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Schaltungsanordnung zum Eingeben von Meldungen in eine Datenverarbeitungsanlage
Die erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zuna Eingeben von mit binären Signalen
dargestellten Meldungen in eine Zentrale mit mehreren Meldeeinheiten und einem Meldungsspeicher,
dessen Zellen je einer ireldeeinheit zugeordnet sind, in dem die Meldungen zwischengespeichert
wen den und von dem sie über Leitungen an die Datenverarbc-itungsanla#ge# abgegeben
werden. Mit der bekannten Anordnung, die aus dem Siemens-Handbuch "Prozeßrechner
320 - in universeller Baustein für Automatisierungsaufgaben" bekarnqt ist, werden
die Meldungen aus dem Speicher parallel zu einer Datenverarbeitungsanlage übertragen.
l,s ist daher für jede Meldung eine gesonderte Ader erforderlich. werner werden
nur die Änderungen von Meldungen festgestellt, der Gesamtzustand der Meldungen wird
nicht gleichzeitig aufgenommen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung
zu schaffen, mit der mit binären Signalen dargestellte Meldungen dezentral erfaßt
werden können, wobei die Datenübertragung von den dezentral angeordneten Außenstationen
zur Zentrale seriell auf wenigen Leitungsadern erfolgen soll. Es sollen in den Außenstationen
sowohl die statischen Meldezustände jederzeit abgefragt werden können, als auch
Änderungen von Binärmeldungen erfaßt werden können.
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Brfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Meldungsregister
an einen Datenselektor angeschlossen
ist, der gemeinsam mit dem
Meldungsregister dcrart gesteuert ist, daß er daßjeweils die an demjenigen Meldeeingang
anliegende meldung durchschaltet, dem die demjeweils gleichzeitig ausgelesene Zelle
des Relderegisters zugeordnet ist, und daß die vom Datenselektor durchgeschaltete
Meldung in die zugeordnete Zelle einschreibbar ist, daß an den Ausgang des Nelderegisters
und an den Datenselektor ein Exkliisiv-ODER-Glied angeschlossen ist, welches die
vom Datenselektor durchgeschaltete meldung und die vom relderegiL-.teausgegebene
miteinander vergleicht und bei Ungleichheit ein Signal abgibt, das in einem Stellenmarkierungsregister
gespeichert wird, dessen Zellen jeweils einem Meldeeingang zugeordnet sind. Die
Übertragungsleitungen#von der Außenstation zur Zentrale können an die Register und
an den Datenselektor angeschlossen sein. Die Anordnung gestattet, sowohl die statische
Abfrage der Meldungen als auch die Erfassung von Meldezustandsänderungen mit gleichartigen
Funktionsabläufen durchzuführen. Bei Verwendung vielstelliger integrierter Schieberegister
und Datenselektoren ergibt sich insbesondere bei potentialgebundenen Digitaleingaben
mit vielen Binäreingängen eine aufwandsarme Schaltungsausführung.
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Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist,
werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben
und erläutert.
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Meldungseinheiten T#1, ##Ei6 .. En , die in der Zeichnung als Relaiskontakte
gezeichnet sind, aber auch Grenzwertmelder und dergleichen sein können und die je
nach Zustand einer Anlage geschaltet sind, geben den Zustand der Anlage kennzeichnende
Meldesignale, kurz als meldungen bezeichnet, an Eingangsschaltglieder ESG1 ... ESGn,
die im wesentlichen Schutzfunktionen ausüben, die Meldesignale aufnehmen und an
einen Datenselektor DAS weitergeben. Dieser wird von einem Zähler Z, der über eine
Leitung T zugeführte Taktimpulse
aufsummiert, gesteuert. Die Iiapazitat
des Zählers ist n.
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Wird diese erreicht, so beginnt der Zählvorgang von neuem. Bei jedem
Zählerstand schaltet der Datenselektor DAS ein Meldesignal durch. Beispielsweise
beim Zähler stand 11111 das Signal der Meldeeinheit t#il!##i, beim Zählerstand n
das der Einheit MEn.
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Die über die Leitung T zugeführten Taktimpulse dienen ferner als Schiebetaktimpulse
für ein Melderegister REG1 und ein Stellenmarkierungsregister REG2. Die beiden Register
haben ebenfalls n Stellen. Jede dieser Stellen ist einer Meldeeinheit ME1 ... MEn
zugeordnet. Über Umschalter US1 und US2 können die Register zu je einem Ring geschaltet
werden. Es sei zunächst angenommen, daß der Umschalter US2 von einem Steuerwerk
STW so geschaltet ist, daß die vom Datenselektor DAS ausgegebenen Signale in das
Register REG1 eingetragen werden. Nach einem vollen Umlauf des Registers REG1 und
damit des Zählers Z sind sämtliche Lel dungen in das Register REG1 eingetragen.
Mit dem nächsten Taktimpuls erscheint an seinem Ausgang die Meldung der Einheit
ME1. Gleichzeitig wird vom Datenselektor DAS die von derselben Einheit eingehende
neue Meldung ausgegeben. Die beiden Meldungen werden in einem Exklusiv-ODER-Gatter
EXO miteinander verglichen, das dann l'#-Signal abgibt, wenn die beiden Meldungen
voneinander abweichen. Mit diesem "1"-Signal wird ein Speicherglied SP gesetzt,
das über eine Sammelleitung der Zentralen meldet, daß eine Meldungsänderung aufgetreten
ist.
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Über ein ODER-Glied 0 und einen Umschalter US1 wird das von dem ODEfl-Glied
EXO abgegebene Meldungsänderungssignal in das Stellenmarkierungsregister REG2 eingetragen,
und zwar in die Stelle, die dem Meldeeingang ME zugeordnet ist, an dem die Änderung
der Meldung aufgetreten ist. In dem Melderegister REG1 sind somit die an den Melde
eingängen ME1 ... MEn anliegenden Meldungen abgebildet, während im Stellenmarkierungsregister
REG2 die Melde eingänge angegeben
sind, an denen sich die Meldung
geändert hat. Die .tAUsgänge der Register REG1 und REG2 sowie des Datenselektor.
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DAS und des Speichergliedes SP sind auf einen Sender 23 geführt, der
aus den ihm zugeführten Daten ein Sendetelegramm mit Synchronisations- und Kontrollzeichen
bildet und diese an die Zentrale sendet.
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Im Ausführungsbeispiel werden die Melde einheiten 1-71 ...
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ICn aus einer Spannungsquelle U über Ochalttransistoren Tsl, Ts2,
Ts3 ... Tsm versorgt. Die Strombelastung der Spannungsquelle U und die Verlustwärmeentwicklung
auf den Leiterplatten kann verkleinert werden, wenn nicht stets alle Meldeeinheiten
an der Versorgungsspannungsquelle liegen, sondern nur jeweils diejenige, die vom
Datenselektor DAS aufgerufen wird. Im Ausführungsbeispiel werden die Meldeeinheiten
nicht einzeln an die Versorgungsspannungsquelle U angeschlossen, sondern in Gruppen
WEG1, MEG2, MEG3 ... BEGm. Jede Gruppe besteht aus 16 Meldeeinheiten, die erste
Gruppe aus den Einheiten MEI ... ME16 die zweite aus den Einheiten IC17 ... tS32
und die dritte beginnend mit SE33 und die m-te enthält schließlich die Einheit IEn.
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Jede Gruppe erhält den Versorgungsstrom über einen Transistor Tsl,
Ts2, Ts3 ... Tsm. Die Transistoren werden von einem Decoder DEC geschaltet, der
vom Zähler Z angesteuert wird. Da sich ein ähnlicher Decoder im Datenselektor DAS
befindet, kann der Decoder auch in den Zähler Z aufgenommen werden, und es kann
dann auf einen gesonderten Decoder für die Ansteuerung der Transistoren Ts verzichtet
werden.
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Bei den Zählerständen 1 ... 16, bei denen die Meldeeinheiten MEI ...
ME16 vom Datenselektor DAS abgefragt werden, ist der Transistor Tsl durchgeschaltet,
so daß diese Meldeeinheiten mit Strom versorgt werden. Beim Zählerstand 17 wird
der Transistor Tsi wieder gesperrt und der Transistor Ts2 durchgeschaltet, so daß
nunmehr die Meldeeinheiten NE17 ... ME32 den Versorgungsstrom erhalten. Entsprechend
werden bei den höheren Zählerständen die weiteren Transistoren Ts3 Tsm Tsmdurchgeschaltet
und wieder gesperrte Eine derartige
Betriebsart kann den Nachteil
haben, daß beim Abfragen der ersten Meldeeinheit einer Gruppe deren Meldesignal
noch nicht den richtigen Wert erreicht hat, da die Versorgungsspannung mit dem Abfragesignal
angelegt wurde.
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Man muß daher u.U. vor dem Abfragen der ersten Meldeeinheit einer
Gruppe eine Wartepause einlegen. Diese Pause kann dadurch vermieden werden, daß
die Stromversorgung für eine Gruppe nicht erst dann eingeschaltet wird, wenn die
erste Meldeeinheit dieser Gruppe abgefragt wird, sondern schon früher. Im Ausführungsbeispiel
ergibt sich z.B.
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eine einfache Schaltung, wenn beim Abfragen der Ivioldeeinheiten ME1
... SES nur der Transistor Tsi durchgeschaltet ist. Beim Abfragen der Meldeeinheiten
ME9 ... ME16 sind die Transistoren Tal und Ts2 durchgeschaltet und beim bfragen
der Einheiten ME17 ... ME24 nur der Transistor Ts2.
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Danach wird schon der Transistor Ts3 durchgeschaltet und so fort.
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Die Anordnung kann auf verschiedene Arten betrieben sein.
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Beispielsweise kann der Umschalter US2 stets so geschaltet sein, daß
der Ausgang des Datenselektors mit dem Eingang des Registers REG1 verbunden ist,
so daß in diesem stets die neuesten Meldungen abgebildet werden. Die Ausgangssignale
der Register REG1 und REG2 können fortwährend über den Sender SE zur Zentrale geliefert
werden. Eine solche Betriebsart wird man im allgemeinen nicht wählen; man wird zumindest
erst dann die Inhalte der Register zur Zentrale übertragen, wenn eine Meldungsänderung
aufgetreten ist, d.h. das Speicherglied SP gesetzt ist. Das Ausgangssignal dieses
Speichergliedes bedeutet für die Zentrale die Aufforderung, die Register abzufragen.
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Eine andere Betriebsart ergibt sich dadurch, daß nach Aufnahme der
Meldungen in das Register REG1 dieses über dem Umschalter US2 zu einem Ring geschaltet
wird. Es wird also der von den Meldungen angezeigte Zustand der Anlage zu einem
bestimmten
Zeitpunkt festgehalten und im folgenden mit den neu eingehenden Meldungen verglichen.
Tritt eine Änderung auf, so wird wiederum jeweils eine Stelle im Pegister REG2 und
das Opeicherglied SP gesetzt und damit eine Aufforderung zur Abfrage an die Zentrale
gegeben. Die Zentrale erhält dann vom Register REGl eine Zustandsmeldung zu dem
bestimmten Zeitpunkt und vom Register R;RG2 die Anderungsmeldungen von diesem Zeitpunkt
bis zum Zeitpunkt der Abfrage.
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Bei allen Betriebsarten ist darauf zu achten, daß auch bei gestörter
Datenübertragung, die eine Übertragungswiederholung zur Folge hat, keine Meldezustandsänderimg
unerkannt bleibt. Diese Forderung wird auch dann erfüllt, wenn die Zentrale von
sich aus den Meldezustand erfaßt.
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In diesem Falle richtet die Zentrale an die Außenstation einen Aufruf
zur Datenübertragung von Meldungszustand und Stellenmarkierung. Das Steuerwerk STW
wird hierzu von der Zentrale angesteuert, so daß es den vorher beschriebenen selbsttätig
ablaufenden Erfassungszyklus an einer bestimmten Stelle anhält. Darauf wird, wie
oben beschrieben, in einem einmaligen Abtastvorgang der augenblickliche Zustand
aller Meldeeinheiten MEI ... ##n in das Register REG1 eingeschrieben, wobei gleichzeitig
ein letztes Mal die Antivalenzprüfung mit dem alten Inhalt des Registers ['EG1
im ODER-Glied EXO durchgeführt wird, damit gegebenenfalls zwischenzeitlich erfolgte
Zustandsänderungen noch im Register REG2 markiert werden können. Anschließend werden
die Inhalte beider Register REG1 und RC im Takt der Sendefrequenz seriell ausgelesen,
in ein Sendetelegramm eingetragen und gesichert zur Zentrale übertragen. Nach erfolgreicher
Übertragung wird durch Umschalten des Schalters US1 durch das Steuerwerk STW das
Register REG2 gelöscht und der selbsttätig laufende Erfassungszyklus wieder eingeschaltet.
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Die beschriebene Anordnung getastet, außer der Übertragung von Meldezustand
und Meldezustandsänderungen in einem einfachen
Verfahren den statischen
Meldezustand der Meldeeinheiten MEI ... MEn abzufragen und zu übertragen. Hierzu
werden die Meldungen unmittelbar am Ausgang des Datenselektors DAS abgegriffen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Funktionen des Registers REG2 und gegebenenfalls
auch des Registers REG1 in der Zentralen nachzubilden und dadurch die Register einzusparen.
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Es wurde angenommen, daß die Register Schieberegister sind.
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Statt dessen können auch Schreib-Lese-Speicher mit derselben Kapazität
wie die Register eingesetzt werden. Die Speicherplätze werden dann ebenso wie die
Steuerung des Datenselektors DAS vom Zähler Z adressiert. Es sind dann keine Maßnahmen
zur Synchronisation der beiden Register und des Datenselektors erforderlich.
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5 Patentansprüche 1 Figur