202328. lajstromszámú szabadalom • Programozható biztonsági kétcsatornás vezérlőberendezés
1 HU 202 328 B 2 A találmány programozható biztonsági kétcsatornás vezérlőberendezés, mely egy vezérlő egységből és a felhasználás igényeinek megfelelően több bemeneti és kimeneti egységből áll, melynél azonos bemenő jelek jutnak mindkét csatornára, melyek szoros időbeli és működésbeli kapcsolattal feldolgozzák azokat, majd közösen állítják elő a felhasználói program és a monitor program függvényében a kimeneti jeleket. Bármely működésbeli különbség a két csatorna között a kimenetek inaktivizálásához, a felhasználói program letiltásához vezet Ismeretesek olyan ipari folyamatok, melyek vezérlésében történő meghibásodás és az ez által fellépő nem definiált hibás vezérlési állapot nagy emberi és anyagi kártételhez vezethet. Ilyen ipari terület például az erőművi égővezérlés, a kohászaton belüli meleganyag mozgatás vezérlése. Ezen speciális ipari vezérlésekhez speciális kialakítású vezérlőberendezéseket alkalmaznak, amelyekben a működési biztonságot fokozzák. A biztonság növelésének legegyszerűbb módja a berendezésben a redundancia kialakítása és a redundáns részek közötti működési azonosság tesztelése. AGB 2133903 számú szabadalmi leírás a vezérlőt két teljesen azonos felépítésű csatomarészre bontja és ezen csatomarészek jelei között valós idejű teljes hardver összehasonlítást végez. Az összehasonlítás végeredménye befolyásolja a vezérlő működését. Ez a megoldás nem alkalmas a „lágy” hibák elfedésére, melyek adódhatnak pl. R, C elemek kismértékű parametrikus szórásából. A berendezés csak összehasonlít, de nem teszteli ki- és bemenetéit. A DE 3024370 számú szabadalmi leírás a berendezés periféria buszai között tesz komparátorok segítségével összehasonlítást. Az összehasonlítás eredményét különböző elemek segítségével mindkét buszra visszacsatolja. A megoldás hátránya, hogy a rendszer feltételezi a kétperifériabusz időbeni működésének teljes azonosságát Másfajta rendszermegoldást ismertet meg a DE 2525438 számú Offenlegungschrift. Ennél a redundancia mértéke a csatornák között három. A csatornák kimenetei nyitott kollektoros és kapcsolatban vannak egymással. A csatornák állapotát kétsoros vonalon ellenőrzi a negyedik egység az ellenőrző. Hibás működés esetén kiiktatja a rossz csatornát és a melegtartalékot teszi be helyette. A megoldás hátrányai az egy darab ellenőrző egységben és a kimenet fizikai kialakításában rejlenek. A jelentős többlet hardver elveszti értelmét, ha pont a kimenő áramkör megy tönkre, ebben az esetben a jó csatornák sem tudják helyesen meghajtani azokat, illetve az ellenőrző egység hibája esetén is működésképtelen vagy helytelen működési állapotot adhat a vezérlő. A fizikai kimenet egyfajta kialakítását írja le a DE 2932270 lajstromszámú szabadalmi leírás. Itt két fizikailag nem szoros kapcsolatban álló mikrogép a kimeneti relét közösen engedélyezi és egymást a reléengedélyező vonalon keresztül szinkronizálja. A relé működési állapotáról más jeleket is visszavezet a működő mikrogépbe. Az elrendezés hiányossága a szoros kapcsolat hiánya két mikrogép között és a jel vezetékezés bonyolult volta. Ezt a szabadalmat használja fel a SIEMENS SIMATIC S5-110F jelű programozható vezérlője a kimeneti elrendezés megoldásánál. Az eddig felsorolt szabadalmakhoz képest bonyolultabb és ezáltal jóval költségesebb rendszereket írnak le a DE 3330903 lajstromszámú és az EP 0109602 lajstromszámú szabadalmi leírások, melyek a probléma megoldásánál a 3/2, azaz háromból-keltő azonos szavazóelvet alkalmazzák a redundancia kialakításánál. Más szabadalmi leírások a biztonság növelésére bonyolult számítógépes rendszereket alkalmaznak, a rendszerek közötti adatforgalmat DMA segítségével oldják meg. Erre példa az US 4396973 lajstromszámú szabadalmi leírás. A HU 180157-es számú szabadalmi leírásból megismerhető találmány a programozható vezérlő feladatainak megosztásával annak sebességét és flexibilitását növelte, de nem oldotta meg a biztonság kérdését. A HU 181798 lajstromszámú szabadalmi leírás a biztonság növelését tűzte ki célul intelligens vezérlő rendszerekben. Ennek a legfőbb problémája a hibadiagnosztizáló áramkör meghibásodása esetén történő viselkedés, mivel a hibadiagnosztizáló áramkör nem redundáns. A találmány célkitűzése olyan berendezés létrehozása, mely detektálja saját belső hibáját, hiba esetén a berendezés időparaméterén belül inaktivizálja kimeneteit a felhasználói programtól függetlenül, egyszerű felépítésű, így kialakításában kevés hardver elemet tartalmaz. A találmány programozható biztonsági kétcsatornás vezérlőberendezés, ahol a vezérlő egységben órajelgenerátor az egyik időzítőre közvetlenül, a másik időzítőre sorbakötött szinüllesztő adón és szintillesztő vevőn keresztül van kötve. Az időzítők egyik kimenete mikroprocesszorra, másik kimenete párhuzamos port vezérlő adó-vevőre van kapcsolva. A buszvezérlő BUSZ-on keresztül mikroprocesszorra, memória tömbre, pozíció kiválasztóra, pozíció, tápfeszültség visszajelző-fogadóra, általános rendszer hibadetektáló és kimenet cngedélyezőre, párhuzamos port és szintillesztő adóra, szintillesztő és meghajtóra, párhuzamos port vezérlő adó-vevőre van kötve. A két csatorna párhuzamos port és szintillesztő adó, valamint szintilleszlő és meghajtó kapcsolaton, szintillesztő és meghajtó, valamint párhuzamos port vezérlő adó vevő kapcsolaton keresztül, a két csatorna általános rendszer hibadetektáló és kimenet engedélyezői - egymással sorbakapcsolt - két hibadetektáló szintillesztő adó-vevőn, illetve biztonsági relén keresztül van összekapcsolva. A biztonsági reléhez relés kimenet engedélyező csatlakozik. A bemeneti és kimeneti egységek szintén szimmetrikus elrendezésűek és bemeneti illetve kimeneti egységei buszveérlője közvetlenül, a kimeneti egység buszvezérlője még kimeneti egység vezérlését figyelő hibadetáló áramkör közbeiktatásával kapcsolódnak a vezérlő egység buszvezérlőjéhez, valamint pozíció kiválasztójához és pozíció, tápfeszültség visszajelző-fogadójához. A bemeneti egység két szimmetrikus csatornája két-két galvanikus leválasztó, szűrő, komparálón, valamint bemenetek közös ágának leválasztóján keresztül van egymással kapcsolatban. A két-két bemenetek közös ágának leválasztója közös pontjára az egyes bemeneti csoport közös pozitív feszültsége, illetve nullás bemeneti csoport közös pozitív feszültsége, az egyik galvanikus leválasztó, szűrő, komparáló kapcsolatra a bemeneti jelek egyik csoportja negatív feszültségi pontja, a másik galvanikus leválasztó szűrő, komparáló kapcsolatra a bemeneti jelek másik csoportja negatív feszültségi pontja van kötve. A két-két bemenetek közös ágának leválasztója és a galvanikus leválasztó, szűrő, komparátorok páronként össze vannak kötve. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
