DE10200535A1

DE10200535A1 - Verfahren zur leitungssparenden Datenübertragung zwischen einem tragbaren Displayelement und einem Anschlusselement

Info

Publication number: DE10200535A1
Application number: DE2002100535
Authority: DE
Inventors: Markus Herzog
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2003-07-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem tragbaren Displayelement (1) und einem Anschlusselement (6) an ein Datenbusnetz, wobei zwischen dem Displayelement (1) und dem Datenbusnetz Datenbussignale und Statussignale übertragen werden. Zwischen Displayelement (1) und Anschlusselement (6) ist eine erste Verbindungsleitung (2, 3) zur Stromversorgung des Displayelements (1) und eine zweite Verbindungsleitung (4, 5) zur Übertragung der Datenbussignale und Statussignale vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem tragbaren Displayelement und einem Anschlusselement an ein Datenbusnetz, wobei zwischen dem Displayelement und dem Datenbusnetz serielle Datenbussignale und Statussignale übertragen werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Displayelement und ein Anschlusselement zur Durchführung des Verfahrens zur Datenübertragung.
Als Stand der Technik sind tragbare Displayelemente z. B. im Industrie- oder Fertigungsbereich bekannt, welche vom Benutzer an vorhandene Anschlusselemente (Boxen) angeschlossen werden, um über das Displayelement Maschinen, z. B. Werkzeugmaschinen, und Anlagen ansteuern, programmieren oder abfragen zu können. Üblicherweise sind hierzu eine Vielzahl von Verbindungsleitungen zwischen Displayelement und Anschlusselement erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem tragbaren Displayelement und einem Anschlusselement anzubieten, bei dem nur eine verminderte Anzahl von Verbindungsleitungen zwischen Displayelement und Anschlusselement benötigt wird. Ferner sollen ein Displayelement und ein Anschlusselement mit einer verminderten Anzahl von Verbindungsleitungen zur Durchführung des Verfahrens zur Datenübertragung angeboten werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind zwischen Displayelement und Anschlusselement eine erste doppelte Verbindungsleitung zur Stromversorgung des Displayelements sowie eine zweite doppelte Verbindungsleitung zur Übertragung der Datenbussignale und Statussignale vorgesehen. Separate Verbindungsleitungen insbesondere zur Übertragung einzelner Statussignale, wie dies bei Verfahren nach dem Stand der Technik vorgesehen ist, sind nicht mehr erforderlich.
Erfindungsgemäß werden Statussignale und Konfigurationsdaten des Displayelements und der abzufragenden Maschine oder Anlage über die zweite Verbindungsleitung übertragen. Damit wird die Handhabung des tragbaren Displayelements erleichtert und sinken die Kosten für die Herstellung des Displayelements.
Durch eine Codierung der Datenbussignale können auf der Verbindungsleitung zur Übertragung der Datenbussignale auch Statussignal und Konfigurationsdaten übertragen werden. Damit kann diese Verbindungsleitung mehrfach genutzt werden.
Vorteilhafterweise wird als Codierung der Datenbussignale eine an sich bekannte Manchester-Codierung verwendet werden. Eine derartige Manchester-Codierung kann mit geringem Aufwand ver- und entschlüsselt werden.
Die Grundfrequenz des manchester-codierten Datenbussignals kann in Abhängigkeit von Schaltzuständen der Konfigurationsdaten oder der Statussignale zur Übertragung der die jeweiligen Schaltzustände widerspiegelnden Statussignale gewählt werden.
Dabei wird vorteilhafterweise für jeden bestimmten Schaltzustand der Konfigurationsdaten oder der Statussignale eine bestimmte Grundfrequenz gewählt, so dass durch Entschlüsseln der Grundfrequenz eine eindeutige Erkennung bestimmter vorliegender Konfigurationsdaten oder Statussignale ermöglicht wird.
Vorteilhafterweise werden vorliegende Statussignale im tragbaren Displayelement mit einer Manchester-Codierung versehen und über die Verbindungsleitung für Datenbussignale mit dem Anschlusselement ausgetauscht. Danach kann eine Decodierung des manchester-codierten Datenbussignals im Anschlusselement erfolgen und kann das decodierte Datenbussignal in einen mit dem Anschlusselement verbundenen Industriebus z. B. zu einem Zentralrechner oder einem Host-Rechner weitergeleitet werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Verfahrensvariante können bestimmte Statussignale, die z. B. aus Sicherheitsgründen hoch verfügbar sein müssen (z. B. ein Notaus-Signal), durch Modulation der zwischen Displayelement und Anschlusselement übertragenen Datenbussignale übertragen werden. Dabei wird den Datenbussignalen eine Gleichspannung im Displayelement überlagert, welche im Anschlusselement erkannt und ausgelesen wird. Hierdurch werden bestimmte (insbesondere sicherheitsrelevante) Statussignale durch Modulation des Datenbussignals leitungssparend zwischen Displayelement und Anschlusselement übertragen.
Das erfindungsgemäße Displayelement und das Anschlusselement sind leitungssparend ausgeführt und werden im Zusammenhang mit den Zeichnungsfiguren näher erläutert.
Anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungsfiguren ist die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Datenübertragung zwischen tragbaren Displayelement und Anschlusselement sowie
Fig. 2 schematische Beispiele einer Manchester-Codierung der Datenbussignale.
Fig. 1 zeigt ein Displayelement 1, welches über Verbindungsleitungen 2, 3 (doppelte Verbindungsleitung) zur Stromversorgung mit einem Anschlusselement 6 verbunden ist. Ferner sind Verbindungsleitungen 4, 5 zwischen Anschlusselement 6 und Displayelement 1 vorgesehen. Über diese zweite doppelte Verbindungsleitung, bestehend aus den Verbindungsleitungen 4 und 5, werden insbesondere serielle Datenbussignale zwischen dem über eine Verbindung 7 auf an sich bekannte Weise mit einem Industriebus verbundenen Anschlusselement 6 und dem tragbaren Displayelement 1 übertragen.
Das Displayelement 1 besitzt ein an sich bekanntes Frequenzelement 8 zur Erzeugung bestimmter Grundfrequenzen in eindeutiger Abhängigkeit von vorliegenden Schaltzuständen der Konfigurationsdaten (z. B. von Datenprotokollangaben) oder der Statussignale (z. B. von Schalterstellungen An/Aus). Die jeweilige gewählte Grundfrequenz des Frequenzelements 8 wird in einen Codierer 9 eingespeist, in den auch über einen Controller 10 ein an sich bekanntes NRZ-Signal ("non-return-to- zero") eingespeist wird. Damit werden über die Verbindungsleitungen 4 und 5 als Ausgang des Codierers 9 Manchester-codierte Datenbussignale entsprechend den vorliegenden Schaltzuständen der Konfigurationsdaten oder der Statussignale übertragen.
Im Anschlusselement 6 werden die übertragenen Datenbussignale im an sich bekannten Decodierer 11 durch Erkennung der Grundfrequenz decodiert. In einem an sich bekannten Auswertungselement 19 kann die vorliegende Grundfrequenz ausgewertet und zur weiteren Auswertung über eine Verbindung 20 z. B. an eine nicht abgebildete EDV-Einheit weitergeleitet werden. Somit werden die vorliegenden Schaltzustände vom Anschlusselement 6 erkannt. Ferner wird das decodierte Datenbussignal, also das NRZ-Signal, über die Verbindung 7 an den Industriebus weitergeleitet.
Zur Übertragung bestimmter, insbesondere sicherheitsrelevanter Statussignale (z. B. Notaus-Signale) wird auf die Datenbussignale in den Verbindungsleitungen 4 und 5 eine Gleichspannung einer Gleichspannungsquelle 12 aufmoduliert.
Bei Betätigung des sicherheitsrelevanten Statussignals, z. B. über den Notaus-Schalter 13, wird die nun anliegende Gleichspannung auf die Datenbussignale in den Verbindungsleitungen 4, 5 aufmoduliert. Auf Seite des Anschlusselements 6 wird die aufmodulierte Gleichspannung durch einen Filter 14 ausgelesen und über eine Verbindung 21 z. B. zum sofortigen Anhalten der dem Displayelement 1 zugeordneten Maschine weitergeleitet. Filter 14 und Gleichspannungsquelle 12 sind durch Kondensatoren 15, 16 sowie durch Spulen 17, 18 mit den Verbindungsleitungen 4, 5 zu deren Schutz verbunden.
Erfindungsgemäß wird somit ein leitungssparendes Verfahren zur Datenübertragung beschrieben, bei dem übertragene Datenbussignale codiert und/oder moduliert werden.
Fig. 2 zeigt Anwendungsbeispiele für Manchester-Codierungen mit verschiedenen Grundfrequenzen entsprechend verschiedener vorliegender Schaltzustände. Signal 1 zeigt ein NRZ-Clock- Signal, welches ein Zeitfenster und damit die zu übertragende Bit-Länge des Datenbussigals vorgibt. Ferner liegt als Signal 2 ein NRZ-Signal, nämlich ein nicht-codiertes Datenbussignal vor, welches im Anschlusselement 6 als wiederum decodiertes Signal (Signal 9) über die Verbindung 7 an den Datenbus weitergeleitet wird. Das Signal 2 wird nun entsprechend vorliegenden Schaltzuständen codiert.
Gemäß Kurve 3 sind ein erstes Statussignal mit Lage "0" und ein zweites Statussignal ebenfalls mit der Lage "0" zu übertragen. Durch Zusammenschau der Signale 2 und 3 entsteht bei Manchester-Codierung Signal 4. Dabei wird z. B. eine Kombination der Signallagen "0" und "1" als "0" gewertet, ebenso wie eine Kombination der Signallagen "1" und "0". Als "1" wird eine Kombination der Signallagen "0" und "0" sowie "1" und "1" gewertet.
Entsprechend ergibt sich bei einem anderen Schaltzustand gemäß Signal 5 (z. B. Schaltzustand mit einem ersten Statussignal mit der Signallage "0" und einem weiteren Statussignal mit der Signallage "1") in Zusammenschau mit Signal 2 ein codiertes Datenbussignal nach der angegebenen Kombinationsregel gemäß Signal 6.
Der Schaltzustand gemäß Signal 7(z. B. Schaltzustand mit einem ersten Statussignal mit der Signallage "1" und einem zweiten Statussignal mit der Signallage "0") führt in Zusammenschau mit Signal 2 zu einem manchester-codierten Signal 8.
Insgesamt ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren durch eindeutige Manchester-Codierung der übertragenen Datenbussignale die vorhandene doppelte Verbindungsleitung, nämlich die Verbindungsleitungen 4 und 5 zwischen Anschlusselement 6 und Displayelement 1 auch zur Übertragung von Statussignalen zu nutzen, ohne dass separate Statussignalleitungen notwendig werden.
Ferner wird in dem beschriebenen Verfahren eine Aufmodulation eines Gleichspannungssignals ebenfalls auf das Datenbussignal in den Verbindungsleitungen 4 und 5 ermöglicht, wodurch auch bei derartigen sicherheitsrelevanten Statussignalen keine weiteren separaten Verbindungsleitungen zwischen Anschlusselement 6 und Displayelement 1 erforderlich werden.

Claims

1. Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem tragbaren Displayelement und einem Anschlusselement an ein Datenbusnetz, wobei zwischen dem Displayelement und dem Datenbusnetz Datenbussignale und Statussignale übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Displayelement und Anschlusselement eine erste Verbindungsleitung zur Stromversorgung des Displayelements und eine zweite Verbindungsleitung zur Übertragung der Datenbussignale und Statussignale vorgesehen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenbussignale codiert sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Codierung der Datenbussignale eine Manchester-Codierung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfrequenz des manchester-codierten Datenbussignals in Abhängigkeit von Schaltzuständen der Konfigurationsdaten oder der Statussignale des tragbaren Displayelements gewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden bestimmten Schaltzustand der Konfigurationsdaten oder der Statussignale eine bestimmte Grundfrequenz gewählt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Manchester-Codierung der Datenbussignale im Displayelement erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Decodierung des manchester-codierten Datenbussignals im Anschlusselement erfolgt und das decodierte Datenbussignal wieder in ein Datenbusnetz eingespeist wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenbussignale zur Übertragung bestimmter Statussignale im tragbaren Displayelement mit einer Gleichspannung überlagert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die überlagerte Gleichspannung im Anschlusselement die überlagerte Gleichspannung detektiert wird und damit das Vorhandensein eines bestimmten Statussignals festgestellt wird.

10. Displayelement zur Durchführung des Verfahrens zur Datenübertragung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Verbindungsleitung (2, 3) zur Stromversorgung des Displayelements (1) und eine zweite Verbindungsleitung (4, 5) zur Übertragung von Datenbussignalen und Statussignalen vorgesehen ist.

11. Anschlusselement zur Durchführung des Verfahrens zur Datenübertragung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Verbindungsleitung (2, 3) zur Stromversorgung des Displayelements (1) und eine zweite Verbindungsleitung (4, 5) zur Übertragung von Datenbussignalen und Statussignalen vorgesehen ist.