DD250800A1

DD250800A1 - MONITOR-CONTROLLED MEASUREMENT PRE-PROCESSING UNIT

Info

Publication number: DD250800A1
Application number: DD29206986A
Authority: DD
Inventors: Reiner Lindemann; Bernd Helfert; Rainer Niemz; Peter Kirchhoefer
Original assignee: Senftenberg Braunkohle
Priority date: 1986-07-02
Filing date: 1986-07-02
Publication date: 1987-10-21

Abstract

Waehrend es das Ziel der Erfindung ist, eine einchiprechnergesteuerte Messwertvorverarbeitungseinheit zu schaffen, die sich durch niedrige Erzeugniskosten, hohe Zuverlaessigkeit und Leistungsfaehigkeit und einfache Programmierung auszeichnet, ist es ihre Aufgabe, unabhaengig von der zu loesenden Automatisierungs- oder Messaufgabe verschiedene Prozessdaten derart zu verarbeiten und zu verdichten, dass sowohl eine serielle, wahlweise bidirektionale Datenuebertragung zu den Einheiten der Prozessfuehrung als auch eine direkte Ableitung von Steuersignalen zum unmittelbaren Eingriff in vorhandene Regelkreise moeglich ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass mehrere Koppeleinheiten so angeordnet sind, dass diese ueber einen speziellen internen BUS mit einer Steuereinheit bidirektional kommunizieren koennen und die Anschlusssteuerung zur Datenuebertragung ueber eine serielle und/oder parallele Schnittstelle mit Einheiten der Prozessfuehrung verbunden sind. FigurWhile it is the object of the invention to provide a einschiprechnergesteuerte measured value preprocessing unit, which is characterized by low product cost, high reliability and efficiency and ease of programming, it is their task, regardless of the automation or measuring task to be solved to process and process various process data compress that both a serial, optionally bidirectional Datenuebertragung to the units of Prozessfuehrung as well as a direct derivation of control signals for direct intervention in existing control loops is possible. According to the invention, the object is achieved in that a plurality of coupling units are arranged such that they can communicate bidirectionally with a control unit via a special internal BUS and the connection control for data transmission via a serial and / or parallel interface with units of the Prozessfuehrung are connected. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine einchiprechnergesteuerte Meßwertvorverarbeitungseinheit, die es gestattet, ermittelte Meßwerte von intelligenten Meßwertgebern insbesondere auf Tagebaugroßgeräten und Hilfsgeräten sowie in Schaltwarten und Leitständen zur Weiterverarbeitung aufzubereiten. Sie wird überall dort angewendet, wo im Rahmen der lokalen Automatisierung eine begrenzte Anzahl von Meßwerten erfaßt und verarbeitet werden soll. Entsprechend dem Einsatzfall ist die Anzahl der anschließenden Meßwertgeber variierbar.The invention relates to a single-chip computer-controlled measured value preprocessing unit which makes it possible to process determined measured values of intelligent transducers, in particular on open-plan mining equipment and auxiliary equipment, as well as in control rooms and control stations for further processing. It is used wherever a limited number of measured values are to be recorded and processed in the context of local automation. Depending on the application, the number of subsequent sensors can be varied.

Characteristic of the known technical solutions

Für die Lösung von Meßwerterfassungs- und Automatisierungsaufgaben mittels Mikroprozessor sind eine Vielzahl von Systemen und Geräten bekannt.For the solution of measured value acquisition and automation tasks by means of microprocessor, a variety of systems and devices are known.

So der programmierbare Mehrkanalschreiber mit Mikrorechner, PMM 100, welcher ein in sich abgeschlossenes System zur Meßwertverarbeitung, Protokollierung und Auslösung von Steuerfunktionen darstellt. Kern des Gerätes ist ein Einchipmikrorechner, der sämtliche Steuer- und Rechenfunktionen ausführt. Es sind sechs Analogeingänge zur Meßwerterfassung vorgesehen. Die Protokollierung erfolgt durch einen Schreiber. Die Steuerfunktionen können an Digitalausgängen abgenommen werden. Das Gerät besitzt keine serielle Schnittstelle und wird als selbständige Einheit betrieben. Eine Erweiterung der Systemkonfiguration auf digitale Eingänge oder zur Kopplung mehrerer Mehrkanalschreiber ist nicht möglich.So the programmable multi-channel recorder with microcomputer, PMM 100, which represents a self-contained system for measured value processing, logging and triggering of control functions. At the heart of the device is a single-chip microcomputer that performs all control and computing functions. Six analog inputs are provided for data acquisition. Logging is done by a recorder. The control functions can be accepted at digital outputs. The device has no serial interface and is operated as a separate unit. It is not possible to extend the system configuration to digital inputs or to couple multiple multichannel writers.

Die CC-Operationseinheit basiert auf dem Einsatz eines Einchipmikrorechners zur Meßwerterfassung und -verarbeitung. Dieses Gerät stellt eine Ablösung für analog anzeigende Meßgeräte dar, wobei zusätzlich mehrere Meßwerte zur Ermittlung bestimmter Prozeßgrößen verknüpft werden können. Die CC-OP ist eine abgeschlossene Einheit und besitzt ebenfalls keine serielle Schnittstelle zur Erweiterbarkeit und zum Anschluß an folgende Verarbeitungssysteme.The CC operation unit is based on the use of a single-chip microcomputer for data acquisition and processing. This device is a replacement for analogue indicating measuring devices, where in addition several measured values can be linked to determine specific process variables. The CC-OP is a self-contained unit and also has no serial interface for extensibility and connection to the following processing systems.

Bekannt ist auch ein Interface für Einchip-Mikrorechner, wobei die Struktur der Schaltung die Erfassung eines Meßwertes, dessen Verarbeitung und die Anzeige gestattet. Es ist eine Erweiterbarkeit durch entsprechende Steuerausgänge vorgesehen. Es können mehrere Schaltungen oder Anzeigen kaskadiert werden. Obwohl mit einer derartigen Beschaltung auch Impulsfolgen von anderen Sensoren verarbeitet werden können, ist die Anordnung ein abgeschlossenes System. Die Kaskadierung beschränkt sich auf Meßwertanzeigen gleichen Typs. Die Prozeßautomatisierungsanlagen Ursadat und Audatec sind komplexe Anlagen mit universeller Einsetzbarkeit. Es ist eine große Variabilität der Konfiguration von Prozeßschnittstellen und Steuerausgängen sich auf Grund des hohen Anschaffungspreises und der großen baulichen Abmessungen auf große und mittlere Automatisierungs- und Prozeßverarbeitungssysteme. Es ist ein hoher Projektierungsaufwand notwendig. Der Einsatz von Anlagen diesen Typs in kleinen Steuer- und Regelsystemen und zur Verarbeitung von einer kleinen Anzahl von Meßwerten ist unökonomisch und unvorteilhaft.Also known is an interface for single-chip microcomputers, wherein the structure of the circuit allows the detection of a measured value, its processing and the display. It is an expandability provided by appropriate control outputs. Several circuits or displays can be cascaded. Although pulse trains can be processed by other sensors with such a circuit, the arrangement is a closed system. Cascading is limited to measured value displays of the same type. The process automation systems Ursadat and Audatec are complex systems with universal applicability. There is a great variability in the configuration of process interfaces and control outputs due to the high purchase price and large physical dimensions of large and medium size automation and process processing systems. It is a high configuration effort necessary. The use of this type of equipment in small control systems and processing of a small number of measurements is uneconomical and unfavorable.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine einchiprechnergesteuerte Meßwertvorverarbeitungseinheit zu schaffen, die sich durch geringes Bauvolumen, niedrige Erzeugniskosten, hohe Betriebssicherheit und Leistungsfähigkeit auszeichnet und dabei einfach programmierbar ist.The aim of the invention is to provide a einchiprechnergesteuerte Meßwertvorverarbeitungseinheit, which is characterized by low volume, low product costs, high reliability and performance and is easy to program.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einchiprechnergesteuerte Meßwertvorverarbeitungseinheit zu schaffen, die unabhängig von der zu lösenden Automatisierungs- oder Meßaufgabe verschiedene Prozeßdaten so verdichtet und verarbeitet, daß sowohl eine serielle, wahlweise bidirektionale Datenübertragung zu den Einheiten der Prozeßführung, als auch eine direkte Ableitung von Steuersignalen in vorhandene Regelkreise erfolgt.The invention has for its object to provide a einchiprechnergesteuerte Meßwertvorverarbeitungseinheit, regardless of the automation or measurement task to be solved so compressed and processed various process data that both a serial, optionally bidirectional data transmission to the units of process control, as well as a direct derivation of Control signals in existing control circuits takes place.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere Koppeleinheiten so angeordnet sind, das diese über ein spezielles internes BUS-System mit einer Steuereinheit, bestehend aus einer Anschlußsteuerung zur Datenübertragung, einer BUS-Elektronik, einem Einchipmikorechner, einem Programm der E/A-Speicher, einer Funktions- und Spannungsüberwachung und einer Takterzeugung bidirektional kommunizieren können, wobei die Koppeleinheiten in Abhängigkeit des anzuschließenden Meßwertgebers in ihrer Konfiguration differenziert sind und unabhängig von den bereitgestellten Ausgangssignalen der kommerziellen und intelligenten Meßwertgeber die galvanische Trennung, Meßwertaufbereitung und BUS-Kopplung realisieren und die Anschlußsteuerung zur Datenübertragung über eine parallele oder vorzugsweise serielle Schnittstelle mit den Einheiten der Prozeßführung verbunden sind.According to the invention, the object is achieved in that a plurality of coupling units are arranged, this via a special internal BUS system with a control unit consisting of a terminal control for data transmission, a bus electronics, a single-chip microcomputer, a program of I / O memory , a function and voltage monitoring and clock generation can communicate bidirectionally, the coupling units are differentiated depending on the connected transmitter in their configuration and independent of the provided output signals of the commercial and intelligent transmitter, the galvanic isolation, Meßwertaufbereitung and connect BUS and realize the connection control for data transmission via a parallel or preferably serial interface with the units of process control are connected.

Die modular aufgebaute Meßwertvorverarbeitungseinheit besitzt einerseits eine modulare Erweiterbarkeit der Prozeßschnittstellen analogen und digitalen Charakters auf der Prozeßseite durch die Verwendung eines geeigneten Koppelbusses, welcher durch einen Mikroprozessor, vorzugsweise einen Einchip-Mikrorechner gesteuert und verwaltet wird und andererseits eine vorzugsweise serielle Schnittstelle für den Datentransfer zu weiteren Einheiten der Prozeßführung und separate Ausgangskanäle zur direkten ProzeßsteuerungThe modular Meßwertvorverarbeitungseinheit has on the one hand a modular expandability of the process interfaces analog and digital character on the process side through the use of a suitable coupling bus, which is controlled and managed by a microprocessor, preferably a single-chip microcomputer and on the other hand, preferably a serial interface for data transfer to others Process control units and separate output channels for direct process control

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel und einem Blatt Zeichnung Fig.! näher erläutert werden. The invention will be explained below in an embodiment and a sheet drawing Fig.! be explained in more detail.

Ausführungsbeispielembodiment

Die einchiprechnergesteuerte Meßwertvorverarbeitungseinheit 1 stellt in ihrer Gesamtheit das Bindeglied zwischen Meßwerterfassung 13 und Einheiten der Prozeßführung 14 dar, wobei die direkte Verbindung eine rechnerspezifische Schnittstelle 15 ist. Sie beinhaltet neben der Steuereinheit 2, welche aus einer Anschlußsteuerung zur Datenübertragung 7, einer BUS-Elektronik 8, einem Einchipmikrorechner 9, einem Programm- und E/A-Speicher 10, einer Funktions- und Spannungsüberwachung 11 und einer Takterzeugung 12 besteht, einen speziellen internen BUS 3, die Koppeleinheiten 4, 5, 6 und gegebenenfalls weitere.The einchiprechnergesteuerte measured value preprocessing unit 1 is in its entirety the link between measured value acquisition 13 and units of the process control 14, wherein the direct connection is a computer-specific interface 15. It includes, in addition to the control unit 2, which consists of a connection control for data transmission 7, a bus electronics 8, a single chip microcomputer 9, a program and I / O memory 10, a function and voltage monitoring 11 and a clock generation 12, a special internal BUS 3, the coupling units 4, 5, 6 and optionally further.

Die von kommerziellen oder intelligenten Meßwertgebern im Rahmen der Meßwerterfassung 13 ermittelten Meßwerte werden getrennt und an den Eingängen der Koppeleinheiten 4,5,6 und weiterer empfangen. Jede Koppeleinheit hat entsprechend dem anliegenden Analogsignal, Binärsignal oder Impulsfolge die Aufgabe der Anpassung und Signalaufbereitung sowie Umwandlung in ein rechnerspezifisches digitales Signal.The measured values ascertained by commercial or intelligent transducers within the context of measured value acquisition 13 are separated and received at the inputs of the coupling units 4, 5, 6 and others. Each coupling unit has the task of adaptation and signal conditioning and conversion to a computer-specific digital signal according to the applied analog signal, binary signal or pulse train.

Bei analogen Meßgrößen realisieren die Koppeleinheiten einen A/D-Wandler mit vorgeschaltetem Meßstellenumschalter, bei digitalen Eingangssignalen sind entsprechende Pegelanpaßstufen modular erweiterbar. Durch entsprechende Gestaltung der jeweiligen Prozeßschnittstelle ist eine galvanische Trennung zwischen Prozeß und Vorverarbeitungseinheit gegeben. Der Anschluß von intelligenten Meßwertgebern, Meßwertgebern mit eigener Meßwertverarbeitung mittels Mikroprozessor oder bereits in einer weiteren Vorverarbeitungseinheit verdichteten Meßwertgebern, erfolgt über eine serielle Schnittstelle einer speziellen Koppeleinheit.For analog measured variables, the coupling units realize an A / D converter with upstream measuring point switch, with digital input signals corresponding Pegelanpaßstufen are modular expandable. By appropriate design of the respective process interface is a galvanic separation between the process and preprocessing given. The connection of intelligent transducers, transducers with their own measured value processing by means of a microprocessor or transducers already compressed in another preprocessing unit, takes place via a serial interface of a special coupling unit.

Die Koppeleinheiten 4, 5 und 6 sind entsprechend der gewählten Konfiguration modular erweiterbar, dabei realisieren sie mindestens eine Prozeßschnittstelle.The coupling units 4, 5 and 6 are modularly expandable according to the selected configuration, while they realize at least one process interface.

Die Steuereinheit 2 organisiert über den speziellen internen BUS 3 die zyklische Abfrage der Koppeleinheiten sowie den bidirektionalen Datenverkehr mit den Einheiten der Prozeßführung 14; wie Bedien- und Anzeigeeinheiten, Kleinsteuerungen oder Kopplungen mit weiteren Steuereinheiten 2 bei Kaskadierung von Meßwertvorverarbeitungseinheiten 1.The control unit 2 organizes the cyclic polling of the coupling units as well as the bidirectional data traffic with the units of the process control 14 via the special internal BUS 3; such as control and display units, small controls or couplings with other control units 2 when cascading Meßvorvorverarbeitungseinheiten 1.

Die Steuerung und Meßwertverarbeitung sowie die Organisation der Datenausgänge realisiert die Steuereinheit 2 mit Mikroprozessor, vorzugsweise Einchipmikrorechner 9 und den zugehörigen flüchtigen und nichtflüchtigen SpeicherbausteinenThe control and measured value processing as well as the organization of the data outputs realized the control unit 2 with microprocessor, preferably Einchipmikrorechner 9 and the associated volatile and non-volatile memory modules

10. An den eingangsseitig zur Steuereinheit 2 angeschlossenen speziellen internen BUS 3 können wahlweise je nach Problemstellung beliebige Prozeßschnittstellen über entsprechende Koppeleinheiten beschaltet werden. Der spezielle interne BUS 3 erfüllt die Aufgaben der Meßwertadressierung und der Meßwertübernahme zurSteuereinheit 2.10. On the input side to the control unit 2 connected special internal BUS 3 can optionally be connected depending on the problem any arbitrary process interfaces via corresponding coupling units. The special internal BUS 3 fulfills the tasks of the measured value addressing and of the measured value transfer to the control unit 2.

Die Anzahl der an eine Steuereinheit 2 anschließbaren Prozeßschnittstelle wird durch die Speicherkapazität und Rechenzeit des verwendeten Einchipmikrorechners 9 begrenzt. Die ausgangsseitige Schnittstellenkonfiguration, rechnerspezifische Schnittstelle 15 kann eine serielle bidirektionale und/oder mindestens eine direkte parallele Schnittstelle sein. Die parallele Schnittstelle dient vorzugsweise der direkten Beeinflussung von Regelkreisen oder der Signalisation von Gefahrenzuständen, während die serielle Schnittstelle den Anschluß weiterer Vorverarbeitungseinheiten mit Masterfunktion, Bedien- und Anzeigeeinheiten, Ferninterface zur Datenfernübertragung und sonstiger peripherer Systeme gestattet.The number of connectable to a control unit 2 process interface is limited by the storage capacity and computing time of the single-chip microcomputer 9 used. The output-side interface configuration, computer-specific interface 15 may be a serial bidirectional and / or at least one direct parallel interface. The parallel interface is preferably used to directly influence the control circuits or the signaling of hazardous states, while the serial interface allows the connection of other preprocessing units with master function, control and display units, remote interface for remote data transmission and other peripheral systems.

Zur Kaskadierung mehrerer Vorverarbeitungseinheiten wird jeweils an die prozeßseitige SlO-Schnittstelle des Masters die ausgangsseitige SlO-Schnittstelle des Slave angeschlossen.For cascading a plurality of preprocessing units, the output-side SlO interface of the slave is connected to the respective process-side SlO interface of the master.

Die als Slave arbeitende Vorverarbeitungseinheit erweitert die Anzahl der zu realisierenden Prozeßschnittstellen und realisiert vorzugsweise komplexe, in sich abgeschlossene Meßaufgaben.The preprocessing unit operating as a slave expands the number of process interfaces to be implemented and preferably realizes complex, self-contained measuring tasks.

Claims

Single-chip computer-controlled measured value preprocessing unit, characterized in that coupling units 4, 5 and 6 via a special internal BUS system 3 with a control unit 2; consisting of a connection control for data transmission 7, a bus electronics 8, a single-chip microcomputer 9, a program and I / O memory 10, a function and voltage monitoring 11 and a clock generation 12 communicate bidirectionally, wherein the coupling units 4, 5 and 6 are differentiated in their configuration depending on the transmitter 13 to be connected and independent of the provided output signals of the commercial and intelligent transmitter galvanic isolation, Meßwertaufbereitung and connect BUS and implement the connection control for data transmission 7 via a serial and / or parallel interface 15 with units of Process control 14 are connected.