannung der Diode überschritten, und die Diode wird-durchlässig,
wodurch das Relais 766 erregt wird. Das Relais schließt
509812/0869
seine Kontakte 766a, so daß das Signal über die Leitung 7
an das NOR-Glied 757 (Fig. 6a) gelangt. Die Ausgangsgröße des NOR-Glieds 757 triggert den Multivibrator 75 8, so daß,
wie oben beschrieben, auf der Schiene 424 ein Un te rbre chun gssignal
erscheint. Die Diode 765 liegt parallel zu dem Festkörperrelais 766 und schützt das Relais, indem es die an dem
Relais anliegende Spannung auf die Durchbruchsspannung der
Diode begrenzt.
Patentansprüche: - 42 -
509812/0869
Claims (1)
- Patentansgrü c_h_eSteuerungssystem für eine Anzahl Tiegel zur Reduktion von Aluminiumoxid, mit jeweils mehreren Anoden, gekennzeichnet durch eine Datenverarbeitungsanlage zum Aussenden von Adressencodes und Funktionscodes,eine Abtasteinrichtung zum Abtasten der Zapfenspannung jeder Anode in jedem einzelnen Tiegel,eine Erdungsdetektoreinrichtung zumFeststellen des Beginns eines Erdungsζustands bei jeder einzelnen Anode,eine mit der genannten Erdungs de tektoreinrichtung verbundene Erdungsdetektorschiene undeine Anzahl adressierbarer Multiplexer, von denen jeder einem Tiegel zugeordnet ist und eine auf die von der Datenverarbeitungsanlage ausgesandten Adressen- und Funktionscodes ansprechende Einrichtung aufweist, um wahlweise eine der Abtasteinrichtungen an die Erdungsdetektorschiene anschließen zu können.2· Steuerungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Datenschiene, die parallel zu der genannten Erdungsdetektoreinrichtung und der genannten Erdungsdetektorschiene geschaltet ist, und eine auf ein von der genannten Datenverarbeitungsanlage ausgesandtes Signal ansprechende Einrichtung aufweist, die die abgetastete Zapfenspannung auf die genannte Erdungsdetektorschiene oder die genannte Datenschiene führt.3. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Erdungsdetektoreinrichtung mit einer auf ein Freigabesignal aus der Datenverarbeitungsanlage ansprechenden Einrichtung versehen ist, um den Erdungszustand oder Nichterdungszustand der Anode zu bestimmen, deren Zapfenspannung an diese Einrichtung geführt ist, so-509812/0869 _ 43 _wie eine Einrichtung zum Speichern der Anzeige des genannten Zustands.H. Steuerungssystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine auf eine Adresse aus der Datenverarbeitungsanlage ansprechende Einrichtung zum Überführen der genannten gespeicherten Anzeige in die genannte Datenverarbeitungsanlage.5. Steuerungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungsdetektoreinrichtung eine auf ein Freigabesignal aus der genannten Datenverarbeitungseinrichtung ansprechende Einrichtung enthält, mit der der Erdungszustand oder Nichterdungszustand der Anode bestimmt wird, deren Zapfenspannung an diese Einrichtung geführt ist, sowie eine Einrichtung zum Speichern einer Anzeige dieses Zustande s.6. Steuerungssystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine auf ein weiteres Adreßsignal und ein Freigabesignal aus der Datenverarbeitungsanlage ansprechende Einrichtung, um der Datenverarbeitungsanlage wahlweise die Zapfenspannung auf der Datenschiene oder die in der Erdungsdetektoreinrichtung gespeicherte Anzeige zuführen zu können.7. Steuerungssystem für eine Anzahl Tiegel zur Reduktion von Aluminiumoxid,gekennzeichnet durch eine Datenverarbeitungsanlage,eine Anzahl adressierbarer Multiplexer, von denen jeweils einer jedem Tiegel zugeordnet ist,eine Adressen- und Funktionsschiene,die mit der Datenverarbeitungsanlage verbunden und parallel zu jedem Multiplexer geschaltet ist, um den Multiplexern Adressencodes und Funktionscodes zuführen zu können,wobei jeder Multiplexer enthält: 5098 1 2/Ü869 - 44 -eine Funktionsdekodiereinrichtungfür den Empfang eines beliebigen Funktionscodes auf der genannten Adressen- und Funktionsschiene,eine Adressendekodiereinrichtung,die auf einen einzigen Adressencode anspricht, der dem Multiplexer zugeordnet ist, um die genannte Funktionsdekodiereinrichtung einzuschalten, undeine auf die genannte Dekodiereinrichtung ansprechende Steuereinrichtun, um die Funktion, die durch den Funktionscode bezeichnet ist, an einem Tiegel auszuüben, der dem durch den genannten Adressencode bezeichneten Multiplexer zugeordnet ist.8. Steuerungssystem nach Anspruch 7,-gekennzeichnet durch eine Anodenbrücke und eine Einrichtung zum Aufbrechen der Kruste, die beide auf die genannte Steuereinrichtung ansprechen.9. Steuerungssystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durcheine Abtasteinrichtung an jedem Tiegel zum Abtasten der Tiegel- und der Anodenzapfen spannung undeine an die genannte Datenverarbeitungsanlage und die genannten Multiplexer angeschlossene Datenschiene,wobei die genannte Steuereinrichtung auf die genannten Funktionscodes anspricht, um wahlweise eine der genannten Spannungen an die genannte Datenschiene zu legen.10. Steuerungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der genannten Multiplexer eine Einrichtung vorgesehen ist, die ein Fehlersignal erzeugt, falls der Multiplexer nicht zum zweiten Male innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls adressiert wird, nachdem er zum ersten Male adressiert worden ist.509812/086911. Steuerungssystem nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine parallel zu allen genannten Multiplexern geschaltete Einrichtung zum Abgeben eines beliebigen erzeugten Fehlersignals an die genannte Datenverarbeitungsanlage.12. Steuerungssystem nach Anspruch 9, gekennzeichnet durchein Abschnittsschaltpult,eine von der genannten Erdungsdetektoreinrichtung ausgehende Erdungsdetektorschiene, die parallel zu allen genannten Multiplexern liegt,wobei die genannte Steuereinrichtungauf den genannten Funktionscode und ein Steuersignal aus der Datenverarbeitungsanlage anspricht, um mit der genannten Erdungsdetektorschiene die durch den genannten Funktionscode bezeichnete Anodenzapfenspannungsabtasteinrichtung zu verbinden, undwobei das genannte Abschnittsschaltpult eine auf das genannte Steuersignal ansprechende Einrichtung zum Anschalten der genannten Erdungsdetektoreinrichtung aufweist.13. Steuerungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Abschnittsschaltpult eine auf eine einzige Adresse auf der genannten Adressen- und Funktionsschiene ansprechende Einrichtung besitzt, um der Datenverarbeitungsanlage wahlweise die in der genannten Erdungsdetektoreinrichtung gespeicherte Anzeige zuführen zu können.14. Steuerungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Multiplexer eine Einrichtung aufweist, die ein Fehlersignal erzeugt, wenn die abgetastete Tiegelspannung einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.Der Patentanwalt5098 1 2/0869
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US398287A US3871984A (en) | 1973-09-17 | 1973-09-17 | Transmission of pot line control signals |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2444434A1 true DE2444434A1 (de) | 1975-03-20 |
DE2444434B2 DE2444434B2 (de) | 1978-02-16 |
DE2444434C3 DE2444434C3 (de) | 1978-10-19 |
Family
ID=23574793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2444434A Expired DE2444434C3 (de) | 1973-09-17 | 1974-09-17 | Steuerungsanordnung für eine Anzahl von Aluminiumoxidreduktionstiegeln |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3871984A (de) |
JP (1) | JPS5077205A (de) |
BR (1) | BR7407743D0 (de) |
CA (1) | CA1054238A (de) |
DE (1) | DE2444434C3 (de) |
FR (1) | FR2244019B1 (de) |
GB (1) | GB1483087A (de) |
NO (1) | NO743334L (de) |
PH (1) | PH11277A (de) |
SE (1) | SE7411652L (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100340702C (zh) * | 2004-10-26 | 2007-10-03 | 沈阳铝镁设计研究院 | 一种电解槽系列母线的移动接地监控装置及方法 |
DE102006058045B4 (de) * | 2006-12-07 | 2012-11-22 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Überwachungsvorrichtung zur Überwachung und Notfallsteuerung von Elektrolyseeinrichtungen |
AU2013303221B2 (en) * | 2012-08-17 | 2015-11-19 | Alcoa Usa Corp. | Systems and methods for preventing thermite reactions in electrolytic cells |
CN110357136A (zh) * | 2019-07-17 | 2019-10-22 | 中铝视拓智能科技有限公司 | 一种氧化铝焙烧控制方法及设备 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3345273A (en) * | 1964-02-04 | 1967-10-03 | Reynolds Metals Co | Method of and apparatus for indicating anode positions |
NL6818752A (de) * | 1968-12-27 | 1970-06-30 | ||
US3761379A (en) * | 1971-07-20 | 1973-09-25 | C Elliott | Aluminum production apparatus |
-
1973
- 1973-09-17 US US398287A patent/US3871984A/en not_active Expired - Lifetime
-
1974
- 1974-09-13 JP JP49106618A patent/JPS5077205A/ja active Pending
- 1974-09-16 NO NO743334A patent/NO743334L/no unknown
- 1974-09-16 CA CA209,340A patent/CA1054238A/en not_active Expired
- 1974-09-16 SE SE7411652A patent/SE7411652L/xx unknown
- 1974-09-16 PH PH16287A patent/PH11277A/en unknown
- 1974-09-17 DE DE2444434A patent/DE2444434C3/de not_active Expired
- 1974-09-17 FR FR7431430A patent/FR2244019B1/fr not_active Expired
- 1974-09-17 BR BR7743/74A patent/BR7407743D0/pt unknown
- 1974-09-17 GB GB40478/74A patent/GB1483087A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2244019B1 (de) | 1978-12-01 |
US3871984A (en) | 1975-03-18 |
SE7411652L (sv) | 1975-03-18 |
PH11277A (en) | 1977-11-02 |
GB1483087A (en) | 1977-08-17 |
FR2244019A1 (de) | 1975-04-11 |
CA1054238A (en) | 1979-05-08 |
JPS5077205A (de) | 1975-06-24 |
DE2444434C3 (de) | 1978-10-19 |
DE2444434B2 (de) | 1978-02-16 |
NO743334L (de) | 1975-04-14 |
BR7407743D0 (pt) | 1975-07-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2716343A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer funkenentladungs-werkzeugmaschine | |
DE1763702B2 (de) | Schaltungsanordnung zur Meldung und automatischen Beseitigung von Kurzschlüssen an Elektrolysezellen | |
DE2444434A1 (de) | Steuerungssystem fuer eine anzahl tiegel zur reduktion von aluminiumoxid, mit jeweils mehreren anoden | |
DE2922843A1 (de) | Verfahren und geraet zum testen elektrischer systeme | |
EP3696927A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur überwachung mehrerer stromabgänge in einem stromnetz | |
EP3819162B1 (de) | Bahnenergieversorgungssystem und verfahren zur überwachung der integrität von mindestens einem rückanschlussleiter einer rückleitung für den bahnstrom | |
DE2444393A1 (de) | Verfahren zum feststellen der fehleinstellung einer anode in einem reduktionstiegel fuer aluminiumoxid und vorrichtung zur ausuebung des verfahrens | |
DE4135287A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur ueberpruefung eines elektrischen antriebs | |
EP3072775B1 (de) | Verfahren zur Rückmeldung des Leuchtens einer Signallampe in einem Verkehrssignal an eine Überwachungsvorrichtung | |
DE2711519B2 (de) | Datenübertragungs-Anlage | |
DE3121311C2 (de) | ||
DE1538609C3 (de) | Transistorisierte Schaltungsanordnung zum automatischen Prüfen gedruckter Leitungszüge | |
AT393916B (de) | Verfahren zum ueberwachen der isolationswiderstaende einer schar von baugruppen einer elektrischen anlage mit gemeinsamer erdfreier stromversorgung, insbesondere einer fernmelde- oder signaltechnischen einrichtung | |
AT397439B (de) | Schaltung zur überwachung der isolationswiderstände einer schar von baugruppen einer elektrischen anlage mit gemeinsamer erdfreier stromversorgung, insbesondere einer fernmelde- oder signaltechnischen einrichtung | |
DE3439875A1 (de) | Schaltungsanordnung zur fernspeisung elektrischer verbraucher mittels wechselspannungs-parallelspeisung | |
EP0227186A2 (de) | Schaltungsanordnung zur Auswertung der Ausgangssignale von Stromflussdetektoren in Fernmeldeanlagen | |
DE3304921A1 (de) | Digitalelektronischer ueberstromausloeser | |
EP2770641A2 (de) | Vorrichtung zur Auswertung von elektrischen Eingangssignalen | |
DE3012076A1 (de) | Anordnung zur ueberwachung des ch (pfeil abwaerts)4(pfeil abwaerts) -gehalts im freien querschnitt von grubenbetrieben | |
DE2429564C3 (de) | Prüfeinrichtung zur Feststellung von Schlüssen zwischen nebeneinander geführten Leitungen | |
DE4413569A1 (de) | Anlage mit elektrischen Einheiten und Verfahren zum Betreiben derselben | |
DE29719119U1 (de) | Spannungsprüfgerät | |
DE3406800A1 (de) | Einrichtung zum messen und speichern von daten, die sich auf die jeweilige zeitdauer der waehrend eines schweissvorganges ausgefuehrten schritte sowie auch auf den schweissstrom und den schweisspistolendruck beziehen | |
DE3640643C2 (de) | ||
DE20001060U1 (de) | Prüfadapter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |