DE2147995A1

DE2147995A1 - Anordnung zum ein- und ausgeben von daten

Info

Publication number: DE2147995A1
Application number: DE19712147995
Authority: DE
Inventors: Helmut Autenrieth; Dietmar Geisler; Volker Dipl Ing Hallwirth; Hans Dipl Ing Kuerner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-09-25
Filing date: 1971-09-25
Publication date: 1973-04-12
Also published as: FR2154169A5; IT967735B; BE789230A; DE2147995B2; NL7212871A

Description

Anordnung zum Ein- und Ausgeben von Daten

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ein- und Ausgeben von Daten, insbesondere zur Prozeßiiberwaehung, -steuerung, -regelung oder dergleichen in bzw. aus einer zentralen Einheit mit mindestens einer periphsren Einheit, die aus Bausteinen besteht, die Anschlußstellen mit Anschlüssen für Daten und Steuersignale aufweisen und die über eine Anschlußstelle mit der zentralen Einheit verbunden ist. Derartige Anlagen, von denen eine aus der Zeitschrift "Elektronik" 1970, Seite 335 ff bekannt ist, sind z.B. in Prozeßreclmersysteraen enthalten. Diese weisen neben dem eigentlichen Prozeßrechner und Ein- und Ausgabegeräten, wie Drucker, Sichtgeräten, Platten- und Trommelspeicher, Lochkarten und Lochstreifeneinheiten vor allem Geräte zur Prozeßinstrumentierung der angeschlossenen Anlage auf. Je nach dem Einsatz, z.B₀ Erzeugen und Verteilen von Energie, Produktion von Gütern oder in Anlagen zum Prüfen und Experimentieren sind eine Vielzahl unterschiedlicher Meß- und Analysegeräte, Regeleinrichtungen, Anzeige- und Schreibgeräte, Stellglieder und Bedienungsvorrichtungen angeschlossen. In vielen Anlagen sind diese Geräte räumlich weit verteilt und ihre Signale sind unterschiedlich, analog oder digital dargestellt. Auch haben die Signale unterschiedliche Worte und Meßbereiche sowie verschiedenartigen zeitlichen Verlauf; es sind z.B. statische oder dynamische Signale. Als Bindeglied zwischen der Zentraleinheit des Prozeßrechners und den angeschlossenen Geräten zur Prozeßinsbruraentierung werden elektronische Anordnungen der eingangs beschriebenen Art eingesetzt. Diese haben somit dia Aufgabe, auf

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ORIGINAL INSPECT£D

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der Eingabeseite der Zentraleinheit elektrische Signale räumlich und zeitlich zusammenzufassen und so anzupassen, daß ein Prozeßrechner sie verarbeiten kann, Hfichtelektrische Größen, wie z.B. Temperatur, Druck, Durchfluß, Strahlung usw. müssen durch vorgeschaltete Meßfühler und Meßumformer in elektrische Signale unigeformt werden. Die von der Zentraleinheit ausgegebenen Signale verwandeln andere Bausteine in Signale geeigneter Darstellung, die zeitlich und räumlich an die angeschlossenen Geräte verteilt werden.

Der vorliegenden .Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Sin- und Ausgeben von Daten in bzw. aus einer Zentraleinheit der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die mit einer geringen Anzahl von Grundbausteinen aufgebaut werden kann, und zwar in beliebigem, an die jeweilige Aufgabe angepaßtem Ausbaugrad.

Erfindungsgercäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zu jedem Anschluß der Anschlußstellen für die- Übertragung von Daten oder Steuersignalen aus der zentralen Einheit ein entsprechender Anschluß für die Übertragung von Daten oder Steuersignalen in die zentrale Einheit vorgesehen ist, daß die Anschlußstellen einheitlich sind, daß die Bausteine über die Anschlußstellen zu sich in Richtung von der zentralen Einheit verzweigenden Ketten zusammenschaltbar sind und die AnschluiBstellen von Bausteinen, die durch eine gleiche Anzahl von Bausteinen von der zentralen Einheit getrennt sind (gleicher Ordnungszahl) eine Anschlußatellenebene bilden und daß alle Anschlußstellenebenen gleichartig und gleichwertig sind.

Die Anschlußstellen der einzelnen Bausteine sind demnach so ausgebildet, daß in beiden Richtungen Informationen in gleicher Weise übertragen werden können. E3 i.3t daher möglich, Funktionen sowohl von der zentralen Einheit, als auch

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von einer Steuerung, die in der peripheren Einheit enthalten ist, ausführen zu lassen. Man kann damit die zentrale Einheit entlasten. Andererseits kann dennoch der Aufwand für die peripheren Steuerungen gering gehalten v/erden, da die Anschlußstellen einheitlich aufgetaut sind und auf Umsetzer zwischen unterschiedlichen Anschlußstellen verzichtet werden kann. Weiter ergibt sich der Vorteil, daß zum Aufbauen auch einer umfangreichen Anlage nur wenige Typen von Bausteinen erforderlich sind, die zudem in Teilen der Schaltung übereinstimmen. Geringe Unterschiede in den Anschlußstellen, s.Be zusätzliche Versorgungsleitungen, sind ohne wesentliche Verminderung dieser Vorteile möglich, so lange jeder Baustein an jede Anschlußstelle angeschlossen werden kann. Es bleiben dann einfach einige Anschlüsse unbelegt.

Die Bausteine können daher zu sich verzweigenden Ketten hintereinandergeschaltet werden. Die Bausteine, die nicht Endglieder der Kette sind, müssen eine Anschlußstelle besitzen, die der zentralen Einheit zugewandt ist, und mindestens eine Anschlußstelle, die von der zentralen Einheit abgewandt ist. Man kann die Anschlußstellen, die zu Bausteinen gehören, die in der Kette gleichen Abstand von der zentralen Einheit haben, zu einer Anschlußstellenebene zusammenfassen. Die Ordnungszahl dieser Ebene bestimmt sich dann durch die. Anzahl der Bausteine, die zwischen dieser Ebene und der zentralen Einheit liegen. Die Anschlußstellonebene der zentralen Einheit hat demnach die Ordnungszahl Null, die auf den an die zentrale Einheit angeschlossenen Baustein folgende Ebene die Ordnungszahl Eins usw. Da die Bausteine meistens mehrere von der zentralen Einheit abgewandte Anschlußstellen haben, nimmt die Zahl der Anschlußstellen je Ebene mit der Ordnungszahl zu, da außerdem alle Anschlußstellen einheitlich sind, sind die Anschlußstellen der Ebenen niedriger Ordnungszahl in den Ebenen höherer Ordxmngszahl vervielfacht.

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Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigen

Figur 1 ein Übersiehtsschalfbild einer Anordnung zum Ein- und Ausgeben von Daten in bzw. aus einer zentralen Einheit,

Figur 2 die über eine Anschlußstelle geführten Leitungen,

die Figuren 5 und 4 an Anschlußstellen auftretende Signalfolgen,

Figur 5 veranschaulicht die Auswahl von Anschlußstellen im Multiplexbetrieb.

In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 weist eine zentrale Einheit ZE mehrere Anschlußstellen auf. An diese sind periphere Einheiten angeschlossen, von denen eine, mit PE bezeichnet, in dem gestrichelt umrandeten Feld dargestellt ist. Eine weitere periphere Einheit ist mit SFt benannt. Der Übersichtlichkeit halber sind nur zwei periphere Einheiten eingezeichnet, an die weiteren Anschlußstellen angeschlossene periphere Einheiten sind nicht dargestellt.

Die periphere Einheit PE besteht aus einer verzweigten Kette von Bausteinen, und zwar aus Multiplexern M1 und M2, Signalformerkomplexeh SFK1 und SFK2 und Signalformern SF2, SF3 und SF4. Die Multiplexer dienen in erster Linie dazu, die von der zentralen Einheit ZE ausgegebenen Daten auf einen oder mehrere der nachgeschalteten Multiplexer oder Signalformer durchzuschalten oder die von diesen abgegebenen Signale an die zentrale Einheit ZE weiterzuleiten. Die Multiplexer schalten dabei die Daten nach der Priorität der sendenden oder empfangenden Signalformer oder der Art der Daten durch. Beispielsweise können diejenigen Da-

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ten die erste Priorität erhalten, die auf Initiative der zentralen Einheit übertragen v/erden« Niedrigere Priorität haben dann solche Daten, die auf Initiative der peripheren Einheit, z.B₀ eines Signalforiners, übertragen werden sollen.

Wenn man auch anstrebt, mit möglichst wenig Bausteinen auszukommen, so zeigt es sich doch, daß man zweckmäßig unterschiedliche Multiplexer vorsieht, und zwar einen, der bevorzugt den auf Initiative der zentralen Einheit ausgelösten Datenverkehr steuert, und einen anderen, der den Datenverkehr aufgrund einer Initiative der peripheren Einheit steuert. Der letztgenannte Multiplexer sollte geeignet sein, den Verkehr von ganzen Datenblöcken zu steuern. Dabei können die Adressen der Signalformer im Arbeitsspeicher der zentralen Einheit vorliegen; es ist aber auch möglich, daß der Multiplexer von einer Grundadresse ausgeht und selbsttätig nach jeder Datenübertragung die Signalformeradresse fortschaltet. Ferner soll ein solcher Multiplexer einen ständigen Datenverkehr zwischen einem Signalformer mit einem Bereich des Arbeitsspeichers der Zentraleinheit organisieren können. Unabhängig von der jeweils laufenden Übertragung von Datenblöcken ist eine Einzelübertragung zwischen jedem Signalformer und der zentralen Einheit möglich.

Außer den beiden Standardmultiplexern ist im Ausführungsbeispiel noch eine dritte Art vorhanden, die mit SEK bezeichnet ist. An sie können lediglich Signalformer angeschlossen werdenj zusammen mit diesen bilden sie einen sogenannten Signalformerkomplex.

Die Signalformer SP2, SI?3, SF4 dienen zur Umformung der Signalart, also der Analog-Digital- oder der Digital-Analog-Umsetzung, und des Zeitverhaltens der aufgenommenen Signale. Sie enthalten Steuereinheiten, die den zeitlichen Arbeitsablauf, die Decodierung der Signalformeradreasen

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und die Zwischenspeicherung der Meßwerte steuern. Die Signalformer gehen auch Anzeigen über den Betriehszustand der Anlage ah.

Zu den wichtigsten Signalformern zählen die, die einen Analog-Digital-Umsetzer enthalten. An diesen können mehrere Meßstellen angeschlossen sein, die von einem Meßstellenwähler entsprechend einer Meßstellenadresse zeitmultiplex über einen Vorverstärker auf den Analog-Digital-Umsetzer geschaltet werden. Andere Signalformer dienen zur Eingabe von digitalen Werten, wobei zu unterscheiden ist, ob es sich um statische oder dynamische Werte handelt. Zu diesen digitalen Vierten gehören auch die Meldungen und Alarme. Weitere Signalfornier sind für die Ausgabe von digitalen oder durch Digital-Analog-Umsetzung gewonnenen analogen Vierten bestimmt.

Im Ausführungsbeispiel nach JTigur 1 ist mit einer Anschlußstelle der zentralen Einheit ZE, der Anschlußstellenebene nullter Ordnung, zunächst ein erster Multiplexer M1 ver-rbunden, der die von der zentralen Einheit ZE ausgehenden Signale auf die an seine Ausgänge angeschlossenen Bausteine, einen zweiten Multiplexer M2, einen Signalformer Sl?2 und einen Signalformerkomplex Si¹KI verteilt. Der Multiplexer M1 erzeugt demnach eine zur Anschlußstellenebene nullter Ordnung gleichartige Anschlußstellenebene erster Ordnung, die aus mehreren einzelnen Anschlußstellen besteht, an welche beliebige Bausteine angeschlossen werden können. Z.B. können an sie mehrere Multiplexer oder ausschließlich Signalformer angeschlossen sein. Im Ausführungsbeispiel folgt auf den Multiplexer M1 ein zweiter Multiplexer M2. Seine von der zentralen Einheit ZE abgewandten Anschlußstellen bilden im Ausführungsbeispiel die Anschlußstellenebene zweiter Ordnung. Wäre an den Multiplexer M1 noch ein zweiter Multiplexer angeschlossen, so gehörten auch dessen von der zentralen Einheit abgewandte Anschlußstel-

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len der Ebene zweiter Ordnung an. In jeder Ebene höherer Ordnung ist zumindest eine Anschlußstelle einer Ebene niedrigerer Ordnung vervielfacht. Der Multiplexer M2 ist mit zwei weiteren Signalformern SI'3 und SP4 sowie einem zweiten Signalformerkomplex SPK2 verbunden. Die an die weiteren Ausgänge der Multiplexer M1 und M2 angeschlossenen Bausteine sind nicht dargestellt. Die Endglieder einer solchen Kette sind in jedem Palle Signalforrner. Prinzipiell könnte die Kette der Multiplexer M1 und M2 weiter fortgesetzt werden, wozu allerdings ein zunehmender Aufwand für die Adressierung erforderlich wäre. Man wird auch deshalb von einer großen Kette von Multiplexern absehen, weil in der Praxis kein Bedarf für derart große Anlagen "besteht. Hat nämlich ein Multiplexer sechzehn Ausgänge, so könnte man, wenn man den Multiplexer M1 ausschließlich mit weiteren Multiplexern bestückt, an diese insgesamt 256 Signalformer oder Signalformerkomplexe anschließen. Berücksichtigt man, daß an diese eine Vielzahl von Meßstellen oder Datenausgabestellen angeschlossen sein können und daß die zentrale Einheit mehrere Ausgangskanäle hat, an die jeweils wieder eine solche Kette von hintereinandergeschalteten Multiplexern angeschlossen sein kann, so erkennt man, daß ein solcher Ausbaugrad in der Praxis kaum verlangt werden dürfte.

Die Anschlußstellen zwischen den einzelnen Bausteinen sind einheitlich ausgebildet, so daß jeder Baustein unmittelbar an die Anschlußstelle eines anderen Bausteins oder an die Anschlußstelle der zentralen Einheit ZE angeschlossen werden kann. Beispielsweise ist der Signalformer SP1, der mit dem Signalformer S3P4 in allen Einzelheiten übereinstimmen kann, unmittelbar mit der zentralen Einheit ZE verbunden. Es kann also an die zentrale Einheit ZE nicht nur ein umfangreicher Komplex von Multiplexern und Signalformern angeschlossen werden, sondern es ist im Bedarfsfalle, wenn

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nur wenige Meßwerte aufgenommen und verarbeitet werden sollen, auch möglich, die peripheren Einheiten auf den durch die Anwendung bestimmten notwendigen Aufwand zu beschränken. Es ergibt sich dann ein sehr kleiner und preisgünstiger Ausbaugrad.

Selbstverständlich ist es möglich, daß die Anschlußstellen von einzelnen Bausteinen etwas variieren, z.B. dadurch, daß beim Anschließen an die zentrale Einheit ein Teil der Anschlüsse belegt ist, der beim Anschließen an die Multiplexer nicht benutzt wird. Umgekehrt können in letzterem Fall z.T. andere Anschlüsse benutzt v/erden als beim Anschließen an die zentrale Einheit. Die überwiegende Mehrzahl der Anschlüsse wird jedoch in jedem Palle belegt.

Figur 2 zeigt als Ausführungsbeispiel die Anschlußstellen, über welche die zentrale Einheit ZE und die periphere Einheit PE miteinander verbunden sind. Wie schon beschrieben, sind alle Anschlußstellen einheitlich aufgebaut, so daß die folgenden Ausführungen auch für jede andere Anschlußstelle gilt. Die Zahlen über den Schrägstrichen, mit denen die Verbindungsleitungen zwischen der zentralen Einheit ZE und der peripheron Einheit PE versehen sind, bedeuten die Anzahl der Signalleitungen. Die Daten v/erden im Ausführungsbeispiel als 16-Bit-Wort von Datenausgängen DAA von der zentralen Einheit aus- und über Dateneingänge DEE eingegeben. Unter "Ausgabe" von Daten ist immer ein Datentransfer in Richtung von der zentralen Einheit zur peripheren Einheit und unter "Eingabe" ein Datentransfer in entgegengesetzter Richtung verstanden«

Neben den Datenaus- und -eingängen DAA und DJiE sind an jeder Anschlußstelle eine größere Anzahl von Steuerleitungen vorhanden. Über einen Steuersignalausgang ZAA wird ein Ant'orderungssignal der zentralen Einheit 2E der peripheren Einheit PE zugeführt, die bei Auftreten dieses Anforderungs-

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signals irn Falle der Datenausgabe von der zentralen Einheit auf die Datenausgänge DAA geschalteten Signale übernimmt und an digitale oder analoge Ausgabegerät^ weitergibt und im Falle der Dateneingabe Daten, die z.B. aus dem Prozeß gewonnen sind und in der zentralen Einheit verarbeitet werden sollen, auf die Dateneingänge DEE schaltet.

Über einen Steuersignaleingang PAE kann die periphere Einheit PE an die zentrale Einheit ZE ein Anforderungssignal geben, das bewirkt, daß entweder von der peripheren Einheit auf die Dateneingänge DEE gegebene Signale von der zentralen Einheit ZE übernommen werden oder daß in der zentralen Einheit ZE enthaltene Signale auf die Datenausgänge DAA geschaltet werden.

Über einen weiteren Steuersignaleingang QZE wird von der peripheren Einheit PE an die zentrale Einheit ZE ein Signal gegeben, mit dem das auf den Ausgang ZAA gegebene Anforderungssignal quittiert wird, d.h. es wird an die zentrale Einheit ZE gemeldet, daß in der peripheren Einheit PE das Anforderungssignal sowie evtl. weitere gleichzeitig mit diesem auf den Anschlußstellenausgängen liegende Signal empfangen und mit deren Auswertung begonnen wurde. Mit einem entsprechenden auf den Ausgang QPA gegebenen Signal kann die zentrale Einheit ZE das Anforderungssignal der peripheren Einheit quittieren.

Y/ie oben erwähnt, kann ein Anforderungsaignal der zentralen Einheit bedeuten, daß die periphere Einheit entweder auf die Datenausgänge DAA geschaltete Daten übernehmen oder Daten auf die Eingänge DEE geben soll. Häufig sollen aber auch-die Daten näher gekennzeichnet sein. Die periphere Einheit soll nämlich feststellen können, ob die Signale auf den Datenausgängen Daten sind, die über ein Gerät, z.B. einen Digital-Analog-Umsetzer nach außen weiter-

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gegeben werden sollen, oder ob es sich um einen Befehl oder eine Adresse eines Bausteins, der angesprochen werden soll, handelt. Insgesamt sollen also vier Punktionen, die mit dem Anforderungssignal in der peripheren Einheit PE ausgelöst werden, gekennzeichnet werden:

1. Daten auf die Dateneingänge DEE schalten.

2. Daten von den Datenausgängen DAA übernehmen.

3. Befehl von den Datenausgängen DAA übernehmen.

4. Adresse von Datenausgang· DAA übernehmen.

Zu einer solchen Kennzeichnung dienen Begleitsignale, die auf Steuersignalausgänge ZBA gegeben werden. Da im Ausführungsbeispiel zwei Ausgänge ZBA vorgesehen sind und daher zwei Begleitsignale übermittelt werden können, können in Verbindung mit dem Anforderungssignal vier auszulösende Funktionen beschrieben werden. Auch die Quittungssignale können durch die Begleitsignale ergänzt werden. Der peripheren Einheit kann z.B. mit·einem Quittungssignal mitgeteilt werden, ob sie weitere Anforderungen an die zentrale Einheit stellen kann oder nicht. In gleicher V/eise können die von der peripheren an die zentrale Einheit ausgegebenen Anforderungs- und Quittungssignale durch Begleitsignale, die auf die Eingänge PBE gegeben v/erden, näher beschrieben werden. Es ist z.B. möglich anzuzeigen, ob Daten oder den Betriebszustand der Bausteine der peripheren Einheit kennzeichnende Anzeigen mit dem Anforderungssignal übertragen werden sollen. Auch kann zusammen mit dem Quittungssignal, das von der peripheren Einheit an die zentrale Einheit gegeben wird, dieser mitgeteilt werden, daß gleichzeitig auf den Dateneingängen DEE Anzeigen über den Betriebszustand vorliegen oder nicht.

Schließlich enthält die Anschlußstelle nach Eigur 2 noch einen Ausgang ZKA, über den die Betriebsbereitschaft der

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zentralen Einheit der peripheren Einheit mitgeteilt wird. Entsprechend kann die Betriebsbereitschaft der peripheren Einheit mittels eines auf den Eingang PKE gegebenen Signals angezeigt werden.

Aus Pigur 2 ist zu ersehen, daß die Anschlußstellen symmetrisch aufgebaut sind, d.h., daß zu jedem Eingang ein entsprechender Ausgang vorhanden ist. Aufgrund dieser Konstruktion der Anschlußstelle stehen sich zentrale Einheit und periphere Einheit gleichwertig gegenüber. Es ist nicht zu erkennen, auf welcher Seite der Anschlußstelle die funktionell wichtigeren Teile der Anlage angeordnet sind. Eine Datenübertragung kann daher, selbstverständlich bei geeigneter Ausbildung der peripheren Einheit, sowohl auf Initiative der peripheren Einheit als auch der zentralen Einheit erfolgen. Es ist sogar möglich, anstelle der peripheren Einheit PE eine oder mehrere zentrale Einheiten an die zentrale Einheit ZE anzuschließen und die verschiedenen zentralen Einheiten zusammenarbeiten zu lassen. Man kann somit auf einfachste Art sogenannte Multi-Prozessor-Systeme aufbauen. Zu beachten ist ferner, daß die der zentralen Einheit zugewandten Anschlußstellen Bausteine der peripheren Einheit PE und die von der zentralen Einheit abgewandten Anschlußstellen gleichartig und einheitlich sind, so daß nicht nur ihre Herstellung wegen der geringeren Zahl von Bauelementetypen vereinfacht wird, sondern auch komplizierte Umsetzer zwischen den Anschlußstellen nicht benötigt werden.

Zur besseren Verdeutlichung der Funktion der Anschlußstellen und ihrer Bedeutung für die gesamte Anlage werden im folgenden einige Betriebsarten beschrieben.

Es soll zunächst der Pail behandelt werden, daß auf Initiative der zentralen Einheit ZE Daten ausgegeben werden sollen. Die an der Anschlußstelle auftretende Signalfolge

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ist in Figur 3 dargestellt. Zunächst werden die Begleitsignale ZB und die Daten DA auf die Ausgänge der Anschlußstelle geschaltet. Wach einer kurzen Zeit, in der diese Signale eingeschwungen sind, wird das Anforderungssignal ZA der zentralen Einheit zugeschaltet. Damit werden die Begleitsignale und die Daten als gültig erklärt und von der peripheren Einheit übernommen«, Mit der Übernahme schaltet die periphere Einheit die Begleitsignale PB für ein Quittungssignal QZ auf die Anschlußstelle, welche kennzeichnen, ob mit der Quittung Anzeigen über den Betriebszustand der peripheren Einheit in die zentrale Einheit eingegeben werden oder nicht. Werden solche Anzeigen ausgegeben, so schaltet diese die periphere Einheit als Signale DE auf · die Dateneingänge. Nach einer kurzen Zeit, innerhalb der die Signale DE und PB eingeschwungen sind, wird das Quittungssignal QZ zugeschaltet, womit der zentralen Einheit gemeldet wird, daß die Daten DA und deren Begleitsignale ZB übernommen sind und weitergeleitet werden. Diese Signale sind damit bedeutungslos geworden und können gelöscht werden. Gleichzeitig werden mit der Vorderflanke des Quittungssignals QZ die Begleitsignale der Quittung und die Daten DE als gültig erklärt und von der zentralen Einheit übernommen. Als Folge des Quittungssignals QZ wird das Anforderungssignal ZA gelöscht. Damit wird der peripheren Einheit gemeldet, daß die Begleitsignale PB des Quittungssignals QZ sowie die gegebenenfalls vorhandenen Daten DE übernommen und bedeutungslos geworden sind. Als weitere Folge der Rückflanke des Anforderungssignals ZA nimmt die periphere Einheit das Quittungssignal QZ zurück, womit der zentralen Einheit das Ende der Datenübertragung gemeldet wird. Erst jetzt kann eine neue Anforderung gestellt werden.

Ein .entsprechender Signalverlauf entsteht, wenn von der zentralen Einheit anstelle von Daten ein Befehl oder eine Adresse ausgegeben wird. Der einzige Unterschied besteht in den Begleitsignalen ZB, die in anderen Kombina-

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tionen auftreten und damit der peripheren Einheit mitteilen, daß die auf den Ausgängen DAA liegenden Signale einen Befehl oder eine Adresse bedeuten. Auch dann, ^enn Daten von der peripheren Einheit in die zentrale Einheit übergeben werden sollen, unterscheidet sich der Signalverlauf nicht prinzipiell von dem eben beschriebenen. Durch eine besondere Kombination der Begleitsignale ZB wird hier der peripheren Einheit mitgeteilt, daß sie mit dem Quittungssignal QZ ein Datum auf die Dateneingänge DEE geben soll.

Figur 4 zeigt die Signalfolgen, die in dem Falle, daß die Initiative zu einer Datenübertragung von der peripheren Einheit ausgeht, an der Anschlußstelle entsteht. Die periphere Einheit kann völlig autonom Anforderungen an die zentrale Einheit senden. Das Anforderungssignal ist mit PA bezeichnet. Bevor dieses auf die Anschlußstelle gegeben wird, werden die peripheren Begleitsignale PB und, im Falle der Dateneingabe, die Datensignale DE ausgesendet. Mit den Begleitsignalen PB teilt die periphere Einheit der zentralen Einheit mit, ob sie einen Datenverkehr anfordert oder ob sie Betriebsanzeigen der zentralen Einheit übergeben will. Mit dem Anforderungssignal PA werden diese Signale als gültig erklärt und, wenn die Vorderflanke des Anfor— derungssignals PA in der zentralen Einheit eintrifft, von dieser übernommen und ausgewertet. Der Eingang.des Anforderungssignals PA wird durch ein Signal QP quittiert, das schon vorher auf die Anschlußstelle geschaltete Begleitsignale ZB und im Falle der Datenausgabe auf den Datenausgängen liegende Datensignale DA als gültig erklärt. Mit dem Aussenden des Quittungssignals QP sind die Signale PB und DE nicht mehr erforderlich und können gelöscht werden. Nach Eintreffen des Quittungssignals QP in der peripheren Einheit können auch die gleichzeitig anliegenden Signale ZB und DA zurückgenommen werden. Als Antwort auf das Quittungssignal QP nimmt die periphere Einheit das Anforderungssignal PA zurück, was zur Folge hat, daß die zentrale Ein-

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heit das Quittungssignal QP ebenfalls zurücknimmt, womit der Datenübertragungsvorgang beendet ist und ein neuer eingeleitet werden kann. Die zentrale Einheit kann allerdings weitere Anforderungen der peripheren Einheit unterbinden, indem sie eine bestimmte Begleitsignalkombination zusammen mit dem Quittungssignal aussenden.

V/ie aus den beiden Signalfolgen zu ersehen ist, wird bei jeder Datenübertragung ein durch die Symmetrie der Anschlußstelle ermöglichtes konsequentes Quittungsprinzip eingehalten, d.h., es wird nur dann ein Schritt vollzogen, wenn der vorhergehende Schritt beendet ist. Damit wird erreicht, daß die Datenübertragung unabhängig von der Arbeitsgeschwindigkeit des jeweiligen Bausteins und von der Entfernung zwischen den Bausteinen und den Bausteinen und der zentralen Einheit ist.

Es ist nun noch der Fall zu betrachten, daß die zentrale Einheit und die periphere Einheit gleichzeitig ein Anforderungssignal ZA bzw. PA auf die Anschlußstelle geben. Man wird im allgemeinen dem Anforderungssignal ZA der zentralen Einheit eine höhere Priorität geben als dem Signal PA der peripheren Einheit. Bei gleichzeitigem Auftreten der beiden Signale muß dann die periphere Einheit ihr Anforderungssignal PA wegnehmen, das Anforderungssignal ZA in der oben beschriebenen Weise quittieren und darf erst nach Yerschwinden des Quittungssignals QZ das Anforderungssignal PA erneut stellen.

Es können nur bestimmte Kombinationen von Steuersignalen auftreten. Beispielsweise ist es nicht erlaubt, daß ein 'Anforderungssignal ZA und ein Quittungssignal QP gleichzeitig an einer Anschlußstelle vorhanden sind. Zur Überprüfung von gleichzeitig auftretenden Steuersignalen wird deren Kombination mit einer Liste der zulässigen Steuersigna !kombinationen verglichen. Tritt eine unzulässige Kom-

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bination auf, so wird eine Meldung abgegeben. Diese Meldung kann die periphere Einheit in Form von den Betriebszustand der Anlage beschreibenden Signalen der zentralen Einheit übermitteln.

In Figur 5 ist veranschaulicht, wie von der zentralen Einheit ZE ein Signalformer SP angesprochen wird. In dem Beispiel ist angenommen, daß jeder Multiplexer 16 Anschlußstellen hat. Für die Adressierung einer Anschlußstelle bzw. des an diesen angeschlossenen Multiplexers oder Signalformers sind daher 4 Bit erforderlich. Gibt die zentrale Einheit eine Adresse mit 16 Bit aus, so kann durch Übereinkunft festgelegt werden, daß in den ersten 4 Bit des ausgegebenen V/ortes die Adresse des an den ersten Multiplexer angeschlossenen zweiten Multiplexers enthalten ist, bzw. es werden in den ersten 4 Bit die an die Anschlußstellenebene erster Ordnung angeschlossenen Bausteine adressiert. Da im Ausführungsbeispiel der Multiplexer M2 mit dem Ausgang. 1 des Multiplexers M1 verbunden ist, steht in den ersten vier Bit der Adresse die Dualzahl 0001. In den Stellen 4 bis 7 soll, wiederum durch Übereinkunft festgelegt, die Adresse der an den Multiplexer M2 angeschlossenen Bausteine enthalten sein. Der Signalformer S3?3 sei z.B. an den Ausgang 9 des Multiplexers M2 angeschlossen, bo daß in den Stellen 4 bis 7 des Adreßwortes, aufgrund dessen er angesprochen werden soll, die Dualzahl 1001 steht. Die Stellen 8 bis 15 stehen für die Adressierung der an den Signalfo'rmer angeschlossenen Geräte zur Verfügung. Gibt also die zentrale Einheit das als Beispiel gewählte Adreßwort aus, so schaltet der Multiplexer M1 die Informationsleitungen zwischen der zentralen Einheit und seiner Anschlußstelle 1 durch« Dadurch w.ird der Multiplexer M2 angesprochen, der seinerseits die Informationsleitungen zwischen seiner Anschlußstelle 9 und der Anschlußstelle 1 des ersten Multiplexers durchschaltet. Damit ist der Datenweg zwischen dem Signalforaer und der

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zentralen Einheit hergestellt, und es können Daten ein- oder ausgegeben werden. Die für die Informationen gestellten Weichen "bleiben im allgemeinen so lange in ihrer Stellung, bis sie durch eine neue Adressierung umgestellt werden.

Stellt ein Signalformer eine Anforderung auf Datenverkehr, so kann der ihm vorgeschaltete Multiplexer die Adresse des Signalformers in entsprechende Stellen des Adreßwortes einschreiben und gibt dieses an den seinerseits vorgeschalteten Multiplexer weiter, der durch Einschreiben der Adresse des nachgeschalteten Multiplexers ein vollständiges Adreßwort bildet und an die zentrale Einheit abgibt.

10 Patentansprüche
5 Figuren

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Claims

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1. Anordnung zum Ein- und Ausgeben von Daten, insbesondere zur Prozeßüberwachung, Steuerung, Regelung in bzw. aus einer zentralen Einheit mit mindestens einer peripheren Einheit, die aus Bausteinen besteht, die Anschlußstellen mit Anschlüssen für Daten und Steuersignale aufweisen und die über eine Anschlußstelle mit der zentralen Einheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Anschluß (DAA) der Anschlußstellen für die Übertragung von Daten oder Steuersignalen aus der zentralen Einheit (ZE) ein entsprechender Anschluß (DEE) für die Übertragung von Daten oder Steuersignalen in die zentrale Einheit (ZE) vorgesehen ist, daß die Anschlußstellen einheitlich sind, daß die Bausteine (M1, M2, Si¹I ... SP4, SFK1, S]?K2) über die Anschlußstellen zu sich in Richtung von der zentralen Einheit verzweigenden Ketten zusammenschaltbar sind und die Anschlußstellen von Bausteinen, die durch eine gleiche Anzahl von Bausteinen von der zentralen Einheit (ZE) getrennt sind (gleicher Ordnungszahl) eine Anschlußstellenebene bilden und daß alle Anschlußstellenebenen gleichartig und gleichwertig sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Baustein unmittelbar an die zentrale Einheit (ZE) anschließbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzweigungspunkte der Kette von Multiplexern (M1, M2) gebildet sind, welche jeweils eine der zentralen Einheit (ZE) zugewandte Anschlußstelle enthalten und jeweils mehrere von der zentralen Einheit (ZE) abgewandte Anschlußstellen aufweisen, an die je ein

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Baustein (Si¹, SPK, M2) anschließbar ist und welche die von der zentralen Einheit (ZE) ausgegebenen Informationen auf die jeweils von der zentralen Einheit (ZE) angesprochenen Bausteine verteilt oder die von einem angeschlossenen Baustein einzugebenden Informationen zur zentralen Einheit (ZE) durchschaltet.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplexer mittels Signalkombinationen, die ihren der zentralen Einheit zugewandten Anschlußstellen zu- . geführt und den einzelnen von der zentralen Einheit abgewandten Anschlußstellen zugeordnet sind, derart steuerbar sind, daß sie Informationen zwischen der zentralen Einheit und den an die den Signalkombinationen zugeordneten Anschlußstellen angeschlossenen Bausteinen durchschalten.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplexer mittels eines Steuersignals, das einer der der zentralen Einheit abgewandten Anschlußstellen zugeführt ist, eine dieser Anschlußstelle zugeordnete Signalkombination auf die der zentralen Einheit zugewandte Anschlußstelle geben.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen einen Anschluß (ZAA) für ein Anforderungssignal (ZA) der zentralen Einheit (ZE) aufweisen, bei dessen Auftreten die von der zentralen Einheit (ZE) auf die Anschlüsse (DAA) der Anschlußstelle geschalteten Daten (DA) von der peripheren Einheit (PE) in diese durchgeschaltet werden und daß die Anschlußstellen einen Anschluß (PAE) für ein Anforderungssignal (PA) der peripheren Einheit (PE) aufweisen, bei dessen Auftreten die von der peripheren Einheit (PE) auf die Anschlüsse (DEE) für die Daten in der zentralen Einheit (ZE) durchgeschaltet werden,

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7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen einen Anschluß (QZE) für ein Quittungssignal (QZ) aufweisen, das die periphere Einheit (PE) nach Eintreffen eines Anforderungssignals (ZA) abgibt und bei dessen Auftreten die von der peripheren Einheit (PE) auf die Anschlüsse (DEE) für die Daten (DE) von der zentralen Einheit (ZE) in diese durchgeschaltet werden, und daß die Anschlußstellen einen Anschluß (QPA) für ein Quittungssignal (QP) der zentralen Einheit (ZE) aufweisen, das die zentrale Einheit (ZE) nach Eintreffen eines Anforderungssignals (PA) abgibt und bei dessen Auftreten die auf die Anschlüsse (DAA) geschalteten Signale in der peripheren Einheit durchgeschaltet werden.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen mindestens einen Anschluß (ZBA) für ein die Daten' (DA) oder das Quittungssignal (QP) bezeichnendes Begleitsignal (ZB) aufweisen und daß die Anschlußstellen mindestens einen Anschluß (PBE) für ein die Daten (DE) oder das Quittungssignal (QZ) bezeichnendes Begleitsignal (PB) aufweisen.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstellen einen Anschluß (PEE) für ein die Betriebsbereitschaft der peripheren Einheit anzeigendes Signal (PK) und einen Anschluß (ZKA) für ein die Betriebsbereitseihaft der zentralen Einheit (ZE) anzeigendes Signal aufweisen.

10. Verfahren zum Betrieb der Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Informationssignale (DA, DE), die die Bedeutung der Informationssignale bezeichnenden Begleitsignale (ZB, PB) und die Anforderungssignale (ZA, PA) auf die Anschlußstellen

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gegeben werden, daß die diese Signale empfangende Einheit nach deren Übernahme das Quittungssignal (QZ, QP) auf die Anschlußstelle gibt, daß darauf die das Anforderungssignal (ZA, PA) abgebende Einheit (ZE, PE) das Anforderungssignal zurücknimmt und daß dann das Quittungssignal (QZ, QP) zurückgenommen wird.

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