DD232589A1

DD232589A1 - DATA MEASUREMENT SYSTEM FOR BINARY SIGNALS WITH A TWO-WIRE TRANSMISSION LINE

Info

Publication number: DD232589A1
Application number: DD27063384A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Lohfink; Manfred Seifart; Helmut Beikirch; Dietrich Henze; Juergen Schroeder
Original assignee: Kali Veb K
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1984-12-12
Publication date: 1986-01-29

Abstract

Die Erfindung betrifft die Uebertragung mehrerer Binaersignale aus dezentralen Signalquellen mit einer Zweidraht-Leitung. Ziel ist es, den Materialaufwand zu senken bei gleichzeitiger Erhoehung der Verfuegbarkeit der zu automatisierenden Produktionseinrichtungen. Die technische Aufgabe, ein Uebertragungssystem fuer Binaersignale mit einer Zweidraht-Leitung bei gleichzeitiger Steuerenergieversorgung ueber diese Leitung zu entwickeln, wird dadurch geloest, dass die Binaersignalquellen an Datensender angeschlossen sind, die entsprechend serialisierte Datenimpulse nach Empfang der zugeordneten Adressen an die Zweidraht-Leitung abgeben, wobei die Versorgungsenergie ueber die gleiche Leitung uebertragen in den Impulspausen durch eine Eingangspufferschaltung des Datensenders, bestehend aus Diode und Kondensator, gespeichert und waehrend der Impulsuebertragung wieder an das System abgegeben wird. Die Erfindung wird bei der Signaluebertragung und -verarbeitung in dezentralen elektrischen Steuerungssytemen angewendet. Fig. 2The invention relates to the transmission of multiple binary signals from decentralized signal sources with a two-wire line. The aim is to reduce the cost of materials while increasing the availability of automated production facilities. The technical task of developing a transmission system for binary signals with a two-wire line with simultaneous control energy supply via this line is achieved by connecting the binary signal sources to data transmitters which deliver correspondingly serialized data pulses to the two-wire line after receiving the assigned addresses, wherein the supply energy over the same line transmitted in the pulse intervals by an input buffer circuit of the data transmitter, consisting of diode and capacitor, stored and delivered during the pulse transmission back to the system. The invention is applied to signal transmission and processing in distributed electrical control systems. Fig. 2

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Meßdatenerfassungssystem für Binärsignale mit einer Zweidraht-ÜbertragungsleitungMeasurement data acquisition system for binary signals with a two-wire transmission line

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf die Übertragung paralleler binärer Signale in dezentralen Steuerungs-systemen, das heißt bei der Überwachung und Steuerung von Schaltsystemen an automatisierten Produktionseinrichtungen mit räumlich voneinander entfernten binären Signalquellen. Ein typischer Anwendungsfall ist die automatisierte Überwachung und Steuerung von Gurtbandforderern, bei denen alle Binärsignale entlang der Förderstrecke erfaßt und ausgewertet werden.The invention relates to the transmission of parallel binary signals in decentralized control systems, that is, in the monitoring and control of switching systems in automated production facilities with spatially separated binary signal sources. A typical application is the automated monitoring and control of Gurtbandforderern in which all binary signals along the conveyor line are detected and evaluated.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Die bekannten in der Praxis realisierten dezentralen Steuerungssysteme sind_auf herkömmliche Weise aufgebaut, das Heißt, mit enormem Verkabelungs- und Geräteaufwand verbunden.Characteristic of the Known Technical Solutions The known decentralized control systems implemented in practice are constructed in a conventional manner, that is, associated with enormous cabling and equipment expense.

Nach DD WP 202 969 "Schaltungsanordnung zur Realisierung eines Meßdatenerfassungssystems mit Zweidrahtbus" wird die Übertragung von Meßdaten mittels einer zwei-adrigen Steuerleitung ermöglicht. Es kann aber nur die Übertragung analoger Werte erfolgen und diese Lösung ist.deshalb für die Verarbeitung binärer Signale nicht geeignet.According to DD WP 202 969 "Circuitry for implementing a Meßdatenerfassungssystems with two-wire bus" the transmission of measured data is made possible by means of a two-wire control line. However, only the transmission of analog values can take place and this solution is therefore unsuitable for the processing of binary signals.

12.0EZ.1934*2lSO5912.0EZ.1934 * 2lSO59

In der DE Os.2236281 wird eine "Anordnung zur Übertragung von Meßwerten" beschrieben, die aber eine Steuerleitung von zehn Adern benötigt. Nach der DE OS 3110600 "Station von Fernwirkeinrichtungen" ist zur Übertragung ein Datenbus von acht Adern erforderlich. Die DE PS 3036923 "Mit Eingabeeinrichtungen wahlweise bestückbare Station für Signalübertragungseinrichtungen" beschreibt den zur Verarbeitung notwendigen getrennten Steuer-, Adress- und Informationsbus.In DE Os.2236281 an "arrangement for the transmission of measured values" is described, but which requires a control line of ten wires. According to DE OS 3110600 "Station of telecontrol devices" a data bus of eight wires is required for transmission. DE PS 3036923 "optionally equipped with input devices station for signal transmission devices" describes the necessary for processing separate control, address and information bus.

Nach DE OS 2521388 "Schaltungsanordnung zur Übertragung digitaler Daten" muß jeder Signal- beziehungsweise Datenquelle je ein Sender und Empfänger zugeordnet werden· Entsprechend der _;DE OS 2652644 "Vorrichtung zum Empfang, Weiterverarbeiten sowie zum Aufbereiten und Senden von Fernwirkdaten" wird die Übertragung der Daten rechnergesteuert. Zusätzlich benötigt die Empfangseinrichtung eine programmierbare Synchronisiereinrichtung für den steuerbaren programmierbaren Taktgenerator. Nach DE OS 3032691 "FernTOirkeinrichtung mit Ausgabe von empfangenen Meldungen und von Zustandsmeldungen abhängig vom Betriebszustand der Stationen" wird für die Bussteuerung, das heißt, für die zyklische Abfrage der Stationen und die Zuordnung einer Adresse zu den Betriebszustandsmeldungen der Stationen, ein Mikrorechner benötigt. Die Verarbeitung der Meldungen erfolgt anschließend in einem seperaten Rechner. Nach den GB PS 1538190 "Remote control system"·und 1 590 004 "Remote control system for the selective triggering of receivers, particulary in a motor vehicle, with receiver revertive or return signalling" wird für die Übertragung ein 4-Drahtbus benötigt. Beim Uo 3 968 477 "Control apparatus for electrical devices" besteht das System aus einem Sender mit mehreren Empfängern und der Zweidrahtbus dient nur der Steuerung beziehungsweise Signalübertragung und nicht noch der ,Stromversorgung.According to DE OS 2521388 "Circuitry for the transmission of digital data" must each signal or data source per a transmitter and receiver to be assigned · According to _; DE OS 2652644 "Apparatus for receiving, processing as well as for preparing and transmitting telecontrol data", the transmission of the data is computer controlled. In addition, the receiving device requires a programmable synchronizer for the controllable programmable clock generator. According to DE OS 3032691 "FernTOirkeinrichtung with output of received messages and status messages depending on the operating status of the stations" a microcomputer is required for the bus control, that is, for the cyclic polling of the stations and the assignment of an address to the operating status messages of the stations. The processing of the messages then takes place in a separate computer. According to GB PS 1538190 "Remote control system" and 1 590 004 "Remote control system for the selective triggering of receivers, particulary in a motor vehicle, with receiver revertive or return signaling", a 4-wire bus is required for the transmission. In Uo 3 968 477 "Control apparatus for electrical devices", the system consists of a transmitter with multiple receivers and the two-wire bus is used only for control or signal transmission and not the, power supply.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der erfindungsgemäßen Lösung ist es, die Nachteile der bekannten technischen Lösungen zu beseitigen, dabei steht die Einsparung an Kabel- und Leitungsmaterial im Vordergrund. Desweiteren soll die Verfügbarkeit der automatisierten Produktionseinrichtung erhöht und der Steuerungsenergieverbrauch gesenkt werden.The aim of the solution according to the invention is to eliminate the disadvantages of the known technical solutions, while the saving of cable and wire material is in the foreground. Furthermore, the availability of the automated production facility is to be increased and the control energy consumption to be reduced.

Darlegung des Wesens der Erfindung Die technische Aufgabe besteht darin, ein Übertragungssystem für eine Vielzahl von räumlich getrennt vorliegenden Binärsignalen über eine Zweidraht-Übertragungsleitung zu entwickeln, das die gleichzeitige Steuerenergieversorgung über diese Leitung ermöglicht.DISCLOSURE OF THE INVENTION The technical object is to develop a transmission system for a plurality of spatially separated binary signals over a two-wire transmission line which enables the simultaneous control power supply over this line.

Erfindungsgemäß werden Erfassungsmodule, sogenannte Datensender, in Sensornähe, das heißt, in der Nähe der binären Signalquellen angeordnet. Diese formen mehrere binäre Sensorsignale in eine serielle Dateninformation um, die von einer zentralen Steuerstelle über eine verdrillte Zweidraht-Leitung nach der entsprechenden Adressierung abgerufen werden kann. Es wurde gefunden, daß durch eine Pufferschaltung im Eingangsteil des Datensenders nicht nur die Abfrage der Daten, sondern ebenfalls die Energieversorgung der Sensoren sowie der Erfassungsmodule über den Zweidrahtbus erfolgen kann. Diese Eingangspufferschaltung besteht aus Diode und Kondensator und funktioniert in der Art und Weise, daß in den Impulspausen ein Laden des Systems erfolgt und während der Impulsübertragung diese gespeicherte Energie wieder abgegeben wird. Diese technische Lösung ist nur funktionstüchtig, wenn der Energiebedai-x* eines Datensenders sehr klein ist (Milliwatt-Bereich) und genügend Impulspausen auftreten. Die Erfüllung der ersten Bedingung hängt vor allem von der Wahl der elektronischen Bauelemente ab. Geeignet sind zum Beispiel G-MOS-Elemente. Entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, eine Vielzahl von Erfassungsmodulen, denen wiederum eine AnzahlAccording to the invention, detection modules, so-called data transmitters, are arranged close to the sensor, that is, in the vicinity of the binary signal sources. These convert several binary sensor signals into serial data information which can be retrieved from a central control station via a twisted pair cable after the appropriate addressing. It has been found that by a buffer circuit in the input part of the data transmitter not only the query of the data, but also the power supply of the sensors and the detection modules can be done via the two-wire bus. This input buffer circuit consists of diode and capacitor and functions in such a way that in the pulse pauses a loading of the system takes place and during the pulse transmission, this stored energy is released again. This technical solution is only functional if the energy data * of a data transmitter is very small (milliwatt range) and sufficient pulse pauses occur. The fulfillment of the first condition depends primarily on the choice of electronic components. Suitable examples are G-MOS elements. According to the solution according to the invention, it is possible, a plurality of detection modules, which in turn a number

von Sensorsignalen zugeordnet sind, an beliebige! Stelle anzuschließen. Die Folge der Adressierungen kann nach festgelegten Prioritäten ausgelöst werden und wird von der Software eines angeschlossenen Rechners bestimmt.are assigned by sensor signals to any! To connect. The sequence of addressing can be triggered according to defined priorities and is determined by the software of a connected computer.

Ausfuhrungsbeispielexemplary

Figur 1 zeigt die Anordnung der einzelnen Systemelemente an der. Zroeidraht-Übertragungsleitung.FIG. 1 shows the arrangement of the individual system elements on the. Zroeidraht transmission line.

An einer automatisierten Produktionseinrichtung befinden sich räumlich verteilt die verschiedenen Datensender 2, an die jeweils eine bestimmte Anzahl (zum Beispiel 8) von binären Signalquellen 1 angeschlossen werden können.The various data transmitters 2 are spatially distributed at an automated production facility, to each of which a certain number (for example 8) of binary signal sources 1 can be connected.

Die Datensender bestehen-aus Leiterkartenmodulen, jeweilsThe data transmitters consist of printed circuit board modules, respectively

ρ eine Leiterkarte 120 χ 160 mm pro Datensender. Durch das Aussenden einer impulszahlkodierten Adreßimpulsfolge von der Zentraleinheit 5 wird der Datensender mit der'identischen Adreßeinstellung aktiviert und legt nach Beendigung der Adressierung serialisierte Datenimpulse, die den Binärinformationen der Prozeßsignale entsprechen, an die Zweidraht-Leitung 3· Dabei wird die Busbetriebsspannung von 24 YoIt durch Tastung kurzgeschlossen. Die Datenimpulsfolge wird von der Zentraleinheit 5 empfangen und ausgewertet. Die hardwaremäßige Ankopplung an den Mikrorechner erfolgt mit einer speziellen Koppeleinheit 4 auf den Mikrorechnersystembus.ρ one printed circuit board 120 χ 160 mm per data transmitter. By sending out a pulse-number-coded address pulse train from the central unit 5, the data transmitter is activated with the identical address setting and, after the addressing has been completed, puts serialized data pulses corresponding to the binary information of the process signals to the two-wire line 3. In this case, the bus operating voltage of 24 yoIt is passed through Keying short-circuited. The data pulse sequence is received by the central unit 5 and evaluated. The hardware-based coupling to the microcomputer takes place with a special coupling unit 4 on the microcomputer system bus.

In Figur 2 ist ein Datensender 2 als Blockschaltbild dargestellt. Jeder dieser Sender ist über einen Bustreiber an die Zweidraht-Leitung angeschlossen. Nach Aufruf der jeweiligen Adresse des entsprechenden Senders,,, die durch die Adreßbrücke 10 in der Adreßerkennung 9 festgelegt ist, wird der Parallelserienwandler 6 aktiviert und die angeschlossenen binären Signale seriell durch den Bustreiber 8 auf die Zweidrahtleitung 3 übertragen. Zur . Sicherung der Signale (Abschluß der Informationsübertragung) wird durch eine Paritätsbildung 7 ein Paritätsbit gesendet. Nach Übertragung dieses Bits wird der nächste Sender abgefragt. Die Yersorgungsenergieübertragung überFIG. 2 shows a data transmitter 2 as a block diagram. Each of these transmitters is connected to the two-wire line via a bus driver. After calling the respective address of the corresponding transmitter, which is defined by the address bridge 10 in the address recognition 9, the parallel series converter 6 is activated and the connected binary signals are transmitted serially by the bus driver 8 to the two-wire line 3. To. Securing the signals (completion of the information transmission) is sent by a parity 7 a parity bit. After transmission of this bit, the next transmitter is polled. The supply of energy over

Zweidraht-Bus wird durch eine Pufferschaltung 11 mit Diode und Kondensator während der Datenübertragung gewährleistet. In den Impulspausen erfolgt die Auflasung und während der Impulsübertragung die Entladung und damit Energieversorgung.Two-wire bus is ensured by a buffer circuit 11 with diode and capacitor during data transmission. In the pulse intervals, the lightning and during the pulse transmission, the discharge and thus energy supply takes place.

Figur 3 zeigt ein Beispiel der Impulsfolge auf dem Zweidraht-Bus. Die Information der binären Signalquellen wird mittels Impulsbreite der Datenimpulse (schmaler Impuls = "0"; breiter Impuls = "1") verschlüsselt. Die Zeitkonstante Z" beträgt dabei <je nach Leitungslänge zwischen 50 ... 500 ytis. Die Übertragungsimpulse werden so bemessen, daß nach jedem Impuls eine mindestens gleichlange Impulspause eintritt.Figure 3 shows an example of the pulse train on the two-wire bus. The information of the binary signal sources is encoded by the pulse width of the data pulses (narrow pulse = "0", wide pulse = "1"). Depending on the length of the cable, the time constant Z " is between 50 ... 500 ytis. The transmission pulses are dimensioned so that an impulse break of at least the same duration occurs after each pulse.

Claims

Erfindu.ngsanspru.ch

1. Meßdatenerfassungungssystem for Binärsigfiale with a two-wire transmission line characterized in that a plurality of parallel binary signal sources are connected to a detection module, which is activated after receiving its associated address' and outputs serial data pulses corresponding to the binary information to the two-wire line , wherein this is done simultaneously with the supply of energy via the two-wire line such that stored by an input buffer circuit of the data transmitter consisting of diode and capacitor, the energy in the pulse intervals and the power is delivered to the system during the impulse transmission.

2. Meßdatenerfassungssystem according to item 1, characterized in that the energy consumption of a data transmitter is in the milliwatt range and sufficient pulse intervals occur for recharging.

For this

3 sheets of drawings