DE2854779A1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl. Ing. i li-jis-Jürgen Müller Dr. rer. rat. Thomas Berendt

Dr.-lag. Rans Leyh

Luclle-Grahn-Straßo 38 0 8 München 80

Unser Zeichen: A 14 Lh/fi

HERION-WERKE KG
Stuttgarter Str. 120

7012 Fellbach

Schaltungsanordnung

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Herion-Werke KG

- A 14 225 -

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung zum Auswerten von wenigstens zwei innerhalb einer vorgegebenen Zeit wechselnden Signalen, insbesondere den beiden elektrischen Ausgangssignalen eines Pressensicherheitsventiles, z.B. einer Exzenterpresse.

Es werden z.B. bei Exzenterpressen insbesondere pneumatisch arbeitende Sicherheitsventile verwendet, die beim Auftreten irgendeiner Störung die Pressensteuerung abschalten und damit die Presse, stillsetzen. Gewöhnlich gibt ein solches Pressensicherheitsventil zwei elektrische Signale ab/ die äquivalent oder antivalent gewählt werden können, die jedoch dann eine Störung anzeigen, wenn sie nicht den gewünschten äquivalenten oder antivalenten Signalzustand aufweisen.

Diese Signale, die ihren Signalzustand einmal je Schaltvorgang der Presse, d.h. in der Regel je Pressenhub, wechseln, werden, wie an sich bekannt, an die elektrische Pressensteuerung gelegt, um diese abzuschalten, wenn diese Signale sich nicht in dem vorgegebenen Signalzustand befinden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, zwei Signale, insbesondere die Ausgangssignale eines Pressensicherheitsventils so zu schalten und die Schaltelemente so zu verknüpfen, daß eine ständige überwachung des Signalflusses vom Eingang bis zum Ausgang der oben genannten Schaltungsanordnung ermöglicht und der Ausfall eines Bauteils dieser Schaltungsanordnung festgestellt wird.

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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Ausgangssignale des Pressensicherheitsventiles zwei voneinander unabhängigen Steuerkreisen parallel zugeführt werden, durch deren Ausgangssignale eine Störung, z.B. der Funktion der Pressensicherheitsventile oder der Schaltungsanordnung selbst anzeigbar ist, und daß die inneren Schaltzustände der beiden Steuerkreise nach im wesentlichen jedem Logik-Glied mittels einer Vergleichsschaltung zur überwachung der Funktion der Logik-Glieder verglichen werden.

Vorzugsweise besteht die Vergleichsschaltung aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Vergleichsgliedern, von denen das erste mit einem Eingang an einen eine Trägerfrequenz abgebenden Taktgenerator gelegt ist, während der Ausgang des letzten Vergleichsgliedes parallel an je einen Eingang eines Übertragers gelegt ist, an deren anderem Eingang der Ausgang je eines der Steuerkreise liegt, daß ferner jedes Vergleichsglied zwei weitere Eingänge aufweist, an die die Ausgänge von einander entsprechenden Logik-Gliedern der beiden Steuerkreise gelegt sind, und daß die beiden Ausgänge jedes Übertragers an die beiden Eingänge je eines Relais gelegt sind, durch die bei ungleicher Schaltstellung und/oder Entregung eine Störung angezeigt wird.

Zweckmäßigerweise ist jeder Steuerkreis mit einem Signalverzögerungsglied versehen, um geringe Zeitunterschiede der Ausgangssignale des Pressensicherheitsventils zu kompensieren.

Vorteilhafterweise wird direkt von einem Hauptschalter für das Pressensicherheitsventil ein Steuersignal abgeleitet, das unter Umgehung des Ventils mit dessen Ausgangssignalen in UND-Gliedern zusammengefaßt wird, um eine Störung anzuzeigen, wenn diese Ausgangssignale am Ausgang des Pressensicherheitsventiles zwar richtig anstehen, aber beim Schalten

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des Ventlles nicht mehr wechseln.

Zweckmäeigerweise 1st hierzu jeder Steuerkreis mit einem weiteren Signalverzögerungsglied versehen, um einen Zeitunterschied zwischen dem Stueerslgnal und den Ausgangssignalen des Pressensicherheitsventiles zu kompensieren. Vorteilhafterweise wird zur überprüfung der Ausgangsrelais vom Kurbelwellenumlauf der Exzenterpresse ein Steuersignal abgeleitet, das über ein ODER-Glied an einen Eingang eines UND-Gliedes gelegt wird, durch dessen Ausgang über den Übertrager das Ausgangsrelais erregbar oder entregbar ist.

Vorteilhafterweise ist jeder Steuerkreis mit Speichern versehen, um einen bei den Ausgangssignalen auftretenden Fehler zu speichern.

Zweckmäeigerweise können hierbei die Speicher durch ein externes, z.B. manuell einstellbares Steuersignal gelöscht werden, das an die beiden Speicher über ein ODER-Glied anlegbar ist.

Vorzugsweise ist ein Rückstellglied vorgesehen, um beim Einschalten der Versorgungsspannung einen Wischimpuls über ein ODER-Glied an die Speicher zu legen, um diese rückzustellen.

Schließlich sind die Ausgangssignale des Pressensicherheitsventiles vorzugsweise antivalente Signale.

Eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der

Fig. 1a und 1b schematisch ein Pressensicherheitsventil entsprechend in erregtem bzw. entregtem Schaltzustand

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zeigen, wobei ferner die antivalenten Ausgangssignale des Pressensicherheitsventiles und die einzelnen Steuersignale dargestellt sind.

Fig. 2 zeigt den wesentlichen Teil der Schaltungsanordnung, deren Eingänge an die Ausgänge des Schaltungsteils nach Fig. 1a bzw. Fig. Ib gelegt sind.

Fig. 3 zeigt die Relais und ihre übertrager, deren Eingänge an die Ausgänge der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 gelegt sind.

Fig. 1 zeigt ein, z.B. elektromagnetisch vorgesteuertes Pressensicherheitsventil 10 mit zwei Eingängen Y1 und Y2 sowie zwei Schaltstößeln 12 und 14, die Schalter S2 und S3 betätigen. Die Schaltstößel 12, 14 und die Schalter S2, S3 sind so ausgebildet bzw. angeordnet, daß wenn im Pressensicherheitsventil 10 keine Störung vorliegt, in der Schaltstellung nach Fig. 1a, in der das Ventil erregt ist, der Schalter S2 geschlossen und der Schalter S3 geöffnet ist. Das Ausgangssignal X2 vom Schalter S2 ist somit ein H-Signal, das Ausgangssignal X3 vom Schalter S3 ein L-Signal.

Zum Einschalten der Maschine, d.h. zum Erregen des Ventiles wird das Schütz KI in Fig. 1a erregt und die zugehörigen Schalter S4, S5 und S6 geschlossen. Die Schalter S4, S5 und S6 stellen die Verbindung zu einer Versorgungsspannung her. Über die Schalter S5 und S4 werden die Eingänge Y1 und Y2 des Pressensicherheitsventiles mit Strom versorgt, während der Schalter S6 zur Bereitstellung eines Steuersignales X6 dient, auf dessen Funktion noch eingegangen wird und das in der geschlossenen Stellung des Schalters S6 ein Η-Signal ist. Ein weiteres Steuersignal X1 wird über einen Schalter S1 geliefert, der abhängig vom Umlauf einer Kurbelwelle 16 einer

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Exzenterpresse geöffnet und geschlossen wird. Der Schalter si ist über den größten Teil des Umlaufs der Kurbelwelle 16 geschlossen und wird nur für einen Bereich von etwa 20° während jedes Umlaufes zum Testen der Relais R1 (Fig. 3) mittels eines Nockens 18 geöffnet.

Im geschlossenen Zustand des Schalters S1 ist das Steuersignal X1 ein H-Signal.

Ein weiteres Steuersignal X7, dessen Funktion weiter unten erläutert wird, steht über einen manuell betätigbaren Schalter S7 zur Verfügung, wobei das Steuersignal X7 ein L-Slgnal ist, wenn der Schalter S7 geöffnet ist und entsprechend ein H-Signal, wenn der Schalter S7 geschlossen ist. Eine Seite der Schalter S1 und S7 liegt, ebenso wie eine Seite der Schalter S4, S5 und S6 an der Versorgungsspannung.

In der Schaltstellung nach Fig. 1b ist die Spule K1 entregt, die Schalter S4, S5 und S6 sind geöffnet, d.h. das Pressensicherheitsventil 10 ist ebenfalls entregt und die nicht-gezeigte Presse ist abgeschaltet. Die Schaltstößel 12 und 14 nehmen ihre gegenüber Fig. 1a andere Grenzstellung ein, in der der Schalter S2 geöffnet und der Schalter S3 geschlossen ist. Das Steuersignal X2 ist somit ein L-Signal und das Steuersignal X3 ein Η-Signal. Das Steuersignal X6 ist ebenfalls ein L-Signal; weil der Schalter S6 geöffnet ist.

In beiden Schaltstellungen des Ventiles 10 stehen somit an seinem Ausgang, wenn keine Störung vorliegt, antivalente Ausgangssignale X2 und X3 zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.

Fig. 2 zeigt den wesentlichen Teil der Schaltungsanordnung, die aus zwei identischen Steuerkreisen I und II aufgebaut ist,

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die beide parallel mit denselben Steuersignalen X1, X2, X3, X6 und X7 gespeist werden und die an einer Mehrzahl von einander entsprechenden Punkten Innerhalb des ja/eiligen Steuerkreises Über eine Vergleichsschaltung III miteinander verknüpft sind.

Es soll nun zunächst der Schaltzustand beschrieben werden, In welchem das Pressensicherheitsventil 10 entregt 1st, d.h. die Schalter S4, S5, S6 sind geöffnet und die Presse steht still. In diesem Schaltzustand ist, wie Fig. 1b zeigt, das Ausgangssignal X2 des Ventiles 10 ein L-Signal, das Ausgangssignal X3 ein Η-Signal und das Steuersignal X6 ein L-Signal.

Die Ausgangssignale X2 und X3 werden entsprechend an die Eingänge E1 und E2 eines UND-Gliedes U1 gelegt. (Wie bereits erwähnt, sind die Steuerkreise I und II identisch, d.h. die einzelnen Steuersignale oder Ausgangssignale werden jeweils parallel an die einzelnen Bausteine U1, U2 usw. der beiden Steuerkreise gelegt.)

Am Eingang El des UND-Gliedes U1 liegt somit ein L-Signal (Low-Signal) und am Eingang E2 ein Η-Signal (High-Signal). Bei dieser Signalkombination kann das UND-Glied U1 nicht durchschalten, da hierzu die entgegengesetzte Signalkombination notwendig wäre, d.h. an E1 müßte ein H-Signal und an E2 müßte, da es sich um einen invertierten Eingang handelt, ein L-Signal anstehen.

Die Ausgangssignale X2 und X3 werden ferner an ein UND-Glied U2 gelegt, wobei X2 am Eingang E2 und X3 am Eingang E1 des UND-Gliedes U2 liegt. Am Eingang E1 liegt somit ein H-Signal und am invertierten Eingang E2 ein L-Signal. Das UND-Glied U2 schaltet daher durch und an seinem Ausgang Q steht ein

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H-Signal an, da es sich um ein UND-Glied mit invertiertem Eingang handelt.

Der Ausgang Q des UND-Gliedes U1 ist an einen Eingang E1 eines UND-Gliedes U3 gelegt, an dessen Eingang E2 das Steuersignal X6 liegt. Da das UND-Glied UI nicht durchgeschaltet hat, steht am Eingang EV des UND-Gliedes U3 ein L-Signal, ebenso an seinem Eingang E2, da das Steuersignal X6 (Fig. Ib) ein L-Signal ist. Das UND-Glied U3 schaltet nicht durch, weshalb an seinem Ausgang Q ein L-Signal ansteht.

Der Ausgang Q des UND-Gliedes U2 wird an einen Eingang E1 eines UND-Gliedes U4 gelegt, an dessen zweiten Eingang E2 das Steuersignal X6 gelegt ist. Am Eingang E1 des UND-Gliedes U4 liegt somit Η-Signal, da der Ausgang Q von U2 H-Signal führt, während am Eingang E2 L-Signal liegt, da es sich beim Eingang E2 des UND-Gliedes U4 jedoch um einen invertierten Eingang handelt, sind beide Eingangsbedingungen von U4 erfüllt, d.h. U4 schaltet durch und an seinem Ausgang Q steht ein Η-Signal an.

Der Ausgang Q des UND-Gliedes U4 wird an einen Eingang E2 eines NOR-Gliedes N01 gelegt, an dessen Eingang E1 der Ausgang Q des UND-Gliedes U3 liegt. Am Eingang E2 von N01 liegt somit Η-Signal, am Eingang E1 L-Signal. Da es sich bei NOI jedoch um ein NOR-Glied handelt, genügt es, daß ein Eingang Η-Signal führt, um seinen Ausgang Q auf L-Signal zu setzen. Im vorliegenden Fall führt somit der Ausgang Q von NOT L-Signal.

Die Ausgänge Q der UND-Glieder U1 und U2 sind ferner entsprechend an die Eingänge El und E2 eines NOR-Gliedes NO2 gelegt. Am Eingang E1 liegt somit L-Signal und am Eingang E2 Η-Signal. Da es sich jedoch bei N02 um ein NOR-Glied

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handelt, genügt es, daß an einem Eingang ein Η-Signal ansteht, um den Ausgang Q des NOR-Gliedes NO2 auf LrSignal zu. setzen. Die Ausgänge Q der beiden NOR-Glieder NO1 und N02 führen somit beide ein L-Signal.

Der Ausgang von N01 wird an ein Zeitglied T1 und der Ausgang von N02 wird an ein Zeitglied T2 gelegt. Bei dem Zeitglied T1 handelt es sich um ein Signalverzögerungsglied, d.h., Η-Signal am Eingang bewirkt nach der abgelaufenen Zeit ein Η-Signal am Ausgang Q. Da am Eingang von T1 im Augenblick ein L-Signal anliegt, führt auch der Ausgang Q des Zeitgliedes T1 L-Signal. Beim Zeitglied T2 handelt es sich ebenfalls um ein Signalverzögerungsglied, d.h.,ein H-Signal am Eingang bewirkt nach der abgelaufenen Zeit ein H-Signal am Ausgang Q. Da am Eingang von T2 im Augenblick ein L-Signal anliegt, führt auch der Ausgang Q des Zeitgliedes T2 L-Signal.

Der Ausgang Q des Zeitgliedes TI wird an den Eingang ES eines Speichers SP1 gelegt und der Ausgang Q des Zeitgliedes T2 an den Eingang ES eines Speichers SP2. An den Eingängen ES der beiden Speicher SP1 und SP2 liegt somit jeweils L-Signal, da die Ausgänge Q der beiden Zeitglieder T1 und T2 L-Signal führen. An die RESET-Eingänge ER der beiden Speicher SP1 und SP2 ist parallel das Ausgangssignal Q eines ODER-Gliedes 02 gelegt.

Die beiden Speicher SP1 und SP2 sind in Form von Flip-Flop-Schaltungen ausgebildet, d.h. beim Einschalten der Versorgungsspannung kann nicht gesagt werden, in welchem Schaltzustand sich die Ausgänge der Speicher SP1 und SP2 befinden. Es ist daher ein Richtglied RH vorgesehen, das kurzzeitig beim Einschalten der Versorgungsspannung einen Wischimpuls über das ODER-Glied 02 auf die Eingänge ER der Speicher SP1 und SP2 gibt. Am Eingang E2 des ODER-Gliedes 02 steht somit beim An-

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legen der Versorgungsspannung kurzzeitig ein Η-Signal vom Impulsgeber oder Richtglied RH an. Da es sich bei 02 um ein ODER-Glied handelt, genügt an einem Eingang ein H-Signal, um den Ausgang des ODER-Gliedes auf Η-Signal zu setzen. Der Ausgang Q des ODER-Gliedes 02 führt somit H-Signal, womit auch an den Eingängen ER der beiden Speicher SP1 und SP2 Η-Signal liegt.

Die Ausgänge Q der beiden Speicher SP1 und SP2 führen somit ebenfalls beide H-Signal.

Die Ausgänge Q der beiden Speicher SP1 und SP2 sind nun an die Eingänge E2 und E3 eines UND-Gliedes US gelegt, an denen somit jeweils ein H-Signal liegt. Am Eingang E1 des UND-Gliedes U5 liegt der Ausgang Q eines ODER-Gliedes 01. Am Eingang E1 des ODER-Gliedes OT liegt das Steuersignal X1, das ein H-Signal ist, da der Schalter S1, wie Fig. 1a zeigt, geschlossen ist. Am Ausgang Q von 01 steht somit H-Signal an, da es sich um ein ODER-Glied handelt. Am Eingang E2 des ODER-Gliedes 01 steht ein L-Signal vom Ausgang Q des UND-Gliedes U3 an, womit auch die Bedingung für E2 des ODER-Gliedes 01 erfüllt ist. Auf den Ausgang von 01 hat dies im Augenblick einen Einfluß, da bei einem ODER-Glied die Erfüllung einer Eingangsbedingung genügt, um den Ausgang auf H-Signal zu setzen.

Damit liegt am Eingang E1 des UND-Gliedes U5 ebenfalls H-Signal.

Am Eingang E4 des UND-Gliedes U5 liegt der Ausgang Q eines INVERT-Gliedes I 1. Der Eingang des INVERT-Gliedes I 1 ist mit dem Ausgang Q des ODER-Gliedes 02 verbunden. Nach dem Rückstellen der Speicher SP1 und SP2 hat der Ausgang Q des ODER-Gliedes 02 von H-Signal auf L-Signal umgeschaltet. Am

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Eingang des INVERT-Gliedes ΪΙ 1 liegt somit L-Signal und damit an seinem Ausgang Η-Signal an.

Damit liegt auch am Eingang E4 des UND-Gliedes U5 H-Signal.

Solange die Speicher SP1 und SP2 über den Eingang ER zurückgesetzt werden mit Hilfe des H-Signales am Ausgang Q des ODER-Gliedes 02, wird der Eingang E4 des UND-Gliedes U5 gesperrt, da während dieser Zeitspanne am Eingang des INVERT-Gliedes I 1 ein Η-Signal und damit an seinem Ausgang ein L-Signal liegt. Diesel L-Signal vom Ausgang Q des INVERT-Gliedes 11 wird an den Eingang E4 des UND-Gliedes U5 gelegt, so daß dieses in diesem Fall nicht durchschaltet da an einem seiner vier Eingänge ein L-Signal liegt.

An den Eingang E1 des ODER-Gliedes 02 ist das Steuersignal X7 gelegt, das durch Betätigung des Schalters S7 auf H-Signal gesetzt werden kann. Diese Betätigung des Schalters S7 ist erforderlich, wenn das Auswertegerät über die Speicher SP1 bzw. SP2 eine Fehlschaltung registriert hat. In diesem Fall ist der Ausgang Q des ODER-Gliedes 02 H-Signal, womit auch am Eingang des INVERT-Gliedes 11 H-Signal und damit an seinem Ausgang L-Signal liegt, das, wie bereits erläutert, an den Eingang E4 von U5 gelegt wird, womit das UND-Glied U5 gesperrt wird.

Für den Fall, daß der Schalter S7 nicht mehr ausschaltet, und damit der Eingang E1 des ODER-Gliedes 02 auf H-Signal bleibt, oder daß der Richtimpuls am Eingang von E2 des ODER-Gliedes nach der vorgesehenen Zeit nicht auf L-Signal zurückkippt, wird das UND-Glied U5 ebenfalls gesperrt, da in diesem Fall am Ausgang Q des ODER-Gliedes 02 H-Signal, am Eingang des INVERT-Gliedes 11 ebenfalls H-Signal und damit an seinem Aus-

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gang L-Signal liegt, das an den Eingang E4 des UND-Gliedes α5 gelegt und dieses dadurch gesperrt wird.

Der Ausgang Q des UND-Gliedes U5 wird direkt an den Steuereingang E eines getakteten Übertragers TR1 gelegt. Der Ausgang Q des UND-Gliedes U5 führt Η-Signal, womit auch am Steuereingang E des Übertragers TR1 Η-Signal anliegt, womit das Relais R1 erregt wird.

Die beiden Relais R1 der beiden Steuerkreise I und II sind nun so geschaltet, daß beide immer denselben Schaltzustand aufweisen müssen, um außen ein Signal abnehmen zu können, d.h. wenn die beiden Relais RI der beiden Steuerkreise I und Il denselben Schaltzustand aufweisen, so !.legt keine Störung oder Fehlschaltung vor. Haben hingegen die beiden Relais einen unterschiedlichen Schaltzustand, so wird dadurch eine Störung oder Fehlschaltung angezeigt.

Die übertrager TR1 arbeiten auf induktiver Basis. Da die Auswerteschaltung mit Gleichspannung arbeitet, me diese in eine pulsierende Gleichspannung zerhackt werden. Es wird daher von einem Taktgenerator TG (Fig. 2) eine Trägerfrequenz erzeugt, die über eine Vergleichsschaltung III den beiden Übertragern TR1 der beiden Steuerkreise I und II parallel zugeführt und an deren Eingänge TF gelegt wird. Die Trägerfrequenz erreicht die übertrager TR1 aber nur, wenn am Steuereingang E jedes Übertragers TR1 ein Η-Signal ansteht.

Wie oben bereits erwähnt, sind die beiden Steuerkreise I und Ii über eine Vergleichsschaltung III miteinander verknüpft. Diese Vergleichsschaltung III besteht aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Vergleichs-Gliedern SVA, SVB, SVC, SVD, SVF, SVG, SVK, SVM und SVN. Ein Eingang QE des ersten Vergleichsgliedes SVA ist an den Ausgang des Taktgenerators TG

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gelegt, während der Ausgang QN des letzten Vergleichsgliedes SVN parallel an die Eingänge TF der beiden übertrager TR1 gelegt ist. Die Trägerfrequenz vom Taktgenerator TG wird somit der Reihe nach durch die Vergleichsglieder SVA bis SVN hindurchgeführt und dann an die übertrager TR1 gelegt. Jedes der Vergleichsglieder SVA bis SVN hat nun zwei weitere Eingänge E1 und E2, wobei jeder Eingang E1 der Vergleichsglieder mit einem Schaltungspunkt des Steuerkreises I und jeder Eingang E2 der Vergleichsglieder mit einem entsprechenden Schaltungspunkt des Steuerkreises Il verbunden ist.

So ist beispielsweise der Eingang E1 des Vergleichsgliedes SVA mit dem Punkt A des Steuerkreises I und der Eingang E2 des Vergleichsgliedes SVA mit dem Punkt A des Steuerkreises Ii verbunden. Die Steuerkreise I und Il sind, wie bereits erwähnt, identisch und die beiden Punkte A liegen an denselben Stellen jedes der Steuerkreise, in diesem Fall am Ausgang des UND-Gliedes U1. Die beiden Eingänge des Steuerkreises SVB liegen an den Punkten B der beiden Steuerkreise, d.h. am Ausgang des UND-Gliedes U2. Die beiden Eingänge des Vergleichsgliedes SVC liegen an den Punkten C, d.h. am Ausgang der beiden UND-Glieder U3 der beiden Steuerkreise. Die beiden Eingänge des Vergleichsgliedes D liegen an den Punkten D, d.h. am Ausgang des UND-Gliedes U4 der beiden Steuerkreise. Die beiden Eingänge des Vergleichsgliedes F liegen an den Punkten F, d.h. am Ausgang der beiden Zeitglieder T1 und die beiden Eingänge des Vergleichsgliedes G liegen an den Punkten G, d.h. an den Ausgängen der beiden Zeitglieder T2 der beiden Steuerkreise I und II. Die beiden Eingänge des Vergleichsgliedes SVK liegen an den Punkten K, d.h. an den Ausgängen der Speicher SPI und die beiden Eingänge des Vergleichsgliedes M liegen an den Punkten M, d.h. an den Ausgängen der Speicher SP2. Schließlich liegen die beiden Eingänge des Vergleichsgliedes SVN an den beiden Punkten N, d.h.

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am Ausgang der beiden UND-Glieder U5 der beiden Steuerkreise I und II.

Die Funktion der einander entsprechenden Logik-Elemente der beiden Steuerkreise I und II wird nun jeweils individuell überwacht, da z.B. der Ausgang des UND-Gliedes U1 des Steuerkreises I mit dem Eingang E1 und der Ausgang des UND-Gliedes U1 des Steuerkreises II mit dem Eingang E2 des Vergleichsgliedes SVA verbunden ist. Das bedeutet, daß die Schaltzustände des Ausganges der beiden UND-Glieder U1 durch das Vergleichsglied SVA verglichen werden. Wenn der Signalvergleich nicht übereinstimmt, so wird der Durchgang der Trägerfrequenz in diesem Vergleichsglied unterbrochen und dadurch das bzw. die beiden Relais R1 entregt. Den einzelnen Vergleichsgliedern sind nun zweckmäßigerweise Anzeigegeräte zugeordnet, z.B. lichtemittierende Dioden, so daß sofort von außen festgestellt werden kann, in welchem Vergleichsglied die Trägerfrequenz unterbrochen worden ist. Auf diese Weise läßt sich somit sehr schnell und einfach feststellen, welches der Logik-Elemente der beiden Steuerkreise ausgefallen ist.

Werden als Ausgangssignale des Pressensicherheitsventiles äquivalente Signale verwendet, so sind die Vergleichsglieder SVA bis SVN in Form von Äquivalenz-Gliedern ausgebildet, während bei Verwendung von antivalenten Signalen EXCLUSIVODISR-Glieder als Vergleichsglieder SVA bis SVN verwendet werden. Da die Unterbrechung der Trägerfrequenz direkt an den Übertragern eingreift, ist es durch Manipulationen im reinen Logikteil nicht möglich, einen solchen Ausfall eines Logik-Elementes zu überspielen.

Nachfolgend soll nun beispielsweise der Ausfall des UND-Gliedes U4 im Steuerkreis II untersucht werden. Es soll angenommen

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werden, daß es sich bei den Vergleichsgliedern SVA bis SVN um Äquivalenz-Glieder handelt. Das UND-Glied U4 des Steuerkreises I führt am Ausgang Η-Signal, das an einem Eingang (D) des Vergleichsgliedes SVD liegt. Der Ausgang Q des UND-Gliedes U4 des Steuerkreises II liegt am anderen Eingang (D) des Vergleichsgliedes SVD. Da angenommen wird, daß dieses UND-Glied U4 ausgefallen ist, führt sein Ausgang L-Signal. Somit liegen an den Eingängen des Vergleichsgliedes SVD, das in Form eines Äquivalenz-Gliedes ausgebildet ist, antivalente Eingangssignale an. Durch diese wird der Durchgang der Trägerfrequenz vom Eingang E zum Ausgang Q gesperrt. Die in der Trägerfrequenz pulsierende Spannung wird damit durch das Vergleichsglied SVD unterbrochen. Alle nachgeschalteten Vergleichsglieder werden somit nicht mehr mit der pulsierenden Spannung versorgt und damit auch die übertrager TR1 wirkungslos. Die beiden Relais R1 der beiden Steuerkreise werden dadurch entregt, wodurch bei entsprechender Verschaltung die Pressensteuerung abgeschaltet und die Presse stillgesetzt werden kann.

Wird nun das Pressensicherheitsventil erregt, d.h. das Schütz K1 erregt und die Schalter S4, S5, S6 eingeschaltet, so wird das Steuersignal X6 Η-Signal, das Ausgangssignal X2 des Ventils Η-Signal und das Ausgangssignal X3 des Ventils L-Signal (Fig. 1a).

Am Eingang E1 von UI liegt somit Η-Signal und am Eingang E2 L-Signal an. Da beide Eingangsbedingungen erfüllt sind, schaltet U1 durch und am Ausgang Q erscheint H-Signal.

Am Eingang E1 des UND-GliedesU2 steht L-Signal an, am Eingang E2 Η-Signal. Durch diese Signalkombination entsteht am Ausgang Q von U2 L-Signal.

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Am Eingang E1 des UND-Gliedes U3 liegt Η-Signal, der Eingang E2 führt ebenfalls Η-Signal. Da beide Eingangsbedingungen erfüllt sind, liegt am Ausgang Q des UND-Gliedes U3 H-Signal.

Am Eingang E2 des UND-Gliedes U4 erscheint Η-Signal, wodurch gleichgültig welchen Zustand der Eingang E1 annimmt, der Ausgang Q gesperrt, d.h. auf L-Signal gesetzt wird. Die Einbeziehung des Steuersignales X6 in den Signalwechsel von X2 und X3 wurde aus folgendem Grund vorgenommen.

Unterstellt man, daß die beiden Schalter S2 und S3 antivalente Signale X2 und X3 liefern, diese aber beim Schalten des Ventlies nicht mehr wechseln. Ohne Einbeziehung des Schaltzustandes von X6 wäre somit die Bedingung antivalente Signale an X2 und X3 erfüllt. Es würde somit keine Störung angezeigt werden, obwohl die beiden Signale X2 und X3 aufgrund irgendeiner Störung im Ventil nicht mehr wechseln. Das heißt, die Fehlfunktion des Ventiles würde unbemerkt bleiben. Aus diesem Grund wurde das Steuersignal X6 mit in die überwachung bzw. Signalauswertung einbezogen, da dieses Signal bei jedem Umschaltvorgang des Schalters S6 wechselt, der gemeinsam mit den Schalters S5 und S4 betätigt wird. Da des Steuersignal X6 bei erregtem Ventil gemäß Fig. 1a ein Η-Signal ist, steht somit ein Η-Signal am Eingang E2 des UND-Gliedes U4 an und damit liegt am Ausgang Q von U4 L-Signal.

Am Eingang El des NOR-Gliedes NO2 liegt Η-Signal. Da bei einem NOR-Glied ein Η-Signal an einem Eingang genügt, steht am Ausgang Q von NOI L-Signal an. Der Signalzustand am Eingang E2 ist somit ohne Bedeutung.

Am Eingang E des Zeltgliedes T1 steht L-Signal an. Da es sich bei TI um ein Signalverzögerungsglied handelt, steht auch

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an seinem Ausgang Q L-Signal an.

Da der Speicher SP1 noch zurückgesetzt 1st, behält er seinen Signalzustand bei, da auf den Eingang ES kein Η-Signal kam. Sein Ausgang Q bleibt somit auf H-Signal.

Am Eingang E1 des NOR-Gliedes NO2 liegt ein Η-Signal. Da es sich um ein NOR-Glied handelt, genügt ein Η-Signal an einem Eingang, um den Ausgang auf L-Signal zu bringen. Am Ausgang Q von NO2 liegt somit ein L-Signal.

Am Eingang E des Zeitgliedes T2 liegt ein L-Signal und damit, da es sich um ein Signalverzögerungsglied handelt, auch an seinem Ausgang Q.

Da der Speicher SP2 noch zurückgesetzt ist, behält er seinen Signalzustand bei, da auf seinen Eingang ES kein Η-Signal kam. Sein Ausgang Q bleibt somit auf H-Signal.

Am Eingang E1 von U5 steht über das ODER-Glied 01 H-Signal an. (X1 ist während 340° H-Signal). Die Eingänge E2 und E3 kommen von den Speichern SP1 und SP" und sind somit ebenfalls H-Signal. Da die Eingänge El und E2 des ODER-Gliedes 02 L-Signal sind, ist auch sein Ausgang Q L-Signal. Somit liegt am Eingang des INVERT-Gliedes 11 L-Signal, womit sein Ausgang Q auf H-Signal gesetzt wird. Dies bedeutet, daß am Eingang E4 des UND-Gliedes U5 ebenfalls H-Signal liegt. Da somit an sämtlichen Eingängen des UND-Gliedes U5 H-Signale liegen, ist somit auch der Ausgang Q von U5 H-Signal, d.h. das Relais R1 bleibt erregt, womit die Meldung an die Pressensteuerung verbunden ist, daß keine Störung oder keine Fehlschaltung vorliegt.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Relais R1 während eines jeden

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Umlaufes einmal entregt werden, um die Funktion der Relais selbst zu überwachen. Zu diesem Zweck wird der Signalzustand des Steuersignales X1 für eine kurze Zeit (z.B. 20° einer 36O°-Umdrehung) auf L-Signal gesetzt. Damit wird der Eingang E1 des UND-Gliedes U5 ebenfalls L-Signal, womit auch der Ausgang des UND-Gliedes U5 über diese kurze Zeitspanne L-Signal wird. Der übertrager TR1 wird über den Steuereingang E gesperrt und das Relais wird über eine kurze Zeitspanne entregt, wodurch auch seine Ausgangskontakte ihren Schaltzustand ändern. Es kann nun ein entsprechendes Kommando abgegriffen und in der Pressensteuerung verarbeitet werden.

Nach Wiederherstellung des Signalzustandes des Steuersignales X1 = H-Signal, wird auch der Signalzustand des Eingangs E1 des UND-Gliedes über das ODER-Glied 01 H-Signal, womit auch der Ausgang Q des UND-Gliedes U5 wieder H-Signal führt und das Relais R1 dadurch erneut erregt wird.

Der Eingang E1 des ODER-Gliedes 01 dient zum Sperren des Steuersignales X1. Der Signalwechsel am Steuersignal X1 soll für die überwachung des Relais R1 nur wirksam werden, wenn sich die Presse im Umlauf befindet. Da, wie bereits beschrieben, der Ausgang des UND-Gliedes U3 nur während eines Pressenhubes H-Signal ist, wird der Eingang E2 des ODER-Gliedes 01 nur während dieser Phase unwirksam, was bedeutet, daß nur der Signalwechsel des Steuersignales X1 zur Wirkung kommt.

Läuft die Presse über ihren oberen Totpunkt und wird sie dort über das Pressensicherheitsventil 10 abgeschaltet, so stellen sich wieder die Signalzustände ein, wie sie eingangs für das entregte Pressensicherheitsventil beschrieben wurden.

Es wurde bereits erläutert, daß es sich bei den Signalzuständen

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von X1 und X2, d.h. bei den Ausgangssignalen des Pressensicherheitsventiles um antivalente Signale handelt. Für die beschriebene Überwachung wäre es an sich durchaus möglich, auch äquivalente Signale zu verwenden. Dies könnte jedoch in einen bestimmten Fall zu einem Fehler führen.

Unterstellt man/ daß zwischen den Leitungen, die die Ausgangssignale X2 und X3 des Pressensicherheitsventiles führen, ein Kurzschluß entsteht, so wird dieser bei Verwendung von Antivalenten Signalen sofort bemerkt, da nicht mehr, wie gefordert, antivalente, sondern äquivalente Signale an den Eingängen der Auswerteschaltung anstehen.

Bei Verwendung von äquivalenten Signalen würde dieser Fehler nicht bemerkt werden, womit die Funktion einer Ventilhälfte unkontrolliert bliebe. Um dies zu vermeiden, wurde die Überwachung unter Verwendung antivalenter Signale vorgezogen.

Die Ausgangssignale X2 und X3 des Pressensicherheitsventiles kommen von voneinander unabhängigen Ventilen und deren Steuerspindeln 12 und 14. Da die beiden Ventilspindeln nicht formschlüssig miteinander verbunden sind und nur durch pneumatische Kräfte verstellt werden,können die Ausgangssignale X2 und X3 der beiden Ventilspindeln des Pressensicherheitsventiles 10 mit einer gewissen Verzögerung ankommen. Dies bedeutet, daß während des Umschaltvorganges des Ventiles die Signale X2 und X3 für kurze Zeit äquivalent sein können. Dieser Signalzustand hätte eine sofortige Störmeldung zur Folge. Um dies auszuschließen, ist in der Schaltungsanordnung das Signalverzögerungsglied T2 vorgesehen.

Signalgleichheit zwischen X2 und X3 bedeutet L-Signal an den Ausgängen der UND-Glieder U1 und U2. Dies hätte zur Folge, daß

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an den Eingängen des NOR-Gliedes NO2 L-Signal anliegen würde. Der Ausgang Q wäre dadurch Η-Signal. Dies hätte zur Folge, daß sofort der Speicher SP2 über den Eingang ES gesetzt und das Relais R1 entregt werden würde, da am UND-Glied U5 der Eingang E3 fehlen würde. Der Ausgang Q des UND-Gliedes U5 würde dadurch L-Signal führen und über den Steuereingang E den übertrager TR1 sperren. Das Relais würde dadurch entregt werden.

Durch das Signalverzögerungsglied T2 wird aber die Äquivalenz der Signale X2 und X3 für eine gewisse Zeit ausgeblendet. Sind die Signale jedoch länger als die am Zeitglied T2 eingestellte Zeit äquivalent, so wird eine Störmeldung durch Setzen des Speichers SP 2 ausgelöst, der dazu dient, den Fehler zu speichern und somit Rückschlüsse auf die Art der Störung zu ermöglichen. Soll die Zeit, über die die Ausgangssignale X2 und X3 äquivalent sind, gemessen werden, so kann dies über einen Anschluß Z2 erfolgen, der an den Ausgang des NOR-Gliedes N02 angeschlossen ist und den Anschluß einer digitalen Meßeinrichtung mit Speicherung des Zeitwertes erlaubt.

Es ist bereits weiter oben erläutert worden, daß die Signalzustände der Ausgangssignale X2 und X3 des Pressensicherheitsventiles 10 in Abhängigkeit vom Signalzustand des Steuersignales X6 geprüft bzw. überwacht werden. Zwischen dem Signalwechsel des Steuersignales X6 und dem Signalwechsel der Ausgangssignale X2 und X3 vergeht eine gewisse Zeit, da im vorliegenden Fall die gesamte Ventilschaltzeit zwischen X6 einerseits und X2 und X3 andererseits liegt. Um diese Signaldifferenz auszublenden, wurde das Signalverzögerungsglied TI in die Schaltungsanordnung eingebaut.

Wäre das Signalverzögerungsglied T1 nicht vorgesehen, so könnte

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folgendes geschehen.

Das Schütz K1 wird durch die Pressensteuerung (nicht gezeigt) erregt. Es schaltet die Schalter S4, S5,- S6 ein, wodurch sich das Steuersignal X6 von L-Signal in H-Signal ändert. Das UND-Glied ü4 erhält auf den invertierten Eingang E2 ein Η-Signal. Dadurch wird sein Ausgang Q zu einem L-Signal. Der Eingang E2 des UND-Gliedes U3 wird durch das Steuersignal X6 ein Η-Signal, das Pressensicherheitsventil 10 hat jedoch noch nicht geschaltet und seine Ausgangssignale X2 und X3 ergeben noch nicht die richtige Signalkombination. Der Ausgang des UND-Gliedes U3 ist daher noch L-Signal. Da nun beide Eingänge des NOR-Gliedes NO1 L-Signal sind, würde ohne Signalverzögerungsglied T1 der Speicher SPI sofort über den Eingang ES gesetzt. Das Relais R1 würde entregt werden, da am UND-Glied U5 der Eingang E2 fehlen würde. Der Ausgang des UND-Gliedes U5 würde dann L-Signal führen und über den Steuereingang E den Übertrager TR1 sperren. Das Relais R1 wäre damit entregt.

Um die Ventilschaltzeit messen zu können, ist ein Anschluß Z1 vorgesehen, der an den Ausgang des NOR-Gliedes N01 angeschlossen ist und den Anschluß einer digitalen Meßeinrichtung mit Speicherung des Zeitwertes erlaubt.

Wie oben bereits beschrieben, werden Störungsmeldungen, die von den Speichern SP1 und SP2 gespeichert werden, durch Betätigen, d.h. durch Schließen des Schalters S7 gelöscht. Durch Betätigen des Schalters S7 wird das Steuersignal X1 am Eingang E1 des ODER-Gliedes 02 zu einem Η-Signal. Da ein Η-Signal an einem Eingang genügt, schaltet das ODER-Glied durch und gibt auf die Eingänge ER der Speicher SP1 und SP2 ein Η-Signal. Dadurch werden die Speicher wieder zurückgesetzt und das Relais R1 wieder erregt. Dieses Zurücksetzen

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ist aber nur dann möglich, wenn die Störung beseitigt wurde.

Ist dies nicht der Fall, so liegt an einem oder beiden Rückstelleingängen ER der Speicher ein Η-Signal. Da bei den Speichern aus Sicherheitsgründen der Rückstelleingang dominiert, ist ein Löschen bei beaufschlagtem Rückstelleingang nicht möglich.

Die gesamten logischen Verknüpfungen der Schaltungsanordnung sind zweckmäßigerweise mit elektronischen Bauteilen in diskreter oder integrierter Technik aufgebaut. Die Eingänge auf die einzelnen Verknüpfungsglieder sind so gestaltet, daß die Signale von kontaktbehafteten Bausteinen oder kontaktlosen Bausteinen (z.B. mit Halbleiterausgang) kommen können.

Die Relais können zwangsgeführte Kontakte aufweisen, an denen der innere Schaltzustand in Form von potentialfreien Signalen abgenommen werden kann. Die beiden übertrager TR1 können galvanisch getrennte übertrager sein. Die beiden Zeitmeßeinrichtungen, die an den Anschlüssen ZI und Z2 angeschlossen werden können, können im Bedarfsfalle auch in die Auswerteschaltung integriert werden. Die Speicher SPl und SP2 sind zweckmäßigerweise in Form von Flip-Flop-Schaltungen ausgebildet, die, wie bereits erwähnt, durch einen externen Steuerimpuls X7 gezielt wieder gelöscht werden können. Schließlich können die beiden Steuerkreise von den Eingängen bis zu den Ausgängen galvanisch voneinander getrennt sein.

Das UND-Glied ü5 ermöglicht es, unabhängig von der übrigen Logik zu einem bestimmten Zeitpunkt über das Steuersignal XI und das ODER-Glied 01 das Relais R1 kurz zu entregen und wieder erregen. Dies wird ausgenutzt, um das Relais R1 je

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Maschinenzyklus, d.h. je Pressenhub, einmal zu schalten. Dieses Abfallen und Anziehen des bzw. der Relais RI wird durch Umschalten der Wechselkontakte am Ausgang gemeldet. Von dort kann ein Kommando abgenommen und In der Pressensteuerung verarbeitet werden. Hierdurch können die Relais R1 zyklisch überwacht werden.

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Claims (10)

1. Herion-Werke KG - A 14 225 -

   Patentansprüche

   Elektronische Schaltungsanordnung zum Auswerten von wenigstens zwei innerhalb einer vorgegebenen Zeit wechselnden Signalen, insbesondere den beiden elektrischen Ausgangssignalen eines Pressensicherheitsventils, z.B. einer Exzenterpresse, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangssignale (X2, X3) des Pressensicherheitsventiles (10) zwei voneinander unabhängigen Steuerkreisen (I, II) parallel zugeführt werden, durch deren Ausgangssignale eine Störung z.B. der Funktion des Pressensicherheitsventiles oder der Schaltungsanordnung anzeigbar ist, und daß die inneren Schaltzustände der beiden Steuerkreise (I, II) nach im wesentlichen jedem Logik-Glied mittels einer Vergleichsschaltung (III) zur überwachung der Funktion der Logik-Glieder verglichen werden.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vergleichsschaltung (III) aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Vergleichs-Gliedern (SVA bis SVN) besteht, von denen das erste (SVA) mit einem Eingang an einen eine Trägerfrequenz abgebenden Taktgenerator (TG) gelegt ist, während der Ausgang des letzten Vergleichsgliedes (SVN) parallel an je einen Steuereingang (E) eines Übertragers (TR1) gelegt ist, an deren anderen Eingang der Ausgang je eines der Steuerkreise (I, II) liegt, daß ferner jedes Vergleichsglied (SVS bis SVN) zwei weitere Eingänge aufweist, an die die Ausgänge von einander entsprechenden Logikgliedern der beiden Steuer-

   . ORIGINAL IiMSPECTED

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   kreise (I, II) gelegt sind, und daß jeder übertrager (TR1) je an ein Relais (R1) geschaltet ist, durch welche bei ungleicher Schaltstellung und/oder Entregung ein eine Störung anzeigendes Fehlersignal erzeugbar ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Steuerkreis (I, II) mit einem Signalverzögerungsglied (T2) versehen ist, um geringe Zeitunterschiede der Ausgangssignale (X2, X3) des Pressensicherheitsventils (10) zu kompensieren.
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß direkt vom Hauptschalter (K1, S6) für das Pressensicherheitsventil (10) ein Steuersignal (X6) abgeleitet wird, das unter Umgehung des Ventils mit dessen Ausgangssignalen (X2, X3) in UND-Gliedern (U3, U4) zusammengefaßt wird, um eine Störung anzuzeigen, wenn die Signale (X2, X3) am Ausgang des Pressensicherheitsventiles (10) beim Umschalten des Ventils nicht mehr wechseln.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Steuerkreis (I, II) mit einem Signalverzögerungsglied (Ti) versehen ist, um einen Zeitunterschied zwischen dem Steuersignal (X6) und den AusgangsSignalen (X2, X3) des Pressensicherheitsventiles (10) zu kompensieren.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zur überprüfung der Ausgangsrelais (R1) vom Kurbelwellenumlauf der Exzenterpresse ein steuersignal (X1)ab-

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   geleitet wird, das über ein ODER-Glied (01) an einen Eingang (E1) eines UND-Gliedes (U5) gelegt wird, durch dessen Ausgang über den übertrager (TR1) das Ausgangsrelais erregbar oder entregbar ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steuerkreis (I, II) mit Speichern (SP1, SP2) versehen ist, um einen in der Signalkombination (X2, X3) auftretenden Fehler zu speichern.
8. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicher (SP1, SP2) durch ein externes, z.B. manuell einstellbares Steuersignal (X7) gelöscht werden können, das an die beiden Speicher über ein ODER-Glied (02) anlegbar ist.
9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Impulsglied (RX1), um beim Einschalten der Versorgungsspannung einen Impuls über das ODER-Glied (02) an die Speicher (SP1, SP2) zu legen, um diese rückzustellen.
10. 10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangssignale (X2, X3) des Pressensicherheitsventiles (10) antivalente Signale sind.

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