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3eschreibung Binbit-DatenUbertragungssvstem Die erfindung bezieht
sich auf Einbit-Signalübertragungs-Systeme und betrifft insbesondere Signalübertragungssysteme,
die. in der Lage sind, eine Anzahl von weit verstreuten Einbit-Daten an einen zentralen
Steuerraum im Multiplexbetrieb zu übertragen.
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Beispielsweise erfolgt die in einer chemischen Großfabrik durchgeführte
Prozeßsteuerung oft dadurch, daß elektrische Signale, die den einzelnen Variablen
des Prozesses entsprechen, von einer Anzahl von im Prozeßbetrieb angeordneten Wandlern
dem zentralen Steuerraum zugeführt werden, daß die gegebenen Signale von dem in
diesem zentralen Steuerraum installierten Computer verarbeitet werden und die resultierenden
erarbeiteten Variablen den individuellen Betätigungsgliedern zugeführt werden, wodurch
die Variablen des Prozesses gesteuert werden. In einem solchen Steuersystem muß
ein Fehler oder Versagen bei einem Wandler oder Betätigungsglied inform eines
Signals
sofort an die Steuerzentrale gemeldet werden, um die von dem Computer gerade ausgeführte
Aufgabe anzuhalten und zu veranlassen, das der Computer die erforderliche Verarbeitung
vornimmt, um den Fehler zu handhaben. Steht der Prozeß unter einer Sequenz- oder
Folgesteuerung, so muß die Steuerzentrale ein Signal erhalten, das die Beendigung
der einzelnen Steuerschritte anzeigt, und dem Operator die erforderliche erarbeitete
Variable für den anschließenden Schritt geben.
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Im Prozeßbereich gibt es verschiedene Faktoren, die unter Umständen
erfordern, daß der Computer die gerade in Ausführung befindliche Aufgabe anhält
und eine andere Aufgabe aufnimmt.
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Dieser Bedienungsbefehl wird durch ein Einbit-Signal bewirkt, der
von einem Prozeßglied an die Steuerzentrale übertragen wird. Dieses Signal wird
normalerweise als ''Unterbrechungssignall' bezeichnet. Bei dem Unterbrechungssignal
handelt es sich um ein Binbitw Aus-Signal. Wird ein Unterbrechungssignal an die
Steuerzentrale gegeben, so beginnt der Computer eine dem gegebenen Signal entsprechend
programmierte Aufgabe auszuführen.
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Die Art der Aufgabe, die der Computer auszuführen hat, bestimmt sich
danach, welches Unterbrechungssignal in dem Prozeßbetrieb einen Bedienungsbefehl
verursacht. Mit anderen Worten steht das Unterbrechwlgssignal zu der auszuführenden
Aufgabe in einer Eins-zu-eins-Beziehung.
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Das Unterbrechungssignal ist in einer Großprozeßsteuerung folgendermaßen
charakterisiert: 1. Die erforderliche Anzahl an Unterbrechungssignalen muß gleich
der Anzahl der Aufgaben sein, deren Durchführung in der Steuerzentrale verlangt
wird.
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-In--der Praxis beträgt die Anzahl von Unterbrechungssignalen bis
hinauf zu ein bis mehreren Hundert. Die Unterbrechungssignal-Ouellen sind weit über
den Prozeßbereich verstreut.
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2. Das Unterbrechungssignal tritt zufällig auf, und sein Auftreten
ist - unvorhersehbar. Normalerweise tritt das Unterbrechungssignal nicht oft auf,
d.h. das Intervall zwischen Unterbrechungssignalen ist lang.
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3. Das Unterbrechungssignal verlangt sofortige Antwort. Die Zugriffszeit
- die Zeit, die der Computer benötigt, um nach Eintreffen eines Unterbrechungssignals
mit der Durchführung der verlangten Aufgabe zu beginnen - muß normalerweise so kurz
wie möglich sein. In vielen Prozeßsteuersystemen muß die Zugriffszeit unter einem
gewissen spezifischen Wert liegen, weil sonst der Computerbetrieb zwecklos würde.
Der zulässige Höchstwert der Zugriffszeit unterscheidet sich von System zu System;
gewöhnlich liegt er zwischen 0,1 bis 30 Sekunden. Ein Unterbrechungssignal muß sofort
nach seiner Erzeugung wahrgenommen und bearbeitet werden.
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4. Für die Durchführung von den einzelnen Unterbrechungssignalen entsprechenden
Aufgaben sind dem Computer Vorrangstufen zugeordnet. Werden mehrere Unterbrechungssignale
gleichzeitig erzeugt, so soll der Computer das Signal mit der höchsten Vorrangstufe
aufgreifen.
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Es sei angenommen, daß ein Unterbrechungssignal eintrifft, während
der-Computer eine Aufgabe ausführt.
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Ist die Vorrangstufe der in Ausführung befindlichen Aufgabe höher
als die des gegebenen Unterbrechungssignals, so wird die dem Unterbrechungssignal
entsprechende Aufgabe unbearbeitet gelassen, und der Computer fährt mit der Ausführung
der bestehenden Aufgabe fort. Nach Beendigung dieser früheren Auffarbe nimmt der
Computer die dem Unterbrechungssignal entsprechende Aufgabe auf. Ist dagegen die
Vorrangstufe der dem Unterbrechungssignal entsprechenden Aufgabe höher als die der
in Ausführung befindlichen
Aufgabe, so hält der Computer die bestehende
Aufgabe an und nimmt die befohlene Aufgabe auf. Nach Durchführung der bevorzugten
Aufgabe fährt der Computer mit der Aufgabe fort, die unfertig geblieben ist.
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In einigen Fällen führt der Computer keine weiteren Aufgaben sondern
nur die dem Signal mit der höchsten Vorrangstufe entsprechende Aufgabe aus.
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Die vorliegende Erfindung ist sehr zweckmäßig, wenn sie bei einem
System angewandt wird, in dem Unterbrechungssignale der oben beschriebenen Art an
die Steuerzentrale übertragen werden. Die Erfindung beschränkt sich Jedoch nicht
auf diesen Fall, sondern bietet zahlreiche weitere zweckmäßige Verwendungsmöglichkeiten;
beispielsweise ist sie bei einem Ein/Aus-Signal-Ubertragungssystem wirkungsvoll
einsetzbar.
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Weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den Zeichnungen; darin zeigen Fig. 1 und 2 schematische Schaltbilder
zur Darstellung konventioneller Signalübertragungssysteme; Fig. 3 eine schematische
Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems; Fig. 4 eine Darstellung des Grundprinzips
der torliegenden Erfindung; Fig. 5 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems;
Fig. 6 bis 9 Diagramme zur Darstellung von Signalformen, wie sie in einem erfindungsgemäßen
System verwendet werden; Fig. 10 ein Blockschaltbild für ein Ausführungsbeispiel
einer in einem erfindungsgemäßen System verwendeten Station; Fig. 11 ein Blockschaltbild
eines Teils eines konkreten Ausführungsbeispiels für eine Station;
Fig.
12 Signalformen zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Station; Fig. 13 ein
Blockschaltbild eines Teils eines weiteren konkreten Ausf~hrungsbeispiels für eine
Station; Fig. 14 ein Blockschaltbild einer Schaltung der Steuerzentrale; Fig. 15
ein Blockschaltbild eines Teils eines konkreten Ausführungsbeispiels für die Schaltung
der Steuerzentrale; und Fig. 16 ein Blockschaltbild eines Teils eines weiteren konkreten
Ausfuhrungsbeispiels für die Schaltung der Steuerzentrale.
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Fig. 1 zeigt ein konventionelles Signal-Ubertragungssystem, bei dem
eine Anzahl von in dem Prozeßbetrieb verteilten Unterbrechungssignalen von Unterbrechungssignalquellen,
nämlich Einbit-Datenquellen 51 32 n 3n auf Übertragungskanälen 21, 22, 2n 2n an
eine Steuerzentrale 1 übertragen werden. Die Unterbrechungssignalquellen 31 ...
3n sind mit der Steuerzentrale 1 über die gelöschten Kanäle 21 ... 2n verbunden.
Eine oder mehrere Unterbrechungssignalquellen sind in einer Station enthalten-,
die einen Prozeßsignal-Detektor, ein Betätigungsglied, einen Signalwandler usw.
umfaßt; in einigen Fällen sind Unterbrechungssignalquellen auch unabhängig über
den Prozeßbereich verteilt. Ein/Ausgabe-Sinheiten, eine Verarbeitungseinheit, usw.
sind in der Steuerzentrale 1 installiert. tEine weitere Beschreibung der in der
Steuerzentrale installierten Ausrastung erfolgt weiter unten.) Welche Signalquelle
in dem Prozeßbereich gerade ein Unterbrechungssignal erzeugt, wird in der Steuerzentrale
dadurch festgestellt, daß die über die gelöschten Kanäle 21 ... 2n an die Zentrale
gesendeten Signale den einzelnen BingSngen von n Registern zugeführt werden, die
gleichzeitig abgetastet werden, um den Zustand der einzelnen Regitter zu prüfen.
Genauer: Wird kein Unterbrechungssignal
von irgendeiner Signalquelle
erzeugt, so soll der Inhalt des Registers beispielsweise ~0" sein. Der Registerinhalt
wird ~1" nur dann, wenn ein Unterbrechungssignal erzeugt wird. Ob also eine ~1"
erzeugt wird, wird durch Abtasten der Register geprüft. Wird eine "1" wahrgenommen,
so wird das entsprechende Signal sofort an die Verarbeitungseinheit zur Ausführung
einer programmierten Aufgabe übertragen. Ein solches Ubertragungssystem hat Jedoch
im wesentlichen die folgenden Nachteile.
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a) Jede Unterbrechungssignalquelle muß mit einem eigenen Ubertragungskanal
versehen sein. Dies führt zu hohen Verdrahtungskosten und einer komplizierten Verdrahtung
in dem Steuerraum. Beträgt die Anzahl der über den Prozeßbereich verteilten Unterbrechungssignalquellen
mehr als einige Hundert, so ist die Verwendung dieses Systems nahezu unmöglich.
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b) Wie oben beschrieben, ist das Zeitintervall zwischen Unterbrechungssignalen
normalerweise lang, während die Register zur Feststellung eines Unterbrechungssignals
ständig abgetastet werden müssen. In der Praxis ist die Zeit, die die Steuerzentrale
benötigt, um nach Eintreffen eines Unterbrechungssignals an die erforderliche Aufgabe
zu gelangen, verhältnismäßig lang. Schaltet beispielsweise in dem in Fig. 1 gezeigten
System das Register entsprechend einem Unterbrechungssignal von noee auf ~1", unmittelbar
nachdem es abgetastet worden ist, so kann eine solche Zustandsänderung (d.h. das
Auftreten eines Unterbrechungssignals) erst in dem nächsten Abtastzyklus wahrgenommen
werden.
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c) Wie oben beschrieben, sind den einzelnen Unterbrechungssignalen
gewisse Vorrangstufen zugeordnet.
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Werden in dem System nach Fig. 1 mehrere Unterbrechungssignale gleichzeitig
erzeugt, so müssen sämtliche Register einmal abgetastet werden, um das Signal mit
der
höchsten Vorrangstufe aufzufinden und die Aufgabe zu bestimmen, die als erste ausgeführt
werden muß.
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Fig. 2 zeigt ein verbessertes System, bei dem jeweils benachbarte
in dem Prozeßbereich verteilte Unterbrechungssignalquellen in geeigneter Weise in
Gruppen unterteilt sind, die Unterbrechungssignale einer Gruppe in bestimmter Reihenfolge
den Registern einer für den Prozeßbereich vorgesehenen Station zugeführt werden
und aus dem Inhalt der einzelnen Register e-in Wort zusammengesetzt wird. Jede der
Stationen ist an die Steuerzentrale mittels eines Übertragungskanals angeschlossen,
und die Register werden in der Steuerzentrale abgetastet, wodurch die von den Stationen
übertragenen Unterbrechtmgssignale in ihrer bestimmten Reihenfolge belassen werden.
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Dieses System bietet gewisse Verbesserungen hinsichtlich der oben
erwähnten Probleme (a) und (b). Besteht nämlich ein an den einzelnen Stationen gebildetes
Wort aus i Unterbrechungssignal-Bits, so läßt sich die Anzahl an Übertragungskanälen
im Vergleich zu dem System nach Fig. 1 auf 1/i reduzieren. Auch die Zugriffszeit
kann beträchtlich verkürzt werden; nimmt man an, daß die Register-Abtastgeschwindigkeit
ebenso groß ist wie bei dem System nach Fig. 1, so wird die für eine Abtastung erforderliche
Zeit auf 1/i reduziert. Trotz dieser Verbesserungen ist jedoch das System nach Fig.
2 aus den folgenden Gesichtspunkten unzweckmäßig.
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Wird die Anzahl der Stationen, die weit verstreute Unterbrechungssignalquellen
decken, erhöht, so geht der Vorteil des Systems verloren. Wird andererseits die
Anzahl der Stationen vermindert, so wird der Verdrahtungsaufwand zwischen den Unterbrechungssignalquellen
und den Stationen h<ch und der Aufbau der Ein/Ausgabe-Einheiten der einhdlnen
Stationen unvermeidlich kompliziert.
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Bei diesem System umfaßt eine Station Unterbrechungssignale hoher
und niedriger Vorrangstufen, und diese Signale bilden ohne Unterscheidung ein Wort.
D.h. daß das System nach Fig.
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2 das oben genannte Problem (c) nicht löst.
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In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, ein neuartiges Signalübertragungssystem zu schaffen, das ohne die
Probleme arbeitet, wie sie beim Stand der Technik vorliegen. Genauer gesagt, besteht
eine Teilaufgabe der Erfindung darin, ein Signalübertragungssystem zu schaffen,
das in der Lage ist, Signale von einer Anzahl von weit verteilten Einbit-Informationsquellen
über einen einzelnen Übertragungskanal an die Steuerzentrale zu übertragen. Eine
weitere Teilaufgabe der Erfindung besteht in einem Signalübertragungssystem, bei
dem die Steuerzentrale rasch, d.h. in kürzester Zugriffszeit, bestimmen kann, ob
ein Signal von einer Informationsquelle eine ''1 noder tlotr darstellt. Aufgabe
der Erfindung ist es weiterhin, ein Signalübertragungssystem zu schaffen, das in
der Lage ist, Signale von verstreuten Informationsquellen in der Reihenfolge von
Vorrangstufen an die Steuerzentrale zu übertragen. Die Lösung dieser Aufgabe wird
in der folgenden detaillierten Beschreibung angezeigt.
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In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes System schematisch dargestellt,
bei dem eine Verarbeitungseinheit 11, nämlich ein Computer, eine Sendeeinheit 12
und eine Empfangseinheit 13 in der Steuerzentrale 1 installiert sind. Es wird angenommen,
daß Unterbrechungssignalquellen 31 ... 3n die über den Prozeßbereich verstreut sind,
Vorrangstufen aufweisen und in drei Gruppen unterteilt sind; die höchste Vorrangstufe
ist der ersten Gruppe zugeordnet, die die Unterbrechungs signalquellen 331 36 und
38 umfaßt; die zweithöchste Vorrangstufe ist der zweiten Gruppe mit den Quellen
31 32
und 37 zugeordnet, während die letzte Prioritätsstufe der
dritten Gruppe mit den Quellen 34, 35 und 3n zugeordnet ist.
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Zwischen der Steuerzentrale 1 und dem Prozeßbereich sind eine Adressenleitung
51 und eine Datenleitung 52 installiert, und die Unterbrechungssignalquellen 31
3n sind jeweils an der nächsten Stelle mit der Adressenleitung 51 und der Batenleitung
52 verbunden. Statt die Signalquellen in der obigen Weise anzuschließen, ist es
zweckmäßig, die Informationsquellen an die Ubertragungsleitungen über die nächsten
Stationen anzuschließen, die in geeigneter Weise in dem Prozeßbereich verteilt sind.
(Es ist zu beachten, daß diese Stationen in der schematischen Darstellung nicht
gezeigt sind.) Diese Stationen sind unabhängig voneinander installiert, anders als
bei dem System nach Fig. 2, bei dem die Unterbrechungssignale jeder Station ein
Wort in einer bestimmten Reihenfolge bilden.
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Eine bemerkenswerte Eigenschaft des erfindungsgemäßen Unterbrechungssignal-Ubertragungssystems
besteht in seiner Arbeitsweiss, die auf einer zweitstufigen Adressenübermittlung
beruht.
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In der eraten Stufe werden von der Steuerzentrale 1 alle Gruppen,
zu denen die Unterbrechungssignalquellen 31 32 33 ... gehören, geprüft, ob von einer
Gruppe Bedienung verlangt wird. Wird festgestellt, daß eine der Signalquellen Bedienung
verlangt, so wird die diese Signalquelle enthaltende Gruppe inform eines "1n-Zustands
ausgedrückt.
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Wird dagegen von keiner Signalquelle der Gruppe Bedienung verlangt,
so bleibt diese Gruppe im 'rO"-Zustand,.Sodann wird entsprechend den Daten sämtlicher
Gruppen ein Wort zusammengestellt, und diese Einwort-Information wird über die Datenleitung
52 an die Steuerzentrale übertragen.
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In der zweiten Stufe wird das Adressensignal der im "1"-Zustand befindlichen
Gruppe (d.h. der Bedienung verlangenden Gruppe) an die Steuerzentrale gesendet.
Die einzelnen Unterbrechungssignalquellen erzeugen ein "1n-Signal, wenn sie Bedienung
verlangen, bzw. ein "O"-Signal, wenn sie keine Bedienung verlangen. Die Gruppe,
die llln- oder "0"-Signalquellen enthält, bildet ein Wort, das dann an die Steuerzentrale
übertragen wird, wo festgestellt wird, welches Unterbrechungssignal der Gruppe sich
im "1"-Zustand befindet bzw. eine Unterbrechung verlangt.
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Kurz gesagt kennzeichnet sich die vorliegende Erfindung dadurch, daß
in der ersten Betriebsstufe Gruppendaten an die Steuerzentrale übertragen werden
und daX in der zweiten Betriebsstufe die Daten der Unterbrechungssignalquellen nur
der im "1"-Zustand befindlichen Gruppe an die Steuerzentrale übertragen und dort
verarbeitet werden, wodurch eine Bedienung verlangende Signalquelle unter vielen
in dem Prozeßbereich verteilten Signalquellen ermittelt wird.
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In dem obigen System werden die in der ersten Stufe erhaltenen Gruppendaten
im folgenden als Unterbrechungs-BeSehlsdaten oder IR-Information und die in der
zweiten Stufe erhaltenen Daten als Niveau-Daten oder LS-Information bezeichnet.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Idee erhellt aus der nachstehenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 4.
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Es sei angenommen, daß die über den Prozeßbereich verteilten Unterbrechungssignalquellen
in 1 Gruppen G1 G2 G3, ... G in der Reihenfolge der Vorrangstufen von hoch nach
niedrig unterteilt sind. In jeder der Gruppen sind K Unterbrechungssignalquellen
enthalten. Iii, 112, 113, 11K stellen die Unterbrechungssignale der Gruppe G1 dar,
I11 l3 1131 I1K die Unterbrechungssignale der Gruppe G1. Es sei angenommen, daß
die Vorrangstufe eines Unterbrechungssignals
in einer Gruppe umso
höher ist, je kleiner die Ziffer des Subskripts an 1 ist. Beispielsweise ist die
Reihenfolge der Yorrangstufen in der Gruppe G: I##> 112> 113> > I1K.In
einem Ublichen Prozeßsteuersystem betragen 1 8 bis 32, K etwa 16 und die Gesamtzahl
der Unterbrechungssignale (d.h. die Gesamtzahl an Aufgaben, die in dem Steuerzentrum
zu behandeln sind) ein bis mehrere Hundert.
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Ein erfindungsgemäßes Signal-Ubertragungssystem arbeitet folgendermaßen.
In der ersten Stufe wird ein Wort IRW, wie es in Fig. 4 gezeigt ist und das eine
Gruppeninformation ausdrückt, an die Steuerzentrale 1 übertragene Sind alle Gruppendaten
"O", d.h. ist G1 + G2 + G3 + ... G1 = O, so wird die erste Arbeitsstufe wiederholt.
Ist G1 + G2 + ... G # O, was dann der Fall ist, wenn beispielsweise G2 = 1, so wird
in der zweiten Stufe an die Steuerzentrale ein Wort LSW2 übertragen, das eine Niveau-Information
der zweiten Gruppe ausdrückt. Sind beispielsweise in der ersten Stufe G1 und G3
beide ~1", so wird zuerst LSW1 und dann LSW3 an die Steuerzentrale übertragen. Wird
nur das ~1"-Unterbrechungssignal der höchsten Vorrangstufe in dem Fall, daß mehrere
Unterbrechungssignale gleichzeitig erzeugt werden, übertragen, so wird LSW1 dazu
in der zweiten Stufe übertragen, und dann wird der Ubermittlungsvorgang der ersten
Stufe erneut durchgeführt.
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Ein bei einer Prozeßsteuerung angewandtes erfindungsgemäßes System
arbeitet folgendermaßen. Bei einem solchen System werden drei Arten von Signalen
zur Ubertragung zwischen der Steuerzentrale und dem Prozeßbereich verwendet. Ein
Signal wird als bearbeitete Variable bezeichnet, die von der Steuerzentrale an dasjenige
Betätigungsglied gesendet wird, das die Prozeßvariable zu steuern hat. Diese Ubermittlung
wird im folgenden als Sendeübermittlung der bearbeiteten Variablen bezeichnet. Ein
weiteres Signal wird als Fühlersignal bezeichnet, das von dem Detektor der Prozeßvariablen
.faßt wird. Dieses Signal entspricht der ermittelten oder gemessenen Variablen.
Der Übermittlungsvorgang, mit dem
dieses Signal an die Steuerzentrale
gesandt wird1 wird im folgenden als Empfangsübermittlung des Fühlersignals bezeichnet.
Das Fühlersignal und die bearbeitete Variable werden zusammen als Steuersignal bezeichnet,
und die Sendeübermittlung der bearbeiteten Variablen sowie die Empfangsübermittlung
des F~uhlersignals werden als Steuerübermittlung bezeichnet. Das dritte Signal ist
ein Signal mit einer Einbit-Information, das als Unterbrechungssignal bezeichnet
und von einer Unterbrechungssignalquelle an die Steuerzentrale gesandt wird. Die
entsprechende Ubermittlung wird im folgenden als Unterbrechungsübermittlung bezeichnet.
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Das Unterbrechungssignal und das Steuersignal werden gemeinsam als
Informationssignal bezeichnet, und die Unterbrechungsübermittlung sowie die Steuerübermittlung
werden gemeinsam als Informationsübermittlung bezeichnet.
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Fig. 5 ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Systems. Gemäß
Fig. 5 sind eine Verarbeitungseinheit 11, eine zentrale Ausgabeeinheit 12 und eine
zentrale Eingabeeinheit 13 in der Steuerzentrale 1 installiert. Stationen 41 42
... 4m sind in geeigneter Weise über den Prozeßbereich verteilt. Unterbrechungssignalquellen
51 32 , ... 3n sowie Steuersignal-Ein/Ausgabe-Einheiten 61 621 631 sind über die
Stationen 41' 42' ...4m an eine Adressenleitung 51 und eine Datenleitung 52 angeschlossen.
In dem in Fig. 5 gezeigten System sind die Adressenleitung und die Datenleitung
von der Ausgabeeinheit 12 der Steuerzentrale 1 an die Stationen und von dort an
die Eingabeeinheit 13 angeschlossen, wodurch eine geschlossene Schleife gebildet
wird.
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Es ist zweckmäßig, daß die über die genannten Ubertragungsleitungen
laufenden Adressen- und Informationssignale serielle PCM-Signale (pulscodemodulierte
Signale) sind. Zu diesem Zweck ist in der Steuerzentrale ein Taktsignalgenerator
vorge° sehen, und sämtliche Adressen- und Informationssignale werden beim Senden
und Empfang mit dem Takt synchronisiert.
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Fig. 6 ist ein Zeitdiagranmf das ein Signal auf der
Adressenleitung
und ein Signal auf der Datenleitung bei einer Steuerübermittlung zeigt, wobei diese
Signale an der Eingabeeinheit abgenommen sind. Dabei ist ein Beispiel für das Format
des Adressensignals gezeigt. Selbstverständlich ist jedoch das Adressensignal nicht
auf dieses Format beschränkt. In Fig. 6(a) bezeichnet A einen Anfangsimpuls, der
den Beginn eines Adressenimpulses angibt, während B einen Schlußimpuls bezeichnet,
der das Ende des Adressenimpulses angibt. Mit A1, A22 n sind Bits bezeichnet, die
einen Adressenimpuls enthaltendes Wort bilden; die Länge eines solchen Wortes ist
u Bits. In dem gezeigten Beispiel hat der Anfangsimpuls eine hohe positive Amplitude
und der Schlußimpuls eine hohe negative Amplitude. Statt dessen könnten jedoch auch
andere Arten zur Markierung, beispielsweise Impulsbreiten- oder Impulscodemodulation
, verwendet werden. Mit C ist ein Anfangsimpuls bezeichnet, der den Beginn eines
zum Senden und zum Empfang von Informationssignalen zwischen den Ein/Ausgabe-Einheiten
einer Station und der Steuerzentrale verwendeten Taktimpulses anzeigt, während mit
D ein Schlußimpuls bezeichnet ist, der das Ende des Taktsignals angibt. Ba, B22
3v sind Bits, die ein Taktsignal bilden. Das Format des Adressensignals ist so gewählt,
daß ein positiver Impuls einen "1"-Zustand und ein negativer ImpdS einen ~O"-Zustand
angibt. In dem Beispiel ist eine Adresse 1101...10 gezeigt. u ist nicht notwendigerweise
gleich v. Bei einem System, in dem die Verarbeitungseinheit der Steuerzentrale einen
Computer umfaßt, ist es jedoch zweckmäßig, daß u gleich v ist. Fig. 6(b) zeigt einen
aus Signalen auf der Adressenleitung der einzelnen Stationen zusammengesetzten Taktimpuls.
Um diesen Taktimpuls zu erhalten, müssen also an den Bitstellen A, A1, A2J ...Au,
B, Bs Cw B2 3v' D der Signale auf der Adressenleitung Impulse vorhanden sein, deren
Polaritäten und Amplituden willkürlich bestimmt sein können. Fig. 6(c) zeigt ein
Informationssignal, das zur Übertragung auf der Datenleitung mit dem Taktimpuls
synchronisiert ist.
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Ein solches Informationssignal kann als ein in dem folgenden Übertragungssystem
verwendetes Signal betrachtet werden.
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Beispielsweise werden von der Steuerzentrale 1 ein oder mehrere Prozeßfühler
oder Betätigungsglieder 61 62 62, 6s bestimmt, die zu den über den Prozeßbereich
verstreuten Stationen gehören, und es wird eine Adresse gemäß Fig. 6(a) gesendet.
Dadurch erzeugt die bestimmte Station aus der gegebenen Adresse einen Takt gemäß
Fig. 6(b). Gleichzeitig sendet der dem Adressensignal entsprechende Fühler an die
Steuerzentrale ein Informationssignal gemäß Fig. 6(c), das mit dem genannten Takt
synchronisiert ist.
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Die Übermittlung des Fühlersignals und des bearbeiteten Signals ist
oben beschrieben worden. Im folgenden soll die Ubermittlung eines Unterbrechungssignals
beschrieben werden.
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Gemäß Fig. 6(d) ist die Steuerübermittlung in vier Zustände unterteilt.
Dabei bedeuten 1 den Zustand, in dem keine Übermittlung stattfindet, ii den Zustand,
in dem das Adressensignal übertragen wird, Iv den Zustand, indem das Informationssignal
übertragen wird, und III den Zustand, in dem keine Übermittlung stattfindet und
der zwischen den Zuständen II und IV liegt. Wie in dem Signal-Zeitdiagramm der Fig.
6 ge zeigt, wird auf der Datenletung ein Signal nur im Zustand Iv übertragen, während
die Datenleitung in den Zuständen l, II und III leer ist. Mit anderen Worten kann
eine Unterbrechung= übermittlung in den Zuständen 1 und II ohne Störung der $teuerabermittlung
erfolgen.
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In dem erfindungsgemäßen System wird die erste Stufe der Unterbrechungsübermittlung,
d.h. die Sendeübermittlung der Gruppeninformation IRW einer Unterbrechungssignalquelle,
alter Ausnützung des Zustandes 1 oder ii durchgeführt.
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fig. 7 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung von Signalen, wie sie
zur IRW-Unterbrechungsübermittlung im Zustand II benützt werden. Die Bits G1 bis
G1 des Signals IRW befinden
sich auf der Datenleitung an den Positionen
Aql1 bis Aq+l des Adressensignais der Steuerübermittlung. In diesem Fall kann das
Signal lkW an willkürliche Bitpositionen des Adressensignais gebracht werden. Fig.7(b)
zeigt ein Beispiel für ein IRW-Signal, in dem Unterbrechungssignale der Vorrangstufen
G2 und Gel 1 erzeugt werden. Das Signalformat der Signale IRW und LSW der Unterbrechungsübermittlung
ist so bestimstw daß die Zustände ~1" und "O" durch das Vorhandensein bzw. die Abwesenheit
eines Impuls ausgedrückt werden, wobei die Polarität der Impulse positiv ist.
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Nimmt ein Unterbrechungssignal einer gewissen Station einen "1"-Zustand
an, so sendet diese Station einen Impuls an diejenige Bitposition eines Adressensignals,
die der Vorrangstufe des gegebenen Unterbrechungssignals entspricht, wodurch ein
IRW-Signal erhalten wird, wie es in Fig. 7(b) gezeigt ist.
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Der erwähnte Zustand 1 ist derjenige Zustand, in dem keine Steuerübermittlung
erfolgt. In diesem Zustand sendet die zentrale Sendeeinheit der Steuerzentrale 1
kontinuierlich auf der Adressenleitung ein Quasi-Adressen-Signal (im folgenden kurz
als QA bezeichnet) der IRW-Unterbrechungsübermittlung.
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Die Anordnung ist so getroffen, daß in diesem Zustand kein dem QA-Signal
entsprechendes Informationssignal wie im Falle des Taktsignals abgegeben wird. Mit
anderen Worten bildet das QA-Signal eine Sperradresse gegen Informationssignale.
Fig. 8 it ein Zeitdiagramm zur Darstellung eines Beispiels für eine Arbeitsweise,
die mit negativen Impulsen arbeitet, wobei die Gruppen G1 bis G1 des IRW-Signals
in die Bitpositionen Aq+1 bis Aq+1 des QA-Signals gelangen.
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Bei der Unterbrechungsübermittlung des IRW-Signals unter Verwendung
des Zustands 1 sendet die zentrale Ausgabeeinheit der Steuerzentrale das QA-Signal
automatisch wiederholt. Dieser Zustand ist in Fig. 8 durch 1' angedeutet.
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Gewöhnlich erfolgt die Unterbrechungsübermittlung des IRW-
Signals
nicht durch die in der Steuerzentrale 1 installierte Verarbeitungseinheit 11. Die
IRW-Übermittlung der ersten Stufe wird so lange wiederholt, bis sämtliche das IRW-Signal
bildenden Gruppen G1 bis G1 im "O"-Zustand sind.
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Ist G1 + G2 + G3 +... G1 # O, so erhält die Verarbeitungseinheit eine
Nachricht über die Erzeugung eines Unterbrechungssignals, die daraufhin da wenige
Bit Git sucht, das sich im Zustand "1" und auf der höchsten Prioritätsstufe in dem
IRW-Signal befindet. Nach diesem Vorgang wird die zweite Stufe der Übermittlung,
nämlich die Unterbrechungsübermttlung des Signals LSWi1, nach dem Befehl der Verarbeitungseinheit
ausgeführt.
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Auf die oben beschriebene Art und Weise erfolgt die IRW-Übermittlung
automatisch über die zentralen Ein/Ausgabe-Einheiten, und die LSW-Übermittlung erfolgt
unter Steuerung der Verarbeitungseinheit. Es wird betont, daß dieses System nur
ein Beispiel darstellt und zur Veranschaulichung-dient.
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Beispielsweise könnte auch die Steuerung der IRW-Analyse und der LSW-Ubermittlung
durch die zentralen Ein/Ausgabe-Einheiten erfolgen. Auch die Unterbrechungsübermittlung
könnte durch die Verarbeitungseinheit der Steuerzentrale gesteuert werden.
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Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung eines Beispiels für die
Übermittlung des Signals LSWit unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm nach Fig. 6.
Diese Übermittlung erfolgt in beinahe der gleichen Weise wie die Steuerübermittlung.
Im einzelnen sendet die zentrale Ausgabeeinheit ein Adressensignal des in Fig. 9(a)
gezeigten Signals LSWit auf die Adressenleitung und dann ein Taktsignal. Dieses
Taktsignal stellt eine Sperradressedar. Die Anordnung ist so getroffen, daß kein
Informationssignal entsprechend diesem Taktsignal gegeben wird. Jede Station in
dem Prozeßbereich bildet aus dem Signal (a) einen Taktimpuls (b) und sendet auf
der Datenleitung ein Signal (c) von der Unterbrechungssign2lAuelle mit der Vorrangstufe
i', das mit
dem Taktimpuls (b) synchronisiert ist. In Fig. 9 liegt
das Signal auf der Datenleitung in Form von Unterbrechungssigt nalen-Ii,1, Ii,2,
~## vor, wobei sich liii im Zustand ~1" befindet, während alle sonstigen Signale
im Zustand "O" sind. Das Signal Ii,1 entspricht dem Taktimpuls B1, das Signal Ii,2
dem Signal B2, ... das Signal Ii,v dem Signal Bv, wobei das Impulssignal an der
Bitposition des Signals Bi auftritt.
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Konkrete Ausführungsbeispiele für die in der Station des Prozeßbereichs
sowie in der Steuerzentrale installierten Einheiten werden im folgenden beschrieben.
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Station In Fig. 10 ist schematisch eine mit der Bezugsziffer 41 bezeichnete
Station dargestellt, die eine Adressenwignal-Eingabeeinheit 4a, einen Adressendecoder
4b, eine Signalausgabeeinheit 4c zum Aussenden des Fühlersignals und des Unterbrechungssignals
über eine Datenleitung 52, eine Signaleingabeeinheit 4c1 zum Empfang eines über
die Datenleitung 52 übertragenen bearbeiteten Variablen-Signals sowie eine Steuereinheit
4d zur Steuerung der Signaleingabe- und Ausgabeeinheiten 4c und 4c' umfaßt. Die
Bezugsziffern 51 32s 33 bezeichnen Unterbrechungssignalquellen, die an die Steuereinheit
4d über gelöscht Kanäle 21, 22, 23... angeschlossen sind. Gesteuerte Arbettsinstrumente
(gesteuerte Signalquellen) 61 J 62 63, sind an die Steuereinheit 4d über gelöschte
Kanäle 712 72 73, ... angeschlossen.
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Fig. 11 zeigt den Decoder 4b und die. Steuereinheit 4d nach Fig.
10. Der Adressendecoder 4b umfaßt eine Takt-Regeneratorschaltung 4b1, die aus dem
über die Adressen-Leitung 51 gesendeten Signal einen Taktimpuls erzeugt, eine Schaltung
4b2
zur Erkennung der Anfangsimpulse As C und derSchlußimpulse
B, Deine Schaltung 4b3 zur Unterscheidung zwischen den über die Adressenleitung
51 übertragenen Adressen- und Taktsignalen, sowie eine Schaltung#4b4, die durch
Decodieren feststellt, welcher Signaiquelle, der Unterbrechungssignalquelle oder
der Steuersignalquelle, das Adressensignal entspricht.
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Gemäß Fig. 12 erzeugt die Schaltung 4b1 einen Takt (b), wenn - wie
bei (a) gezeigt - ein zwischen dem Anfangsimpuls A und dem Schlußimpuls B vorhandenes
Adressensignal und ein zwischen dem Anfarigsimpuls C und dem Schlußimpuls D vorhandener
Taktimpuls über die Adressenleitung 51 gesendet werden. Die Schaltung 4b2 erzeugt
aus dem Signal (a) einen Impuls (c), und die Diskriminatorschaltung 4b3 bildet ein
Signal (d). Der Decoder 4b4 decodiert das Adressensignal (a) und gibt ein Signal
(e) beispielsweise nur auf den Kanal 61 wenn die Adresse 61 lautet.
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Die Steuereinheit 4d umfaßt eine zur Steuersignal-Ubermittlung betätigte
Steuereinheit 4d2 und eine zur Unterbrechungssignal-Übermittlung betätigte Steuereinheit
4d1.
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Die obigen Signale (b), (c) und (e) werden den Steuereinheiten 4d1
und 4d2 hinzugeführt, und das Signal (d) wird der Steuereinheit 4d1 für die Unterbrechungsübermittlung
zugeführt. Die von der Steuerzentrale an die Eingabeeinheit 4c gegebene bearbeitete
Variable liegt an der Steuereinheit 4d2 für die Steuerübermittlung. Das Unterbrechungssignal
von der Einheit 4d1und das Fühlersignal von der Einheit 4d2 werden der Eingabeeinheit
4c über einODER-Gatter 8 zugeführt und über die Datenleitung 52 übertragen.
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Fig 13 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Steuereinheit
4d1 für die Unterbrechungsübermittlung. Gemäfl Fig. 13 werden Einbit-Unterbrechungssignale
von den
Unterbrechungssignalquellen 512 322 ... Zustands-Haltekreisen
31, 32, 33, ... zugeführt, die die Unterbrechungen erzeugen. Die Haltekreise 31,
32, ... erzeugen normalerweise "O"-Ausgangssignale. Wird ein Unterbrechungssignal
erzeugt, so gibt nur derjenige Haltekreis, mit dem die entsprechende Unterbrechüngssignalquelle
verbunden ist, çin ~1"-Ausgangssignal ab. Dieser Haltekreis hält den "1"-Zustand
bis zu seiner Löschung. Die Ausgangssignale der einzelnen Haltekreise werden UND-Gattern
21, 22, 23,...
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und 21', 22', 23', ... zugeführt. Die UND-Gatter 21, 22, 23, ... sind
für GruppesInformations-Ubermittlung, d.h.
-
für die IRW-Ubermittlung erforderlich, während die UND-Gatter 21',
22s, 23', ... für die LSW-Übermittlung dienen.
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Die Ausgangssignale sämtlicher UND-Gatter liegen an einem ODER-Gatter
3.
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Der Taktimpuls (b), die Anfangs- und Schlußimpulssignale (c) und das
Diskriminatorsignal (d) der Takt- und Adressensignale werden einer Bitpositions-Erkennungseinheit
40 zugeführt. Diese Einheit 40 dient dazu, die Bitpositionen A1, A2, AD, ... Au
des Adressensignals sowie die Bitpositionen B1 B2, B3,... Bv des Taktsignals zu
erkennen.
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Die Einheit 40 umfaßt beispielsweise einen Zähler 412 und einen Decoder
411. Der Zähler 412 wird durch den Anfangsimpuls (c) aktiviert und beginnt die Taktimpulse
(b) zu zählen. Die Zählung wird durch den Schlußimpuls (c) beendet, wobei der Zähler
gelöscht wird. Der Decoder 411 weist (u + v) Ausgangsleitungen für die Bitpositionen
A1 bis Au und B1 bis Bv auf. Der Decoder 411 erzeugt ein Signal für die Bitpositionen
A1 bis Au, wenn das über die Adressenleitung 51 gesendete Signal ein Adressensignal
ist, bzw. für die Bitpositionen B1 bis Bv, wenn es sich um ein Taktsignal handelt.
In Fig. 12 sind die Bitpositionen und die Ausgangsleitungen des Decoders 411 mit
gleichen Bezugszeichen versehen. Wenn das Signal von der Adressenleitung 51 ein
Adressensignal ist, wird der Decoder 411 folgendermaßen betätigt. Ist der ZKhlwert
des Zählers 412 gleich 1, so wird von der Bitposition
A1 des Decoders
411 ein ~1"-Signal abgegeben. Ist der Zählwert gleich 2, so gibt der Decoder ein
~1"-Signal an einer A2-Klemme ab. Ist der Zählwert gleich u, so erzeugt der Decoder
ein l Signal an seiner Au#Klemme. Handelt es sich bei dem über die Adressenleitung
51 gesendeten Signal um ein Taktsignal, so erzeugt der Decoder 411 ein ~1"-Signal
an einer seiner Kommen B1 bis Bv entsprechend dem Wert des Zählers 412. Wie aus
Fig. 7 und 8 hervorgeht, entspricht die Gruppeninformation des Unterbrechungssignals,
d.h. die Gruppen G1 bis G1 des IRW-Signals, den Bitpositionen Aq+1 bis Aq+1 des
Adressensignals.
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Zur vereinfachten Erläuterung sei angenommen, daß die Vorrangstufe
der Unterbrechungssignalquelle 31 gleich 2 ist, diese Signalquelle 31 die erste
Signalquelle in der Gruppe gleicher Vorrangstufe ist und daß das Signal dieser Quelle
durch 121 ausgedrückt wird. Ferner sei angenommen, daß die Vorrangstufe der Signalquelle
32 gleich 4 ist, daß diese Signalquelle die dritte Signalquelle in der Gruppe gleicher
Vorrangstufe ist und daß ihr Unterbrechungssignal I43ist.
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Ähnlich sei die Vorrangstufe der Signalquelle 33 gleich 6, diese Signalquelle
die fünfte in der Gruppe und das Unterbrechungssignal 165. Ferner sei die Vorrangstufe
der Signalqulle 34 gleich 8r die Signaiquelle die (v - 1) ste in der Gruppe und
is Unterbrechungssignal I8V 1. In einem solchen Fall liegen das Ausgangssignal Aq+2
an der der Gruppeninformation G2 der Vorrangstufe 2 entsprechenden Bitposition zusammen
mit dem Ausgangssignal des Haltekpeises 31 an dem UND-Gatter 21. In ähnlicher Weise
liegen das Ausgangssignal Aq+4 an der der Gruppeninformation G4 der Vbrrang3tufe
4 entsprechenden Bitposition sowie das Ausgangssignal des Haltekreises 32 an dem
UND-Gatter 22.
-
Das Signal Aq+6 sowie das Signal der Signalquelle 33 der Vorrangstufe
6 liegen an dem UND-Gatter 23. Das Signal Aq+8 sowie das Signal der Quelle 34 der
Vorrangstufe 8 liegen ferner an dem Gatter 24. Auf diese Art und Weise liegen an
den UND-Gattern 21 bis 24 die Signale von den Unterbrechungssignal
-Haltekreisen
31 bis 34 sowie die Signale Al bis Au der den Vorrangstufen der besagten Unterbrechungssignale
entsprechenden Bitpositionen des Adressensignals. Befinden sich die Ausgangssignale
der Haltekreise 31, 32, ... auf gleicher Vorrangstufe, so sind offensichtlich die
Signale A1 bis Au, die an den UND-Gattern liegen, denen die Signale gleicher Vorrangstufe
zugeführt werden, gleich.
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Den UNDLGattern 21' bis 24t, die zur LSW-Übermittlung dienen, werden
dagegen die folgenden Eingangssignale zugeführt.
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Wie anhand von Fig. 12 beschrieben, gibt der Decoder dann, wenn das
Adressensignal von der Steuerzentrale der Unterbrechungssignalquelle 31 entspricht,
ein t Signal nur an diejenige Leitung ab, die der Unterbrechungssignalquelle 31
entspricht, und zwar für eine Dauer zwischen dem Anfangsimpuls C und dem Schlußimpuls
D des Taktimpulses, wie es in Fig. 12 (e) gezeigt ist. Dieses Signal LSW2 wird dem
UND-Gatter 21' zugeführt. In ähnlicher Weise werden die von dem Decoder 4b4 entsprechend
den Adressen der Signalquellen 32' 33 und 34 erzeugten Signale LSW4, LSW6 und LSW8
den UND;Gattern 22', 23' bzw. ?4' zugeführt. Bei der Arbeitsweise nach dem vorliegenden
Beispiel wird angenommen, daß die Vorrangstufen der Signalquellen 31 32 33 und 34
gleich 2, 4, 6 bzw. 8 sind. Dementsprechend werden die Ausgangssignale des Decoders
4b4 durch LSW2, LSW4, 15W6 bzw. 15W8 ausgedrückt. Die Signale von dem Decoder 411
liegen an den UND-Gattern 21t bis 24'; ähnlich liegt das Signal der Bitposition
B1 am UND-Gatter 21t, das Signal der Bitposition 33 am Gatter 22', das Signal der
Bitposition 35 am Gatter 23 und das Signal der Bitposition Bv -1 am Gatter 24'.
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Im vorstehenden ist eine spezielle Station des Prozeßbereichs beschrieben
worden, Die übrigen Stationen sind genauso aufgebaut.
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Arbeitsweise der Station Im folgenden wird die Arbeitsweise der in
Fig. 10, 11 und 13 gezeigten Stationen beschrieben werden.
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( Übermittlung des Steuersignals Das Fühlersignal wird von einem beliebigen
gesteuerten Arbeitsinstrument beispielsweise dem Instrument 63, auf folgende Art
und Weise an die Steuerzentrale übertragen.
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Zunächst werden von der Steuerzentrale über die Adressenleitung eine
dem Instrument 63 entsprechende Adresse sowie ein Taktsignal gesendet, wie es in
Fig. 6(a) gezeigt ist.
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Die Station 41 empfängt dieses Signal, und der Decoder 4b4 ermittelt,
daß dieses Signal die Adresse des Instruments 6 enthältç Das decodierte Signal wird
an die 5teuereiShnit 4d2 für die Steuerübermittlung gesendet.
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Gleichzeitig erzeugt die Schaltung 4b1 aus dem über die -Adressenleifung
gesendeten Signal einen Takt gemäß Fig. 6(b), Die Schaltung 4b2 zieht die Impulse
A, B, C uxid D heraus und sendet diese Impulse an die besagte Steuereinheit 4d2.
Die Steuereinheit 4d2 wird so betStigt, daß das F~uhlersignal von dem gesteuerten
Instrument 63 aus dem Signal des Decoders 4b4 abgeleitet wird. Das abgeleitete Signal
wird in eine digitale Größe umgesetzt, mit dem zwischen den Impulsen C und D bestehenden
Taktimpuls synchronisiert und dann als Information über die Datenleitung an die
Steuerzentrale übertragen.
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Ein bearbeitetes Signal wird von der Steuerzentrale an ein gesteuertes
Instrument, beispielsweise das Instrument 63, auf folgende Art und Weise übertragen.
Über die Adressenleitung wird ein Adressensignal gemäß Fig.6(a) gesendet, und über
die Datenleitung wird ein Jnformationssignal gemäß Fig. 6(c) gesendet, das das in
eine digitale Größe umgesetzte bearbeitete Signal darstellt. In der
Station
41 decodiert die Schaltung 4b4 das Adressensignal und stellt fest, daß dieses Signal
die Adresse des Instrumentes 63 enthält. Das decodierte Signal wird der Steuereinheit
4d2 zugeführt. Andererseits wird das über die Datenleitung 52 übertragene bearbeitete
Signal der Steuereinheit 4d2 über die Eingabeeinheit 4c eingegeben und inn dem gesteuerten
Instrument 63 zugeführt, das durch das Adressensignal ausgewählt worden ist.
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(2) Übermittlung des UnterbrechunssiSnals Diese Übermittlung läßt
sich in zwei Formen betrachten: IRW-Übermittlung und LSW-0bermittlung. Wie oben
beschrieben, kann die IRW-Übermittlung mit der Steuerübermittlung erfolgen. Ein
Beispiel für eine Arbeitsweise, bei der die IRW-Übermittlung im Zustand II der Steuerübermfltlung
(d.h.
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während des Sendens des Adressensignals) erfolgt, wird im folgenden
beschrieben.
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Wie gesagt, erzeugen die Schaltungen 4b1, 4b2 und 4b3 dann, wenn ein
Adressensignal gemäß Fig. 12(a3 eintrifft, die Signale (b) (c) bzw (d) nach Fig.
12. Verlangen unter den Unterbrechungssignalquellen 31 32 33 und 34 die Quellen
31 und 32 eine Unterbrechung, d.h. erzeugen sie "1"-Signale, während die Signalquellen
33 und 34 "0-Signale erzeugen, so wurden diese Signale von den Zustands-Haltekreisen
31, 32, 33 und 34 in den Zuständen "1", ~1", "O", bzw. 1!"0" gehalten.
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Der Zähler 412 zählt die zwischen dem Anfangsimpuls A und dem Schlußimpuls
B auftretenden Impulse. Erreicht der Zählerwert q + 2, so wird an der Klemme Aq+2
des Decodes 411 ein Impuls abgegeben. Der (q + 2)te Impuls assiert das UND-Gatter
21, da diesem Gatter von dem Haltesreis 31 ein "1"-Signal zugeführt wird. Der (q
+ 2)te Impuls passiert ferner das ODER-Gatter 3 und gelangt auf die Datenleitung
52.
D.h. daß ein ' Signal auf der Datenleitung in dem gleichen Zeitpunkt erscheint wie
in der Bitposition Aq+2#.wie dies in Fig. 7(b) gezeigt ist. Auf die gleiche Art
und Weise wird dann, wenn der Zähler 412 den Zählerwert q + 4 erreicht, an der Klemme
Aq+4 des Decoders 411 ein Impuls abgegeben. Dieser Impuls passiert das UND-Gatter
22 und das ODER-Gatter 3 und gelangt auf die Datenleitung 52.Wiederum erscheint
auf der Datenleitung ein Impulssignal, das mit der Bitposition Aq+4 synchron ist.
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Wie in Fig. 7 gezeigt, werden die IRW-Signale der Bitpositionen G2
und G4 zu 111??, während die der übrigen Bitpositionen zu "O" werden, da die UND-Gatter
23 und 24 gesperrt sind. Die Bedeutung des IRW-Singnals besteht darin, daß Signalquellen,
die eine Unterbrechung verlangen, in den Gruppen von Unterbrechungssignalquellen
vorhanden sind, deren Vorrangstufe die zweite bzw. vierte ist, da, wie vorher bestimmt
worden ist, die Vorrangstufe der Unterbrechungssignaltuëlle 31 gleich 2 und die
der Quelle 32 gleich 4 ist. Das IRW-Signal gemäß Fig. 7(b) wird also während der
Adressensignal-Übertragung in der in Fig. 7(a) gezeigten Steuerübermittlung über
die Datenleitung an die Steuerzentrale übertragen.
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Die LSW-Ubermittlung,,erfolgt in folgender Weise. Zunächst werden
von der Steuerzentrale eine Adresse zwischen den Impulsen A und B sowie ein Taktsignal
zwischen den Impulsen C und D gemäß Fig. 9(a) auf der Adressenleitung gesendet.
Die Adresse sei hier als i = 2 angenommen. Mit anderen Worten ist dies ein Signal
zur Prüfung, welche Signaiquelle mit der Vorrangstufe 2 einen Unterbrechungs befehl
erzeugt. Dieses" Signal wird jeder Station zugefühlt, wobei die Einheiten 4b1, 4b2,
4b3 und 4b4 die in Fig. 12 gezeigten Signale (b), (c), (d) bzw. (e) erzeugen.
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Das Signal (e) wird nur auf der Leitung mit der Vorrangstufe 2 erzeugt.
Beispielsweise wird das Signal (e) der Klemme LSW2 nach Fig. 13 zugeführt. Der.
Taktimpuls (b) wird dem Zähler 412 zugeführt, in dem nur die Impulse zwischen dem
Anfangsimpuls e und dem Schlußimpuls D gezählt
werden. Erreicht
der Zähler den Wert 1, so gibt der Decoder 411 an seiner Klemme B1 einen Impuls
an das UND; Gatter 21t ab. An diesem Gatter liegen das Unterbrechungssignal von
dem Haltekreis 31 und das Signal (e) von der Klemme LSW2. Der Impuls von der Klemme
B1 passiert daher das Gatter 21' und gelangt über das ODER-Gatter 3 auf die Datenleitung.
Infolgedessen bleibt auf der Datenleitung 52 ein Impuls, der die gleiche zeitliche
Lage wie die Bitposition B1 des Taktsignals auf der Adressenleitung hat.
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Erreicht der Zähler 412 die Werte 3, 5 und v - 1, so empfangen die
UND-Gatter 22', 23' und 24' Impulse von den Klemmen B3, B5 bzw. Bv 1 des Decoders.
In diesem Zustand liegt kein Signal an den Klemmen LSW4, LSW6 und LSW8, und daher
entsteht an den Ausgängen der Gatter 22', 23' und 24' kein Signal. Betrachtet man
nur die Station 41 so ist nur das Informationssignal, das die gleiche Zeitlage hat
wie die Bitposition B1 des Taktsignals, gleich"1", während alle anderen gleich 11011
sind, wie dies in Fig. 9(c) gezeigt ist.
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Die Bitposition des LSWi'-Signals steht in einer eins-zueins-Beziehung
zu einer Unterbrechungssignalquelle mit der Vorrangstufe i in dem Prozeßbereich.
Sind 1 bis v Unterbrechungssignalquelien mit der Vorrangstufe 2 vorgesehen, 8Q wird
der Steuerzentrale gemeldet, daß die Signalquelle Nr. 1 eine Unterbrechung verlangt,
da ii in d#em Beispiel gleich 2 ist.
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Wird in ähnlicher Weise durch das Signal 125 der Unterbrechungssignalquelle
Nr. 5 aus der zu einer anderen Station gehörigen Gruppe der Vorrangstufe 2 eine
Unterbrechung verlangt, so erscheint auf der Datenleitung 52 ein Signal, das die
gleiche Zeitlage wie die Bitposition 35 hat.
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Auf die obige Art und Weise wird der Steuerzentrale über die LRW-
und LSW-Ubermittlungen gemeldet, welche Unterbrechungssignalquelle
eine
Unterbrechung verlangt.
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Funktionen der Steuerzentrale Wie in Fig. 14 gezeigt, umfaßt die Steuerzentrale
1 eine Verarbeitungseinheit 11, eine zentrale Ausgabeeinheit 12 und eine zentrale
Eingabeeinheit 13. Die Ausgabeeinheit 12 umfaßt einen Taktgenerator CG, eine Adressenspeichereinheit
1c, eine Informationssignal-Sendeeinheit 1a2 und eine Adressensignal-Sendeeinheit
1a1. Der Taktimpuls von dem Taktsignalgenerator CG wird der Adressensignal-Sendeeinheit
1a1 zugeführt. Dieses Signal dient als Takt beim Senden eines bearbeiteten Signals
über die Datenleitung sowie beim Senden eines Taktsignals und eines Adressensignals
über die Adressenleitung. Die Informations-Sendeeinheit 1a2 wird so betrieben, daß
das bearbeitete Signal von der Verarbeitungseinheit 11 mit dem Taktsignal synchronisiert
und über die Datenleitung 52 gesendet wird.
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Die Adressensignal-Sendeeinheit 1a1 wird so betrieben, daß sie das
Adressensignal von der Adressenspeichereinheit lc oder das Adressensignal von der
Verarbeitungseinheit 11 mit dem Taktimpuls gemäß dem Befehl von der Verarbeitungseinheit
synchronisiert und das Adressensignal Uber die Adressenleitung 51 sendet. Diese
Sendeeinheit 1a1 sendet auch das Taktsignal auf die Adressenleitung.
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Die zentrale Eingabeeinheit 13 umfaßt eine Informationssignal-Eingabeeinheit
1b2, eine Adressensignal-Eingabeeinheit 1b1 sowie eine Erkennungseinheit ld. Die
Informatonssignal-Eingabeeinheit 1b2 empfängt das Fu~blersignal bei der Steuerübermittlung
oder die LSW- und IRW-Signale in der Unterbrechungsübermittlung. Das Fühlersignal
und das LSW-Signal werden der Verarbeitungseinheit 11 zugeführt, während das IRW-Signal
der Erkennungseinheit 1d zugeführt wird. Die Adressensignal-Eingabeeinheit 1b1 empfängt
die über die Adressenleitung übertragenen Signale und leitet sie an die Verarbeitungseinheit
11 weitere Die Eingabeeinheit 1b1 erzeugt aus den empfangenen Adressensignalen
die
verschiedenen für die Informationssignal-Übermittlung erforderlichen Signale; beispielsweise
vermittelt die Eingabeeinheit 1b1 einen Takt, mit dem sie die Informationssignal-Eingabeeinheit
1b2 steuert. Um das von der Eingabeeinheit 1b2 empfangene Informationssignal zu
decodieren und dadurch die Unterbrechungs-Information und -Adresse zu ermitteln,
muß diese Eingabeeinheit mit der Information von der Adressensignal-Eingabeeinheit
1b1 oder der von der Adressensignal-Ausgabeeinheit 1a1 versorgt werden. Die Einheit
1d prüft, ob das von der Datensignal-Eingabeeinheit 1b2 empfangene IRW-Signal eine
Unterbrechung verlangt, und sendet die sich ergebende Information an die Verarbeitungseinheit
11.
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(1) Funktion der zentralen Ausgabeeinheit Fig. 15 zeigt ein konkretes
Ausführungsbeispiel der zentralen Ausgabeeinheit 12, in der die Informations-Ausgabeeinheit
1a2 einen Steuerkreis 1a21 zum Senden eines Informationssignals über die Datenleitung
52 sowie eine Speichereinheit 1a22 für das bearbeitete Signal umfaßt, die das während
der Übertragung des bearbeiteten Signals in der Steuerübermittlung von der Verarbeitungseinheit
11 gesendete bearbeitete Signal vorübergehend speichert. Die Adressensignal-Ausgabeeinheit
1a1 umfaßt einen Steuerkreis 1a11 zum Senden eines Adressensignals über die Ädressenleitung
51, eine Adressensignal-Speichereinheit 1a14 zum vorübergehenden Speichern des von
der Verarbeitungseinheit 11 abgegebenen Adressensignals, eine Steuereinheit 1a13
zum Steuern des Anfangs der einzelnen Übermittlungen sowie eine Taktsignal-Steuereinheit
1a15 zum Speichern des Taktsignals.
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Die Signalsteuereinheit 1a1,2 wird so betrieben, daß ein bearbeitetes
Signal von der Speichereinheit 1a22 entsp echend dem von der Steuereinheit 1a13
für den Benn der Übermittlung erzeugten Signal abgeleitet wird oder Signale von
der Adressensignal-Speichereinheit oder Adressenspeichereinheit 1c sowie von der
Taktsignal-
Speichereinheit 1a15 abgeleitet werden und diese Signale
der Adressensignal-Äusgabeeinheit 1a11 zugeführt werden.
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Diese Steuerungsvorgänge sind mit dem Signal von dem Taktsignalgenerator
CG synchronisiert.
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(2) Arbeitsweise der zentralen Ausgabeeinheit Verlangt die Verarbeitungseinheit
11 eine Informations-Übermittlung, so gibt die Steuereinheit 1a13 einen Übermittlungs-Startbefehl
über die Leitung (i) an die Signalsteuereinheit -1a12. Die Verarbeitungseinheit
11 sendet das Adressensignal des bearbeiteten Signals an die Adressensignal-Speichereinheit
1a14 sowie ein bearbeitetes Signal an die Speichereinheit,1a22, so daß diese Einheiten
die ihnen zugesendeten Signale speichern. Gleichzeitig gibt die Verarbeitungseinheit
11 einen Übermittlungsbefehl an die Steuereinheit 1a13 zum Beginn der Informationsübertragung.
Die Steuereinheit 1a13 gibt dadurch sofort einen Startbefehl für die Informationsübertragung
über die Leitung (j) an die Signalsteuereinheit 1a12 ab. Bei Empfang dieses Befehls
sendet die Steuereinheit 1a12 an die Adressensignal-Ausgabeeinheit 1a11 einen Anfangsimpuls,
wie er in Fig. 6(a) bei A gezeigt ist. Sodann entnimmt die Steuereinheit 1a12 das
in der Adressensignal-Speichereinheit 1a14 vorübergehend gespeicherte Adressensignal
und sendet es an die Ausgabeeinheit 1a11. (Dieses Signal entspricht den Signalen
A1 bis Au nach Fig. 6(a).) Die Steuereinheit 1a12 sendet den in Fig. 6(a) ebenfalls
gezeigten Schlußimpuls B und den Anfangsimpuis C, leitet aus der Taktsignal-Speichereinheit
1a15 ein Taktsignal ab, führt dieses Signal der Adressensignal-Ausgabeeinheit 1a11
zu und sendet schließlich den Schlußimpuls D aus.
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Gleichzeitig leitet die Steuereinheit 1a12 das in der Speichereinheit
1a22 gespeicherte bearbeitete Signal ab, synchronisiert es mit dem Taktsignal und
führt es der Informationssignal-Ausgabeeinheit 1a21 zu. Es werden also ein Impulszug
gemäß Fig. 6(a) von der Ädressensignal Ausgabeeinheit 1a11 auf der Adressenleitung
51 sowie ein Impulszug gemäß Fig. 6(c) von der Informationssignal-Aus
gabeeinheit
1a21 auf der Datenleitung 52 ausgesendet.
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Die oben beschriebene Unterbrechungsübermittlung wird so durchgeführt,
daß aus dem Signal auf der Adressenleitung ein Takt gemäß Fig. 6(b) gebildet wird,
wobei ein IRW-Signal während des Zustands II gesendet wird, in dem kein Informationssignal
vorhanden ist, während die in Fig. 6(a) und 6(c) gezeigten Signale über die Adressenleitung
51 bzw.
-
die Datenleitung 52 gesendet werden.Um unter der Bedingung, daß keine
Steuerübermittlung von der Verarbeitungseinheit 11 erfolgt, eine IRW-Übermittlung
vorzunehmen, gibt die Start-Steuereinheit 1a13 unter Verwendung einer Quasi-Adresse
den Ubermittlungsbefehl für die IRW-Übertragnng über die Leitung (k) ab. Bei Empfang
dieses Befehls entnimmt die Signalsteuereinheit 1a12 das Quasi-Adressensignal aus
der Adressen-Speichereinheit 1c und sendet es in der in Fig. 8 gezeigten Form auf
der Adressenleitung 51. Aufgrund dieses Signals werden die einzelnen Stationen in
die Lage versetzt, ein IRW-Signal gemäß Fig. 8(b) abzugeben.
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Zur LSW-Übermittlung sendet die Verarbeitungseinheit 11 einen Übermittlungsbefehl
an die Start-Steuereinheit 1a13.
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Gleichzeitig wird die LSW-Adresse der Speichereinheit 1a14 zugeführt.
Bei dieser Betätigung gibt die Start-Steuereinheit 1a13 einen Befehl zum Beginn
der Übermittlung über die Leitung (i) an die Signalsteuereinheit 1a12 ab. Daraufhin
entnimmt die Signalsteuereinheit 1a12 die Adresse aus der Speichereinheit 1a14 und
sendet dieses Signal von der Signalausgabeeinheit 1a11 auf der Adressenleitung 51.
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(3) Funktion der zentralen Eingabeernheit Fig. 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel
der in der Steuerzentrale enthaltenen Eingabeeinheit.
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Das Signal von der Adressenleitung 51 wird von der Signal-
Empfangsschaltung
1b11 empfangen und dann den Schaltungen 1b12, 1b13 und 1b14 zugeführt. Die Schaltung
1b12 erzeugt aus dem Adressensignal einen Takt, die Schaltung 1b15 entnimmt dem
Adressensignal die Anfangs- und Schlußimpulse A9 ß, C und D, und die Schaltung 1b14
unterscheidet zwischen dem Adressensignalsystem und dem Taktsignalsystem. Die genannten
Schaltungen sind in der gleichen Weise aufgebaut wie die Schaltungen 4b1 bis 4b3
nach Fig. 11. Mit 1b15 ist eine Bitposition-Erkennungseinheit bezeichnet, die in
ähnlicher Wiese wie die Einheit 40 nach Fig. 13 funktioniert.
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Die Einheit 1b15 erkennt die Bitpositionen A1, A2, A3,...
-
Au und B1, B2, B3, ... Bv der Adressen- und Taktsignale und erzeugt
gemäß dem Ergebnis der Erkennung ein Zeitsignal auf den Leitungen (f)5 (g) und (h).
Die informations-Eingabeeinheit 1b2 umfaßt eine Schaltung 1b21 zum Empfang des Informationssignals,
ein Schieberegister 1b22, ein UND-Gatter 1b und ein Halteregister 1b25. Den Schiebeimpuls
des Schieberegisters 1b22 bildet ein von der Bitposit Erkenmungseinheit 1b15 erzeugter
Taktimpuls Der Inhalt des Schieberegisters 1b22 wird im Falle eines LSW-oder Fühler-Signals
direkt an die Verarbeitungseinheit 11 abgegeben oder im Falle eines IRW-Signals
über das UND-Gatter 1b24 dem Halte egister 1b23 zugeführt. Wird - genauer gesagt
- ein LSW- oder Fühlersignal in das Schieberegister 1b22-eingeschriebens so gibt
die Erkennungseinheit 1b15 auf der Leitung (h) ein Schreib-Schlußsignal ab, um zu
veranlassen, daß die Verarbeitungseinheit 11 das Signal liest. Das auf der Leitung
(h) gesendete Schreib-Schlußsignal kann beispielsweise von dem Schlußimpuls D gebildet
werden. Ist das IRW-Signal in das Schieberegister 1b22 eingeschrieben, so wird das
Schreib-Schlußsignal über die Leitung (f) an das UND-Gatter 1b24 angelegt.
-
Dadurch öffnet das Gatter 1b24 für die Zeitdauer, während der der
Registerinhalt aus dem Halteregister 1b23 gelesen wird. Das auf der Leitung (f)
gesendete Schreib-Schlußsignal des IRW-Signals kann beispielsweise von dem Schlußimpuls
B gebildet werden. Die Schaltung ld prUSte ob in dem
in dem Halteregister
1b25 gespeicherten IRW-Signal eine ~1"-Gruppeninformation enthalten ist. Wenn G1
+ G2 + ... G1 # O ist, so wird der Inhalt der Verarbeitungseinheit 11 zugeführt.
Gleichzeitig wird der Adressensignal-Ausgabeeinheit 1 a1 gemeldet, daß in dem IRW-Signal
eine l'1"-Gruppeninformation enthalten war, wodurch die nächste Übermittlung bestimmt
wird. Für diesen Vorgang wird von der Brkennungseinheit 1b15 über die Leitung (g)
ein Impuls, beispielsweise der Schluß' impuls B, als Zeitsteuersignal zugeführt.
-
(4) Arbeitsweise der zentralen Eingabeeinheit Die Funktionen der zentralen
Eingabeeinheit sind oben im einzelnen beschrieben worden; die folgende Beschreibung
soll die Eigenschaften der Arbeitsweise dieser Einheit erläutern.
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Um das Fühlersignal in der Steuerübermittlung zu erhalten, empfängt
die Empfangsschaltung 1b21 von der Datenleitung 52 ein Signal gemäß Fig. 6(c), während
die Empfangsschal tung 1b11 von der Adressenleitung 51 ein Signal gemäß Fig. 6(a)
empfängt. Die Bitposition-Erkennungseinheit 1b15 erzeugt aus dem der Schaltung 1b11
zugeführten Signal einen Takt gemäß Fig. 6(b) und sendet diesen an das Schieberegister
1b22, um zu veranlassen, daß dieses Register die Information (c) vorübergehend speichert.
Stellt die Erkennungseinheit 1b15 den Schlußimpuls D fest, so sendet sie über die
Leitung (h) ein Signal an die Verarbeitungseinheit 11, woraufhin diese den Inhalt
des Schieberegisters liest.
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Bei Empfang eines IRW-Signals in der Unterbrechungsübermittlung empfängt
die Empfangsschaltung 1b11 ein Signal gemäß Fig.
-
8(a), während die Schaltung 1b21 ein Signal gemäß Fig. 8(b) empfangt;
andernfalls erhält die Empfangsschaltung 1b11 ein Signal nach Fig. 7(a) und die
Schaltung 1b21 ein Signal
nach Fig. 7(b). Bei Feststellung des
Schlußimpulses B öffnet die Erkennungseinheit 1b15 das Gatter 1b24 und überträgt
den Inhalt des Schieberegisters 1b22 in das Halteregister 1b23, Wird in dem IRW-Signal
eine ~1" festgestellt, so wird diese Information der Verarbeitungseinheit 11 sowie
der Adressen-Ausgabeeinheit 1a1- zugeführt, womit die nächste LSW-Übermittlung durchgeführt
wird.
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Zur LSW-Ubermittlung empfängt die Informati ons-Empfangsschaltung
ein LSW-Signal nach Fig. 9(c) anstelle des Informations- oder Fühlersignals nach
Fig. 6(c). Im übrigen ist die Arbeitsweise der zentralen Eingabeeinheit selbst die
gleiche wie beim Empfang des Fühlersignals.
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Im vorstehenden ist ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung
detailliert beschreiben worden. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf dieses
Beispiel; vielmehr sind verschiedene Modifikationen möglich, von denen beispielsweise
die folgenden genannt werden: 1. In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel führen
die zentralen Ein/Ausgabe-Einheiten die Steuerung der TRW-Übermittlung durch eine
Quasi-Adresse aus, und die zentrale Verarbeitungseinheit übernimmt die Steuerung
der LSW-U~bermittlung. Statt dessen können die beiden Einheiten auch ihre Rollen
vertauschen, oder beide Aufgaben können von der zentralen Verarbeitungseinheit oder
von den Ein/Ausgabe-Einheiten übernommen werden. Führen die zentralen Ein/Ausgabe-Einheiten
beide Steuerungen durch, so muß zwischen den Schaltungen ld und 1a1 gemäß Fig. 14,
15 und 16 eine Signalleitung vorgesehen sein.
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2. In dem obigen Ausfübuungsbeispiel ist die Übertragungsleitung
gemäß Fig. 5 als Schleife ausgebildet. Statt dessen kann die Übertragungsleitung
auch offen sein, wobei das von der Steuerzentrale an die jeweilige
Station
gesendete Signal und das von der Station an die Steuerzentrale gesendete Signal
über eine gemeinsame Leitung übertragen werden. Zu beachten ist Jedoch, daß eine
schleifenförmige Ubertragungsleitung eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit zur
Verfügung stellt.
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3. In dem obigen Ausführungsbeispiel ist die Übertragung eines Unterbrechungssignals
zur Prozeßsteuerung beschrieben worden. Die Erfindung ist jedoch auch bei der Einbit-Signalübertragung
anwendbar.