DE19841198A1

DE19841198A1 - Bedien- und Anzeigeeinheit für Automatisierungssysteme im untertägigen Berg- und Tunnelbau

Info

Publication number: DE19841198A1
Application number: DE1998141198
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kuensler; Herbert Buschmann; Wilhem-Hermann Prumbach; Wolfram Schuette
Original assignee: Siemens AG; RAG AG
Current assignee: Bartec Sicherheits-Schaltanlagen 58708 Mende GmbH; RAG AG
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2000-03-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedien- und Anzeigeeinheit für Automatisierungssysteme im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit einem sowohl alphanumerische als auch grafische Darstellungen erzeugenden Display und einem Feld von Ziffern- und Funktionstasten in einer den Vorschriften bezüglich der Eigensicherheit im untertägigen Berg- und Tunnelbau genügenden Baugruppe mit von einer Person handhabbaren Abmessungen, wobei diese Baugruppe neben der Steuerelektronik (50) für die Betätigung des Displays (21) und die Verarbeitung der Eingaben mittels der Ziffern- und Funktionstasten (22) einen im weiteren als FSK-Modem (53) bezeichneten Schnittstellenkoppler (9) zwischen Steuerelektronik (50) und Busleitung (1) eines PROFIBUS-M EEx I aufweist, der einerseits über ein eine galvanische Trennung herstellendes Koppelelement (11) Impulsfolgen als Schwingungen zweier vorgegebener Wechselspannungsfrequenzen in wählbarer Abhängigkeit von der Adressse eines jeweils gewünschten Busteilnehmers empfängt und für die Steuerelektronik (50) aufbereitet sowie andererseits von der Steuerelektronik (50) erzeugte Befehle und/oder Steuerdaten in Schwingungen zweier vorgegebener Wechselspannungsfrequenzen mit wählbarer Adressierung für einen gewünschten Busteilnehmer umwandelt und diese über das Koppelelement (11) an die Busleitung (1) abgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedien- und Anzeigeeinheit für Au tomatisierungssysteme im untertägigen Berg- und Tunnelbau gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Wie in allen anderen Industriezweigen, so sind in den vergange nen Jahren auch die Anlagen und Geräte im untertägigen Berg- und Tunnelbau weitgehend automatisiert worden, um sowohl den Abbau des hereinzugewinnenden Haufwerks, beispielsweise Stein kohle, als auch dessen Transport nach übertage in maximal mög lichem Umfang zu rationalisieren. Dazu dienen spezielle Automa tisierungsgeräte, d. h. Einheiten, in denen die Überwachung, Steuerung und Regelung für eine größere Zahl von Geräten oder Anlagenkomponenten zusammengefaßt ist, um diese in aufeinander abgestimmter Art und Weise in Form einer Prozeßsteuerung betä tigen zu können. Zur Kontrolle und eventuell erforderlichen ex ternen Beeinflussung jedes derartigen Prozeßablaufes durch einen oder mehrere Bediener ist dabei jedem Automatisierungsge rät eine Bedien- und Anzeigeeinheit zugeordnet, die als Schnittstelle zwischen Bediener und Prozeßablauf einerseits eine Anzeigeeinrichtung zur Darstellung aller wesentlichen Pa rameter des Prozeßablaufes und andererseits manuelle Bedie nungselemente zur Eingabe von vorgebbaren Variationen von Para metern und/oder Funktionen aufweist.

Die bisherige Entwicklung der vorgenannten Automatisierungsge räte hat allerdings dazu geführt, daß jeder Hersteller solcher Automatisierungsgeräte vorzugsweise ein Automatisierungssystem verwendet, das mit denjenigen des Wettbewerbs nicht kompatibel ist, zumindest aber firmenspezifische Kommunikationsprozeduren für die datentechnische Anbindung der zu steuernden Geräte oder Anlagenkomponenten einerseits und die zugehörige Bedien- und Anzeigeeinheit - gegebenenfalls einschließlich einer dazu parallelen Fernüberwachung (beispielsweise von übertage) - an dererseits. Demzufolge existieren dann untertage in einem Abbaubetrieb eine ganze Reihe unterschiedlicher Bedien- und Anzeigeeinheiten, die jeweils nur mit ihrem zugehörigen Automatisierungsgerät Informationen austauschen können, teil weise unseparierbar in ihr Automatisierungsgerät integriert sind und jeweils eine eigene Bedienoberfläche aufweisen, so daß die Einrichtung eines einzigen gemeinsamen und einfach zu be dienenden Steuerstandes an geeigneter Stelle vor Ort nahezu un möglich ist.

Für den übertägigen Bereich ist es bekannt, unterschiedliche Automatisierungsgeräte mittels eines sogenannten PROFIBUS gemäß DIN-Norm 19245 bzw. EN 50170, Vol. 2/3 miteinander zu vernet zen. Die Anwendung dieses PROFIBUS untertage war jedoch zunächst wegen der dort erforderlichen Eigensicherheit aller elektrischen Einrichtungen nicht möglich. Außerdem erlaubt der vorgenannte PROFIBUS sowohl bei einer Übertragungsgeschwindig keit von 93.750 Bit/s als auch bei einer solchen von nur 9600 Bit/s lediglich eine maximale Leitungslänge von 1200 m. Das würde unter Umständen gerade ausreichen, um die unmittelbar in einem Abbaubetrieb erforderlichen und vorhandenen Automatisie rungsgeräte miteinander zu vernetzen, nicht jedoch, um die je weiligen Datenmengen bis zu einer zentralen Steuerwarte unter tage, beispielsweise im Füllort-Bereich, oder gar bis zur Gru benwarte übertage zu übermitteln.

Aus diesen Gründen wurde für den untertägigen Berg- und Tunnel bau, insbesondere für den deutschen Steinkohlenbergbau, ein ab gewandelter PROFIBUS-M EEx I entwickelt, bei dem die Datenüber tragung mittels des Frequency-Shift-Keying(FSK)-Verfahrens un ter Verwendung einer Wechselspannung mit einem Sendepegel von 4 V_ss an 75 Ω, Frequenzen von 93,75 kHz für den Signalzustand 1 und 187,5 kHz für den Signalzustand 0, eine festgelegte Über tragungsrate von 93750 Bit/s und einer maximalen Reichweite von 5000 m erfolgt, wobei die Reichweite durch Kopplung jeweils zweier der vorgenannten Bussegmente über EEx I-Repeater mehr fach vervielfachbar ist. Die Verwendung einer Wechselspannung ermöglicht jeweils eine galvanische Entkopplung zwischen PROFIBUS und Busteilnehmern und fördert damit die Verwendung eines eigensicheren Übertragungsverfahrens, was im übrigen auch für die vorgenannten EEx I-Repeater zutrifft. Der Bus selbst ist in Form von verschiedenen Netztopologien, beispielsweise einer Li nie, eines Baumes oder eines Sternes, mit Stichleitungen struk turiert, der Zugriff auf den Bus erfolgt durch aktive Teilneh mer nach dem Token-Passing-Verfahren, durch passive Teilnehmer nach dem Master-Slave-Verfahren.

Der vorliegenden Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Bedien- und Anzeigeeinheit zur Verfügung zu stellen, die es gestattet, an beliebig geeigneter Stelle unter- oder über tage als aktiver Teilnehmer an den PROFIBUS-M EEx I angekoppelt zu werden, die relevanten Informationen aller übrigen an dem in Rede stehenden Bus angekoppelten Teilnehmer gezielt empfangen und alphanumerisch oder grafisch darstellen und die variierba ren Parameter und/oder Funktionen aller dieser Teilnehmer auf einfache Art und Weise gezielt verändern zu können, wobei diese Bedien- und Anzeigeeinheit auch noch ohne Aufwand ortsveränder lich sein sollte.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1.

Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß die Bau gruppe aus einer in jedem untertage zulässigen und geeigneten Gehäuse montierbaren Einbaueinheit besteht, die an einem stabi len Tragrahmen in einer schichtartig aufgebauten Anordnung in einer ersten, teilweise in Aussparungen des Tragrahmens angeordneten Schicht das Display und das Feld von Ziffern- und Funktionstasten und in einer unter der ersten Schicht angeord neten weiteren Schicht neben der Steuerelektronik bekannter Art für die Betätigung des Displays und die Verarbeitung der Einga ben mittels der Ziffern- und Funktionstasten eine zwischen Steuerelektronik und Signalein- und -ausgang geschaltete, im weiteren als FSK-Modem bezeichnete elektronische Schaltungsan ordnung beinhaltet, die als Schnittstellenkoppler zwischen Steuerelektronik und Busleitung eines PROFIBUS-M EEx I aus gebildet ist und einerseits Signale in Form von Impulsfolgen als Schwingungen zweier vorgegebener Wechselspannungsfrequenzen in wählbarer Abhängigkeit von der Adresse eines jeweils ge wünschten weiteren Busteilnehmers empfängt und für die Steuer elektronik aufbereitet sowie andererseits von der Steuerelek tronik erzeugte Befehle und/oder Steuerdaten in Schwingungen zweier vorgegebener Wechselspannungsfrequenzen mit wählbarer Adressierung für einen gewünschten weiteren Busteilnehmer um wandelt und diese an die Busleitung abgibt, wobei die Kopplung zwischen dem FSK-Modem und der Busleitung über ein Koppelele ment bekannter Art erfolgt, das eine galvanische Trennung her stellt, weil eine solche Bedien- und Anzeigeeinheit gestattet, sie an jeder gewünschten Stelle in die Busleitung eines PROFI- BUS-M EEx I einzukoppeln und dann von dort aus alle mittels ei nes jeweils leicht nachzurüstenden Schnittstellenkopplers an die Busleitung dieses PROFIBUS angekoppelten Au tomatisierungsgeräte bezüglich ihrer Prozeßparameter und -zu stände einzeln abzufragen und gegebenenfalls mittels der Zif fern- und Funktionstasten im jeweils gewünschten Sinne zu be einflussen. Dabei läßt sich dies nicht nur im Bereich eines Ab baubetriebes durchführen, sondern beispielsweise auch - zumin dest dann, wenn die Busleitung mittels eines oder mehrerer Re peater bis in die übertägige Grubenwarte geführt wird - im Be reich des normalerweise mehrere Kilometer von den Abbaubetrie ben entfernten Füllortes oder einem sonstigen beliebigen Ort im untertägigen Grubengebäude, an dem die Busleitung vorbeiläuft - insbesondere dann, wenn die in Rede stehende Bedien- und Anzei geeinheit nicht nur von einer Person handhabbare Abmessungen aufweist, sondern diese Abmessungen bis auf die Größenordnung üblicher Fernbedienungsgeräte reduziert sind. Dies ermöglicht dann z. B., daß sich eine verantwortliche Führungskraft bei ei ner erheblichen Betriebsstörung bereits frühzeitig vor Errei chen des entsprechenden Ortes über die vorhandene Lage infor mieren kann. Dabei liegt stets - unabhängig von der Art und Herkunft des jeweils abgefragten Automatisierungsgerätes und der von diesem vorgenommenen Prozeßsteuerung - die gleiche Be dienoberfläche vor, was die Übersichtlichkeit erheblich ver bessert. Dies läßt sich im vorliegenden Fall auch noch dadurch optimieren, daß einerseits die Beschriftung der Ziffern- und Funktionstasten selbstverständlich frei wählbar und austausch bar ist und andererseits mit der üblichen Steuerelektronik auch die Steuerungsfunktionen frei wählbar zugeordnet werden können.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bedien- und An zeigeeinheit erweist es sich darüber hinaus als vorteilhaft, daß die Steuerelektronik nach dem Aufschalten der Bedien- und Anzeigeeinheit auf einen Profibus deren Profibusadresse unter Verwendung des Token-Passing-Verfahrens bekannter Art eigen ständig vergibt, nachdem ein vorgegebener ständiger Busteilneh mer periodisch alle möglichen Profibusadressen von der höchsten zur niedrigsten aufgerufen hat, da dies das Aufschalten der Be dien- und Anzeigeeinheit auf einen im untertägigen Grubenbe trieb verlegten und mit einer Vielzahl von nicht unmittelbar feststellbaren vorhandenen Busteilnehmern belegten Profibus we sentlich erleichtert.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Be dien- und Anzeigeeinheit ist dann gegeben, wenn das Feld von Ziffern- und Funktionstasten eine Folientastatur bekannter Art ist, weil dies eine einfache Maßnahme darstellt, um einerseits die Eigensicherheit der Bedien- und Anzeigeeinheit zu erhöhen und andererseits die Ablesbarkeit der Tastenbeschriftung auch im rauhen untertägigen Bergbaubetrieb deutlich zu verbessern, was vorteilhafterweise noch dadurch unterstützt werden kann, daß die Folientastatur mit auswechselbaren Beschriftungsfeldern versehen ist.

Als vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform der in Rede ste henden Bedien- und Anzeigeeinheit anzusehen, bei der diese in einem zweiteiligen Gehäuse angeordnet ist, dessen Gehäuseunter teil zumindest zeitweise ortsfest installiert ist und den Si gnalein- und -ausgang enthält und in dessen dreh- oder kippbar an einer Seite des Gehäuseunterteils angeschlagenem Deckel der Tragrahmen der Bedien- und Anzeigeeinheit kraft schlüssig befe stigt ist, weil damit auf jeden Fall sichergestellt wird, daß sowohl die Busleitung selbst als auch die Bedien- und Anzeige einheit weitgehend vor betriebsbedingten Beschädigungen ge schützt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der in Rede stehenden Be dien- und Anzeigeeinheit ist es auch als vorteilhaft anzusehen, daß der Signalein- und -ausgang eine Klemmleiste ist, an der einerseits die Busleitung oder eine an diese ankoppelbare Ver bindungsleitung anklemmbar ist, wobei Busleitung oder Verbin dungsleitung gemäß der einschlägigen Vorschriften am Übergangs punkt jeweils eines ankommenden und eines abgehenden Zweiges jeder Leitung angeklemmt werden und bei Verwendung einer Verbindungsleitung diese jeweils auf beiden Seiten einer Trenn stelle der Busleitung mittels zugelassener galvanischer Steckverbindungen oder mittels galvanisch trennender Koppelele mente bekannter Art an letztere angekoppelt wird, und anderer seits die zu dem Koppelelement führenden Leitungen angeschlos sen sind, weil dies insbesondere ein schnelles unmittelbares An- und Abkoppeln der Busleitung an eine an unterschiedlichen Orten einsetzbare Bedien- und Anzeigeeinheit der in Rede ste henden Art ermöglicht.

Als vorteilhaft sind auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bedien- und Anzeigeeinheit anzusehen, bei denen die Energiever sorgung mittels intern angeordneter einfacher oder wiederauf ladbarer Batterien oder mittels mitgeführter einfacher oder wiederaufladbarer Batterien, die über eine spezielle Energie versorgungsleitung mit einem der Steuerelektronik zuzurechnen den Netzteil verbunden werden, oder mittels einer leitungs gebundenen Fernspeisung erfolgt, die ebenfalls über eine spe zielle Energieversorgungsleitung mit einem der Steuerelektronik zuzurechnenden Netzteil verbunden ist, da es sich dabei um be kannte und bewährte Methoden zur Energieversorgung solcher von einer Person handhabbaren Geräte handelt, wobei die jeweilige Energieversorgung ohne Schwierigkeiten den jeweils vorhandenen Umständen angepaßt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Bedien- und Anzeigeeinheit ist weiterhin gegeben, wenn die Energieversor gungsleitung ebenfalls mittels einer Klemmleiste an die Bedien- und Anzeigeeinheit angeschlossen ist, weil auch dies die Ei gensicherheit der in Rede stehenden Bedien- und Anzeigeeinheit verbessert und die Energieversorgungsleitung vor betriebsbe dingten Beschädigungen schützt.

Als vorteilhaft erweist sich auch eine Ausführungsform der er findungsgemäßen Bedien- und Anzeigeeinheit, bei der das Display beleuchtbar ausgebildet ist, da dies bei vielen Gelegenheiten untertage die Ablesbarkeit des Displays und damit die schnelle Informationsaufnahme erheblich unterstützt.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Bedien- und An zeigeeinheit sind in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 Blockschaltbild eines Datenbussystems PROFIBUS-M EEx I in schematischer Darstellung.

Fig. 2 Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Bedien- und An zeigeeinheit in schematischer Darstellung.

Fig. 3a Frontansicht eines eine erfindungsgemäße Bedien- und Anzeigeeinheit enthaltenden Gehäuses in schematischer Darstellung.

Fig. 3b Seitenansicht des Gegenstandes der Fig. 3a in schema tischer Darstellung ohne Dreh- oder Schwenkverbindung zwischen Gehäuseunterteil und Deckel.

Fig. 4 Klemmleiste im Gegenstand der Fig. 3a und 3b in sche matischer Darstellung.

Fig. 5 Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Bedien- und Anzeigeeinheit.

Die Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Datenbussystems PROFIBUS-M EEx I 10 in schematischer Darstellung mit einer Bus leitung 1, die definitionsgemäß durch eine geschirmte, ver drillte Zweidrahtleitung mit einem Wellenwiderstand von 75 bis 150 Ω und einem Mindestquerschnitt von 0,50 mm² verwirklicht wird, und sieben Busteilnehmern 2 bis 8, wobei diese Zahl und die nachfolgenden Erläuterungen dazu selbstverständlich nur beispielhaft sind. Von diesen 7 Busteilnehmern ist hier - al lerdings ohne Beschränkung der Allgemeinheit - vorausgesetzt, daß die Busteilnehmer 2 bis 4 sowie 6 bis 8 Automatisierungsge räte unterschiedlicher Hersteller sind, die - von vornherein oder nachträglich - mit Schnittstellenkopplern 9 nach den Vor gaben des PROFIBUS-M EEx I 10 bestückt worden sind, und daß der Busteilnehmer 5 eine erfindungsgemäße Bedien- und Anzeigeein heit ist, die ebenfalls mit einem Schnittstellenkoppler 9 ver sehen ist. Alle Busteilnehmer 2 bis 8 weisen außerdem zwischen Schnittstellenkoppler 9 und Busleitung 1 ein eine galvanische Trennung herstellendes Koppelelement 11 bekannter Art auf, das in der vorliegenden Darstellung oberhalb des Schnittstellen kopplers 9 zu liegen scheint, hier aber nur aus Gründen der Verdeutlichung so gezeichnet ist, um hervorzuheben, daß eine solche Maßnahme aus Gründen der notwendigen Eigensicherheit des Gesamtsystems unbedingt erforderlich ist.

Die Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Bedien- und Anzeigeeinheit 5 mit einem stabilen Tragrahmen 20, einem Display 21 und einem Feld von Ziffern- und Funktionstasten 22. Dabei ist zunächst zu erken nen, daß das Display 21 im vorliegenden - jedoch nicht Zwangs läufigen - Fall die Anzeige von 8 × 40 Zeichen 23 gestattet, was entweder in alphanumerischer oder auch in grafischer Weise erfolgen und mittels der mit Anzeigeleuchten 24 versehenen Um schalttasten 25 in der oberen Reihe der Ziffern- und Funktions tasten 22 bewirkt werden kann. Nicht dargestellt ist hier die Möglichkeit, das Display 21 von seiner Rückseite her zu be leuchten, um im untertägigen Bergbaubetrieb in jedem Fall die Ablesbarkeit der auf dem Display 21 erscheinenden Informationen sicherzustellen. Ebenfalls nicht sichtbar ist die Möglichkeit, das Display 21 gegebenenfalls mit einer durchsichtigen, aber stabilen Kunststoff-Folie zu überziehen, die in der Umgebung des Displays 21 mit der Oberseite des Tragrahmens 20 verbunden, beispielsweise verklebt ist, um so die Ablesbarkeit im untertä gigen Bergbaubetrieb zu erleichtern.

Darüber hinaus ist ein übliches Feld von Zifferntasten 26 und - ohne Beschränkung der Allgemeinheit - ein Feld von 20 weiteren Funktionstasten 27 erkennbar, wobei die mit F1 bis F15 be zeichneten Funktionstasten 27 gestatten, die zugehörigen Steue rungsfunktionen den übrigen Busteilnehmern frei wählbar zuzu ordnen. Die Funktionstasten F1 bis F15 sind teilweise ebenfalls mit Anzeigeleuchten 24 versehen, von denen auf der Bedien- und Anzeigeeinheit 5 insgesamt 24 Stück angeordnet sein können. Zur Sicherung der Eigensicherheit und zur Verbesserung der Ables barkeit der vorliegenden Bedien- und Anzeigeeinheit 5 ist das Feld von Ziffern- und Funktionstasten 22 im übrigen üblicher weise als Folientastatur bekannter Art ausgeführt, die mit aus wechselbaren Beschriftungsfeldern zwecks frei wählbarer Kenn zeichnung versehen ist, was hier allerdings nicht darstellbar ist.

Die der Bedien- und Anzeigeeinheit 5 zugehörige Steuerelektro nik einschließlich eines FSK-Modems und eines eine galvanische Trennung herstellenden Koppelelementes ist hier ebenfalls nicht explizit erkennbar, von ihr kann jedoch - ohne Beschränkung der Allgemeinheit - vorausgesetzt werden, daß sie unterhalb der vom Display 21 und dem Feld der Ziffern- und Funktionstasten 22 mit dem Tragrahmen 20 gebildeten Ebene derart angeordnet ist, daß sie gemeinsam mit den vorgenannten Elementen 21, 22 eine heute übliche schichtartig aufgebaute Anordnung von mäßiger Tiefe darstellt. Diese Steuerelektronik wandelt alle in Form von zwei unterschiedlichen Wechselspannungen, beispielsweise solchen von 93,75 kHz für den Signalzustand 1 und 187,5 kHz für den Signal zustand 0 einer digitalen Signalfolge, eingehenden Signale ein schließlich der zugehörigen Absenderadresse(n) in solche einer üblichen Gleichspannungs-Impulsfolge um, verarbeitet diese im Zusammenwirken mit dem Display 21 und/oder den Ziffern- und Funktionstasten 22 und sendet die somit von ihr erzeugten Si gnalfolgen einschließlich der zugehörigen Empfängeradresse(n) wieder als Folge der zwei vorgenannten unterschiedlichen Wech selspannungen auf die Busleitung 1, wobei sie außerdem in der Lage ist, nach dem jeweils erstmaligen Aufschalten der Bedien- und Anzeigeeinheit 5 auf die Busleitung 1 an beliebiger Stelle eigenständig ihre eigene Profibusadresse zu vergeben, sofern ein vorgegebener ständiger Busteilnehmer 2-4, 6-8 periodisch einmal alle im Token-Passing-Verfahren bekannter Art möglichen Busadressen von der höchsten bis zur niedrigsten aufgerufen und dabei die noch unbesetzten Busadressen erkennbar gemacht hat.

Die Fig. 3a und 3b zeigen ein für die Aufnahme einer erfin dungsgemäßen Bedien- und Anzeigeeinheit 5 geeignetes und zuge lassenes Gehäuse 28 in schematischer Darstellung in Front- und in Seitenansicht, wobei erkennbar ist, daß sich das Gehäuse 28 aus einem Gehäuseunterteil 29 und einem Deckel 30 zusammen setzt. Auf die Darstellung einer Dreh- oder Schwenkverbindung zwischen Gehäuseunterteil 29 und Deckel 30 ist dabei im darge stellten Fall - da bekannt - allerdings verzichtet worden. Im Deckel 30 ist die Bedien- und Anzeigeeinrichtung 5 so angeord net, daß das Display 21 und das Feld von Ziffern- und Funkti onstasten 22 von der Frontseite des Deckels her sichtbar und bedienbar sind; im Gehäuseunterteil 21 ist üblicherweise - aber nicht zwangsläufig - der Signalein- und -ausgang, vorzugsweise in Form einer Klemmleiste 31, zum Ankoppeln je eines ankommen den und eines abgehenden Zweiges 32, 33 der Busleitung 1 und einer Energieversorgungsleitung 34 untergebracht. Die Buslei tung 1 ist wegen ihres definierten Wellenwiderstandes stets im Durchlauf durch die zunächst galvanische Ankopplungseinrich tung, beispielsweise eine Klemmleiste 31, aber auch jede andere gleichwirkende Anordnung zugelassener Bauart, an diese anzu schließen, d. h. entweder unmittelbar am Übergangspunkt jeweils eines ankommenden und eines abgehenden Zweiges der Busleitung 1, 32, 33 selbst oder aber - wenn eine an der Bedien- und An zeigeeinheit 5 fest installierte Verbindungsleitung mit eben falls einem ankommenden und einem abgehenden Zweig verwendet wird - auf beiden Seiten einer Trennstelle der Busleitung 1 mittels zugelassener galvanischer Steckverbindungen oder mit tels eine galvanische Trennung herstellender Koppelelemente bekannter Art. Ein Beispiel für das Anklemmen sowohl einer Bus leitung 1 als auch einer Energieversorgungsleitung 34 im Gehäu seunterteil 29 zeigt die Fig. 4 in schematischer Darstellung. Die galvanische Trennung erfolgt dann zwischen Klemmleiste 31 und nachgeschaltetem FSK-Modem.

Die Fig. 5 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Bedien- und Anzeigeeinheit 5, wobei hier - ohne Beschränkung der Allgemeinheit - angenommen ist, daß sie innerhalb eines ge eigneten Gehäuses 28 untergebracht ist, und zwar so, daß der primäre Signalein- und -ausgang als Klemmleiste 31 im Gehäu seunterteil 29 und der übrige Teil der Bedien- und Anzeigeein heit 5 im Deckel 30 angeordnet ist. Dabei dient die Klemmleiste 31 gleichzeitig auch als Anschlußklemme für eine Energieversor gungsleitung 34. Zentraler Bestandteil dieses Blockschaltbildes ist eine Steuerelektronik 50 bekannter Art, die mittels eines hier extern über eine Energieversorgungsleitung 34 mit elektri scher Energie beaufschlagten Netzteils 51 und eines Mikropro zessors 52 als Hauptbestandteil dieser Steuerelektronik 50 sowohl die von der Busleitung 1 ankommenden als auch die an die Busleitung 1 abzugebenden Signale verarbeitet. Die ankommenden Signale stellen im vorliegenden Fall eine Folge von elektroma gnetischen Schwingungen zweier unterschiedlicher, aber fest vorgegebener Frequenzen von 93,75 kHz und 187,5 kHz dar, die den in der digitalen Datenverarbeitung üblichen Signalzuständen 1 und 0 entsprechen und sowohl die Adresse des absendenden Bus teilnehmers als auch die erforderlichen Informationen und vor gegebenen Kontrollwerte enthalten. Diese Signale werden - so fern die Adresse des absendenden Busteilnehmers mit derjenigen des erwünschten und mit den Ziffern- und Funktionstasten 24 ausgewählten Busteilnehmers übereinstimmt - von dem Schnitt stellenkoppler 9, der hier als FSK-(Frequency Shift Keying)-Mo dem 53 ausgebildet ist, in Impulsfolgen von zwei vorgegebenen Gleichspannungen umgewandelt und so der Steuerelektronik 50 zu geleitet, die dann die jeweils erforderlichen Bildpunkte des Display 21 in der gewünschten Weise ansteuert. Andererseits wandelt die Steuerelektronik 50 die einschließlich der Adresse eines anzuwählenden anderen Busteilnehmers von den Ziffern- und Funktionstasten 22 erzeugten Parameter und/oder Befehle in eine busgerechte Impulsfolge zweier Gleichspannungen um, die dann dem FSK-Modem 53 zur Umwandlung in eine Folge von Schwingungen der beiden oben angegebenen Frequenzen - die allerdings nicht zwangsläufig und auch durch andere Frequenzen ersetzbar sind - zu geleitet werden, um anschließend nach dem Durchgang durch das eine galvanische Trennung herstellende Koppelelement 11 der Busleitung 1 aufgeprägt zu werden. Die Steuerelektronik 50 ist - wie bereits oben beschrieben - außerdem auch dafür ausgelegt, bei einer jeweils ersten Aufschaltung auf einen Profibus ihre eigene Profibusadresse eigenständig zu vergeben.

Die Energieversorgung der Steuerelektronik kann selbstverständ lich auch mit intern im Gehäuse 28 deponierten einfachen oder wiederaufladbaren Batterien erfolgen, wenn dieses sinnvoll er scheint. Sie kann aber auch - was hier vorausgesetzt ist - mit tels extern mitgeführter einfacher oder wiederaufladbarer Bat terien oder auch mittels Fernspeisung vorgenommen werden, wobei dann in beiden Fällen die gezeigte Energieversorgungsleitung 34 eingesetzt werden muß. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der vorliegenden Darstellung ist in dieser im übrigen absichtlich auf eine Berücksichtigung der Doppelleitungseigenschaft der Busleitung 1 und der Energieversorgungsleitung 34 sowie der dann auch erforderlichen doppelten Ausfertigung des eine galva nische Trennung herstellenden Koppelelementes 11 und auch der Vielzahl der einzeln anzuschließenden Leitungsadern zwischen Display 21 und Steuerelektronik 50 bzw. Ziffern- und Funktions tasten 22 und Steuerelektronik 50 verzichtet worden.

Mit geringfügigen Abwandlungen ist die vorliegende Bedien- und Anzeigeeinheit 5 im untertägigen Bergbau im übrigen auch zu ei ner ganzen Reihe anderer Einsatzmöglichkeiten nutzbar, bei spielsweise als Bedienteil einer Wechselsprechanlage, als Ho belwegmesser, als Teufenanzeiger, als Bandwächter oder als Im pulszähler.

Bezugszeichenliste

1

Busleitung

2

,

3

,

4

,

6

,

7

,

8

Automatisierungsgeräte

5

Bedien- und Anzeigeeinheit

9

Schnittstellenkoppler

10

PROFIBUS-M EEx I

11

eine galvanische Trennung herstellende Kop pelelemente

20

Tragrahmen

21

Display

22

Ziffern- und Funktionstasten

23

Zeichen

24

Anzeigeleuchten

25

Umschalttasten

26

Zifferntasten

27

Funktionstasten

28

Gehäuse

29

Gehäuseunterteil

30

Deckel

31

Klemmleiste

32

ankommender Zweig der Busleitung

33

abgehender Zweig der Busleitung

34

Energieversorgungsleitung

50

Steuerelektronik

51

Netzteil

52

Mikroprozessor

53

FSK-Modem

Claims

1. Bedien- und Anzeigeeinheit für Automatisierungssysteme im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit einem sowohl alphanu merische als auch grafische Darstellungen erzeugenden Dis play und einem Feld von Ziffern- und Funktionstasten in einer den Vorschriften bezüglich der Eigensicherheit im untertägigen Berg- und Tunnelbau genügenden Baugruppe mit von einer Person handhabbaren Abmessungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe aus einer in jedem untertage zulässigen und geeigneten Gehäuse (28) montierbaren Einbaueinheit (5) besteht, die an einem stabilen Tragrahmen (20) in einer schichtartig aufgebauten Anordnung in einer ersten, teil weise in Aussparungen des Tragrahmens (20) angeordneten Schicht das Display (21) und das Feld von Ziffern- und Funktionstasten (22) und in einer unter der ersten Schicht angeordneten weiteren Schicht neben der Steuerelektronik (50) bekannter Art für die Betätigung des Displays (21) und die Verarbeitung der Eingaben mittels der Ziffern- und Funktionstasten (22) eine zwischen Steuerelektronik (50) und Signalein- und -ausgang (31) geschaltete, im weiteren als FSK-Modem (53) bezeichnete elektronische Schaltungsan ordnung (9) beinhaltet, die als Schnittstellenkoppler zwi schen Steuerelektronik (50) und Busleitung (1) eines PRO FIBUS-M EEx I ausgebildet ist und einerseits Signale in Form von Impulsfolgen als Schwingungen zweier vorgegebener Wechselspannungsfrequenzen in wählbarer Abhängigkeit von der Adresse eines jeweils gewünschten weiteren Busteilneh mers (2-4, 6-8) empfängt und für die Steuerelektronik (50) aufbereitet sowie andererseits von der Steuerelektronik (50) erzeugte Befehle und/oder Steuerdaten in Schwingungen zweier vorgegebener Wechselspannungsfrequenzen mit wählbarer Adressierung für einen gewünschten weiteren Busteilnehmer (2-4, 6-8) umwandelt und diese an die Busleitung (1) abgibt, wobei die Kopplung zwischen dem FSK-Modem (53) und der Busleitung (1) über ein Koppelelement (11) bekannter Art erfolgt, das eine galvanische Trennung herstellt.

2. Bedien- und Anzeigeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik (50) nach dem Aufschalten der Be dien- und Anzeigeeinheit (5) auf einen Profibus (1) deren Profibusadresse unter Verwendung des Token-Passing-Ver fahrens bekannter Art eigenständig vergibt, nachdem ein vorgegebener ständiger Busteilnehmer (2-4, 6-8) periodisch alle möglichen Profibusadressen von der höchsten zur niedrigsten aufgerufen hat.

3. Bedien- und Anzeigeeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld von Ziffern- und Funktionstasten (22) eine Folientastatur bekannter Art ist.

4. Bedien- und Anzeigeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folientastatur mit auswechselbaren Beschriftungs feldern versehen ist.

5. Bedien- und Anzeigeeinheit nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem zweiteiligen Gehäuse (28) angeordnet ist, dessen Gehäuseunterteil (29) zumindest zeitweise ortsfest installiert ist und den Signalein- und -ausgang (31) ent hält und in dessen dreh- oder kippbar an einer Seite des Gehäuseunterteils (29) angeschlagenem Deckel (30) der Tragrahmen (20) der Bedien- und Anzeigeeinheit kraft schlüssig befestigt ist.

6. Bedien- und Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalein- und -ausgang (31) eine Klemmleiste ist, an der einerseits die Busleitung (1) oder eine an diese ankoppelbare Verbindungsleitung anklemmbar ist, wobei Bus leitung (1) oder Verbindungsleitung gemäß der einschlägi gen Vorschriften am Übergangspunkt jeweils eines ankommen den und eines abgehenden Zweiges (32, 33) jeder Leitung an geklemmt werden und bei Verwendung einer Verbin dungsleitung diese jeweils auf beiden Seiten einer Trenn stelle der Busleitung (1) mittels zugelassener galvani scher Steckverbindungen oder mittels galvanisch trennender Koppelelemente bekannter Art an letztere angekoppelt wird, und andererseits die zu dem Koppelelement (11) führenden Leitungen angeschlossen sind.

7. Bedien- und Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung mittels intern angeordneter ein facher oder wiederaufladbarer Batterien erfolgt.

8. Bedien- und Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung mittels mitgeführter einfacher oder wiederaufladbarer Batterien erfolgt, die über eine spezielle Energieversorgungsleitung (34) mit einem der Steuerelektronik (50) zuzurechnenden Netzteil (51) verbun den sind.

9. Bedien- und Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung mittels einer leitungsgebundenen Fernspeisung erfolgt, die über eine spezielle Energiever sorgungsleitung (34) mit einem der Steuerelektronik (50) zuzurechnenden Netzteil (51) verbunden ist.

10. Bedien- und Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungsleitung (34) ebenfalls mittels einer Klemmleiste an die Bedien- und Anzeigeeinheit (5) angeschlossen ist.

11. Bedien- und Anzeigeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Display (21) beleuchtbar ausgebildet ist.