DE3103132C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene Station für Fernwirkeinrichtungen mit Signalübertragung im Anreizbetrieb.

Eine derartige Station ist bereits aus der DE-OS 27 15 320 bekannt. Bei der bekannten Station sind zwei Zeitgeber vorgesehen, von denen der eine auf eine von Station zu Station gestaffelte Zeit voreinstellbar und der andere als Quasi-Zufalls-Zeitfolgegeber ausgebildet ist. Die voreinstellbaren Zeitgeber sind durch die Zentralstation synchronisierbar. Die Quasi-Zufalls-Zeitfolgegeber sind bei fehlender Synchronisation selbsttätig aktivierbar.

Weiterhin ist aus der DE-OS 25 36 161 bereits eine Fernwirkeinrichtung mit einer Zentralstation und einer Vielzahl von Unterstationen bekannt, bei der die Stationen jeweils eine Anreizschaltung enthalten, die auf Meldungsänderungen anspricht. Die Stationen enthalten jeweils einen Zeitgeber, der als Quasi-Zufalls-Zeitgeber ausgebildet ist, der zu einem praktisch zufälligen Zeitpunkt ein Steuersignal zur Auslösung einer Meldungsgabe abgibt.

Derartige Fernwirkeinrichtungen lassen sich insbesondere zur Betriebsüberwachung oder Betriebserhaltung in Nachrichten- Weitverkehrsnetzen vorteilhaft verwenden.

Fernwirksysteme müssen in vielen Fällen ihre Informationen schnell übermitteln, vor allem dann, wenn z. B. von vielen Betriebsstellen Signale zur schnellen Auswertung übernommen oder wenn Steuerungsaufgaben schnell durchgeführt werden sollen. Oft sind Systeme, die mit dem sogenannten Aufruf- oder Abfrageverfahren bzw. mit zyklischer Abfrage arbeiten, für diese Aufgaben weniger geeignet. Sie bieten zwar eine große Sicherheit, erreichen jedoch eine relativ kleine Übermittlungsgeschwindigkeit, da sie das gesamte Informationsvolumen des Fernwirknetzes zyklisch zur Zentrale übertragen und damit ständig den Übertragungskanal belegen.

Eine weitaus höhere Übermittlungsgeschwindigkeit bietet das sogenannte Anreizverfahren. Hierbei veranlassen Informationsänderungen das spontane Aussenden eines Telegrammes und das Belegen des Übertragungskanales.

Das Abfrageverfahren bietet große Sicherheit in bezug auf die Datenübertragung und die Netzüberwachung. Das gesamte Informationsvolumen des Fernwirknetzes wird in jedem Zyklus einmal übertragen; Stationen und Übertragungskanäle werden ständig überwacht.

Das Anreizverfahren bietet eine große Übertragungsgeschwindigkeit, da Signaländerungen spontan eine Telegrammaussendung veranlassen.

Das kombinierte Abfrage-Anreiz-Verfahren vereinigt die Vorteile beider Verfahren miteinander. Treten an den Signaleingaben der Fernwirkstationen keinen Signaländerungen auf, so arbeitet das Netz im reinen Abfragebetrieb. Durch die Einführung einer Zeitlücke im Telegrammablauf wird es Stationen bei Signaländerungen ermöglicht, auch spontan Telegramme auszusenden.

Bei der bekannten Fernwirkeinrichtung mit Abfrage-Anreiz-Betrieb wird in jeder Unterstation nach Empfang eines Zentralentelegrammes ein Staffelzeitzähler mit einer der Station zugeordneten Staffelzeit geladen, nach deren Ablauf die Station die Erlaubnis erhält, bei Meldungsänderungen Telegramme auszusenden. Bei Störungen wie z. B. Leitungsunterbrechung oder Ausfall der Zentrale wird ein Ersatzbetrieb aufrechterhalten, bei dem die Stationen, die kein Zentralentelegramm mehr empfangen, bei Anreiz weiterhin Telegramme aussenden können. Zu diesem Zweck ist in jeder Unterstation ein Quasi-Zufalls-Generator vorhanden, der diese nach dem Ausbleiben von Zentralentelegrammen zu gewissen Zeiten in die Lage versetzt, anstehende Meldungen in Telegrammen auszusenden. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß auch bei Ausfall der Synchronisation ein Anreizbetrieb möglich ist. Befinden sich jedoch im Netz entsprechend viele Unterstationen, so kann es bei ungefähr gleichzeitig an verschiedenen Orten auftretenden Meldungen unter Umständen vorkommen, daß zwei Telegramme aufeinanderprallen und damit verlorengehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Station für Fernwirkeinrichtungen der vorstehend näher bezeichneten Art, die nach dem Anreizverfahren, insbesondere nach dem kombinierten Abfrage-Anreiz-Verfahren arbeitet, ein gleichzeitiges Senden von mehr als einer Station auch dann möglichst sicher zu verhindern, wenn ein Ausfall der Zentralstation und/oder eine Unterbrechung des Übertragungskanals vorliegt.

Gemäß der Erfindung wird die Station zur Lösung dieser Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgebildet. Dabei wird unmittelbar nach Ablauf der Staffelzeit immer dann ein Anreiztelegramm ausgesendet, wenn zu diesem Zeitpunkt ein Anreiz vorliegt.

Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß sowohl im normalen Betrieb als auch bei einem Ausfall der Synchronisation durch eine Zentralstation ein gleichzeitiges Senden mehrerer Stationen im Anreizbetrieb mit besonders großer Sicherheit vermieden ist.

Zweckmäßigerweise ist die Weiterschaltung der in den Stationen enthaltenen Staffelzeitzähler jeweils durch eine Empfangseinrichtung sperrbar, die bei belegter Übertragungsleitung ein Sperrsignal abgibt² (siehe Anspruch 6 der DE-OS 27 15 320).

Der voreinstellbare Zähler kann mit Hilfe eines Vergleichers realisiert sein, der die Zählerstellung mit einem einstellbaren Wert vergleicht.

Zweckmäßigerweise sind der Staffelzeitzähler und der Wartezeitzähler durch ein und denselben Zähler gebildet.

In Weiterbildung der Erfindung wird die Station derart ausgebildet, daß die Stationen jeweils einen bistabilen Speicher enthalten, der durch den Wartezeitzähler setzbar und bei Empfang eines mit einer Zentralstationskennung versehenen Impulstelegrammes rücksetzbar ist, und daß bei gesetztem Speicher eine Einrichtung zum Einfügen der Zentralstationskennung in die Anreiztelegramme aktiviert ist.

Zweckmäßigerweise erfolgt das Starten des Staffelzeitzählers durch den Speicher nur bei Vorliegen eines Anreizes. Das Starten kann jedoch auch unabhängig von dem Anreiz erfolgen, der dann zweckmäßigerweise mit dem Ausgangssignal des Staffelzeitzählers verknüpft wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Staffelzeitzähler und der Wartezeitzähler durch ein und denselben, wahlweise auf die Staffelzeit oder die Wartezeit voreinstellbaren Zähler gebildet, so daß in vorteilhafter Weise der Zähler eines Mikrocomputers Verwendung finden kann. Zweckmäßigerweise wird dabei der Zähler nach Ablauf der Staffelzeit mit einer Wartezeit geladen, die länger als die größte der in der Fernwirkeinrichtung vorkommenden Staffelzeiten ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Fernwirkstation mit Hilfe eines voreinstellbaren Rückwärtszählers
und

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Fernwirkstation mit Hilfe eines programmierbaren Zählers.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Fernwirkstation bildet die Steuersignale

TS - Telegramm senden und ZE - Zentralstationskriterium einfügen.

Diese beiden Kriterien werden in Abhängigkeit von den folgenden Eingangskriterien erzeugt:

LB - Übertragungsleitung belegt TE - Telegramm empfangen KE - Telegramm mit Zentralstationskennung empfangen A - Anreiz

Eine in der Station enthaltene, in Fig. 1 nicht dargestellte Empfangseinrichtung liefert als Impuls mit dem Logikpegel 1 das Kriterium LB, falls Signale von der Leitung empfangen werden, das Kriterium TE, sobald ein Fernwirktelegramm empfangen wird und das Kriterium KE, sobald ein Fernwirktelegramm empfangen wird, das eine Zentralstationskennung enthält.

Der Staffelzeitzähler 4 ist mit seinem dynamischen Rücksetzeingang R an den Ausgang des ODER-Gliedes 6 angeschlossen. Ein erster Eingang des ODER-Gliedes 6 ist mit dem Eingang d für das Kriterium KE verbunden. Der Vorzähler 2 ist mit seinem auf positive Flanken ansprechenden Rücksetzeingang R an den Ausgang des ODER-Gliedes 5 angeschlossen. Ein erster Eingang des ODER-Gliedes 5 ist mit dem Eingang c für das Kriterium TE verbunden.

Bei normalem Telegrammablauf im Fernwirknetz gelangen mit jedem Zentralentelegramm das Kriterium TE an den Rücksetzeingang R des Vorzählers 2 und das Kriterium KE an den Rücksetzeingang R des Zählers 4. Dabei wird der Vorzähler 2 zurückgesetzt. Mit der positiven Flanke des Impulses wird jeweils die am Codierschalter 3 binär eingestellte Staffelzeit in den Staffelzeitzähler 4 übernommen. Während des Abfragetelegramms der Zentrale und des Antworttelegramms der aufgerufenen Station wird durch das am Eingang b anftretende Signal LB das dem Vorzähler 1 vorgeschaltete UND-Glied 1, das einen negierten Eingang für das Kriterium LB hat, für die Taktimpulse gesperrt. Mit Beginn der Staffelzeitlücke verschwindet das Signal LB am Eingang b, und der Vorzähler wird mit dem Schrittakt T geschaltet und gibt an seinem Ausgang Q den Stufentakt ab. Dieser schaltet den Staffelzeitzähler 4 rückwärts.

Der Anreiz A wird dem UND-Glied 9 zugeführt, das somit bei vorhandenem Anreizkriterium A vorbereitet ist. Hat der Staffelzeitzähler 4 bis zur Staffelzeit der betreffenden Station gezählt, so gibt er an seinem Ausgang Q₁ eine logische 1 an den zweiten Eingang des UND-Gliedes 9 ab. Falls ein Anreiz A am Eingang e anliegt, steht am Ausgang des UND-Gliedes 9 das Kriterium TS zur Verfügung. Die Unterstation sendet daher, gesteuert durch das Kriterium TS, zu einem Zeitpunkt, der durch die ihr zugeteilte Staffelzeit bestimmt ist, ein Anreiztelegramm aus.

Bis das Ende der Wartezeit erreicht ist, zählt der Staffelzeitzähler 4 noch einige Stufen rückwärts und wird dann mit dem folgenden Zentralentelegramm wieder in die am Codierschalter 3 eingestellte Ausgangslage gesetzt und so fort.

Fällt dagegen die Zentrale oder die Übertragungsleitung zur Zentrale aus, so läuft der Staffelzeitzähler 4 immer weiter rückwärts, bis nach der Wartezeit an seinem Ausgang Q 2 die Logische "1" auftritt, und verharrt dann in dieser Stellung. Damit wird die Kippstufe 7 gesetzt, die mit ihrem Rücksetzeingang über ein ODER-Glied 10 an den Eingang d für das Kriterium KE und mit ihrem Setzeingang an den weiteren Ausgang Q 2 des Zählers 4 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe 7 und das Anreizkriterium sind mit Hilfe des UND-Gliedes 8 miteinander verknüpft. Am Ausgang des UND-Gliedes 8 liegen der zweite Eingang des ODER-Gliedes 6, der zweite Eingang des ODER-Gliedes 5 und der zweite Eingang des ODER-Gliedes 10.

Das UND-Glied 8 wird durch das Anreizkriterium A vorbereitet. Hat der Zähler 4 bis zum Ende der Wartezeit gezählt, so gibt er an seinem Ausgang Q 2 eine logische 1 ab, die die bistabile Kippstufe 7 setzt. Am Anfang der bistabilen Kippstufe 7 erscheint die logische 1, die über das UND-Glied 8 und die diesem nachgeschalteten ODER-Gliedes 5 und 6 an die Rücksetzeingänge R des Vorzählers 2 und des Zählers 4 gelangt. Der Vorzähler 2 wird zurückgesetzt, und die positive Flanke stellt den Zähler 4 auf die mit Hilfe des Codierschalters 3 eingestellte Staffelzeit ein. Daraufhin schaltet, solange die Übertragungsleitung nicht belegt ist, und am Eingang b als Kriterium LB daher die logische 0 liegt, der Takt T den Vorzähler 2 und dieser den Zähler 4 weiter. Nach Ablauf der Staffelzeit erscheint am Ausgang Q 1 des Zählers 4 eine logische 1. Ist zu diesem Zeitpunkt der Anreiz A noch vorhanden, so erscheint am Ausgang des UND-Gliedes 9 ebenfalls eine logische 1, die als Kriterium TS an die Sendeeinrichtung der Station weitergegeben wird und diese veranlaßt, ein Anreiztelegramm auszusenden.

Da die Kippstufe 7 gesetzt ist und somit am Ausgang g das Steuersiganl ZE liegt, wird in das Anreiztelegramm als Zentralstationskennung ein sogenanntes Z-Bit eingefügt, obwohl das Fernwirktelegramm nicht von einer Zentralstation, sondern von einer Unterstation ausgesendet wird.

Wird ein Fernwirktelegramm mit einem Z-Bit empfangen, so werden durch das Kriterium KE die Kippstufe 7, der Vorzähler 2 und der Staffelzeitzähler 4 zurückgesetzt. Die Stationen sind synchronisiert. Die erneute Synchronisation durch ein Zentralentelegramm erfolgt in derselben Weise.

Mit dem Aussenden eines Anreiztelegrammes wird der Anreiz gelöscht. Ein neuer Anreiz bewirkt das Aussenden eines neuen Anreiztelegramms.

Sobald eine Station sendet, wird in allen übrigen Stationen über das Signal LB der Takt zum Weiterschalten der Zähler und dadurch ein Einspringen blockiert. Ein gleichzeitiges Einspringen mehrerer Stationen ist daher ausgeschlossen.

Der dem Staffelzeitzähler 4 vorgeschaltete Vorzähler 2 verhindert ein Auseinanderlaufen der Staffelzeitzähler in den Stationen im Netz. Der Vorzähler teilt nicht nur den Schrittakt, sondern er kompensiert auch in vorteilhafter Weise die unterschiedlichen Laufzeiten der Übertragungswege zwischen den Stationen im Netz.

Springt z. B. eine Station mit einem Anreiztelegramm ein, so zählen je nach Übertragungslaufzeit die Vorzähler in den Stationen verschieden weit. Sie werden dann aber durch das an den Eingang b gelegte Signal LB festgehalten, bevor sie einen Taktimpuls auf den Staffelzeitzähler geben können. Durch das Kriterium TE werden sie zurückgestellt.

Die in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung stimmt weitgehend mit der nach Fig. 1 überein. Anstelle des Staffelzeitzählers 4 ist der programmierbare Zähler 4′ vorgegeben, der nur einen Ausgang Q hat.

Um den Ausgängen Q 1 und Q 2 des Zählers 4 entsprechende Schaltungspunkte Q 1′ und Q 2′ zu gewinnen, sind an dem Ausgang Q das Dreifach-UND-Glied 14 für den Schaltungspunkt Q 2′ und das UND-Glied 15 für den Schaltungspunkt Q 1′ angeschlossen.

In der Verbindung des Kodierschalters 3 mit dem Zähler 4′ liegt die Torschaltung 12, die bei gesetzter bistabiler Kippstufe 11 durchgeschaltet und bei rückgesetzter Kippstufe 11 gesperrt ist. Beim Rücksetzen des Zählers 4′ erfolgt daher im ersten Fall eine Voreinstellung auf die Staffelzeit; im letzten Fall wird der Zähler auf die Wartezeit voreingestellt.

Die Kippstufe 11 wird zusammen mit der Kippstufe 7 gesetzt. Die Rücksetzung erfolgt über das Dreifach-UND-Glied 13, das mit einem Eingang am Ausgang Q des Zählers 4′ und mit einem negierten Eingang am Ausgang der Kippstufe 7 liegt und an einem weiteren negierten Eingang mit dem Takt T beaufschlagt ist.

Das UND-Glied 14, dessen Ausgang Q 2′ dem Ausgang Q 2 des Zählers 4 entspricht, ist mit einem zweiten Eingang an den -Ausgang des Flip-Flops 11 angeschlossen und wird an seinen dritten Eingang mit dem Takt T beaufschlagt.

Das UND-Glied 15, dessen Ausgang Q 1′ dem Ausgang Q 1 des Zählers 4 entspricht, ist mit dem zweiten, negierten Eingang an den Ausgang der Kippstufe 7 angeschlossen.

Das dem Rücksetzeingang des Zählers 4′ vorgeschaltete ODER-Glied 6′ hat drei Eingänge, von denen ein erster an den Ausgang des UND-Gliedes 13 und ein zweiter an das UND-Glied 8 angeschlossen ist und ein dritter mit den Kriterien KE beaufschlagt wird.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung in Bezug auf die genannten, einander entsprechenden Schaltungspunkte entspricht der nach Fig. 1. Auch der Zähler 4′ zählt nur bis zu seiner Endstellung Q =1 und verharrt dort, bis er wieder neu eingestellt wird.

Fällt die Zentrale oder die Übertragungsleitung zur Zentrale aus, arbeiten die nicht mehr aufgerufenen Fernwirkstationen im Anreizbetrieb weiter, ohne daß die Staffelzeitzähler 4 bzw. 4′ der Fernwirkstation wie bisher von der Zentrale zurückgestellt bzw. synchronisiert werden. Nach Ablauf der Staffelzeit zählt der Zähler weiter bis zum Ablauf einer Wartezeit, die länger als die längste Staffelzeit in der Fernwirkeinrichtung ist. Empfängt die Unterstation vor Ablauf dieser Wartezeit ein Zentralentelegramm, wird der Zähler 4 wieder mit der Staffelzeit geladen und neu gestartet. Ist dies nicht der Fall, wird festgestellt, ob ein Anreiz A vorliegt. Insbesondere fragt die Station nach Ablauf der Wartezeit zyklisch alle Signaleingaben nach neuen Meldungen ab.

Im Falle einer Meldungsänderung bzw. eines Anreizes wird vor dem Aussenden eines Telegrammes geprüft, ob sich auf der Übertragungsleitung bereits ein Telegramm befindet, welches dann zuerst empfangen wird. Ist die Leitung nicht belegt, sendet die Unterstation ein Telegramm mit Zentralstationskennung aus, das in allen anderen Stationen eine Synchronisierung der Zähler durch Laden mit der betreffenden Staffelzeit und somit einen Anreizzyklus auslöst. Weitere Telegramme können dann erst nach Ablauf der jeweiligen Staffelzeit ausgesendet werden. Nach Ablauf der darauf folgenden Wartezeit ist jede Station wieder in der Lage, bei einer Meldungsänderung die anderen Stationen zu synchronisieren.

Dieser Betrieb wird solange aufrecht erhalten, bis wieder Zentralentelegramme empfangen werden. Auf diese Weise wird im Falle eines Zentralenausfalls oder einer Leitungsunterbrechung bei gleichzeitigem Auftreten von Signaländerungen in verschiedenen Fernwirkstationen ein gleichzeitiges Einspringen sicher vermieden. Die noch über die Fernwirkleitung miteinander verbundenen Fernwirkstationen arbeiten in diesem staffelzeitgesteuerten Anreizbetrieb weiter.

Claims (9)

1. Station für Fernwirkeinrichtungen mit Signalübertragung im Anreizbetrieb, bei denen wenigstens eine Zentralstation und mehrere mit der Zentralstation an ein und denselben Signalübertragungsweg angeschlossene Stationen mit Hilfe von Impulstelegrammen Informationen austauschen und die von einer Zentralstation stammenden Impulstelegramme mit einer Zentralstationskennung versehen sind und wobei die Stationen jeweils eine auf Meldungsänderungen ansprechende Anreizschaltung aufweisen, auf von Station zu Station gestaffelte Staffelzeiten voreinstellbare - durch die mit einer Zentralstationskennung versehenen Zentralstationstelegramme synchronisierbare - Staffelzeitzähler enthalten und mit Wartezeitzählern versehen sind, die, falls eine Synchronisation durch die Zentralstation fehlt, jeweils eine Zeitschaltung aktivieren, wobei die Aussendung von Anreiztelegrammen bei Synchronisation durch die Zentralstationstelegramme mittels der Staffelzeitzähler und andernfalls mittels der Zeitschaltung steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Staffelzeitzähler (4, Ausgang Q₁) dadurch zusätzlich als Zeitschaltung dient, daß er von dem Wartezeitzähler (4, Ausgang Q₂) nach Ablauf einer sich an die Staffelzeit anschließenden Wartezeit auf die Staffelzeit voreinstellbar ist und wobei ferner bei fehlender Synchronisation durch die Zentralstation diejenige Station, die als erste aufgrund des Ablaufes der Wartezeit und eines Anreizes berechtigt ist, ein Anreiztelegramm auszusenden, dieses zusammen mit der Zentralstationskennung aussendet.

2. Station nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterschaltung der in den Stationen enthaltenen Staffelzeitzähler (4) jeweils durch eine Empfangseinrichtung sperrbar ist, die bei belegter Übertragungsleitung ein Sperrsignal (LB) abgibt.

3. Station nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Staffelzeitzähler und der Wartezeitzähler durch ein und denselben Zähler (4) gebildet sind, wobei ein erster Ausgang (Q₁) der Staffelzeitfunktion und ein zweiter Ausgang (Q₂) der Wartezeitfunktion zugeordnet ist.

4. Station nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (4) als ein auf eine wählbare Staffelzeit einstellbarer Rückwärtszähler ausgebildet ist.

5. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stationen jeweils einen bistabilen Speicher (7) enthalten, der durch den Wartezeitzähler setzbar und bei Empfang eines mit einer Zentralstationskennung versehenen Impulstelegrammes rücksetzbar ist und daß bei gesetztem Speicher (7) eine Einrichtung zum Einfügen der Zentralstationskennung in die Anreiztelegramme aktiviert ist.

6. Station nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Staffelzeitzähler und/oder der Wartezeitzähler sowohl bei Empfang eines mit der Zentralstationskennung versehenen Impulstelegrammes als auch beim Setzen des Speichers (7) startbar ist.

7. Station nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Starten des Staffelzeitzählers und/oder des Wartezeitzählers durch den Speicher (7) nur bei Vorliegen eines Anreizes (A) erfolgt.

8. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Staffelzeitzähler und der Wartezeitzähler durch ein und denselben, wahlweise auf die Staffelzeit oder die Wartezeit voreinstellbaren Zähler (4′) gebildet sind, wobei der Zähler (4′) nach Ablauf der Staffelzeit mit einer Wartezeit ladbar ist.

9. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wartezeit länger als die größte der in der Fernwirkeinrichtung vorkommenden Staffelzeiten ist.