DE4328239A1

DE4328239A1 - Arrangement for the retention of data in programmable controllers

Info

Publication number: DE4328239A1
Application number: DE19934328239
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr Niemann; Helmut Michel
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: DE4328239C2

Abstract

For the retention of data in programmable controllers, which are equipped with central processing units (200) and volatile memories (100), during time intervals when the voltage from the power supply network (4) has failed it is proposed to superimpose on the power supply network (4) a redundant, battery-backed (battery-maintained) DC voltage network (5) having at least n = 2 DC voltages (51 to 5n). A separate back-up battery (buffer battery) (401, 402) is assigned to each DC voltage (51 to 5n). Each module (assembly) (10, 20) having a volatile memory (100) and a central processing unit (200) is equipped with a connection module (interface module) (300), in which the operating voltage (350) for the volatile memory (100) is derived from the connected DC voltages (4, 51 to 5n) and in which means are provided for supervising (monitoring) the presence of the DC voltages (4, 51 to 5n), the status (360) of which is transmitted (relayed) to the central processing unit (200). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Datenerhalt in speicherprogrammierbaren Steuerungen über Zeitintervalle des Ausfalles der Versorgungsnetzspannung beliebiger Länge hinweg.The invention relates to an arrangement for data retention in programmable logic controllers over time intervals of the failure the supply network voltage of any length.

In der Leit- und Steuerungstechnik kommen häufig speicherprogrammierbare Steuerungen und Prozeßcontroller zum Einsatz. Diese Geräte arbeiten üblicherweise auf der Basis von Mikroprozessoren. Für die Speicherung von Daten werden innerhalb dieser Steuerung flüchtige Speicher eingesetzt (RAM) welche Arbeitsdaten zur Laufzeit aufnehmen. Darüber hinaus kommen nichtflüchtige Speicher (EPROM, EEPROM, FLASH-EPROM) zum Einsatz. Der Einsatz von rotierenden Massenspeichern (Festplatten) ist für den Einsatz unter industriellen Bedingungen ungeeignet. In den nichtflüchtigen Speicher werden unveränderliche oder selten veränderlichen Daten abgelegt. Dazu zählen das Betriebssystem, das Betriebsprogramm sowie Konfigurationsdaten des Anwenders. Programmable logic controllers are often used in control and control technology Controls and process controllers are used. These devices work usually based on microprocessors. For storage data becomes volatile memory within this controller used (RAM) which record work data at runtime. About that non-volatile memories (EPROM, EEPROM, FLASH-EPROM) are also used Commitment. The use of rotating mass storage devices (hard drives) is unsuitable for use under industrial conditions. In the non-volatile memories become immutable or rare changeable data stored. These include the operating system, the Operating program and configuration data of the user.

Im flüchtigen Speicher sind während der Laufzeit des Programmes sich ändernde Daten wie beispielsweise Merker, Reglersollwerte und Reglerstellungen abgelengt.The volatile memory contains itself during the runtime of the program changing data such as flags, controller setpoints and Controller positions cut off.

Für die Versorgung solcher Steuerungen oder Prozeßcontroller mit Hilfsenergie werden regelmäßig 230-Volt-Wechselspannungsnetze, seltener auch 24-Volt-Gleich- oder Wechselspannungsnetze eingesetzt. Bei diesen Netzen ist Netzunterbrechungen im laufenden Betrieb zu rechnen. Auch wenn 24-Volt-Gleichspannungsnetze häufig über Akkumulatoren gepuffert werden, ist auch bei solchen Netzen mit Spannungseinbrüchen durch Schaltvorgänge an hohen Lasten oder Unterbrechungen zu rechnen. Die Netzteile für industriell eingesetzte Steuerungen können im allgemeinen Netzunterbrechungen bis zu einer Dauer von 20 ms durch interne Pufferung überbrücken, ohne daß die Funktion der angeschlossenen Steuerung beeinträchtigt wird. Länger andauernde Unterbrechungen führen zum Stillstand der Steuerung und zum Verlust der Daten in dem flüchtigen Speicher.For the supply of such controls or process controllers with Auxiliary power is becoming less common, 230 volt AC networks 24-volt DC or AC networks are also used. With these Network interruptions are to be expected during operation. Also when 24-volt DC voltage networks are often buffered via accumulators be through even with such networks with voltage dips Switching operations at high loads or interruptions. The Power supplies for industrial controls can in general Network interruptions of up to 20 ms through internal buffering bridge without the function of the connected control is affected. Longer interruptions lead to Control standstill and loss of data in the volatile Storage.

Um einen Verlust von Daten bei Netzausfällen zu verhindern, ist durch offenkundige Vorbenutzung bekannt, statische RAM-Bausteine einzusetzen. Diese haben einen sehr geringen Datenerhaltungsstrombedarf, der im A-Bereich liegt. Über eine Back-up-Schaltung werden die RAM-Bausteine herstellerspezifisch mittels eines besonderen Akkumulators oder einer Batterie mit Spannung versorgt und halten bei Unterbrechungen in der Versorgungsspannung die Daten in dem flüchtigen RAM-Speicher.To prevent loss of data in the event of a power failure, is through Obvious prior use known to use static RAM chips. These have a very low data maintenance current requirement, which in A range is. The RAM modules are connected via a back-up circuit manufacturer-specific by means of a special accumulator or Battery powered and hold in the event of interruptions Supply voltage the data in the volatile RAM memory.

Im Gegensatz zu nationalen Postverwaltungen mit flächendeckender Anwendung international genormter Schnittstellen und im wesentlichen einheitlichen Betriebsparametern fehlen im Kreis der Hersteller und Anwender digitaler Leit- und Steuerungstechnik bislang firmenübergreifend genormte Rahmenparameter, die eine weitgehend einheitliche Sicherung der Anlagen und Komponenten gegen Folgen von Versorgungsnetzausfällen sichert.In contrast to national postal administrations with nationwide Application of internationally standardized interfaces and essentially Uniform operating parameters are lacking among manufacturers and Users of digital control and control technology so far Cross-company standardized parameters that are largely uniform protection of systems and components against the consequences of Secures supply network failures.

Andererseits sind Anlagenkomplexe desselben Betreibers häufig heterogen aus Einzelsystemen verschiedener Hersteller zusammengesetzt. Das führt dazu, daß herstellerspezifisch jede Anlage bzw. deren Komponenten für sich mit separaten und unterschiedlichen Mitteln gegen Versorgungsnetzausfälle geschützt sind. Üblicherweise werden dazu Kleinakkumulatoren verwendet.On the other hand, plant complexes from the same operator are often heterogeneous composed of individual systems from different manufacturers. Leading to ensure that every system or its components for against each other with separate and different means Supply network failures are protected. Usually this will be Small accumulators used.

Der Einsatz von Klein-Akkumulatoren auf NiCd-Basis erfordert entsprechende Ladeschaltungen, die ein überladen verhindern. Darüber hinaus besteht die Gefahr eines Kapazitätsverlustes des Akkumulators durch den sogenannten Memory-Effekt, sofern der Akkumulator nicht regelmäßig entladen wird. Dieser technische Aufwand in Verbindung mit der endlichen Lebensdauer von Akkumulatoren führt verstärkt zu einem Einsatz von Lithiumbatterien. Diese haben bei entsprechender Auslegung Standzeiten von bis zu 5 Jahren.The use of small NiCd-based batteries is required appropriate charging circuits that prevent overcharging. About that there is also a risk of loss of capacity of the battery through the so-called memory effect, provided the accumulator is not is regularly discharged. This technical effort in connection with the finite life of accumulators leads increasingly to one Use of lithium batteries. When interpreted appropriately Service life of up to 5 years.

Der zahlreiche Einsatz von Batterien zum Datenerhalt bei Netzausfall bei automatisierungstechnischen Geräten stellt die Betreiber großer Anlagen, beispielsweise in der chemischen Industrie, vor eine Reihe von Problemen. Zunächst ist der regelmäßige Batteriewechsel innerhalb der vorgeschriebenen Wartungsintervalle materiell, personell und organisatorisch sicherzustellen. Weiterhin ist eine Vielzahl verschiedener Batterietypen bei Einsatz von verschiedenen Geräten verschiedener Hersteller zu bevorraten. Der Lagerbestand an Ersatzbatterien ist hinsichtlich der Überalterung zu überwachen und es ist zu prüfen, ob eingesetzte Batterien in den Geräten vor Ablauf des Wechselintervalles funktionsuntauglich werden. The numerous use of batteries for data retention in the event of a power failure When it comes to automation technology devices, the operators Plants, for example in the chemical industry, in front of a number of Problems. First of all is the regular battery change within the prescribed maintenance intervals material, personnel and organizationally. Furthermore, there is a multitude different battery types when using different devices from different manufacturers. The stock on Replacement batteries should be monitored for aging and it it must be checked whether the batteries inserted in the devices before the expiry of the Change interval become inoperable.

Letztlich ist die umweltgerechte Entsorgung der verbrauchten Batterien zu organisieren. Darüber hinaus sind bei während des Batteriewechsels auftretende Störungen im Versorgungsnetz alle in flüchtigen Speichern abgelegte Daten verloren.Ultimately, the environmentally friendly disposal of the used batteries to organize. In addition, during battery replacement Malfunctions occurring in the supply network all in volatile memories stored data lost.

Bei kleineren Feld- und Leitgeräten ist es bekannt, Betriebssoftware und Anwenderkonfigurationsdaten in EEPROMs oder Flash-EPROMs unverlierbar abzuspeichern. Kurzzeitige Spannungseinbrüche lassen sich zudem bei kleineren Speichergrößen durch den Einsatz eines Goldfolienkondensators anstelle einer Batterie sichern.In the case of smaller field and control devices, operating software is known and user configuration data in EEPROMs or Flash EPROMs to be saved captive. Temporary voltage drops can be also for smaller memory sizes by using a Secure gold foil capacitor instead of a battery.

Bei großen speicherprogrammierbaren Steuerungen treten allerdings zusätzliche Probleme auf. Betriebssoftware, Systemsoftware sowie Anwenderkonfiguration lassen sich auch hier in EEPROMSs bzw. Flash-EPROMSs speichern. Diese Daten werden lediglich bei der Konfiguration bzw. Umkonfiguration der Anlage, also selten, geändert. Zusätzlich fallen allerdings noch in großem Umfang Trend-, Alarm- und Archivdaten an, die paketweise über ein Netzwerk zur Archivierung an die übergeordnete Leitebene gesandt werden. Diese dynamisch erzeugten Daten können einen Umfang von einigen Kilobyte bis zu einigen hundert Kilobyte annehmen. Ihre Generierung ist vom Zustand des zu steuernden technischen Prozesses abhängig. Bei Alarm-Bursts können innerhalb kürzester Zeit große Mengen Alarmmeldungen auflaufen, die nicht sofort über das Netzwerk verschickt werden können.However, with large programmable logic controllers additional problems. Operating software, system software as well User configuration can also be done here in EEPROMSs or Save Flash EPROMSs. This data is only used by Configuration or reconfiguration of the system, so rarely, changed. In addition, however, trend, alarm and Archive data, which are sent in packages over a network for archiving the superordinate control level can be sent. These generated dynamically Data can range from a few kilobytes to a few hundred Accept kilobytes. Their generation is dependent on the state of the being controlled technical process dependent. When alarm bursts can occur within Very quickly, large amounts of alarm messages appear that are not immediate can be sent over the network.

Das Ablegen von dynamischen Datenbeständen diesen Umfanges in EEPROMs oder Flash-EPROMs im Falle eines Spannungseinbruches ist in der Praxis aus mehreren Gründen nicht realisierbar. Das Schreiben von Daten in ein Flash-EPROM dauert ca. 50 s pro Wert und ist damit nahezu um den Faktor 1000 langsamer als der Schreibvorgang in einen batteriegepufferten statischen RAM. The storage of dynamic data stocks of this size in EEPROMs or flash EPROMs in the event of a voltage dip is in practice not feasible for several reasons. Writing data into one Flash EPROM takes approx. 50 s per value and is therefore almost by the factor 1000 slower than writing to a battery-backed static RAM.

Sind bereits Werte im Flash-EPROM gespeichert, muß erst die gesamte Speicherbank gelöscht werden, und erst dann kann die neue Information durch Programmieren gespeichert werden. Der Zeitaufwand für Löschen und Neuprogrammierung ist jedoch erheblich.If values are already stored in the flash EPROM, the entire one must first Memory bank are deleted, and only then can the new information be saved by programming. The time spent deleting and However, reprogramming is significant.

Allein die Ablage dieser Daten innerhalb der 20 ms Netzausfallüberbrückungszeit des Netzteils ist nicht möglich, weil vom Mikroprozessor noch andere Aufgaben zu bewältigen sind. Über die Problemstellung des Datenerhaltes bei RAMs hinaus, ist in vielen Steuerungen noch zusätzlich eine Uhr mit Datum und Uhrzeit vorhanden, die im Falle eines Netzausfalles weiterlaufen soll.The storage of this data within 20 ms Power failure bridging time of the power supply is not possible because of Microprocessor still have other tasks to do. About the Problem of data retention with RAMs is in many Controls also have a clock with date and time, which should continue in the event of a power failure.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Datenerhalt in speicherprogrammierbaren Steuerungen anzugeben, bei der die Datensicherung echtzeitfähig ist, bei der Datenverlust während der Wartung datenerhaltender Mittel vermieden wird, die eine system- und herstellübergreifende Vereinheitlichung gestattet und den Wartungsaufwand senkt.The invention is therefore based on the object of an arrangement Specify data retention in programmable logic controllers at which the data backup is real-time capable, in the event of data loss during the Maintenance of data-preserving means is avoided, which is a system and cross-manufacturer standardization allowed and the Maintenance costs are reduced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß unter Beibehaltung von statischen RAMs, im folgenden SRAM genannt, als Mittel zur Aufnahme der Datenbestände ein dem Stromversorgungsnetz überlagertes redundantes, batteriegepuffertes Gleichspannungsnetz mit mindestens zwei Spannungsquellen vorgesehen ist und das jede Systemkomponente, in der flüchtige Datenbestände über Intervalle des Ausfalles des Stromversorgungsnetzes aufrechtzuerhalten sind, Mittel zur Überwachung jeder einzelnen Spannungsquelle aufweist. According to the invention this object is achieved in that under Preservation of static RAMs, hereinafter referred to as SRAM, as a means a data superimposed on the power supply network to record the data redundant, battery-buffered DC voltage network with at least two Voltage sources are provided and that each system component in which volatile data about intervals of failure of the Electricity supply network are to be maintained, means for monitoring each individual voltage source.

Einzelheiten und Vorteile werden im Rahmen der folgenden Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:Details and advantages are given in the following Exemplary embodiments described in more detail. The necessary Drawings show:

Fig. 1 eine Darstellung der Stromversorgung in einem Rack, Fig. 1 is an illustration of the power supply in a rack,

Fig. 2 eine Darstellung der Stromversorgung in einem Schrank, Fig. 2 is an illustration of the power supply in a cabinet,

Fig. 3 eine Darstellung der Stromversorgung in einer Anlage, Fig. 3 is an illustration of the power supply in a system,

Fig. 4 ein Blockschaltbild für die Anschlußbaugruppen. Fig. 4 is a block diagram for the connection modules.

Eingangs näher bezeichnete speicherprogrammierbare Steuerungen sind üblicherweise in Form einer Zusammenschaltung von steckbaren Modulen, die in sogenannten Racks mechanisch arretiert und über eine Rückverdrahtung elektrisch verbunden sind, aufgebaut. In Fig. 1 ist ein derartiges Rack 2 schematisch dargestellt, das mit einem Systeminterface 10, einer Rechnerbaugruppe 20, die eine zentrale Verarbeitungseinheit 200, im folgenden CPU genannt, aufweist und einer begrenzten Anzahl sonstiger Baugruppen 30, beispielsweise Eingabe/-Ausgabebaugruppen, bestückt ist, die gemeinsam aus einem Stromversorgungsnetz 4 gespeist werden. Die Rechnerbaugruppe 20 ist mit einer CPU 200 und flüchtigem Speicher 100 ausgestattet, in denen Konfigurationsdaten, Merker, Reglersollwert usw. abgelegt sind.Programmable logic controllers specified at the outset are usually constructed in the form of an interconnection of plug-in modules which are mechanically locked in so-called racks and are electrically connected via a rewiring. In Fig. 1, such a rack 2 is shown schematically, which is equipped with a system interface 10 , a computer module 20 , which has a central processing unit 200 , hereinafter referred to as CPU, and a limited number of other modules 30 , for example input / output modules , which are fed together from a power supply network 4 . The computer module 20 is equipped with a CPU 200 and volatile memory 100 , in which configuration data, flags, controller setpoint etc. are stored.

Die sonstigen Baugruppen 30 werden, soweit sie keine flüchtigen Speicher aufweisen, deren Inhalte über Störungen im Stromversorgungsnetz 4 zu retten sind, ausschließlich aus dem Stromversorgungsnetz 4 gespeist und bleiben daher im folgenden außer Betracht.The other assemblies 30 , insofar as they have no volatile memory, the contents of which can be recovered from faults in the power supply network 4 , are fed exclusively from the power supply network 4 and are therefore not considered in the following.

Alternativ sind flüchtige Speicher in den sonstigen Baugruppen 30 versorgungstechnisch dem flüchtigen Speicher 100 der Rechnerbaugruppe 20 parallelgeschaltet. Alternatively, volatile memories in the other modules 30 are connected in parallel with the volatile memory 100 of the computer module 20 in terms of supply technology.

Das Systeminterface 10 und die Rechnerbaugruppe 20 sind darüber hinaus an ein gepuffertes Gleichspannungsnetz 5 angeschlossen, das eine vorgegebene Anzahl n < 1 gepufferter Gleichspannungen 51 bis 5n aufweist. Alle Spannungen, das sind die Spannung des Stromversorgungsnetzes 4 und die Gleichspannungen 51 bis 5n des gepufferten Gleichspannungsnetzes 5 sind auf ein gemeinsames, in den Figuren nicht dargestelltes Massepotential bezogen und im Systeminterface 10 sowie in der Rechnerbaugruppe 20 an eine Anschlußbaugruppe 300 angeschlossen. Die Bauteile der Anschlußbaugruppe 300 sind auf dem Systeminterface 10 und die Rechnerbaugruppe 20 verteilt. In den Anschlußbaugruppen 300 wird aus den angelegten Spannungen die Betriebsspannung 350 des flüchtigen Speichers 100 abgeleitet sowie die Anwesenheit der angelegten Spannungen überwacht und als Status 360 an die jeweilige CPU 200 weitergegeben.The system interface 10 and the computer module 20 are also connected to a buffered DC voltage network 5 which has a predetermined number n <1 of buffered DC voltages 51 to 5 n. All voltages, that is the voltage of the power supply network 4 and the DC voltages 51 to 5 n of the buffered DC voltage network 5 are related to a common ground potential, not shown in the figures, and are connected in the system interface 10 and in the computer module 20 to a connection module 300 . The components of the connection module 300 are distributed on the system interface 10 and the computer module 20 . In the connection modules 300 , the operating voltage 350 of the volatile memory 100 is derived from the applied voltages, and the presence of the applied voltages is monitored and passed on to the respective CPU 200 as status 360 .

Das Systeminterface 10 ist mit einer Aufnahmevorrichtung für eine Kartenbatterie 401 ausgestattet, die an die erste gepufferte Gleichspannung 51 angeschlossen ist. Die Rechnerbaugruppe 20 ist mit einer Aufnahmevorrichtung für eine Kartenbatterie 402 ausgestattet, die an die zweite Gleichspannung 52 angeschlossen ist.The system interface 10 is equipped with a receiving device for a card battery 401 , which is connected to the first buffered direct voltage 51 . The computer module 20 is equipped with a receiving device for a card battery 402 , which is connected to the second DC voltage 52 .

Vorzugsweise bleiben die Gleichspannungen 51 und 52 auf das jeweilige Rack 2 begrenzt.The DC voltages 51 and 52 preferably remain limited to the respective rack 2 .

Für komplexe speicherprogrammierbare Steuerungen werden gemäß Fig. 2 mehrere baugleiche Racks 2 mechanisch in einem Schrank 1 angeordnet. Die Anschlüsse gleichnamiger Spannungen 4, 53 bis 5n sind jeweils miteinander verbunden. In dem Schrank 1 ist eine Schrankbatterie 50 vorgesehen, die an die dritte Gleichspannung 53 des gepufferten Gleichspannungsnetzes 5 angeschlossen ist. Eine derartige Schrankbatterie 50 kann zur gepufferten Gleichspannungsversorgung mehrerer Schränke 1 vorgesehen sein, wie in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.For complex programmable logic controllers, several identical racks 2 are mechanically arranged in a cabinet 1 according to FIG. 2. The connections of the same voltages 4 , 53 to 5 n are connected to each other. A cabinet battery 50 is provided in the cabinet 1 and is connected to the third DC voltage 53 of the buffered DC voltage network 5 . Such a cabinet battery 50 can be provided for the buffered DC voltage supply of several cabinets 1 , as shown in FIG. 3 by a dashed line.

Zur gepufferten Gleichspannungsversorgung einer Anlage, die gemäß Fig. 3 aus einer Vielzahl von Schränken 1 zusammengestellt ist, ist eine Anlagenpufferbatterie 5 vorgesehen, die an die vierte Gleichspannung 54 des gepufferten Gleichspannungsnetzes 5 angeschlossen ist. Für eine derartige Anlage ist es optional vorgesehen und bei erhöhten Sicherheitsanforderungen zweckmäßig, die Anlagenpufferbatterie 5 redundant auszuführen und über separate Netzleitungen an die Schränke 1 und Racks 2 anzuschließen. Die Anlagenpufferbatterie 5 ist anlagenzentral angeordnet und mit einer Ladestation 7 verbunden.For the buffered DC voltage supply of a system, which according to FIG. 3 is composed of a large number of cabinets 1 , a system buffer battery 5 is provided, which is connected to the fourth DC voltage 54 of the buffered DC voltage network 5 . For such a system, it is optionally provided and expedient in the case of increased security requirements that the system buffer battery 5 be made redundant and connected to the cabinets 1 and racks 2 via separate power lines. The system buffer battery 5 is arranged in the system and connected to a charging station 7 .

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist in jeder Baugruppe, die flüchtige Speicher 100 mit zu sichernden Daten aufweist, jeweils eine Anschlußbaugruppe 300 vorgesehen. Gemäß Fig. 4 ist die Anschlußbaugruppe 300 für jede gepufferte Gleichspannung 51 bis 5n des Gleichspannungsnetzes 5 und die Spannung des Stromversorgungsnetzes 4 mit mindestens jeweils einem Rückspeiseschutz 310 bis 31n und jeweils einem Schwellwertschalter 330 bis 33n ausgestattet.As shown in FIG. 1, a connection module 300 is provided in each module which has volatile memories 100 with data to be backed up. According to FIG. 4, the terminal assembly 300 for each buffered DC voltage 51-5 n the direct voltage network 5 and the voltage of the power supply network 4 with at least a respective feedback protection 310 n to 31 and a respective threshold switch 330 n equipped to 33.

Die Mittel für den Rückspeiseschutz 310 bis 31n sind ausgangsseitig parallelgeschaltet und mit den Anschlüssen für die Betriebsspannung 350 des flüchtigen Speichers 100 verbunden.The means for the regenerative protection 310 to 31 n are connected in parallel on the output side and connected to the connections for the operating voltage 350 of the volatile memory 100 .

Die Ausgänge der Schwellwertschalter 330 bis 33n sind separat mit Eingängen eines Konzentrators 340 verbunden, dessen Ausgang als Status 350 mit der auf der jeweiligen Baugruppe 10 oder 20 angeordneten CPU 200 verbunden ist. The outputs of the threshold switches 330 to 33 n are separately connected to inputs of a concentrator 340 , the output of which is connected as status 350 to the CPU 200 arranged on the respective module 10 or 20 .

In einer ersten Ausführungsform ist der Konzentrator 340 ein Multiplexer, mit dem die Ausgänge der Schwellwertschalter 330 bis 33n periodisch abgetastet werden. Der Status 360 wird in Form eines Impulstelegrammes, das aufeinanderfolgend alle Einzelanwesenheiten der Spannung des Stromversorgungsnetzes 4 sowie der gepufferten Gleichspannungen 51 bis 5n des Gleichspannungsnetzes 5 separat aufweist, übertragen. Die Auswertung erfolgt in der CPU 200. Dabei ist der Ausfall jeder einzelnen Betriebsspannung für sich separat nachweisbar und alarmierbar.In a first embodiment, the concentrator 340 is a multiplexer with which the outputs of the threshold switches 330 to 33 n are periodically sampled. The status 360 is transmitted in the form of a pulse telegram, which successively has all the individual presentations of the voltage of the power supply network 4 and the buffered direct voltages 51 to 5 n of the direct voltage network 5 separately. The evaluation takes place in the CPU 200 . The failure of each individual operating voltage is separately detectable and alarmable.

In einer zweiten Ausführungsform ist der Konzentrator 340 eine Logikanordnung, deren binärer Ausgangszustand bei Unterschreitung einer vorgegebenen Anzahl erkannter Spannungen aus der Menge der Gleichspannungen 51 bis 5n des gepufferten Gleichspannungsnetzes 5 und der Spannung des Stromversorgungsnetzes 4 wechselt.In a second embodiment, the concentrator 340 is a logic arrangement, the binary output state of which changes from the amount of the DC voltages 51 to 5 n of the buffered DC voltage network 5 and the voltage of the power supply network 4 when the voltage falls below a predetermined number.

Vorteilhafterweise wird bei dieser Ausführungsform die CPU 200 vom periodischen Abfragen des Konzentrators 340 entlastet. Im Störungsfall wird über den Wechsel der Status 360 das Steuerungsprogramm der CPU 200 unterbrochen und in eine Unterbrechungsbehandlungsroutine verzweigt, in deren Abarbeitung die Sicherung der Daten und die Alarmierung erfolgt.In this embodiment, the CPU 200 is advantageously relieved of the periodic polling of the concentrator 340 . In the event of a fault, the control program of the CPU 200 is interrupted by changing the status 360 and a branch is drawn into an interrupt handling routine, in the processing of which the data is saved and the alarm is triggered.

Die Nennspannungen der Kartenbatterien 401 und 402 sind abzüglich des Spannungsabfalles über dem Rückspeiseschutz 311 und 312 auf die Betriebsspannung 350 des flüchtigen Speichers 100 abgestimmt.The nominal voltages of the card batteries 401 and 402 , minus the voltage drop across the regenerative protection 311 and 312, are matched to the operating voltage 350 of the volatile memory 100 .

Die Nennspannung der Schrankbatterie 50 und insbesondere die der Anlagenpufferbatterie 6 sind wegen des zu erwartenden Spannungsabfalles über den Verbindungsleitungen des Gleichspannungsnetzes 5 überdimensioniert. Die Anschlußbaugruppe 300 weist dazu für die Gleichspannung 53 bis 5n je ein Spannungsregler 323 bis 32n auf, der jeweils dem Rückspeiseschutz 313 bis 31n vorgeschaltet ist. Vorteilhafterweise ist durch den Einsatz von Spannungsreglern 323 bis 32n für Gleichspannungen 53 bis 5n des gepufferten Gleichspannungsnetzes 5 die Art und die Nennspannung der Anlagenpufferbatterie 6 und der Schrankbatterie 60 durch den Betreiber im Rahmen zulässiger Grenzen frei wählbar. Damit ist eine hinzugefügte Steuerung aus einer bestehenden, mit einer Schrankbatterie 50 und!oder Anlagenbatterie 6 ausgestatteten Anlage gepuffert speisbar. Weiterhin ist aus einer hinzugefügten Steuerung mit Schrankbatterie 60 eine bestehende Steuerung, die mit einer Anschlußbaugruppe 300 ausgestattet ist, speisbar.The nominal voltage of the cabinet battery 50 and in particular that of the system buffer battery 6 are oversized due to the expected voltage drop across the connecting lines of the direct voltage network 5 . For this purpose, the connection module 300 has a voltage regulator 323 to 32 n for the direct voltage 53 to 5 n, which is connected upstream of the regenerative protection 313 to 31 n. Advantageously, by using voltage regulators 323 to 32 n for direct voltages 53 to 5 n of the buffered direct voltage network 5, the type and the nominal voltage of the system buffer battery 6 and the cabinet battery 60 can be freely selected by the operator within the permissible limits. This means that an added control system can be fed from an existing system equipped with a cabinet battery 50 and! Or system battery 6 in a buffered manner. Furthermore, from an added control with cabinet battery 60, an existing control, which is equipped with a connection module 300 , can be fed.

Vor der Entnahme einer mit flüchtigen Speichern bestückten Baugruppe unter Datenerhalt zu Servicezwecken wird die entsprechende Baugruppe mit einer Kartenbatterie 401 oder 402 bestückt. Der letzte Betriebszustand der entsprechenden Baugruppe ist dann labormäßig überprüfbar und auswertbar.Before the removal of a module equipped with volatile memories while maintaining data for service purposes, the corresponding module is equipped with a card battery 401 or 402 . The last operating state of the corresponding module can then be checked and evaluated in the laboratory.

Optional ist für die Spannung des Stromversorgungsnetzes 4 zum Ausgleich von Spannungsschwankungen ein Spannungsregler 320 vorgesehen, der dem Rückspeiseschutz 310 vorgeschaltet ist.A voltage regulator 320 , which is connected upstream of the regenerative protection 310 , is optionally provided for the voltage of the power supply network 4 to compensate for voltage fluctuations.

Während des laufenden Betriebes ist vorgesehen, neben dem Stromversorgungsnetz 4 mindestens zwei gepufferte Spannungen 51 bis 5n aus dem Gleichspannungsnetz 5 betriebsbereit zu halten. Je nach Umfang und Komplexität der Steuerungsanlage ist es vorteilhaft, die Pufferbatterie möglichst zentral als Anlagenpufferbatterie 6 zu organisieren. Dadurch ist die Wartung örtlich begrenzt und von geringem Umfang. Für großflächig verteilte Anlagen kann es zweckmäßig sein, lokale Versorgungszentren vorzusehen, um den Aufwand für die Verkabelung zu senken. Derartige lokale Versorgungszentren sind durch Zusammenfassung räumlich benachbarter Schränke 1, die mit Schrankbatterien 60 ausgestattet sind, darstellbar.During operation it is provided to keep at least two buffered voltages 51 to 5 n from the DC voltage network 5 ready for operation in addition to the power supply network 4 . Depending on the scope and complexity of the control system, it is advantageous to organize the buffer battery as centrally as possible as a system buffer battery 6 . As a result, maintenance is localized and of a limited scope. For large-scale plants, it may be advisable to provide local supply centers in order to reduce the wiring effort. Local supply centers of this type can be represented by combining spatially adjacent cabinets 1 which are equipped with cabinet batteries 60 .

Unabhängig von zentraler oder lokaler Versorgung des Gleichspannungsnetzes 5 ist zur Aufrechterhaltung des Datenbestandes während Störungen im Stromversorgungsnetz 4 nur eine geringe Anzahl von Pufferbatterien erforderlich, wobei deren Bauart im Rahmen vorgegebener Grenzwerte durch den Anlagenbetreiber bestimmbar ist.Regardless of the central or local supply of the DC voltage network 5 , only a small number of backup batteries are required to maintain the data stock during faults in the power supply network 4 , the type of which can be determined by the system operator within the framework of predetermined limit values.

BezugszeichenlisteReference list

1 Schrank
2 Rack
4 Stromversorgungsnetz
5 Gleichspannungsnetz
6 Anlagenpufferbatterie
7 Ladestation
10 Systeminterface
20 Rechnerbaugruppe
30 sonstige Baugruppen
51 bis 5n gepufferte Spannungen
60 Schrankbatterie
100 flüchtiger Speicher, SRAM
200 zentrale Verarbeitungseinheit, CPU
300 Anschlußbaugruppen
401, 402 Kartenbatterien
310 bis 31n Rückspeiseschutz
320 bis 32n Spannungsregler
330 bis 33n Schwellwertschalter
340 Konzentrator
350 Betriebsspannung des flüchtigen Speichers
350 Status. 1 cupboard
2 rack
4 power supply network
5 DC network
6 system backup battery
7 charging station
10 system interface
20 computer module
30 other assemblies
51 to 5 n buffered voltages
60 cabinet battery
100 volatile memory, SRAM
200 central processing unit, CPU
300 connection modules
401 , 402 card batteries
310 to 31 n regenerative protection
320 to 32 n voltage regulator
330 to 33 n threshold switches
340 concentrator
350 Operating voltage of the volatile memory
350 status.

Claims

1. Arrangement for data retention in programmable logic controllers with at least one central processing unit, in which data are stored in volatile memories fed from a battery during malfunctions in the power supply network, characterized in that

- The power supply network ( 4 ) is a buffered DC voltage network ( 5 ) with a predetermined number n <1 buffered DC voltages ( 51 to 5 n) is superimposed,
- Each DC voltage ( 51 to 5 n) is fed from a separate battery ( 6,60,401,402 ) and
- A connection module ( 300 ) is provided, at the inputs of which all buffered direct voltages ( 51 to 5 n) of the direct voltage network ( 5 ) and the voltage of the power supply network ( 4 ) are connected and which have an output for the operating voltage ( 350 ) of the volatile memory ( 100 ).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the connection module ( 300 ) for each connectable DC voltage ( 4 , 51 to 5 n) each has at least one feedback protection ( 310 to 31 n) and each have a threshold switch ( 330 to 33 n).

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the connection module ( 300 ) has a concentrator ( 340 ) with n + 1 inputs and one output, each input being connected to the output of one of the threshold switches ( 330 to 33 n) and the Output is connected to an input of the central processing unit ( 200 ).

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the source of at least one of the buffered direct voltages ( 51 to 5 n) is a system backup battery ( 6 ).

5. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the source of at least one of the buffered direct voltages ( 51 to 5 n) is a cabinet battery ( 60 ).

6. Arrangement according to claim 2, characterized in that the feedback protection ( 310 to 31 n), a voltage regulator ( 320 to 32 n) is connected upstream.