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Fernwirkeinrichtung mit einer Zentralstation und einer Viel zahl von
Unterstationen Die Erfindung bezieht sich aul eine Fernwirkeinrichtung mit einer
Zentralstation und einer Vielzahl von zusammen mit der Zentralstation an ein und
denselben Signalübertragungsweg angeschlossenen Stationen, wobei die Stationen im
Aufrufbetrieb zyklisch aufrufbar sind und die Stationen jeweils eile Anreizschaltung
enthalten, die auf Meldungsänderungen anspricht und dabei jeweils ein Anreizkriterium
abgibt, das die betreffende Station zu einer durch ein Steurersignal auslösbaren
Meldungsgabe außerhalb der Über-tragmg,szeiten des Aufrulzyklus veranlaßt. Solche
Fernwirkeinrichtungen lassen sich insbesondere beim Nachrichten-Weitverkehr oder
beispielsweise bei der Energieversorgung zur tiberniittlung von Neldungen vorteilhaft
einsetzen. Bei der Fernwirkeinrichtung ist die Zen-tralstation eine Zentrale oder
eine solche Station, die die Funktion einer Zentrale übernimmt. Der zyklische Aufruf
der Stationen kann dadurch erfolgen, daß die Zentralstation die Stationen einzeln
aufruft. Der Aufruf kann andererseits beispielsweise auch so vorgenommen werden,
daß die Zentrale einen Aufrufzyklus auslöst, und der Aufruf von einer Station zur
nächsten weitergegeben wird.
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Eine im Aufrufbetrieb arbeitende Fernwirkeinrichtung ist bereits aus
der DT-AS 1 169 009 bekannt. Bei dieser Fernwirkeinrichtung werden Signale von einer
unter mehreren, einander gleichartigen Stationen zu allen anderen Stationen über
einen
gemeinsamen Signalkanal übertragen. Auf diesem Kanal darf inimer nur ein Gerät senden,
während alle anderen empfangen.
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Die eigentlichen Nachrichten der Stationen, also die Meldungen und
Befehle, werden in der Regel nur bei Zustandsänderungen übertragen, damit der allen
Geräten gemeinsam zur Verftigmg stehende Signalkanal nicht unnötig belegt wird.
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Es ist ferner bereits bekannt, in Fernwirkanlagen, die aus einer Zentrale
und mehreren Unterstationen bestehen, Veränderungen dann an die Zentrale zu melden,
wenn die entsprechende Meldeeinrlchtung einer Unterstation durch eine Meldearlreizschaltung
dazu veranlaßt wird (vgl. DT-PS 2 007 398).
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In Fernwirksystemen nach dem Abfrageprinzip werden in Jedem Abfragezyklus
von einer Zentrale nacheinander die Unterstationen abgefragt. Dieses Prinzip arbeitet
sehr zuverlässig, da die Unterstationen laufend abgefragt werden und bei Jeder Abfrage
ihren gesamten Melde zustand der Zentrale übermitteln.
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Eine bei der Ubertragung verlorengegangene Nachricht über eine Meldungsänderung
liegt dann beim nächsten Abfragezyklus in der Zentrale vor. Außerdem werden das
Netz und die Stationen im Netz durch die Abfrage laufend überwacht.
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Allerdings kann bei Anwendung des reinen Abfrageprinzips bei großen
Fernwirkletzen eine beträchtliche Zeit vergehen, bis eine anstehende Mcldulgsänderung
in die Zentrale uebertragen wird. Tritt z.B. an einer eben abgefragten Unterstation
eine Meldungsändening auf, so wird diese erst nach einem vollen Abfragezyklus zur
Zentrale übertragen.
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Um diesen Nachteil zu beseitigen, kann man ein kombiniertes Abfrage-Anreiz-Prinzip
verwenden. Solange keine Meldungsänderungen anstehen, arbeitet das System nach dem
Abfrageverfahren.
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Steht dagegen eine Meldungsänderung in einer Unterstation an,
so
geht diese auf Anreizbetrieb, d.h. sie sendet, auch wenn sie nicht von der Zentrale
aufgerufen wurde, ein Meldetelegramm. Dazu muß die meldende Unterstation allerdings
zeitlich richtig in eine dafür bereitgestellte Einspring-Zeit-Lücke einspringen.
Es muß dabei verhindert werden, daß mehr als eine Station gleichzeitig auf Anreizbetrieb
gehen kann, da sonst die Informationsübertragung gestört wird. Haben mehr als eine
Station eine Meldungsänderung und wollen sie auf Anreizbetrieb gehen, so muß dafür
gesorgt werden, daß des nacheinander geschieht. Dies ist möglich, indem man z.3.
eine Staffelung einführt, d.h. jeder Station eine andere Wartezeit zuordnet. Da
die maximale Wartezeit in diesem Fall gleich der Mindestwartezeit, multipliziert
mit der Anzahl der Unterstationen ist, kann sich dabei eine zu große maximale bzw.
Gesamtwartezeit ergeben. Ferner ergibt sich ein hoher Einstellaufwand, da in jeder
Unterstation eine andere Wartezeit eingestellt werden muß.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fernwirkeinrichtung mit Aufruf-
und Anreizbefvrleb, bei der sich im Anreizbetrieb zu e.in und derselben Zeitpunkt
mit sehr großer Wahrscheinlichkeit nur eine einzige Station meldet, so auszubilden,
daß die Stationen möglichst einander gleichen.
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Gemäß der Erfindung wird die Fernwirkeinrichtung zur Lösung dieser
Aufgabe derart ausgebildet, daß im Aufrufzyklus Zeitspannen freigehalten sind, innerhalb
derer eine der Stationen durch ein Anreizkriterium gesteuerte Meldungen abgeben
kann, und daß die Stationen jeweils einen Zeitgeber enthalten, der bei Ansprechen
der Anreizschaltung und Aktivierung eines den Beginn der freigehaltenen Zeitspannen
signalisierenden Startzeitgebers startbar und durch eine Empfangseinrichtung beim
Empfang von Meldungen einer anderen Station blockierbar ist, und daß der Zeitgeber
als Quasi Zufalls-Zeitgeber ausgebildet
ist, der innerhalb eines
vorgegebenen, auf den Startzeitpunkt folgenden Zeitraumes zu einem praktisch zufälligen
Zeitpunkt das Steuersignal zur Auslösung der Meldungsgabe abgibt, und daß der vorgegebene
Zeitraum gleich der freigehaltenen Zeitspanne ist. Dabei wird das Senden der Unterstation
um eine praktisch zufällige Zeit innerhalb der Einspring-Zeit-Lücke verzögert. Ist
eine Station eingesprungen, so werden weitere aktive Zufallszeitgeber bis zur nächsten
Einspring-Zeit-LEcke dadurch gesperrt, daß sie angehalten oder zurtickgestellt werden.
Durch diese Maßnahmen ergibt sich in vorteilhafter Weise, daß keine von Station
zu Station unterschiedlichen Schalt- oder Einstellmaßnahmen erforderlich sind, da
nicht in jeder Station eine andere Wartezeit eingestellt werden muß.
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Ferner kann die Gesamtwartezeit kürzer werden, da im allgemeinen eine
oder nur wenige Stationen im Netz gleichzeitig auf Anreizbetrieb gehen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Fernwirkeinrichtung
derart ausgebildet, daß die Anreizschaltung Jeweils mit einem Speicher für das Anreizkriterium
versehen ist 7 der durch eine der Empfangseinrichtung der Station nachgeschaltete
Auswerteeinrichtung, insbesondere bei Empfang eines Qilittiersignals, in seine Ruhelage
gesetzt wird. Der Speicher £r das Anreizkriterium wird dabei dann in die Ruhelage
gesetzt, wenn festgestellt wird, daß die von der Station gesendee Meldung nicht
durch eine weitere, von einer anderen Station gleichzeitig gesendete Meldung verfälscht
wurde. Die Feststellung kann dadurch getroffen werden, daß ein empfangenes Quittiersignal,
ausgesendet von der Station, für die die Meldung bestimmt war, den richtigen Empfang
einer Meldung bestätigt. Andererseits kann auch überwacht werden, ob auf dem Signalkanal
gleichzeitig eine Meldung einer anderen Station empfangen wird. Das Fehlen einer
derartigen Meldung kann dann andererseits als Kriterium für eine Rückstellung des
Anreizspeichers
dienen. Durch diese Maßnahmen ist in vorteilhafter
Weise dafür gesorgt, daß selbst in dem sehr unwahrscheinlichen Fall zweier gleicher
Zufallszeiten die beiden betroffenen Stationen erneut ihre Zeitgeber starten, wobei
sich diesmal höchstwahrscheinlich unterschiedliche Zufallszeiten ergeben und nur
eine Station einspringt.
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Es kann sich zur Reduzierung der Zahl von sendewilligen Stationen
ferner als zweckmäßig erefeisen3 der Anreizschaltung zur Bildung des Anreizkriteriums
nur Meldungsänderungen vorgegebener Dringlichkeit zuzuführen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die .vernzfirkeinrichtung
derart ausgebildet, daß der Zeitgeber den vorgegebenen Zeitraum in ein Zei.traster
unterteilt und von den durch das Zeitraster besti.mn1ten Zeitpunkten nach Art eines
Zufallsgenerators einen Zeitpunkt für das Einspringen der Station auswählt.
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Man !runn zu diesem Zweck von mehreren Zeitgliedern jeweils eines
mit Hilfe eines Zufallsgenerators auswählen. Als besonders zweckmäßig hat es ich
andererseits erwiesen, die Fernwirkeinrichtung dabei derart auszubilden, daß der
Zeitgeber einen als Vor'rtszähler und einen als Rückwärtszähler ausgebildeten Impulszähler
und einen an die beiden Impuls zähler angeschlossenen Vergleicher enthält und daß
einer der beiden Impulszähler wnmittelbar und der andere Impulszähler über eine
Torschaltung an einen Taktgeber angeschlossen ist, und daß an den Ausgang des Vergleichers
eine weitere Torschaltung angeschlossen ist, und daß die Torschaltungen durch den
Startzeitgeber einschaltbar und durch das Ausgangssignal sperrbar sind, und daß
die Impulszähler mit verschiedenen Tiktflanken des Steuertaktes fortschaltbar sind.
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In Weiterbildung der Erfindung wird die Fernwirkeinrichtung derart
ausgebildet, daß die dem einen der beiden Impulszähler vorgeschaltete Torschaltung
durch eine bistabile Kippstufe steuerbar ist, die durch den Startzeitgeber setzbar
und vom Ausgang des Zeitgebers her rücksetzbar ist. Dabei kann die Rücksetsung des
Zeitgebers vom Ausgang her unmittelbar oder über eine dem Ausgang nachgeschaltete
Einrichtung erfolgen, die das Ausgangssignal mit weiteren Kriterien verknüpft. Ein
solches Kriterium kann insbesondere die Aktivierung der gesteuerten Sendeeinrichtung
sein.
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Das Weiterschalten der beiden Impuls zähler mit unterschiedlichen
Flanken des Fortschaltetaktes läßt sich in weiterer Ausbildung der Fernwirkeinrichtung
vorteilhaft in der Weise erzielen, daß die dem einen der beiden Impulszähler vorgeschaltete
Torschaltung ein Nand-Glied ist, das außer durch den Taktgenerator durch den Speicher
für das Anreizkriterium und die bistabile Kippstufe steuerbar ist.
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Die Erfindung wird anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus einer Station einer Fernwirlreinrichiungt
die im Aufnlf- und Anreizbetrieb arbeitet.
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Die Station gehört zu einer Fernwirkeinrichtung, bei der eine Zentralstation
über ein und denselben Signalkanal mit einer großen Zahl von Stationen verbunden
ist0 Mit Rücksicht auf den gemeinsamen Signalkanal kann immer nur eine Station senden,
während alle anderen empfangen, Die Fernwirkanlage arbeitet im Aufrufbetrieb, wobei
die Stationen zyklisch abgefragt, bzw zur Abgabe von Meldungen aufgefordert werden.
Zusätzlich kann die Fernwir.keinrichtung
auch im Anreizbetrieb arbeiten.
Dabei kann eine Station, bei der mit Hilfe einer Anreizschaltlrng eine Meldungsänderung
festgestellt wird, veranlaßt werden, von sich aus Meldungen abzugeben. Zu diesem
Zweck sind im Aufrufzyklus Zeitspannen freigehalten, während derer jeweils eine
Station von sich aus senden kann.
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Die freigehaltenen Zeitspannen können insbesondere jeweils mit dem
Ende eines Stationstelegramms beginnen, wobei im Anschluß an Telegramme, die von
einer Zentralstation stammen, keine Einspring-Zeit-Lücken vorgesehen zu sein brauchen.
Der Startzeitgeber ermittelt aus dem Anfangszeitpunkt eines empfangenen Stationstelegraninis
und der Telegrammdauer den Zeitpunkt, zu dem das Telegramm endet. Zu diesem Zeitpunkt
veranlaßt er das Anlaufen des Quasi-Zufalls-Zeitgebers.
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An eine in der Figur nicht näher dergestellte Anreizschaltung ist
der Setzeingang 31 eines Speichers 6 für das Anreizkriteriuin angeschlossen. Dieser
Anreizspeicher 6 besteht aus den Nand-Gliedern 41 und 42, die zu einer bistabilen
Kippstufe zusammengeschaltet sind.
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Der Anreizspeicher 6 wird andererseits mit Hilfe einer in der Figur
nicht naher dargestellten, dem Rücksetzeingang des Anrei.zspeichers vorgeschalteten
Auswerteeinrichtung, die an die Empfangseinrichtung der Station angeschlossen ist,
bei Empfang eines von der Zentrale gesendeten Quittiersignals in seine Ruhelage
gesetzt0 Der in der Figur gezeigte Quasi-Zufalls-Zeitgeber enthält den Vorwärtszähler
1 und den Rückwärtszähler 3. An diese beiden als umlaufende Zahler geschalteten
Impuls zähler, die als 4-3it-3inärzahler ausgebildet sin.d, ist der Vergleicher
2 anOeschlosse-n. Einer der beiden Impulszähler, und zwar der
Vorwärtszähler
1, ist unmittelbar, der andere Impulszähler, nämlich der Rückwärtszähler 3, über
die durch das tTand-Glied 45 gebildete Torschaltung an einen Taktgeber 5 angeschlossen.
Dieser Taktgeber 5 besteht aus dem Schmitt-Trigger 40, dem Widerstand 11 und dem
Kondensator 21. Gegebenenfalls kann als Takt ein systemeigener Takt Verwendung finden.
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An den Ausgang des Vergleichers 2 ist eine weitere Torschaltung an
geschlossen, die durch das Nand-Glied 46 gebildet ist.
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Die Nand-Glieder 45 und 46 sind mit jeweils einem ihrer Eingänge an
den Ausgang der aus den Nand-Gliedern 43 und 44 beste henden bistabilen Kippstufe
7 angeschlossen, Diese Kippstufe 7 wird von einem in der Figur nicht näher dargestellten
Startzeitgeber gesetzt, der den Anfang der Einspring-Zeit-Lücken feststellt und
jeweils zu diesem Zeitpunkt einen Impuls an den Eingang 33 der Kippstufe 7 abgibt
und diese setæt.
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Eine in der Figur nicht näher dargestellte Auswerteeinrichtung der
Station, die von anderen Stationen empfangene Nachrichten auswertet, gibt für den
Fall, daß eine Fremdstation sendet, an den Rücksetzeingang 34 der bistabilen Kippstufe
7 einen Impuls ab und sperrt damit den Zeitgeber bis zur nächsten Einspring-Zeit-Lücke.
Die Nand-Glieder 45 und 46 lassen sich daher über die bistabile Kippstufe 7 durch
den Startzeitgeber einschalten.
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Außerdem wird die bistabile Kippstufe 7 vom Ausgang 35 des Zeitgebers
her zurUckgesetzt-, wenn der Zeitgeber einen Impuls bzw. einen Sendebefehl abgibt.
Zu diesem Zweck ist der Ausgang 35 des Zeitgebers über das Negationsglied 47 und
den Kondensator 22 an einen Eingang des Nand-Gliedes 44 geführt, der einen Rücksetzeingang
der bistabilen Kippstufe 7 bildet und der am Abgriff eines aus den Widerständen
12
und 19 bestehenden mit Gleichspannung + beaufschlagten Spannung.steilers
liegt.
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Das dem Rückwärts zähler 3 vorgeschaltete Nand-Glied 45 ist mit einem
Eingang an die bistabile Kippstufe 7 angeschlossen.
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In jeder Unterstation, die auf Anreizbetrieb gehen will, läuft bei
Beginn der vorgesehenen Einspring-Zeit-Lücke der Zufalls-Zeitgeber bzw. Quasi-Zufalls-Zeitgeber
an, welcher das Senden der Unterstation uin eine zufällige Zeit innerhalb der E.inspring-Zeit-Lücke
verzögert. Die zunächst sendende bzw. eingesprungene Station sperrt die andere Station
bzw. die anderen Stationen, bis das Senden beendet ist. Danach laufen deren Zufallsgeneratoren
weiter bzw. wieder an und geben bei nehr als einer wartenden Station wieder einer
davon den Vorrang.
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Sobald eine Station im Fernwirknetz ein Telegramm sende', werden eventuell
aktive Zufalls-Zeitgeber i.n anderen Stationen angehalten. Diese Station bzw Stationen
warten dann bis zur nächsten Einspring-Zeit-Liicke Ein Anreizspeicher 6 in jeder
Sation, der bei einer Meldungsänderung durch einen an den Eingang 31 gelegten Anreizimpuls
in die Arbeitslage gestellt wird, wird nach dem Aussenden des Statioiistelegramms
und nach dem Empfang eines Quittiertelegramms aus der Zentralstation, das der, richtigen
Empfang des Stationstelegramms bestätigt, durch einen an den Eingang 32 gelegten
Impuls einer das Quittiertelegramm auswertenden Auswerteschaltung wieder in seine
Ruhelage gestellt Damit ist sichergestellt, daß bei einem unwahrscheinlichen gleichzeitigen
Einspringen zweier Unterstationen die Anreizspeicher nicht glöscht werden, da die
Zentralstation dann ein gestörtes Telegramm empfängT. und nicht quittiert.
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Bei der nächsten Zeit-Lücke springt dann eine Station
höchstwahrscheinlich
früher ein, sperrt damit die andere Station bis zur übernächsten Zeit-Lücke und
überträgt ihre Meldungsänderung.
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Sind Stationen im Netz, deren Meldungsänderungen nicht sofort übertragen
werden müssen, so kann durch Sperrung des Anreizteiles dieser Stationen erreicht
werden, daß sie nur auf Abfrage senden. Andererseits ist es auch möglich, daß nur
die wichtigen Meldungen in einer Station diese auf Anreizbetrieb schalten können.
Anderungen der übrigen Meldungen werden dann im Abfragebetrieb übertragen.
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Die beschriebene Steuerung der Stationen bei Anrelzbetrieb durch einenZufalls-Zeitgeber
in Verbindung mit einem kombinierten AbQrage-Anreiz-Betrieb eignet sich besonderes
für Fernwirknetze mit vielen Stationen.
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Derzufalis-Zeitgeber soll während einer bestimmten Zeit, nämlich innerhalb
der Einspring-Zeit-Lücke, mvglichst statistisch verteilt einen Impuls abgeben. Der
in der Figur gezeigte Zufallszeitgeber unterteilt daher die Einspring-Zeit-Lücke
in acht gleiche Teile. Eine Erhöhung oder Ver.ringerx der Teilung ist durch Einsatz
anderer Zähler mit größerer oder kleinerer Zählkapazität ohne weiteres möglich.
Die Schaltung läßt sich vorteilhaft und mit einem geringen Aufwand mit TTL-Schaltkreisen
verarqrk.lichen.
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Ein über ein RC-Glied 11, 21 rückgekoppelter Schmitt-Trigger 40 arbeitet
als freilaufender Taktgeber. Die Taktfolgezeit des Taktgebers ist höchstens der
n-te Teil der Einspring-Zeit-Lücke, wobei n die halbe Zählkapazität eines der Zähler
ist, d.h. bei den bis 16 zählenden 4-Bit-Zählern den Wert 8 hat.
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Der Takt schaltet den Vorwärts zähler ständig weiter. Der zweite,
beliebig stehende Rückwärtszähler 3 wird über das
Nand-Glied 45
nur dann an den Takt gelegt, wenn 1. ein Anreiz am Anreizspeicher ansteht und 2.
eine Einspring-Zeit-Lücke beginnt.
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Beide Kriterien bereiten außerdem das Nand-Glied 46 zum Schalten vor.
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Zweckmäßigerweise ist im Hinblick auf das gewünschte Zufallsverhalten
wenigstens einer der beiden Impulszähler nicht rUcksetzbar. Im Ausführung'CSbeispiel
trifft dies für beide Impulszähler zu.
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Die beiden entgegengesetzt laufenden Zähler 1 und 3 haben spätestens
nach acht Taktimpulsen den gleichen Ausgangszustand, worauf der Vergleicher 2 einen
Impuls abgibt, der über das Nand-Glied 46 das Kriterium Senden bildet.
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Dieses löst in der Unterstation das Aussenden eines Meldetelegxammes
aus und stellt außerdem über das Negationsglied 47 mit der Rückflanke die Kippstufe
7 wieder in die Ptffielage.
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Springt eine andere Station früher ein, so wird diese Kippstufe durch
einen an den Eingang 34 gelegten Impuls einer den Empfang von Signalen auswertenden
Auswerteeinrichtung für den Fall, daß eine Fremdstation sendet, in die Ruhelage
gestellt und damit der Zufallszeitgeber bis zur nächsten Einspring-Zeit-Lücke gesperrt.
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Der Anreizimpuls wird in der Kippstufe 6 bis zur Quittierung durch
die Zentralstation zwischengespeichert.
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Da das den Rückwärts zähler 3 vorgeschaltete Tor ein Nand-Glied ist,
wird einer der beiden Zähler durch den negierten Takt gegenüber dem anderen Zähler
zeitlich versetzt geschaltet.
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Schaltet der Vorwärts zähler z.B. von 4 auf 5 und der RUckwärtszähler
von 5 auf 4, so gibt der Vergleicher auch dann einen Impuls ab, da die Zähler mit
verschiedenen Taktflanken geschaltet werden.
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7 Patentansprüche 1 Figur