DD255604A1

DD255604A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DETECTING BINARY PROCESS EXPENSES

Info

Publication number: DD255604A1
Application number: DD29578486A
Authority: DD
Inventors: Peter Gibas; Rolf Walther; Dietmar Hofmann; Werner Kriesel; Dietmar Telschow; Andreas Brauner; Rudolf Ryll; Peter Helm
Original assignee: Geraete & Regler Werke Veb
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1988-04-06

Abstract

Die Erfindung ist ueberall anwendbar, wo eine Anzahl binaerer Zustaende unabhaengig voneinander erfasst und eine Weiterverarbeitung zugefuehrt werden muessen, insbesondere in Automatisierungsanlagen. Die Erfassung der Zustaende mehrerer Binaerwertgeber erfolgt unter Ausnutzung der Impulsreflexion. Die erfindungsgemaesse Schaltung ist so aufgebaut, dass in eine homogene elektrische Leitung gezielt Stoerstellen, bestehend aus der Reihenschaltung einer Diode, eines Widerstandes und einen durch einen Binaerwertgeber beeinflussten Schalter, eingefuegt werden. Ist eine Stoerstelle durch den entsprechenden Binaerwertgeber zugeschaltet, wird ein Teil eines in die Leitung eingespeisten Impulses an der entsprechenden Stoerstelle zum Leitungsanfang zurueckreflektiert und entsprechend ausgewertet. Die bei Zuschaltung mehrerer Stoerstellen auftretenden Mehrfachreflexionen werden mittels der eingefuegten Dioden weitestgehend beseitigt. Fig. 1The invention is applicable everywhere where a number of binary states must be independently detected and further processed, in particular in automation plants. The detection of the states of several binary transducers takes place using the pulse reflection. The inventive circuit is constructed so that in a homogeneous electrical line targeted Stoerstellen, consisting of the series connection of a diode, a resistor and a influenced by a Binaerwertgeber switch, are inserted. If a fault is activated by the corresponding binary encoder, a part of a pulse fed into the line is reflected back to the beginning of the line at the corresponding fault location and evaluated accordingly. The multiple reflections occurring when connecting several interference points are largely eliminated by means of the inserted diodes. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erfassung bzw. Abfrage binärer Prozeßzustände in einer einkanaligen linienförmigen Anordnung. Die Anwendung ist in allen Gebieten der Technik möglich, in denen der Zustand einer Anzahl binärer Geber erfaßt und einer entsprechenden Auswerte- bzw. Weiterverarbeitungseinheit zugeführt werden muß, insbesondere zur Binärwerterfassung in Automatisierungsanlagen.The invention relates to a circuit arrangement for detecting or querying binary process states in a single-channel linear arrangement. The application is possible in all fields of technology in which the state of a number of binary encoders must be detected and fed to a corresponding evaluation or further processing unit, in particular for binary value acquisition in automation systems.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Zur Erfassung mehrerer binärer Prozeßzustände und deren Informationsübertragung sind sternförmige Informationsübertragungsstrukturen bekannt und üblich. Derartige Übertragungsstrukturen sind auf Grund ihres relativ hohen Materialeinsatzes ökonomisch ungünstige Lösungen. Aus diesen Gründen ist der Übergang zu linienförmigen Übertragungsstrukturen wünschenswert. Eine Möglichkeit zur Erfassung binärer Prozeßzustände mittels linienförmiger Informationsübertragungsstruktur ist das aus der Meßtechnik bekannte Impulsreflexionsverfahren zur Bestimmung von Fehlern in Kabeln und Leitungen. Die dabei bekannten Anordnungen gehen davon aus, das in eine homogene elektrische Leitung gezielt definierte Störstellen eingearbeitet werden, deren Zustand durch einen den Prozeßzustand repräsentierenden Binärwertgeber beeinflußt werden. Eine solche Anordnung ist in US 3.691.519 beschrieben. In dieser Anordnung sind in eine homogene elektrische Leitung eine bestimmte Anzahl von definierten Störstellen eingefügt. Diese Störstellen bestehen im wesentlichen aus einem Widerstand und einem Schalter. Mittels des Schalters kann der Widerstand in die homogene Leitung als Querwiderstand geschaltet werden. Die homogene elektrische Leitung ist mit einem Impulsgeber und einer Auswerteeinrichtung gekoppelt. Vom Impulsgeber werden in die elektrische Leitung in definierten Zeitabständen Impulse gesendet. Ist ein Querwiderstand eingeschaltet, wird an der entsprechenden Störstelle ein Teil des Impulses reflektiert und an die Auswerteeinrichtung zurückgegeben. Auf diese Weise kann aus dem reflektierten Impulsanteil der Zustand der Störstelle und damit die entsprechende Information aus dem Prozeß gewonnen werden. Der entscheidende Nachteil dieser Anordnung besteht jedoch darin, daß bei gleichzeitiger Einschaltung mehrerer Störstellen Mehrfachreflexionen auftreten, die eine exakte Auswertung erheblich verkomplizieren.To capture a plurality of binary process states and their information transfer star-shaped information transfer structures are known and common. Such transfer structures are due to their relatively high material use economically unfavorable solutions. For these reasons, the transition to linear transmission structures is desirable. One possibility for detecting binary process states by means of a line-shaped information transmission structure is the pulse reflection method known from measurement technology for the determination of faults in cables and lines. The arrangements known in this case are based on the incorporation of specifically defined impurities in a homogeneous electrical line whose state is influenced by a binary value transmitter representing the process state. Such an arrangement is described in US 3,691,519. In this arrangement, a certain number of defined impurities are inserted in a homogeneous electrical line. These impurities consist essentially of a resistor and a switch. By means of the switch, the resistor can be switched into the homogeneous line as a cross resistance. The homogeneous electrical line is coupled to a pulse generator and an evaluation device. The pulse generator sends pulses to the electrical line at defined time intervals. If a transverse resistor is switched on, a part of the pulse is reflected at the corresponding fault and returned to the evaluation device. In this way, the state of the defect and thus the corresponding information from the process can be obtained from the reflected pulse component. The decisive disadvantage of this arrangement, however, is that with simultaneous involvement of multiple impurities multiple reflections occur that significantly complicate an accurate evaluation.

Für eine gleichzeitige Erfassung mehrerer binärer Prozeßgrößen kommen damit die bekannten Anordnungen unter Nutzung des Impulsreflexionsverfahrens nicht in Frage.For a simultaneous detection of multiple binary process variables so that the known arrangements using the pulse reflection method are out of the question.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, mit der mittels einer einkanaligen linienförmigen Übertragungsstruktur unter Nutzung der Impulsreflexion mehrere binäre Prozeßzustände gleichzeitig erfaßt werden können, ohne daß die Auswertung der reflektierten Signale ökonomisch unvertretbar hohen Aufwand erfordert.The aim of the invention is to provide an arrangement with which by means of a single-channel linear transmission structure using the pulse reflection multiple binary process states can be detected simultaneously without the evaluation of the reflected signals economically unreasonably high effort requires.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der die Werte mehrerer binärer Geber über einen linienförmigen, einkanaligen Übertragungsweg, in den definierte Störstellen so eingefügt sind, daß jede Störstelle mit einem Binärwertgeber gekoppelt ist, erfaßt werden, wobei die Störstellen so auszulegen sind, daß die bei gleichzeitiger Zuschaltung mehrerer Störstellen auftretenden Mehrfachreflexionen soweit unterdrückt werden, daß eine sichere und · eindeutige Auswertung der reflektierten Impulse möglich wird.The invention has for its object to provide a circuit arrangement with which the values of a plurality of binary encoder over a linear, single-channel transmission path, are inserted in the defined defects so that each point of failure is coupled to a binary encoder, are detected, the impurities so are to be interpreted that the multiple reflections occurring in the simultaneous connection of multiple impurities are suppressed so far that a safe and · unambiguous evaluation of the reflected pulses is possible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch in folgenden beschriebene Anordnung gelöst.According to the invention the object is achieved by the arrangement described below.

An den Anfang einer homogenen elektrischen Leitung wird über eine Koppeleinrichtung ein Impulsgenerator und eine Auswerteeinrichtung für reflektierte Impulse angeschlossen. In die homogene elektrische Leitung sind in Abständen, die größer sind als das Produkt aus Impulsdauer und Ausbreitungsgeschwindigkeit definierte Störstellen eingefügt. Diese Störstellen bestehen jeweils aus einer Diode, einem Widerstand und einem Schalter. Die Schalter sind mit Binärwertgebern gekoppelt.At the beginning of a homogeneous electrical line, a pulse generator and an evaluation device for reflected pulses is connected via a coupling device. In the homogeneous electrical line defined impurities are inserted at intervals that are greater than the product of pulse duration and propagation velocity. These impurities each consist of a diode, a resistor and a switch. The switches are coupled to binary encoders.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende:The operation of the circuit is the following:

Mit dem Impulsgenerator wird in die homogene elektrische Leitung zyklisch mit einer bestimmten Abtastfrequenz ein kurzer Impuls eingespeist, der sich auf der Leitung mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit fortbewegt.With the pulse generator, a short pulse is cyclically fed into the homogeneous electrical line at a certain sampling frequency, which propagates on the line at a propagation speed.

Die in den Störstellen enthaltenen Schalter werden entsprechend den zu erfassenden Prozeßzuständen unabhängig voneinander geöffnet oder geschlossen. Ist ein Schalter geöffnet, wird der Impuls durch die entsprechende Störstelle nicht beeinflußt.The switches contained in the impurities are opened or closed independently of each other according to the process conditions to be detected. If a switch is opened, the pulse is not affected by the corresponding fault.

Ist der Schalter geschlossen, wird an der entsprechenden Störstelle ein Teil des vorlaufenden Impulses zum Anfang der Leitung zurückreflektiert.If the switch is closed, part of the leading pulse is reflected back to the beginning of the line at the corresponding fault.

Aus der Kenntnis der Laufzeiten der einzelnen reflektierten Impulse, die durch die Leitungslängen zwischen den jeweiligen Störstellen bestimmt werden, lassen sich somit am Anfang der Leitung durch die Auswerteeinrichtung aus den dort eintreffenden reflektierten Impulsen die Zustände der einzelnen binären Geber bestimmen.From the knowledge of the propagation times of the individual reflected pulses, which are determined by the line lengths between the respective defects, the states of the individual binary encoders can be determined at the beginning of the line by the evaluation device from the reflected pulses arriving there.

Sind mehrere Schalter gleichzeitig geschlossen, d.h. mehrere Störstellen gleichzeitig zugeschaltet würden Mehrfachreflexionen auftreten. Aus diesem Grund ist in jede Störstelle eine Diode geschaltet. Diese Dioden sind dabei so angeordnet, daß sie für einen positiven vorlaufenden Impuls in Durchlaßrichtung geschaltet sind. Da die reflektierten zurücklaufenden Impulse umgekehrte Polarität besitzen/sind sie für diese in Sperrichtung geschaltet und werden somit durch vorgelagerte Störstellen mit geschlossenen Schalter nur unwesentlich beeinflußt. Ein weiterer Vorzug der Erfindung ist, das sehr hohe Abtastfrequenzen der Geber erreicht werden können. Dabei ist die kürzeste Abtastzeit nur begrenzt durch die doppelte Laufzeit vom Anfang der Leitung bis zur entferntesten Geberstelle.If several switches are closed simultaneously, i. If several impurities are switched on at the same time, multiple reflections would occur. For this reason, a diode is connected in each fault. These diodes are arranged so that they are connected for a positive forward pulse in the forward direction. Since the reflected returning pulses have reversed polarity / they are connected for this in the reverse direction and are thus influenced only slightly by upstream impurities with closed switch. Another advantage of the invention is that the very high sampling frequencies of the encoder can be achieved. The shortest sampling time is only limited by the double running time from the beginning of the line to the farthest encoder point.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigt Figur 1 die erfindungsgemäße Anordnung.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. 1 shows the arrangement according to the invention.

Durch den Impulsgenerator (1) wird über eine Koppeleinrichtung (3), z. B. in der Art eines aus der HF-Technik bekannten Leistungsteilers, ein kurzer Impuls zyklisch mit einer bestimmten Abtastfrequenz in eine homogene elektrische Leitung mit dem Wellenwiderstand (Z₀) eingespeist. In bestimmten Abständen, deren kleinster größer ist als das Produkt aus der Dauer des eingespeisten Impulses und dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit auf der Leitung, sind in der Leitung Störstellen (F) angeordnet, die durch Binärwertgeber (G) als definierte Störstellen in die Leitung geschaltet werden können. Die Störstellen sind dabei als eine Reihenschaltung aus einer Diode (V), einem Widerstand (R) und einen durch den Binärwertgeber (G) beeinflußten Schalter (S) aufgebaut. Die linienförmige Anordnung der Leitung und der Störstellen ist an ihrem Ende reflexionsfrei mit einem Widerstand (Z₀) abgeschlossen. Ist durch einen Binärwertgeber (G) ein Schalter (S) geschlossen, wird ein durch die Bemessung der Widerstände festgelegter Teil des vom Impulsgenerator (1) in die Leitung eingespeisten Impulses in Richtung Leitungsanfang zurückreflektiert. Der zurücklaufende Impuls hat dabei die entgegengesetzte Polarität zum vorlaufenden. Dadurch, daß die Dioden (V) in den Störstellen (F) so angeordnet sind, daß sie für den vorlaufenden Impuls bei geschlossenen Schalter in Durchlaßrichtung geschaltet sind und dadurch eine Reflexion ein Teil des Impulses hervorrufen, sind sie für alle anderen vorlaufenden Impulse in Sperrichtung geschaltet und beeinflussen die weiteren reflektierten Impulse nur unwesentlich.By the pulse generator (1) via a coupling device (3), z. B. in the manner of a power divider known from RF technology, a short pulse cyclically fed with a certain sampling frequency in a homogeneous electrical line with the characteristic impedance (Z ₀ ). At certain intervals, the smallest of which is greater than the product of the duration of the injected pulse and its propagation speed on the line, impurities (F) are arranged in the line, which can be switched into the line as defined impurities by binary value generators (G). The impurities are constructed as a series connection of a diode (V), a resistor (R) and a switch (S) influenced by the binary value generator (G). The linear arrangement of the line and the impurities is at its end reflection-free with a resistor (Z ₀ ) completed. If a switch (S) is closed by a binary value transmitter (G), a part of the pulse fed into the line from the pulse generator (1), determined by the dimensioning of the resistors, is reflected back towards the beginning of the line. The returning pulse has the opposite polarity to the leading. Characterized in that the diodes (V) are arranged in the impurities (F) so that they are connected for the leading pulse with closed switch in the forward direction and thereby cause a reflection of a portion of the pulse, they are for all other leading pulses in the reverse direction switched and affect the other reflected pulses only slightly.

Damit wird erreicht, daß Mehrfachreflexionen zwischen den Störstellen (F) der Leitung auf ein unerhebliches Maß beschränkt werden und eine sichere und eindeutige Auswertung der zeitlichen Folge der von den Störstellen (F) reflektierten Impulse in der am Anfang der Leitung an die Koppeleinrichtung (3) angeschlossenen Auswerteeinrichtung (2) erfolgen kann. Dadurch wird bei Einbeziehung der jeweiligen Werte für die Laufzeiten der reflektierten Impulse von den Störstellen (F) zurück zur Auswerteeinrichtung (2) eine exakte Ermittlung der Zustände der Binärwertgeber (G), die die Schalter der Störstellen beeinflussen, ermöglicht. Die durch die Auswerteeinrichtung (2) ermittelten Zustände der Binärwertgeber (G) werden einer Steuer- oder Informationsverarbeitungseinrichtung (6) zugeführt.This ensures that multiple reflections between the defects (F) of the line are limited to an insignificant degree and a safe and unambiguous evaluation of the temporal sequence of the impurities (F) reflected pulses in the beginning of the line to the coupling device (3). connected evaluation device (2) can take place. In this way, when the respective values for the propagation times of the reflected pulses from the defects (F) back to the evaluation device (2) are included, an exact determination of the states of the binary value transmitters (G) which influence the switches of the defects is made possible. The states of the binary value transmitters (G) determined by the evaluation device (2) are fed to a control or information processing device (6).

Ausgewertet wird in der Auswerteeinrichtung (2) das Vorhandensein bzw. NichtVorhandensein eines reflektierten Impulses an einer Stelle, die durch die Summe der Laufzeiten in Hin- und Rückrichtung zwischen der entsprechenden Störstelle (F) und der Auswerteeinrichtung (2) bestimmt wird.The evaluation device (2) evaluates the presence or absence of a reflected pulse at a location which is determined by the sum of the transit times in the outward and inward direction between the corresponding fault location (F) and the evaluation device (2).

Eine entsprechende Synchronisation zwischen ausgesendeten Impuls und der zeitlichen Erfassung der reflektierten Impulse wird durch eine Triggerleitung vom Impulsgenerator (1) zur Auswerteeinrichtung (2) hergestellt.A corresponding synchronization between the emitted pulse and the temporal detection of the reflected pulses is produced by a trigger line from the pulse generator (1) to the evaluation device (2).

Claims

1. Circuit arrangement for detecting binary process conditions via a linear one-channel transmission path in the form of a homogeneous electrical line of the type that a pulse generator and an evaluation device are connected to each other via a coupling device that is connected to the coupling device, the homogeneous electrical line that in this line in Defects are interspersed, each consisting of the series connection of a resistor and a switch (S), wherein the switches are designed so that they are opened or closed by binary value, characterized in that in the series connection of each impurity (F) a Diode (V) is inserted so that it is connected for leading on the homogeneous electric line positive pulses in the forward direction.