DE2521388A1 - Digital data transmission circuit - operates between control point and large number of independent measurement points using two wire busbar cct. also used for current supply - Google Patents
Digital data transmission circuit - operates between control point and large number of independent measurement points using two wire busbar cct. also used for current supplyInfo
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Abstract
Description
Schaltungsanordnung zur Ubertragung digitaler Daten Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ubertragung digitaler Daten zwischen einer Leitstelle und mehreren unabhängig voneinander anwählbaren Meßstellen, bei der die Übertragung mehr er er impulskodierter Daten in einem vorzugsweise rechnergesteuerten Zyklus zeitmultiplex über einen Datenweg erfolgt.Circuit arrangement for the transmission of digital data The invention relates to a circuit arrangement for the transmission of digital data between a Control center and several independently selectable measuring points at which the Transmission of more he he pulse-coded data in a preferably computer-controlled Cycle is time-multiplexed via a data path.
Infolge des hohen Automatisierungsgrades- und der Kompliziertheit heutiger Industrieanlagen ist es unerläßlich, den jeweiligen Prozeßablauf an vielen Stellen durch Meßeinrichtupgen zu überwachen. Die von den Meßeinrichtungen gelieferten Meßwerte werden einer Leitstelle zugeführt und dort in übersichtlicher Form zur Anzeige gebracht. Daneben ist in der Leitstelle meist die Möglichkeit zur Betätigung von in der Anlage enthaltenen Stell- und Steuereinrichtungen gegeben. Die Auswertung von Meßwerten sowie die Befehlsabgabe an Stell- und Steuereinrichtungen erfolgt oft durch einen Prozeßrechner.As a result of the high degree of automation and complexity In today's industrial plants, it is essential to track the respective process sequence on many To monitor places by measuring equipment. The ones supplied by the measuring devices Measured values are sent to a control center, where they are clearly arranged Display brought. In addition, is in the control center mostly the possibility for the actuation of actuating and control devices contained in the system. The evaluation of measured values as well as the issuing of commands to actuating and control devices is often done by a process computer.
Dieses Verfahren zur Prozeßüberwachung und -steuerung setzt einen engen Kontakt zwischen der Leitstelle und den Meß- und Regeleinrichtungen voraus. Die Möglichkeit eines Eingriffes in den Prozeßablauf durch den Prozeßrechner oder das Bedienung personal der Leitstelle muß unmittelbar dann gegeben sein, wenn die Notwendigkeit eines Eingriffes anhand bestimmter Meßwerte erkannt wird.This process monitoring and control method employs one close contact between the control center and the measuring and control equipment. The possibility of intervention in the process sequence by the process computer or the operating staff of the control center must be available immediately when the The necessity of an intervention is recognized on the basis of certain measured values.
Im einfachsten Fall ist diese Forderung dadurch zu realisieren, daß jede der Meß- und Regeleinrichtungen über eine eigene Leitung mit der Leitstelle verbunden ist. Bei diesem Verfahren ergibt sich jedoch insbesondere bei einer großen Anzahl von Meß-und Regeleinrichtungen ein hoher Verdrahtungsaufwand.In the simplest case, this requirement can be realized in that each of the measuring and control devices has its own line with the control center connected is. In this method, however, particularly when there is a large Number of measuring and control devices a high wiring expenditure.
Andererseits ist es bekannt, die Abfrage von Meßwerten in einem von der Leitstelle gesteuerten Zyklus vorzunehmen und viele Daten zeitmultiplex über einen Datenweg zu übertragen.On the other hand, it is known to query measured values in one of the control center to carry out a controlled cycle and a lot of data time-multiplexed over to transmit a data path.
Eine Schaltungsanordnung, der dieses Prinzip zugrundeliegt und die neben der Abfrage von Meßwerten auch die Befehlsabgabe an Stell- und Steuerglieder ermöglicht, ist in der Zeitschrift "Radio Elektronik Schau", Heft 5/73 beschrieben.A circuit arrangement based on this principle and which In addition to the query of measured values, also the issuing of commands to actuators and control elements is described in the magazine "Radio Elektronik Schau", issue 5/73.
Die Schaltungsanordnung besteht im wesentlichen aus mehreren Sender- und Empfängermodulen, die an verschiedenen Meßstellen installiert und über zweiadrige Leitungen mit einem Multiplexer verbunden sind. Vom Multiplexer ist eine zweiadrige, in ihrer Länge auf 3 km begrenzte Leitung zu einem in einer Leitstelle befindlichen Rechner hingeführt. Während ein Sendermodul die Übermittlung von Meßwerten zur Leitstelle übernimmt, ist ein Empfängermodul dann eingesetzt, wenn an einer Meßstelle ein Stell- oder Steuerglied zu betätigen ist. Der Multiplexer ist von der Leitstelle durch den Rechner steuerbar.The circuit arrangement essentially consists of several transmitter and receiver modules installed at different measuring points and via two-wire Lines are connected to a multiplexer. A two-wire, Line limited in length to 3 km to one located in a control center Computer brought there. While a transmitter module is responsible for the transmission of measured values to the control center takes over, a receiver module is used when a setting or control element is to be operated. The multiplexer is through from the control center the computer controllable.
Die Datenübertragung von der Leitstelle zum Multiplexer bzw.The data transfer from the control center to the multiplexer or
vom Multiplexer zu den Sender- und Empfängermodulen erfolgt in digitaler Form durch Stromimpulse. Da ein Sendermodul jedoch analoge Meßwerte übermitteln soll und durch die Empfängermodule analoge Befehle an Stell- und Steuerglieder ergehen sollen, ist jedem Sendermodul ein Analog-Digital-Umsetzer und jedem Empfängermodul ein Digital-Analog-Umsetzer vorgeschaltet.from the multiplexer to the transmitter and receiver modules takes place in digital Shape through current impulses. However, since a transmitter module transmits analog measured values and analog commands are sent to actuators and control elements by the receiver modules each transmitter module is an analog-to-digital converter and each receiver module a digital-to-analog converter is connected upstream.
Als nachteilig ist bei der beschriebenen Schaltungsanordnung anzusehen, daß zwischen jedem Sender- bzw. Empfängermodul und dem Multiplexer jeweils eine zweiadrige Leitung erforderlich ist, deren Bandbreite in keiner Weise ausgenutzt wird. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Sender- bzw.A disadvantage of the circuit arrangement described is that that between each transmitter or receiver module and the multiplexer one Two-wire line is required, the bandwidth of which is not used in any way will. This is especially true if the sender or
Empfängermodule räumlich getrennt angeordnet sind. In einem solchen Fall ist dann zwar nur eine zweiadrige Leitung von der Leitstelle zum Multiplexer erforderlich, doch müssen von dort mehrere, unter Umständen lange Leitungen zu den einzelnen Sender- und Empfängermodulen hingeführt werden.Receiver modules are arranged spatially separated. In such a Case is then only a two-wire line from the control center to the multiplexer required, but several must from there, possibly a long time Lines are routed to the individual transmitter and receiver modules.
Ferner muß jedem Sender- bzw. Empfängermodul die erforderliche Betriebsspannung über weitere Leitungen zugeführt werden. Furthermore, each transmitter or receiver module must have the required operating voltage can be supplied via additional lines.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfache Schaltungsanordnung der obengenannten Art zu schaffen, bei der die Anzahl der erforderlichen Datenwege gegenüber bekannten Schaltungsanordnungen reduziert ist und die eine Übertragung der Versorgungsspannung von an den Meßstellen befindlichen Geräten über die bestehenden Datenwege ermöglicht, wobei gleichzeitig die Störüberwachung und die Einhaltung der Bedingungen bei explosionsgeschützten Anlagen vereinfacht wird.The object of the present invention is therefore to provide a simple circuit arrangement of the type mentioned above, in which the number of data paths required compared to known circuit arrangements is reduced and the one transmission the supply voltage of the devices located at the measuring points via the existing ones Enables data paths, while at the same time monitoring and compliance the conditions for explosion-proof systems is simplified.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Datenübertragung und zur Stromversorgung der Meßstellen ein zweiadriger Bus eingesetzt ist, daß die Leitstelle einen Adressensender und einen Datenempfänger enthält, daß jeder Meßstelle ein Adressenempfänger und ein Datensender zugeordnet ist und daß jeder Adressenempfänger einen Vergleich zwischen einer vom Adressensender ausgesendeten Adresse und einer Festadresse durchführt und bei Übereinstimmung der Adressen den Datensender zur Meßwertausgabe veranlaßt. According to the invention, this object is achieved in that for data transmission and a two-wire bus is used to power the measuring points that the Control center contains an address transmitter and a data receiver that each measuring point an address receiver and a data sender are assigned and that each address receiver a comparison between an address sent by the address sender and a Fixed address and if the addresses match, the data sender for Measured value output initiated.
Eine Alternativlösung der Erfindung sieht vor, daß zur Datenübertragung und zur Stromversorgung der Meßstellen ein dreiadriger Bus eingesetzt ist, daß die Leitstelle einen Adressensender und einen Datenempfänger enthält, daß jeder Meßstelle ein Adressenempfänger und ein Datensender zugeordnet ist und daß jeder Adressenempfänger einen Vergleich zwischen einer vom Adressensender ausgesendeten Adresse und einer Festadresse durchführt und bei Übereinstimmung der Adressen den Datensender zur Meßwertausgabe veranlaßt. An alternative solution of the invention provides that for data transmission and to power the measuring points a three-wire bus is used is that the control center contains an address transmitter and a data receiver that an address receiver and a data transmitter are assigned to each measuring point and that each address receiver a comparison between one sent out by the address sender Address and a fixed address and if the addresses match the Causes data transmitter to output measured values.
Die Erfindung ist anhand von Fig. 1 bis 3 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Schaltungsanordnung, Fig. 2 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung und Fig. 3 mehrere Impulsdiagramme.The invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1 to 3 of the drawing. They show: FIG. 1 a simplified block diagram of the circuit arrangement, FIG. 2 shows an advantageous exemplary embodiment of the circuit arrangement and FIG. 3 shows several Pulse Diagrams.
Einander entsprechende Teile sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Leitstelle bezeichnet, die einen Rechner.2, einen Adressensender 3, einen Datenempfänger 4 und digitale Anzeigegeräte 5 enthält. Es sind weiter mit 6 Adressenempfänger und mit 7 Datensender bezeichnet, denen analoge Meßwert xl bis Xn zugeführt sind. Die Verbindung zwischen der Leitstelle 1 und den Meßstellen ist durch eine zweiadrige Sammelleitung 8 hergestellt, die im weiteren mit "Bus" bezeichnet ist.In Fig. 1, 1 denotes a control center which has a computer.2, an address transmitter 3, a data receiver 4 and digital display devices 5 contains. There are also designated with 6 address receivers and 7 data transmitters, which are analogous Measured value xl to Xn are supplied. The connection between the control center 1 and the measuring points is made by a two-wire manifold 8, the hereinafter referred to as "bus".
Die Schaltungsanordnung zeichnet sich durch folgende Wirkungsweise aus: Aufgrund eines Auslösesignals des Rechners 2 erzeugt der Adressensender 3 eine aus Impulsen bestehende Adresse und leitet diese sämtlichen am Bus 8 angeschlossenen Adressenempfängern 6 zu. Jeder Adressenempfänger 6 führt nun einen Vergleich zwischen der ausgesendeten Adresse und einer ihm zugeordneten Festadresse durch. Wird die Identität der beiden Adressen festgestellt, so erhält der Datensender 7 einen Freigabeimpuls, der die Abgabe des jeweiligen Meßwertes x. an den Bus 8 bewirkt. Die Ubertragung des Meßwertes x erfolgt ebenfalls in impulskodierter Flor. Der in der Leitstelle 1 enthaltene Datenempfänger 4 führt nun die Dekodierung der Impulskombination durch, so daß der jeweilige Meßwert x durch eines der digitalen Anzeigegeräte 5 zur Anzeige gebracht werden kann.The circuit arrangement is characterized by the following mode of operation off: On the basis of a trigger signal from computer 2, address transmitter 3 generates a Address consisting of impulses and forwards all of them connected to bus 8 Address recipients 6 too. Each address receiver 6 now carries out a comparison between the sent address and a fixed address assigned to it. Will the Identity of the two addresses is established, the data transmitter 7 receives a release pulse, which the delivery of the respective measured value x. to bus 8. The transfer of the measured value x is also carried out in a pulse-coded pile. The one in the control center 1 contained data receiver 4 now decodes the pulse combination, so that the respective measured value x by one of the digital display devices 5 for display can be brought.
Die Abfragefolge der Meßwerte xl bis x wird in dem dargestellten n Ausführungsbeispiel durch den Rechner 2 bestimmt, der jedoch durch eine einfachere Ablaufsteuerung ersetzbar ist; gleichzeitig ist eine Handanwahl der Adressenempfänger 6 durch das Bedienungspersonal der Leitstelle 1 möglich.The query sequence of the measured values xl to x is shown in the n Embodiment determined by the computer 2, but by a simpler Flow control is replaceable; at the same time, the address recipient is selected manually 6 possible by the operating personnel of control center 1.
Die beschriebene Schaltungsanordnung bezieht sich aus Gründen der Übersichtlichkeit nur auf ein System zur Abfrage von Meßwerten. Die Anwendungsmöglichkeiten der Schaltungsanordnung sind aber keineswegs auf dieses Beispiel beschränkt. Vielmehr kann sie zur Übertragung weiterer Daten (Anforderung von Meldungen, Befehlsabgabe an Steuerglieder, Ansteuerung von Stellgliedern) herangezogen werden. Eine derartig hohe Ausnutzung des zweiadrigen Busses 8 gestattet den Aufbau einer Schaltungsanordnung der obengenannten Art mit einem Minimum an Verdrahtung -und bringt daher auch wesentliche Vereinfachungen bei der Planung und der Störüberwachung mit sich.The circuit arrangement described relates for reasons of Clarity only on one system for querying measured values. The possible uses the circuit arrangement but are by no means on this example limited. Rather, it can be used to transfer further data (request for messages, Issuing commands to control elements, actuation of actuators) can be used. Such a high utilization of the two-wire bus 8 allows the construction of a Circuit arrangement of the type mentioned above with a minimum of wiring -and therefore also brings significant simplifications in planning and fault monitoring with himself.
Der Adressensender 3 besteht gemäß Fig. 2 aus einem Oszillator 9, einem Schieberegister lo, einem Adressenspeicher 11, einer logischen Schaltung 12, einem elektronischen Umschalter 13 und einem Impulszähler 14. Die Aussendung einer Adresse wird durch ein Auslösesignal des Rechners 2 eingeleitet. Dieses Auslösesignal hat die Übergabe einer Adresse aus dem Adressenspeicher 11 in das Schieberegister lo zur Folge. Der Adressenspeicher 11 erhält vom Rechner 2 die Adressen aller am Bus 8 angeschlossenen Adressenempfänger 6, Die Impulse des Oszillators 9 bestimmen den Schiebetakt des Schieberegisters lo und sind durch eine logische Schaltung 12 mit den Ausgangssignalen des Schieberegisters lo verknüpft. Am Ausgang der logischen Schaltung 12 entsteht eine Impulsserie bestehend aus Einzelimpulsen unterschiedlicher Länge, die bei konstanter Frequenz des Oszillators 9 nur von der dem Schieberegister lo übergebenen Adresse abhängig ist. Ein Beispiel für eine Impulsserie ist in Fig. 3a dargestellt.According to FIG. 2, the address transmitter 3 consists of an oscillator 9, a shift register lo, an address memory 11, a logic circuit 12, an electronic switch 13 and a pulse counter 14. The emission of a Address is initiated by a trigger signal from computer 2. This trigger signal has the transfer of an address from the address memory 11 into the shift register lo result. The address memory 11 receives the addresses of all am from the computer 2 Address receiver 6 connected to bus 8, determine the pulses of oscillator 9 the shift clock of the shift register lo and are through a logic circuit 12 linked to the output signals of the shift register lo. At the output of the logical Circuit 12 creates a series of pulses consisting of individual pulses of different types Length that, at a constant frequency of the oscillator 9, depends only on that of the shift register lo is dependent on the address passed. An example of a series of pulses is shown in Fig. 3a shown.
Die Ausgangsspannung der logischen Schaltung 12 ist dort mit U(a) bezeichnet. Den unterschiedlich langen Impulsen sind unterschiedliche logische Wertigkeiten zugeordnet. Beispielsweise kann die Festlegung getroffen werden, daß ein langer Impuls die Wertigkeit 1" n und ein kurzer Impuls die Wertigkeit "O" besitzt. Der Ausgang der logischen Schaltung 12 steht in Verbindung mit einem elektronischen Umschalter 13, der den Bus 8 im Ruhezustand an eine Versorgungsspannung U schaltet. Bei der Aussendung einer Adresse vermindert der elektronische Umschalter 13 die Versorgungsspannung U für die Länge der Adressenimpulse um eine Spannung Ui; der zeitliche Verlauf der Ausgangsspannung U (b) des Umschalters 13 ist in Fig. 3b wiedergegeben. Hier weist die Spannung Ui die gleiche Größe wie die Versorgungsspannung U auf.The output voltage of the logic circuit 12 is there with U (a) designated. The impulses of different lengths have different logical values assigned. For example, it can be determined that a long Impulse has the value 1 "n and a short impulse has the value" O ". The The output of the logic circuit 12 is connected to an electronic one Changeover switch 13, which switches the bus 8 to a supply voltage U in the idle state. When sending an address, the electronic switch 13 reduces the Supply voltage U for the length of the address pulses by a voltage Ui; the Time course of the output voltage U (b) of the switch 13 is shown in Fig. 3b. The voltage Ui has the same magnitude as the supply voltage U here.
Die Versorgungsspannung U ist auf die Betriebsspannung der Adressenempfänger 6 und Datensender 7 abgestimmt. Eine an jeder Meßstelle befindliche Speisetrennschaltung 15 sorgt während des Aussendens einer Adresse dafür, daß den Adressenempfängern 6 und Datensendern 7 die erforderliche Betriebsspannung unterbrechungsfrei zugeführt ist.The supply voltage U is based on the operating voltage of the address receiver 6 and data transmitter 7 coordinated. A feed isolating circuit located at each measuring point 15 ensures that the address recipients 6 and data transmitters 7 are supplied with the required operating voltage without interruption is.
Ein Adressenempfänger 6 enthält eine Adressenverdrahtung 16, einen Vergleicher 17, ein Schieberegister 18, eine monostabile Kippstufe 19 und eine Trennschaltung 20. Eine bei dem Adressenempfänger 6 eintreffende Adresse wird zunächst durch die Trennschaltung 20 so umgeformt, daß sie wieder mit der ursprünglich durch die logische Schaltung 12 des Adressensenders 3 erzeugten Form (Fig. 3a) übereinstimmt. Der Ausgang der Trennschaltung 20 ist mit einem Schieberegister 18 und mit einer monostabilen Kippstufe 19 verbunden. Die monostabile Kippstufe 19 spricht auf jede Anstiegsflanke der aus der Trennschaltung 20 gelangenden Impulse an und liefert nach Ablauf einer bestimmten Lauf zeit einen Einleseimpuls zum Schieberegister 18, so daß die Adresse schrittweise in das Schieberegister 18 übertragen wird. Nach dem Einlesen der vollständigen Adresse prüft ein Vergleicher 17, ob die eingelesene Adresse mit der Festadresse der Adressenverdrahtung 16 übereinstimmt.An address receiver 6 includes address wiring 16, one Comparator 17, a shift register 18, a monostable multivibrator 19 and an isolating circuit 20. An address arriving at the address receiver 6 is first given by the Isolation circuit 20 reshaped so that it is again with the original by the logical Circuit 12 of the address transmitter 3 generated form (Fig. 3a) matches. The exit the isolation circuit 20 is with a shift register 18 and with a monostable flip-flop 19 is connected. The monostable multivibrator 19 speaks on each rising edge of the pulses coming from the separating circuit 20 and sends a read-in pulse to the shift register after a certain run-time 18 so that the address is transferred to the shift register 18 step by step. To the reading in of the complete address checks a comparator 17 whether the read Address matches the fixed address of the address wiring 16.
Stellt der Vergleicher 17 eine Übereinstimmung fest, so gibt er einen Erkennungsimpuls- an den Datensender 7 ab.If the comparator 17 establishes a match, it gives one Identification pulse to the data transmitter 7.
Der Datensender 7 enthält einen Analog-Digital-Umsetzer 21, einen Meßwertspeicher 22 und eine logische Schaltung 23.The data transmitter 7 contains an analog-to-digital converter 21, a Measured value memory 22 and a logic circuit 23.
Daneben ist mit 24 eine Trennschaltung, mit 25 ein Spannung-Strom-Umsetzer und mit 26 ein Oszillator bezeichnet.Next to it is an isolating circuit with 24 and a voltage-current converter with 25 and 26 denotes an oscillator.
Ein analoger Meßwert x. wird in bestimmten Zeitabständen im Analog-Digital-Umsetzer 21 digitalisiert und in einem Meßwertspeicher 22 festgehalten. Ein Erkennungsimpuls des Adressenempfängers 6 löst die Meßwertausgabe dadurch aus, daß der Inhalt des Meßwertspeichers 22 schrittweise an die logische Schaltung 23 abgegeben wird. Der logischen Schaltung 23 sind außerdem Impulse eines Oszillators 26 zugeführt. Der Oszillator 26 kann außer mit der logischen Schaltung 23 auch mit dem Meßwertspeicher 21 und über Frequenzteiler mit dem Analog-Digital-Umsetzer 21 verbunden sein, so daß er gleichfalls die Zeitabstände bestimmt,nach denen eine Digitalisierung des Meßwertes xi erfolgt und außerdem die schrittweise Ausgabe des gespeicherten Meßwertes x. steuert. Anstelle des Meßwertspeichers 22 ist auch eine Schaltung einsetzbar, die den parallel am Analog-Digital-Umsetzer 21 anstehenden Meßwert x. zyklisch in eine serielle Form überführt.An analog measured value x. is at certain time intervals in the analog-to-digital converter 21 digitized and held in a measured value memory 22. A recognition impulse of the address receiver 6 triggers the measured value output in that the content of the Measured value memory 22 is output to the logic circuit 23 step by step. Of the Logic circuit 23 is also supplied with pulses from an oscillator 26. Of the In addition to the logic circuit 23, the oscillator 26 can also use the measured value memory 21 and connected to the analog-digital converter 21 via frequency dividers, see above that it also determines the time intervals after which a digitization of the Measured value xi and also the step-by-step output of the stored measured value x. controls. Instead of the measured value memory 22 is also a Circuit can be used, the pending parallel to the analog-to-digital converter 21 Measured value x. cyclically converted into a serial form.
Ähnlich wie bei der Adressenerzeugung liefert die logische Schaltung 23 eine Impulsserie aus Einzel impulsen unterschiedlicher Länge, die den Meßwert xi darstellt. Diese Impuls serie wird über die Trennschaltung 24 dem Spannung-Strom-Umsetzer 25 zugeführt, der der Versorgungsspannung U bei jedem Einzelimpuls einen Strom I von bestimmter Größe entnimmt.Similar to address generation, the logic circuit delivers 23 a pulse series of individual pulses of different lengths, which the measured value xi represents. This pulse series is via the isolating circuit 24 to the voltage-current converter 25 supplied to the supply voltage U with each individual pulse a current I of a certain size.
Der zeitliche Verlauf des über den Bus 8 fließenden Stromes I ist in Fig. 3d dargestellt. Hier ist mit 1v der Versorgungsstrom zu den Meßstellen und mit 1max die Amplitude der Stromimpulse bezeichnet. Bis zum Zeitpunkt tl fließt der Versorgungsstrom 1 über den Bus 8. Zum Zeitpunkt tl beginnt v nach Fig. 3a und 3b die Übertragung einer Adresse durch impulsförmiges Abschalten der Versorgungsspannung U. Dieses Abschalten der Versorgungsspannung U hat gleichzeitig die Unterbrechung des Versorgungsstromes Iv zur Folge. Zum Zeitpunkt t2 beginnt der Datensender 7 mit der Übertragung eines Meßwertes xi durch das Erzeugen von Stromimpulsen 1may' die dem normalerweise zu den Meßstellen fließenden Versorgungsstrom 1v überlagert-sind. Dieser Strom durchfließt im Datenempfänger 4 einen Strom-Spannung-Umsetzer 27, der die Stromimpulse mit der Amplitude 1max erkennt und in entsprechend lange Spannungsimpulse umsetzt.The time course of the current I flowing via the bus 8 is shown in Fig. 3d. Here is the supply current to the measuring points and with 1v 1max denotes the amplitude of the current pulses. Until time tl flows the supply current 1 via the bus 8. At time tl, v begins according to FIGS 3b the transmission of an address by switching off the supply voltage in pulses U. This disconnection of the supply voltage U also has the interruption of the supply current Iv result. The data transmitter 7 begins at time t2 with the transmission of a measured value xi by generating current pulses 1may ' which are superimposed on the supply current 1v which normally flows to the measuring points. This current flows through a current-voltage converter 27 in the data receiver 4, which detects the current pulses with the amplitude 1max and converts into correspondingly long voltage pulses implements.
Der Datenempfänger 4 enthält ferner einen Schalter 28, ein Schieberegister 29, eine monostabile Kippstufe 30, eine bistabile Kippstufe 31, einen Vielfach-Umschalter 32 und eine der Zahl der Meßstellen entsprechende Anzahl von Meßwertspeichern 33.The data receiver 4 also contains a switch 28, a shift register 29, a monostable flip-flop 30, a bistable flip-flop 31, a multiple switch 32 and a number of measured value memories 33 corresponding to the number of measuring points.
Bei der Aussendung eines Meßwertes xi durch den Datensender 7 ist der Schalter 28 geschlossen, so daß die durch den Strom-Spannung-Umsetzer 27 erzeugten Spannungsimpulse zum Schieberegister 29 und zu der monostabilen Kippstufe 30 gelangen. Die Spannungsimpulse werden in das Schieberegister 29 eingelesen, wobei die monostabile Kippschaltung 30 den Einlesetakt aus den Spannungsimpulsen ableitet. Der Ausgang des Schieberegisters 29 ist über einen Vielfach-Umschalter 32 mit einer der Zahl der Meßstellen entsprechenden Anzahl von Meßwertspeichern 33 und digitalen Anzeigegeräten 5 verbunden, die nach den Einlesen der Impuls serie den Meßwert xi zur Anzeige bringen.When a measured value xi is transmitted by the data transmitter 7 the switch 28 is closed, so that the current-voltage converter 27 generated Voltage pulses reach the shift register 29 and the monostable multivibrator 30. The voltage pulses are read into the shift register 29, the monostable Toggle circuit 30 derives the read-in clock from the voltage pulses. The exit of the shift register 29 is via a multiple switch 32 with one of the number the number of measured value memories 33 and digital display devices corresponding to the measuring points 5 connected, which after reading in the pulse series display the measured value xi.
Durch den Schalter 28 ist sichergestellt, daß keine vom Adressensender 3 ausgesendete Adresse vom Datenempfänger 4 aufgenommen wird. Der Schalter 28 ist im Ruhezustand geschlossen und wird durch die bistabile Kippstufe 31 sofort geöffnet, wenn der Rechner 2 die Aussendung einer Adresse einleitet. Während der Adressenerzeugung im Adressensender 3 zählt ein Impulszähler 14 die Anzahl der Adressenimpulse.The switch 28 ensures that none of the address sender 3 transmitted address is received by the data receiver 4. The switch 28 is closed in the idle state and is opened immediately by the bistable flip-flop 31, when the computer 2 initiates the transmission of an address. During address generation In the address transmitter 3, a pulse counter 14 counts the number of address pulses.
Besteht eine Adresse beispielsweise aus vier Einzelimpulsen, so gibt der Impuls zähler 14 nach dem Erkennen des vierten Impulses ein Signal an die bistabile Kippstufe 31 des Datenempfängers 4 ab. Das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe 31 schließt nun den Schalter 28 und bewirkt die Aufnahmebereitschaft des Datenempfängers 4 für einen Meßwert xi. Der zeitliche Verlauf der Schalterstellung geht aus Fig. 3c hervor.For example, if an address consists of four individual pulses, so is the pulse counter 14 after the detection of the fourth pulse, a signal to the bistable multivibrator 31 of the data receiver 4 from. The output of the bistable Flipper 31 now closes the switch 28 and causes the readiness for exposure Data receiver 4 for a measured value xi. The chronological sequence of the switch position is apparent from Fig. 3c.
Eine eindeutige Unterscheidungsmöglichkeit zwischen den von der Leitstelle 1 ausgesendeten Daten und den Antworten der Datensender 7 ist dadurch gegeben, daß die von der Leitstelle 1 ausgesendeten Daten als Spannungsimpulse und die Antwortdaten als Stromimpulse über den Bus 8 übertragen werden.A clear way of differentiating between those from the control center 1 transmitted data and the responses of the data transmitter 7 is given by the fact that the data sent by the control center 1 as voltage pulses and the response data are transmitted as current pulses via bus 8.
Sollen mit der Schaltungsanordnung neben Adressen und Meßwerten auch Stell- und Steuerbefehle übertragen werden, so ist eine geringfügige Abänderung des Aufrufverfahrens notwendig, um Verwechslungen der genannten Daten auszuschließen.Should also be used with the circuit arrangement in addition to addresses and measured values Adjustment and control commands are transmitted, so is a slight change of the call procedure is necessary in order to rule out any mix-up of the data mentioned.
Dies kann dadurch sichergestellt werden, daß die Eingänge der Adressenempfänger 6 normalerweise gesperrt sind und erst durch eine der Adresse vorausgehende Impuls serie oder einen langen Impuls freigeschaltet werden. Hat ein Adressenempfänger 6 eine Adresse erkannt, so sind alle anderen Adresseneingänge wieder blockiert.This can be ensured by using the inputs of the address receivers 6 are normally blocked and only by a pulse preceding the address series or a long impulse. Has an addressee 6 an address is recognized, all other address inputs are blocked again.
Bei der beschriebenen und bei bekannten Schaltungsanordnungen ist eine Störung des Busses durch einen Kurzschluß oder eine Leitungstrennung nicht auszuschließen. Zur Vermeidung derartiger Störungen kann es zweckmäßig sein, die Verbindung zwischen der Leitstelle und den Adressenempfängern über zwei unabhängige Busse herzustellen. Zur Entkopplung der beiden Busse sind den Eingängen der Adressenempfänger Dioden vorgeschaltet.In the described and known circuit arrangements a fault in the bus due to a short circuit or a line disconnection is not to exclude. To avoid such Disturbances can make it expedient be, the connection between the control center and the address recipients via two to produce independent buses. The inputs are used to decouple the two buses the address receiver has diodes connected upstream.
Tritt nun in einem der Busse z.B. ein Kurzschluß auf, so steht nach der Umschaltung auf den zweiten, betriebsfähigen Bus ein ungestörter Datenweg zur Verfügung. Eine Übertragung der Störung auf den zweiten Bus ist durch die Dioden verhindert.If, for example, a short circuit occurs in one of the buses, then there is a delay the switchover to the second, operational bus an undisturbed data path for Disposal. A transmission of the disturbance on the second bus is through the diodes prevented.
Eine laufende Überwachung der Funktionsfähigkeit der beiden Busse kann dadurch erfolgen, daß die Leitstelle eine alternierende Umschaltung von einem Bus auf den anderen vornimmt.Continuous monitoring of the functionality of the two buses can be done in that the control center an alternating switchover from one Bus to the other makes.
Ferner kann die Schaltungeanordnung zur Erhöhung der Sicherheit so programmiert sein, daß jeder Adressenempfänger das Erkennen seiner Adresse durch die Rücksendung seiner Adresse an die Leitstelle bestätigt und daß jeder Datensender die gleiche Information mehrmals aussendet.Furthermore, the circuit arrangement can so as to increase security be programmed so that each address recipient recognizes its address the return of his address to the control center confirmed and that each data sender sends out the same information several times.
Die Kodierung der von den Datensendern ausgesendeten Daten erfolgt zweckmäßigerweise im BCD-Kode, der direkte Anzeigemöglichkeiten bietet (BCD-7 Segmentanzeige) und es erlaubt, handelsübliche Analog-Digital-Umsetzer zu verwenden. Die Sicherung eines übertragenden Meßwertes läßt sich z.B.The data sent by the data transmitters are encoded expediently in the BCD code, which offers direct display options (BCD 7 segment display) and it allows the use of commercially available analog-to-digital converters. The backup of a transmitted measured value can be e.g.
dadurch realisieren, daß jede BCD-kodierte Dezimalziffer durch ein Prüfbit (Parity Check) abgesichert ist.realize that each BCD-coded decimal digit is replaced by a Check bit (parity check) is secured.
Die Stromaufnahme der am Bus angeschlossenen Adressenempfänger und Datensender ist durch die Verwendung von CMOS-Digitalschaltkreisen so eingeschränkt, daß etwa zehn Meßstellen an einem Bus in der Schutzart Eigensicherheit betreibbar sind. Die Meßstellen können an beliebigen Stellen des Busses angeschlossen werden. Im Normalfall ist die Länge des Busses auf etwa 1 km begrenzt; sind ohne Eigensicherheit längere Busse erforderlich, so müssen Zwischenverstärker eingesetzt oder größere Versorgungsspannungen U verwendet werden.The current consumption of the address receivers connected to the bus and Data sender is so limited by the use of CMOS digital circuitry that that about ten measuring points on a bus can be operated with intrinsic safety protection are. The measuring points can be connected to any point on the bus. Normally the length of the bus is limited to about 1 km; are without intrinsic safety longer buses are required, so repeaters or larger ones must be used Supply voltages U are used.
Grundsätzlich besteht bei der beschriebenen Schaltungsanordnung die Möglichkeit, den zweiadrigen Bus durch einen dreiadrigen Bus zu ersetzen. In diesem Fall ist eine Ader von den Adressen und der Versorgungsspannung beaufschlagt, während die Meßwerte auf einer separaten Ader übertragen werden. Es lassen sich auch Meßwerte und die Versorgungsspannung gemeinsam auf einer Ader bei separater Adressenader übertragen. Die dritte Ader führt jeweils ein Bezugspotential. Der Einsatz eines dreiadrigen Busses bietet eine Möglichkeit zur Vereinfachung der Schaltungsanordnung, da sich beispielsweise die beschriebene Verriegelung des Datenempfängers gegen Adressen erübrigt. Außerdem lassen sich bei einem dreiadrigen Bus Adressen sowie Meßdaten als Norm-Spannungsimpulse übertragen.Basically, there is the circuit arrangement described Possibility to replace the two-wire bus with a three-wire bus. In this Case, a wire is acted upon by the addresses and the supply voltage while the measured values are transmitted on a separate wire. It can also be measured values and the supply voltage together on one wire with a separate address wire transfer. The third wire carries a reference potential. The use of a three-wire bus offers a possibility to simplify the circuit arrangement, because, for example, the described interlocking of the data receiver against addresses unnecessary. In addition, addresses and measurement data can be stored on a three-wire bus transmitted as standard voltage pulses.
Grundsätzlich ist es bei Verwendung eines dreiadrigen Busses auch möglich, die Adressen und die Meßwerte auf der ersten Ader, die Versorgungsspannung auf der zweiten Ader und das Bezugspotential auf der dritten Ader zu führen.Basically it is also when using a three-wire bus possible, the addresses and the measured values on the first wire, the supply voltage on the second wire and the reference potential on the third wire.
15. Seiten Beschreibung 8 Ansprüche 3 Blatt Zeichnungen mit 3 Figuren15. Pages description 8 claims 3 sheets of drawings with 3 figures
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