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Fernwirkeinrichtung mit mehreren Bereichsnetzen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernwirkeinrichtung mit mehreren
Bereichsnetzen, bei denen jeweils eine Bereichszentrale und mehrere, über einen
gemeinsamen Signalübertragungsweg daran angeschlossene, Ein- und/oder Ausgabeelemente
enthaltende weitere Stationen mit Hilfe von Fernwirktelegrammen in zeitlicher Folge
Informationen austauschen, wobei die zusätzlich zu einer ersten, als Hauptzentrale
dienenden Bereichszentrale vorhandenen weiteren Bereichszentralen jeweils über eine
Koppeleinrichtung mit einer der weiteren Stationen eines der Bereichsnetze gekoppelt
sind, so daß sie zusammen mit der Koppeleinrichtung und der weiteren Station eine
Zentralstation bilaen, und wobei die Fernwirktelegramme jeweils wenigstens eine
Adresse enthalten und in der Fernwirkeinrichtung eine Gruppe von Adressen zugleich
den Ein- und/oder Ausgabe-Elementen mehrerer Bereichsnetze zugeteilt ist.
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Eine derartige Fernwirkeinrichtung ist bereits aus der DE-OS 2 264
085 bekannt. Bei der bekannten Fernwirkeinrichtung sind zwischen einem Hauptnetz
und mehreren Bereichsnetzen Koppeleinrichtungen vorgesehen, die das Hauptnetz jeweils
unmittelbar mit dem Bereichsnetz verbinden. Die Verbindung geschieht z.B. mit Hilfe
von elektronischen Schaltern oder dergleichen. Auf diese Weise wird erreicht, daß
in verschiedenen Bereichsnetzen enthaltene Stationen mit der gleichen Adresse versehen
sein können und daß trotzdem ein gezielter Aufruf
dieser Stationen
durch eine Hauptzentrale möglich ist.
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Allerdings müssen die Stationen des Hau>+netzes jeweils eine eigene
Adresse haben, die in keinem weiteren Bereichsnetz vorkommt.
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Andererseits kann man die Telegramme einer Fernwirkeinrichtung in
Anpassung an die bekannten 8-Bit-Mikroprozessoren bytestrukturiert gestalten. Für
den Adressenumfang einer Fernwirkeinrichtung ist dann im allgemeinen ein Adreßbyte
ausreichend, das die Ansteuerung von 256 Adressen erlaubt. Dementsprechend sind
dann die Adressen der Ein-Ausgabe-Elemente über einen 8-fachen Adreßschalter pro
Element einstellbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine aus Bereichsnetzen zusammengesetzte
Fernwirkeinrichtung derart auszubilden, daß sich eine möglichst große Zahl von Signaleingabe
und/oder Signalausgabeeinrichtungen bedienen läßt.
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Gemäß der Erfindung wird die Fernwirkeinrichtung zur Lösung dieser
Aufgabe derart ausgebildet, daß die Telegramme jeweils mehrere Adressenbereiche
enthalten, von denen der eine jeweils mit der Adresse einer Bereichszentrale und
ein weiterer jeweils mit der Adresse eines der Ein- und/oder Ausgabe-Elementes belegbar
ist, und daß in den Zentralstationen zwischen Bereichszentrale und Station und/oder
in den Stationen zwischen einer Einrichtung zur Ablaufsteuerung und daran angeschlossenen
Ein- und/oder Ausgabe-Elementen jeweils eine Koppeleinrichtung vorgesehen ist, die
Telegramminhalte in Abhängigkeit von derjenigen Adresse weitergibt oder sperrt,
die in dem für di e die Bereichszen-t:ralen-Adresse vorgesehenen Adressenbereich
des Fernwirktelegramms enthalten ist.
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Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß gleiche Adressen
in allen Bereichsnetzen Verwendung finden
können und daß die Signal-Eingabe-
und-Ausgabeeinrichtungen, die für ein Bereichsnetz konzipiert sind, nicht geändert
zu werden brauchen. Mit Hilfe der in den Zentralstationen vorgesehenen Koppeleinrichtungen
läßt sich bei mehr als zwei Netzebenen in vorteilhafter Weise erreichen, daß das
Telegramm jeweils nur auf dem zur betreffenden Station fuhrenden Weg übertragen
wird, so daß nur die auf diesem Wege liegenden Zentralstationen durch die Übertragung
arbeitsmäßig belastet werden.
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Die anderen Bereichsnetze können währenddessen ohne Beeinträchtigung
weiter arbeiten.
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Außerdem wirken beim Informationsaustausch zwischen der Hauptzentrale
und den Zentralstationen die Zentralstationen als Regeneratoren, so daß Zwischenverstärker
eingespart werden können.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthält die Koppeleinrichtung
zwei miteinander gekoppelte Datenspeicher, von denen der eine an die Bereichszentrale
und der andere an die weitere Station angeschlossen ist, wobei jeweils wenigstens
einer der beiden Datenspeicher mit einer Einrichtung zur Datenverarbeitung versehen
ist.
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Die Datenspeicher bestehen jeweils insbesondere aus einem oder mehreren
Mikrocomputern.
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Eine besonders vorteilhafte Lösung dieser Art besteht darin, daß die
Koppeleinrichtung bei Anordnung zwischen einer Einrichtung zur Ablaufsteuerung und
ein- und/oder Ausgabe-Elementen aus einem mit einer Einrichtung zur Datenverarbeitung
versehenen Datenspeicher besteht.
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Zweckmäßigerweise wird die Fernwirkeinrichtung derart ausgebildet,
daß das aus den Bereichsnetzen. zusammengesetzte Fernwirknetz Baumstruktur hat,
am Stamm des
Fernwirknetzes eine als Hauptzentrale dienende Bereich
zentrale vorgesehen ist und daß die Zentralstationen derart ausgebildet sind, daß
sie die Adressen der über die Zentralstation erreichbaren Bereichszentralen speichern
und Steuertelegramme oder Abfragetelegramme abhängig von der Bereichszentralen-Adresse
weiterleiten oder blockieren.
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Man kann die Adressen der über die Zentralstation erreichbaren weiteren
Zentralstationen je nach Ausgestaltung, Bestückung oder Ausbaustufe des Fernwirknetzes
in die jeweilige Zentralstation zur Speicherung eingeben. Eine vorteilhaftere Lösung
besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung darin, daß die Adresse der über
die Zentralstation erreichbaren weiteren Bereichszentralen in der Zentralstation
durch Auswertung der während eines vorgegebenen Zeitraumes von Bereich zentralen
empfangenen Fernwirktelegramme feststellbar sind.
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Der gegenseitige Abstand der Zentralstationen ist insbesondere derart
gewählt, daß die Signalübertragungswege zwischen den Zentralstationen frei von Verstärkern
sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Fernwirkeinrichtung
derart ausgebildet, daß mittels der Einrichtung zur Datenverarbeitung wenigstens
ein Datenbyte der in Richtung zur Einrichtung zur Ablaufsteuerung hin übertragenen
Daten auswertbar ist und die Information durch den Datenspeicher abhängig vom Ergebnis
der Auswertung weitergegeben oder gesperrt wird.
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Zur Erzielung einer Sammelsteuerung wird die Fernwirkeinrichtung in
Weiterbildung der Erfindung derart ausgebildet, daß die Koppeleinrichtung derart
ausgebildet sind, daß sie alle Fernwirktelegramme weitergeben, die
in
dem für die Bereichsadresse vorgesehenen Adressenbereich mit einer vorgegebenen
weiteren Adresse versehen sind.
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In diesem Fall werden alle Koppeleinrichtungen bzw.
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Datenspeicher der Fernwirkeinrichtung so ausgestaltet, daß sie alle
Telegramme weitergeben, die im ersten Meldebyte ein vorgegebenes Bitmuster, insbesondere
das Bitmuster FFH haben. Damit lassen sich über Sammelbefehle Gruppen von Ausgabe-Elementen
gleichzeitig steuern.
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Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 eine Fernwirkeinrichtung mit mehreren Bereichsnetzen
in mehreren Netzebenen, Fig. 2 den Aufbau der in der Fernwirkeinrichtung verwendeten
Fernwirktelegramme, Fig. 3 eine aus einem Datenspeicher und einer Einrichtung zur
Ablaufs teuer bestehende Hälfte einer Zentralstation.
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Fig. 1 zeigt von einer aus einer Vielzahl von Bereichsnetzen zusammengesetzten
Fernwirkeinrichtung die Bereichsnetze 1 ... 7 der ersten drei Netzebenen. Jedes
Bereichsnetz 1 ... 7 enthält eine Bereichszentrale Z1 ... Z7 und mehrere weitere
Stationen, von denen jetzt weils drei dargestellt sind. Abgesehen von der Hauptzentrale
Z1 ist jeweils eine Bereichszentrale über eine der weiteren Stationen,
die
einer Bereichszentrale der nächst höheren Netzebene zugeordnet sind, verbunden.
Gegebenenfalls ist die Bereichszentrale, der die genannte Station zugeordnet ist,
wiederum mit einer der weiteren Stationen der nächst höheren Netzebene verbunden
usw:. Schließlich ist die Bereichszentrale der nächst höheren Netzebene über eine
der weiteren Stationenneines ersten.l3ereichsnetzes verbunden. Die Bereichszentrale
des ersten Bereichsnetzes dient als Hauptzentrale 1 und ist als solche mit dem Prozeßrechner
R verbunden.
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Das Fernwirknetz ist in mehrere Netzebenen E1...E3 usw.
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eingeteilt. Die erste Netzebene El ist der ProzeßrechnerRi mit der
Bereichszentrale Z1 und deren Datenspeicher D7. Dabei sind ProzeßrechnerR1 und Bereichsmentrale
Z1 über den Datenspeicher D1 miteinander verbunden.
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Die zweite Netzebene E2 sind die Bereichszentralen Z2, Z3 mit ihren
Datenspeichern D2,DD. Die dritte Netzebene E3 enthält die Bereichszentralen Z4,
Z5, Z6, Z7 mit den Datenspeichern D4,D5,D6,D7.Die vierte und die weiteren Netzebenen
sind in der Figur nicht näher dargestellt.
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Das aus den Bereichsnetzen zusammengesetzte Fernwirknetz hat Baumstruktur.
An Verzweigungsstellen des Fernwirknetzes befinden sich sogenannte Zentral stationen,
die aus einer Bereichszentrale, einem aus zwei in Kette geschalteten Datenspeichern
und einer der weiteren Stationen eines weiteren Bereichsnetzes besteht. Andererseits
können die Zentral stationen gegebenenfalls räumlich entfernt von Knoten des Fernwirknetzes
angeordnet sein, sofern die Baumstruktur erhalten bleibt.
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Eine Bereichszentrale ist über eine der weiteren Stationen des folgenden
Bereichsnetzes mit der nächsten Bereichszentrale verbunden. Die nächste Bereichszentrale
ist über eine der weiteren Stationen des wiederum folgenden Bereichsnetzes mit der
nächsten Bereichszentrale verbunden. Schließlich ist die Bereichszentrale über eine
der weiteren Stationen des ersten Bereichsnetzes mit der Zentralstation Z1 verbunden,
die eine Verbindung zum ProzeßrechnerRl ermöglicht.
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Das Fernwirknetz ist in mehrere Netzebenen El.. .E3 usw.
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eingeteilt. Die erste Ebene El enthält den ProzeßrechnerRi und die
Bereichszentrale Zl mit dem Datenspeicher Dl. Die zweite Ebene enthält die Bereichszentralen
Z2 und Z3.mit den Datenspeichern D2 und D3. Die dritte Ebene E3 umfaßt die BereichszentralenZ4,Z5,Z6
und Z7 mit den Datenspeichern D4,D5,D6,D7. Die vierte und die weiteren Ebenen sind
in der Figur nicht dargestellt.
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Bei den Bezugszeichen der Bereichszentralen Z gibt die Ziffer jeweils
die Nummer des Bereiches an, bei den Stationen S die erste Ziffer die Nummer des
Bereiches und die zweite Ziffer die Nummer der Station im betreffenden Bereich.
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Zu jeder Bereichszentrale gehört ein Datenspeicher D, dessen Zählnummer
mit der der Bereichszentrale übereinstimmt, Jede Station hat einen Datenspeicher
D und daran angeschlossene Peripheriegeräte P, die mit jeweils derselben Zählnummer
bezeichnet sind.
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Die Datenspeicher von Stationen, die in Zentralstationen enthalten
sind, d.h. die Datenspeicher D11,D14,D21,D23,D31 und D33 sind jeweils auf die Bereichsadrvse
0 eingestellt. Dies bedeutet, daß diese Datenspeicher in beiden Vbertragungsrichtungen
Telegramminhalte von allen Fernwirktelegrammen unabhängig von der im Telegramm enthaltenen
Bereichsadresse weiterleiten.
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Die in Zentralstationen enthaltenen Stationen haben jeweils die Adresse
von daran zusätzlich angeschlossenen, in der Figur nicht dargestellten Peripheriegeräten
oder eine eigene Adresse für die zyklische Abfrage durch die Bereichszentrale.
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Die Datenspeicher der Bereichszentralen sind jeweils manuell mit Hilfe
eines Codierschalters oder selbsttätig durch Auswertung empfangener Telegramme so
eingestellt, daß sie Telegramminhalte nur von solchen Fernwirktelegrammen weitergeben,
deren Bereichsadresse entweder mit der Adresse der Bereichszentrale, der sie angehören
oder mit einer Adresse der weiteren über sie erreichbaren Bereichszentralen übereinstimmt.
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Die Bereichsnetze haben jeweils weitere Stationen. An diese Stationen
sind als Peripheriegeräte jeweils mehrere Signal-Eingabeeinrichtungen und/oder Signalausgabeeinrichtungen
angeschlossen, die jeweils eine eigene, im Bereichsnetz nur einmal vorkommende Adresse
haben. Die Stationen S12,S13,S22,S32,S41,S42,S51,SE2,S71 S72 sind jeweils eine Einrichtung
zur Ablaufsteuerung für die daran angeschlossenen Einrichtungen P12,P13, P22,P32,P41,P51,P62,P71,P72
und hat daher mehrere Adressen, die die Adressen der angeschlossenen Peripheriegeräte
sind. Die zwischen Station und Peripheriegeräten angeordnete Koppeleinrichtung ist
vorzugsweise jeweils
als Datenspeicher ausgebildet, der mit einer
Einrichtung zur Datenverarbeitung versehen ist und in beiden Richtungen Telegramminhalte
weitergibt. Die Signaleingabeeinrichtungen stellen den Meldungen der angeschlossenen
Meldungsgeber ihre eigene Adresse voran. Die Station ergänzt die Adresse durch die
Bereichsadresse der zugeordneten Bereichszentrale. In der anderen Ubertragungsrichtung
wertet der Datenspeicher die Bereichsadressen der von der Station übernommenen Telegramminhalte
aus und gibt die Daten nur solcher Telegrammeweiter, deren Bereichsadresse mit der
Adresse der Bereichszentrale übereinstimmt, der die Station zugeordnet ist. Die
Bereichsadresse wird insbesondere mit Hilfe eines bei der Koppeleinrichtung vorgesehenen
, als 8-Bit-Adreßschalter ausgebildeten Codierschalters eingestellt.
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Bei einem Teil der Bereichszentralen, und zwar bei den Bereichszentralen
Z5 und Z6, ist jeweils eine Steuer-und/oder Ausgabeeinrichtung vorgesehen. Als derartige
Einrichtungen dienen die Prozeßrechner R5 bzw. R6, mit deren Hilfe der von der betreffenden
Bereichszentrale Z5 bzw. Z6 erfaßte Bereich und die weiteren, über die betreffende
Bereichszentrale erreichbaren weiteren Bereiche bedient werden können. Der Prozeßrechner
ist jeweils an die Schnittstelle zwischen den beiden Datenspeichern der Zentralstation
angeschlossen, der die betreffende Bereichszentrale angehört.
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Ein derartiger Prozeßrechner kann bei einem Ausfall des zentralen
Prozeßrechners R1 dessen Funktion für einen Teil des Fernwirknetzes übernehmen,
zusätzlich steuernd eingreifen oder den Informationsaustausch passiv auswerten und
ausgeben bzw. zur Anzeige bringen. Greift einer der weiteren Rechner R5,R6 aktiv
ein, so wird der
Rechner R1 mittels der aus dem betreffenden Teil
des Fernwirknetzes einlaufenden Telegramme infermiert.
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Alle Bereichszentralen fragen zyklisch die weiteren Stationen des
Bereichsnetzes ab. Die Bereichszentralen sind untereinander nicht synchronisiert.
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Es gibt fünf Telegrammarten:Das Abfragetelegramm,das Quittiertelegramm,
das Zustandstelegramm jeweils vom Typ 2 nach Fig. 2 und das Steuertelegramm und
das Meldungstelegramm jeweils vom Typ 1 nach Fig. 2. Dabei bedeuten in Fig. 2 jeweils
o ein Informations-Bit und x ein Parity-Bit. Die Telegramme haben folgende Aufgaben.
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Das Zustandstelegramm wird von den einzelnen Bereichszentralen über
weiteren Stationen und Zentralen höherer Netzebenen zum Prozeßrechner Angeführt
und teilt dem Prozeßrechner R1 mit, ob eine Sammelmeldung vorliegt, insbesondere
ob sich etwas geändert hat.
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Das Abfragetelegramm ist ein Telegramm, das vom Prozeßrechner- R1
gesendet wird. Der Prozeßrechner R1 sendet das Abfragetelegramm aus, sobald er von
irgendeiner Bereichszentrale die Information empfangen hat, daß sich bei ihr etwas
gändert hat.
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Das Steuertelegramm ist ein Telegramm, das der Prozeßrechner R1 aussendet,
um in irgendeiner Station irgendeines Netzes etwas zu steuern.
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Das Meldungstelegramm ist ein Telegramm einer Bereichszentrale an
den Prozeßrechner RI. Das Meldungstelegramm wird immer nach einem Abfragetelegramm
des Prozeßrechners R1 an eine Bereichszentrale ausgelöst.
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Meldungstelegramme gibt es auch zwischen einer der weiteren Stationen
und der zugeordneten Bereichszentrale,
Abfragetelegramme gibt es
auch zwischen einer Bereichszentrale und ihren Stationen.
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Das Quittiertelegramm wird von dem Prozeßrechner R1 ausgesendet. Es
hat folgende Aufgabe: Der Prozeßrechner R1 sendet ein Abfragetelegramm an eine Bereichszentrale.
Die Bereichszentrale antwortet auf das Abfragetelegramm und teilt mit, was sich
in ihrem Bereichsnetz geändert hat. Erreicht das Abfragetelegramm des Prozeßrechners
R1,dann sendet der Prozeßrechner R1 das Quittiertelegramm an die Bereichszentrale
aus. Empfängt die Bereichszentrale das Quittiertelegramm, dann quittiert sie in
ihrem Datenspeicher die Zustandsänderung und wird dann weiterhin nur noch aussenden,
daß bei ihr keine Informationsänderung vorliegt.
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Kommt das Quittiertelegramm nicht bei der Bereichszentrale an, dann
sendet sie weiterhin die nicht quittierte Sammelinformation aus.
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Alle Telegramme haben zwei Adressenbyts. Im ersten Adressenbyte stecken
die Adressen der weiteren Stationen der Bereichsnetze. Das zweite Adressenbyte enthält
die Adressen der Bereichszentralen.
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Die Bereichszentrale Zi ruft mit einem Abfragetelegramm z.B. die weitere
Station S11 auf. Die weitere Station 511 antwortet mit einem eigenen Meldungstelegramm
und den Zustandstelegrammen der Bereichszentralen Z2, Z4, Z5 und Z8 der zweiten,
dritten und vierten Ebene. Die Zustandstelegramme dieser Bereichs zentralen werden
im Datenspeicher D1 der Bereichszentrale Z1 abgespeichert.
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Die Reihenfolge der Zustandstelegramme ist die Reihenfolge der Adressen
der Bereichszentralen. Das Zustandstelegramm besteht entsprechend Fig. 2 jeweils
aus einem
Steuerbyte, einem ersten Adressbyte, das die Adresse
der weiteren Station enthält und dem zweiten Adressbyte, das die Adresse der Bereichszentrale
enthält, einem .Datenbyte, in dem die Sammelinformation enthalten ist und dann anschließend
ein Kontrollbyte.
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Gibt der Prozeßrechner R1 eine Steuerinformation an die weitere Station
S62 des Bereichsnetzes 6, dann sendet er ein Steuertelegramm aus, das entsprechend
Fig. 2 aus einem Synchronbyte, einem Steuerbyte, einem ersten Adressbyte, in dem
die Adresse der weiteren Station S62 enthalten ist, einem zweiten Adressbyte, in
dem die Adresse der Bereichszentrale, also hier die Adresse 6 enthalten ist und
drei Datenbytes, in denen die Steuerinformation enthalten ist und dem Kontrollbyte
besteht.
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Das Steuertelegramm läuft zuerst über den Datenspeicher D1 in die
Bereichszentrale Z1, wird in einem beeigneten Augenblick ausgesendet und geht an
alle weiteren Stationen des Bereichsnetzes 1. Der Datenspeicher D2 der Bereichszentrale
2 weist das Telegramm zurück, weil der Datenspeicher D2 bereits gespeichert hat,
daß über ihn keine Bereichszentrale mit der Adresse 6 erreichbar ist. Der Datenspeicher
D3 der Bereichszentrale Z3 dagegen hat gespeichert, daß die Bereichszentrale Z6
über ihn erreichbar ist und gibt das Telegramm weiter.
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Die Bereichszentrale Z3 sendet im geeigneten Augenblick das Telegramm
an die weiteren Stationen ihres Bereichsnetzes. Die weiteren Stationen empfangen
es und der Datenspeicher D7 der Bereichszentrale Z7 lehnt das Telegramm ab, weil
er bereits gespeichert hat, daß die Bereichszentrale Z7 über ihn nicht erreichbar
ist.
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Der Datenspeicher D6 übernimmt jedoch den Telegramminhalt und seine
Bereichszentrale Z6 gibt das Telegramm zum geeigneten Augenblick an ihre weiteren
Stationen.
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Die weitere Station S62 empfängt das Telegramm, das für sie bestimmt
ist, und führt die Steuerinformation des Prozeßrechners R1 aus.
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Die Datenspeicher der Bereichszentralen speicher, welche Bereichszentralen
über sie erreichbar sind. Dadurch ergibt sich eine optimale Art der Wegesuche. Das
vom Prozeßrechner R1 ausgesendete Telegramm kann dabei keine Bereichszentralen unnötig
an ihrer Abfrageroutine behindern.
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Jeder Datenspeicher einer Bereichszentrale hat sowohl den Meldezustand
des Bereichsnetzes, als auch den Status seiner Stationen gespeichert und bildet
daraus eine Sammelinformation. Meldet eine Bereichszentrale, z.B.
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die Bereichszentrale Z5 an den Prozeßrechner R1, daß sie vorhanden
ist und daß sich in ihrem Bereichsnetz etwas geändert hat, dann sendet der Prozeßrechner
R1 ein Abfragetelegramm aus.
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Das Abfragetelegramm des Prozeßrechners R1 besteht entsprechend Fig.
2 aus einem Steuerbyte, einem ersten Adressbyte, das keine Adresse enthält, einem
zweiten Adressbyte, das die Adresse der Bereichszentrale Z5 enthält und einem Datenbyte,
in dem die Information enthalten ist, die Zentrale Z5 möge mitteilen, was sich in
ihrem Bereichsnetz an Informationen geändert hat.
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Der Weg des Telegramms verläuft wiederum über die einzelnen Bereichszentralen.
Nur die Datenspeicher der Bereichszentralen, die gespeichert haben, daß die Bereichszentrale
Z5 über sie erreichbar ist, geben das Telegramm weiter. Die anderen Bereichszentralen
blockieren das Telegramm.
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Durch das Telegramm wird ein Kanal vorbereitet, der entsprechend der
Adresse im zweiten AdressDyte des Telegramms aufgebaut wird. Im vorliegenden Fall,
in den das Telegramm zur Bereichszentrale Z5 laufen muß, wird ein Kanal über die
Bereichszentralen Z1 und Z2 zur Bereichszentrale Z5 aufgebaut.
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Wenn die Bereichszentrale Z1 das Telegramm an die Bereichszentrale
Z2 weitergibt, dann erwartet sie eine Antwort für eine bestimmte Zeit. Wenn die
Bereichszentrale Z2 das Abfragetelegramm an die Zentrale Z5 weitergibt, erwartet
sie auch eine Antwort für eine bestimmte Zeit. Die Zeit ist in den Datenspeichern
der Bereichszentralen durch einen Timer festzulegen. Die Bereichszentrale Z5 empfängt
das Abfragetelegramm des Prozeßrechners R1 und gibt dann die gewünschte Antwort
zurück an die weitere Station S23. Die weitere Station S23 gibt das Telegramm weiter
an ihre Bereichszentrale Z2. Die Bereichszentrale Z2 gibt das Telegramm sofort weiter
an die weitere Station S11 der Bereichszentrale Z1. Die weitere Station S11 gibt
es sofort an die Bereichszentrale Z1 weiter. Die Bereichszentrale Z1 gibt es schließlich
an den Prozeßrechner R1 weiter.
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Das Abfragetelegramm des Prozeßrechners R1 an die Bereichszentrale
Z5 hat also einen Ubertragungsweg auf gebaut, der von den einzelnen Bereichszentralen
und Stationen z.B. für jeweils etwa eine Sekunde aufrecht erhalten wird. Das Antworttelegramm
der Zentrale Z5 erfolgt sofort, und die weiteren Stationen und Bereichszentralen,
die das Antworttelegramm weiterleiten, blockieren die Weiterzählung, bis das Telegramm
oder die Telegramme durchgelaufen sind. Daran anschließend warten sie weiter, bis
die Wartezeit abgezählt ist und fallen schließlich in den asynchronen Abfragezyklus
zurück.
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Es ist ein Unterschied, ob der Prozeßrechner R1 ein Abfragetelegramm
oder ein Steuertelegramm aussendet.
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Ein Abfragetelegramm hält den Kanal den das Abfragetelegramm durchläuft
für die Dauer der Wartezeit aufrecht, um ein Antworttelegramm durchzulassen. Ein
Steuertelegramm sucht sich zwar auch den Weg, aber der Weg bricht hinter dem Steuertelegramm
sofort zusammen. Die Steuerinformation wird ausgeführt und erst in dem normalen
Zyklus wird die Bereichszentrale, die die Steuerinformation ausgeführt hat, dem
Prozeßrechner R1 mitteilen, daß sich bei ihr etwas geändert hat.
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Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn der Prozeßrechner R1 eine
Sammelsteuerung an mehrere Bereichszentralen absendet, damit der Prozeßrechner R1
dann nicht mit den Informationen der Bereichszentralen überlastet wird, die im einzelnen
mitteilen, welche Steuerinformationen ausgeführt wurden. Die Information besagt
zunächst nur "bei den Bereichszentralen hat sich etwas geändert".
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Der Prozeßrechner R1 kann dann eine Bereichszentrale nach der anderen
Abfragen, ob sie die richtigen Steuerinformationen ausgeführt hat oder nicht. Das
geschieht in der vorstehend beschriebenen Weise, wobei nacheinander Abfragetelegramme
an die Bereichszentralen ausgesendet werden, wobei der Weg, den sich die Abfragetelegramme
gesucht haben, für die Dauer der Wartezeit für die Rückantwort bestehen bleibt.
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Der Prozeßrechner R1 erhält von der Bereichszentrale Z5 das Meldungstelegramm,
daß sich etwas geändert hat.
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Daraufhin sendet der Prozeßrechner R1 ein Abfragetelegramm an die
Bereichszentrale Z5. Der Ubertragungskanal, der durch das Abfragetelegramm gebildet
wird, wird für etwa eine Sekunde aufrecht erhalten, um die Antwort
zuritckzugeben.
Empfängt der Prozeßrechner R1 ordnungsgemäß die Antwort der Bereichszentrale ZE
in der enthalten ist, was sich in ihr geändert hat, dann sendet der Prozeßrechner
R1 ein Quittiertelegramm an die Bereichszentrale Z5. Empfängt die Bereichszentrale
Z5 ordnungsgemäß das Quittiertelegramm, dann quittiert ihr Datenspeicher D5 die
Meldungs- oder Zustandsänderung und die Bereichszentrale Z5 wird dann in ihrem nächsten
Zustandstelegramm wieder dem Prozeßrechner R1 mitteilen, daß sie vorhanden ist und
daß alles quittiert ist.
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Die Baumstruktur des Fernwirknetzes hat unter anderem den Vorteil,
daß an jeder Zentralstation eine Telegrammgeneration stattfindet, so daß bei längeren
Strecken bzw. über größere Entfernungen hin Zwei-Draht- bzw.
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Vier-Drahtverstärker eingespart werden und dadurch auch die Stabilität
erhöht wird. Es ist besonders vorteilhaft, die Abstände der Zentralstationen derart
zu wählen, daß im Fernwirknetz keine Verstärker nötig sind.
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Die Nahtstelle zwischen Prozeßrechner R1 und Mensch wird besonders
vorteilhaft durch eine graphische Anzeige realisiert, die den Zustand des Fernwirknetzes
anzeigt. Steuerinformationen, die in das Fernwirknetz gesendet werden, werden in
diesem Fall zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Lichtgriffels über einem geographischen
Sichtgerät ausgelöst.
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Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Bereichszentrale oder Station einer
Zentralstation. Die Schaltungsanordnung enthält zwei Mikrocomputer 1 und 2, wobei
der Mikrocomputer 1 als Ablaufsteuerung die Telegramme auf seiten der Fernleitung
11 seriell sendet, empfängt und auswertet, der Mikrocomputer 2 als Datenspeicher
die Daten der Telegramme speichert und gegebenenfalls verarbeitet und sie über die
Schnittstelle S seriell an die Schnittstelle S einer weiteren gleichartigen Schaltungsanordnung
weitergibt oder Daten von der weiteren Schaltungsanordnung seriell empfängt und
sie für den Mikrocomputer 1 zum Aussenden als Fernwirktelegramm bereithält. Der
Mikrocomputer 1 enthält den Programmspeicher 13, den Timer 14, den Datenspeicher
16 und den Mikroprozessor 17, die an den Bus 15 angeschlossen sind. Der Mikrocomputer
2 enthält den Programmspeicher 23, den Timer 24, den Datenspeicher 26 und den Mikroprozessor
27, die am Bus 25 liegen. Die Mikrocomputer 1 und 2 können in vorteilhafter Weise,
beide für sich, für ihre speziellen Aufgaben programmiert werden. Insbesondere führt
der Mikrocomputer 1 irgendeinen Telegrammaustausch mit anderen Stationen durch;
Der Mikrocomputer 2 verarbeitet die Daten von dem anderen Datenspeicher der Zentralstation
oder vom Mikrocomputer 1 und gibt sie nach einer bestimmten Prozedur weiter.
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Der Datenaustausch zwischen den beiden Mikrocomputern
1
und 2 erfolgt so, daß der serielle Daten- bzw. Telegrammfluß an den seriellen Schnittstellen
der Mikrocomputer nicht gestört wird. Der Mikrocomputer 1 bestimmt den Zeitpunkt
des Datenaustausches zwischen den Mikrocomputern 1 und 2. Die Daten werden byte-oder
wortweise und in definierten Blocken von mehreren Bytes übergeben. Da der Zeitpunkt
der Datenabgabe und -annahme vom Mikrocomputer 1 bestimmt wird, haben die Interrupte
Inti und Int2 Priorität vor allen Interrupten des Mikrocomputers 2. Außerdem ist
der Mikrocomputer 2 nach Auftreten eines Interruptes Int1 oder Int2 innerhalb einer
bestimmten Zeit bereit, die Datenbldeke vom Mikrocomputer 1 anzunehmen oder an den
Mikrocomputer 1 abzugeben.
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Von der Fernleitung bzw. Leitung 11 kommt ein serielles Fernwirktelegramm
entweder asynchron, wobei jedes Byte in einem Anlauf und Trennschritt verpackt ist
oder entsprechend Fig. 2 synchron mit einem Datenblock von acht Bytes BD1 ... BD4,
der mit einem SynchronbyteSyn beginnt und mit einem Byte K für die Fehlerkontrolle
endet.
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Der Peripherie-Baustein 12, z.B. vom Typ SAB 8251, dient als Serien-ParalleluBsetzer.
Er speichert das einlaufende Byte und bietet es parallel dem Prozessor 17 des Mikrocomputers
1 an, während das nächste Byte einläuft und zwischengespeichert wird. Ist das letztgenannte
Byte eingelaufen, überschreibt es das vorhergehende Byte. Der Prozessor 17 im Mikrocomputer
1 muß also das n-te parallel anliegende Byte abholen, solange das n+1-te Byte einläuft,
sonst wird es überschrieben.
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Die im Mikrocomputer 1 gespeicherten Adress- und
Datenbytes
eines Telegramms werden auf Parity-Fehler und/oder über das Kontrollbyte auf Bitfehler
untersucht. Bei Fehlerfreiheit ruft der Mikrocomputer 1 über Interrupt Int1 den
Mikrocomputer 2 auf und gibt die fünf Bytes nacheinander, jedes Byte mit einem Strobeimpuls
Strebe1 versehen, über den Peripherie-Baustein 81 des Mikrocomputers 1, z.B. vom
Typ SAB 8255, an den Peripherie-Baustein 82 des.Mikrocomputers 2, im genannten Beispiel
ebenfalls vom Typ SAB 8255.
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Mit dem Strobeimpuls wird das am Peripherie-Baustein 81 anliegende
Byte in den Peripherie-Baustein 82 gespeichert und gibt für den Prozessor 62 des
Mikrocomputers 2 einen Interrupt aus,. der bis zum nächsten Strobeimpuls bedient
werden muß, sonst wird das gespeicherte Byte vom nächsten Byte überschrieben.
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Hat der Mikrocomputer alle fünf Bytes angenommen, so gibt der Peripherie-Baustein
22 die Daten mikroprozessorgesteuert seriell tr~den-Datenspeicher weiter.
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Während der Peripherie-Baustein 22 die Daten an den anderen Datenspeicher
weitergibt, kann über Interrupt Int2 eine Anforderung nach Datenabgabe an den Mikrocomputer
1 gestellt werden. Hat der Mikrocomputer 2 keine Daten weiterzugeben, dann legt
er an den Peripherie-Baustein 81 des Mikrocomputers 1 ein vorgegebenes Byte, z.B.
das Byte FF hexadezimal an.
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Der Mikrocomputer 1 erkennt dies und nimmt seine Byteanforderung zurück.
Bietet der Mikrocomputer 2 jedoch ein Byte an, das nicht gleich FF hexadezimal ist,
so nimmt es der Mikrocomputer 1 an und fordert
mit den Strobeimpulsen
Strobe 2 die nächsten vier Bytes an Diese insgesamt fünf Bytes sendet der Mikrocomputer
1 anschließend in einem Telgrammrahmen als Fernwirktelegramm aus und fordert über
Interrupt Int2 die nächsten fünf Bytes an. Gibt der Mikrocomputer 2 das vorgegebene
Byte, z.B. FF ab, so wird die Anforderung beendet.
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Wahrend der Mikrocomputer 2 die-Byteanforderung des Mikrocomputers
1 bedient, kann er gleichzeitig die Datenübergabeprozedur vom oder zum anderen Datenspeicher
abwickeln, da die parallele ttbergabe von fünf Bytes vom oder zum Mikrocomputer
1 schneller ist als die zeitliche Dauer eines von oder zum anderen Datenspeicher
laufenden seriellen Bytes.
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Das serielle Byte hat bei einer üblichen Bitrate von 2400 Bit/s eine
zeitliche Länge von 4,6 8; die Datenübergabe von fünf zeitlich aufeinander folgenden
Bytes jeweils parallel erfolgt, z.B. bei Verwendung des Peripherie-Bausteines SAB
8255, in etwa 360 ps.
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Entsprechend Fig. 3 sind die im Pufferspeicher enthaltenen Datenregister
in zwei Peripherie-Bausteinen enthalten, mit denen die beiden Mikrocomputer versehen
sind. Jeder der beiden Peripherie-Bausteine 81, 82 enthalt je Ubertragungsrichtung
ein Register. Das Senderegister des einen ist jeweils mit dem Empfangsregister des
anderen Mikrocomputers verbunden.
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Andererseits kann jeder der beiden Peripherie-Bausteine für die Senderichtung
ein Register enthalten oder es kann jeder der beiden Peripherie-Bausteine ein Register
enthalten, wobei ein Register des einen Peripherie-Bausteines mit einem Register
des anderen
Peripherie-Bausteines verbunden ist. Im letztgenannten
Fall ist bei Datenübergabe vom Mikrocomputer 1 zum Mikrocomputer 2 das Register
des Mikrocomputers 1 auf Senden und das Register des Mikrocomputers 2 auf Empfang
gesteuert. Bei Datenübergabe vom'Mikrocomputer 2 zum Mikrocomputer 1 ist das Register
des Mikrocomputers 2 auf Senden und das Register des Mikrocomputers 1 auf Empfang
gesteuert.
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Der Datenaustausch zwischen der Station und dem Mikrocomputer 2 wird
zwischen längeren Pausen sehr schnell durchgeführt, da zwischen den beiden Mikrocomputern
eine parallele Datenübergabe vorgesehen ist.
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8 Patentansprüche 3 Figuren