DE3136997C2 - Vorrichtung zur Änderung physikalischer oder chemischer Größen - Google Patents

Abstract

Um die Anwendung von Vorrichtungen zur Änderung von physikalischen oder chemischen Größen zu vereinfachen, wird eine, durch einen Aktorspeicher steuerbare Treiberstufe zur Steuerung eines Kraftverstärkers sowie die vom Kraftverstärker gesteuerte Vorrichtung zur Beeinflussung physikalischer oder chemischer Größen über eine mit einem programmierbaren Adapterspeicher versehene Schnittstelle mit einem externen Bus verbunden, wobei die Schnittstelle der Treiberstufe unmittelbar zugeordnet und ein interner Bus zur Datenübertragung zwischen mehreren Informationen verarbeitenden Elementen vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-AS 26 504).

Bislang müssen Vorrichtungen, die physikalische oder chemische Größen beeinflussen sollen, jeweils an die verwendeten Steuermittel: Schalter, Datenanlagen oder dergleichen, angepaßt werden.

Die Anpassung an Schalter bietet meist keine besonderen Probleme. Die Anpassung an Dntenanlagen ist jedoch oft aufwendig, weil besondere Treiberstufen zur Steuerung von Kraftverstärkern mit auf die Datenformate der Datenanlagen angepaßten Eingängen vorge

sehen sein müssen.

Dem Anmeldungsgegenstand liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Anpassung an unterschiedliche Datenqueilen zu vereinfachen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale in Anspruch 1.

Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß eine busfähige Vorrichtung zur Beeinflussung physikalischer oder chemischer Größen entstanden ist, die hinsichtlich der verwendeten Vorrichtung mit beliebiger Kapazität ausgestattet werden, die andererseits aber mit beliebigen Datenanlagen verbunden werden kann, weil die Schnittstelle mit Hilfe des programmierbaren Adaptorspeichers (Schreib-Lesespeicher) auf das jeweilige Datenformat der verwendeten Datenanlage anpaßbar ist.

Aus der DE-AS 25 26 504 ist es bereits bekannt. Vorrichtungen zur Beeinflussung physikalischer Größen mit einem Zentralrechner zu verbinden. Weiterhin ist es aus der Literatur (REGELUNGSTECHNISCHE PRAXIS 1979/11 - S. 310 ff) bekannt. Vorrichtungen mit gesteuerten Stellgliedern zur Änderung physikalischer oder chemischer Größen zu verwenden, die ein als Mikroprozessor ausgebildetes Steuerwerk mit internem Bus, Speicher- und Treiberstufe aufweisen. Dabei ist auch eine Verbindung über ein mit einem Schreib-Lesespeicher versehenes Businterface mit einem externen Bus vorgesehen, der seinerseits mit einem zentralen Rechner verbunden sein kann.

Schließlich ist aus der Literatur (MAX SYRBE, Messen, Steuern, Regeln mit Prozeßrechnern, Akademische Verlagsgesellschaft, Frankfurt/Main 1972, S. 20) noch bekannt, mit Prozeßrechnern über einen binären Bus und nachfolgende Verstärker und Thyristoren chemische Anlagen zu steuern.

Im folgenden werden Vorrichtungen, die auf Anweisung durch einen Bus mittels physikalischer Größen bestimmte Veränderungen an einem gegebenen System vornehmen, als »AKTOREN« bezeichnet.

Beispielsweise kann ein datengesteuertes elektrisches Flüssigkeitsventil als Aktor bezeichnet werden, weil es auf eine Anweisung hin eine Strömung auslöst oder beendet. Ein Handventil wäre andererseits kein Aktor, weil nicht eine Anweisung, sondern eine manuelle Bewegung die Strömung verändert.

Nachdem technische Vorrichtungen :iunehmend eigenständig, also ohne menschliche Aufsicht, verwendet werden, ist es zweckmäßig, in der Zahl der die Wirkung solcher Vorrichtungen bestimmtenden Aktoren möglichst frei zu sein. Der einleitend beschriebene Anpassungsaufwand ist dafüpjedoch hinderlich. Erfindungsgemäße Vorrichtungen können aber, je nach Programmierung des Adapterspeichers, in beliebiger Zahl an jedes Information verarbeitende System angeschlossen werden und mit diesem System alleine oder auch untereinander in Wechselwirkung treten. Die Busfähigkeit solcher Aktoren, insbesondere bei Verwendung serieller Busse, erlaubt überdies einfachste Leitungsführungen.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Besonders störungssicher sind dabei als Lichtleiter ausgebildete Leitungen (Regelungst. Praxis, 1980, II. 12, S. 368-373).

Ist ein solcher externer Bus an einen zentralen Rechner angeschlossen, werden der Bus und der Rechner durch die Abwicklung aller Anpassungs- und Ausgleichsroutinen im Aktor selbst stark entlastet, so daß

eine mehr als proportionale virtuelle Erhöhung der Rechnerkapazität eintritt.

Der Bus wird dabei nur dann angesprochen, wenn beispielsweise festgelegte Gren/.werie am Aktor auftreten, die an den zentralen Rechner weilcigenieldet wer- ^r, den oder wenn bestimmte zeitabhängige Werte zu übermitteln sind.

Sind der Akorspeicher und der Adapterspeicher als Schreib-Lesespeicher (PROM. EPROM, E^ROM) ausgebildet, können diese auch vom Zentralrechner programmiert werden.

Bus-Interface und Adapterspeicher werden zusammen als »Protokollvvandler« oder »Ausgangsadapter« bezeichnet. Durch einfache Programmiermaßnahmen im Adapterspeicher lassen sich nahezu alle Anpassungen zwischen jedem Bus und dem Analog-Digitalwandler vornehmen. Zusätzlich kann das im Adapterspeicher abgelegte Programm aber auch zur Umwandung von Datenformaten ausgelegt sein, so daß ein Aktor auch eine Mittlerfunktion zwischen Anordnungen übernehmen kann, die unterschiedliche Datenformate aufweisen.

Eine weitere Verbesserung tritt dadurch ein, daß in mindestens einem der Lese- oder Schreib-Lesespeicher eine Prüfroutine gespeichert ist, die die Funktionsfähigkeit einzelner Komponenten oder des gesamten Aktors selbsttätig oder auf Anforderung durch den Zentralrechner überprüft.

Dadurch kann die Betriebszuverlässigkeit des Aktors weiter erhöht werden.

Wird gleichzeitig eine Fehlermeldung an den Zentralrechner geleitet, kann dadurch eine Reparatur ausgelöst und damit die Betriebszuverlässigkeit des Aktors weiter erhöht werden.

In dieser Ausführungsform ist also ein intelligenter selbstprüfender und selbsterneuernder Aktor entstanden.

In der Zeichnung, anhand derer die Erfindung erläutert wird, ist I eine Vorrichtung mit der ein System physikalisch oder chemisch geändert werden kann, etwa das Heben einer Last, die Änderung einer Konzentration durch Öffnen eines Zulaufes, das Verdrehen eines Automatenarmes und dergleichen. Die Einleitung von Energie 21 in die Vorrichtung 1 erfolgt über ein Steuerglied 20 in der jeweils erforderlichen Höhe.

Diese erforderliche Höhe wird einem in einem Aktorspeicher 31 abgelegten Aktorprogramm entnommen, das über eine Treiberstufe 30 und, im Bedarfsfall, über einen Digital-Analogwandler 32 das Steuerglied 20 beaufschlagt.

Das Aktorprogramm enthält die ohne Zentralrechner ablaufenden Routinen.

Sol! der Zentralrechner eine Meldung des Aktors erhalten, wird diese von einem Steuerwerk 6 mit Taktgeber 60 und einer Echtzeituhr 8 über einen internen Bus 7 einer Schnittstelle 40 zugeführt, die einen Adapterspeicher 41 aufweist. Die durch Kommunikation über einen externen Bus 5 erhaltenen oder abzugebenden Daten werden dem Bus 7 angepaßt.

Das geschieht dadurch, daß die Schnittstelle 40 von dem ills Lese- oder Schreib-Lesespeicher ausgebildeten Adapierspeicher 41. etwa des Typs PROM, EAROM oder EPROM, mit dem zur Umsetzung erforderlichen Programm versehen wird. Die Kombination 40-41 kann auch als »Protokollwandler« 400 bezeichnet werden und macht den Aktor busfähig. Im Adapterspeicher können feste Programme abgelegt oder vom Zentralrcchner aus eingelesen werden.

Da das Programm des Lesespeichers 41 leicht auswechselbar ist, kann die Vorrichtung 20-30-31-32 auf jeden nur denkbaren externen Bus 5 angepaßt werden.

Eine Stromversorgung 14 wird Ober eine Versorgungsleitung 15 gespeist.

Der Aktor kann mit einem Zentralrechner 9 oder weiteren Aktoren 10 verbunden sein.

Die Bauteile, nämlich die Vorrichtung zur Änderung physikalischer oder chemischer Größen 1, der Kraftverstärker 20 sowie die Information verarbeitenden Elemente 30-31-32,40-41,6-60,8 sind vorzugsweise im selben Gehäuse angeordnet. Dadurch ist für jeden Aktor nur die Busleitung 5 und die Versorgungsleitung 15 erforderlich.

Gegebenenfalls kann die Versorgung auch der Zuleitung 21 entnommen werden.

Ist der Bus 5 als Lichtleiter ausgebildet, können die elektromagnetischen Störungen gering gehalten werden.

Ein Aktor läßt sich dadurch erweitern, daß eine oder mehrere weitere Anordnungen 1/20-21/30-31-32 an denselben interenen Bus 7 angeschlossen sind. Dadurch können mehrere Vorrichtungen koordiniert werden. Beispielsweise können dadurch Teil«: von Herstellungsabläufen zusammengefaßt sein.

Ist ein »Reservoir« von im Aktor verwendeten Bauteilen im Aktor vorgesehen, kann auch die Selbstreparatur erfolgen. Wird beispielsweise ein Drehstahl durch den Aktor betätigt, dann kann durch die Überschreitung einer vorgegebenen Abnutzung ein Schaltimpuls ausgelöst und dadurch ein neuer Drehstahl durch den Aktorspeicher 31 eingelegt werden. Eine Fehlermeldung an den Zentralrechner wird zur alsbaldigen Auswechslung des alten Drehstahls auffordern. Die Funktion des Aktors ist dadurch praktisch ohne Unterbrechung gewährleistet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

45

50

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Aus einer steuerbaren Treiberstufe, einem Kraftverstärker sowie einer vom Kraftverstärker gesteuerten Vorrichtung zur Änderung physikalischer oder auch chemischer Größen bestehende Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberstufe (30) durch einen Aktorspeicher (31) über ein mit einem programmierbaren Schreib-Lesespeicher (41) versehenes Businterface (40) mit einem externen Bus (5) verbunden ist, daß ein interner Bus (7) vorgesehen ist, der durch ein als Mikroprozessor ausgebildetes Steuerwerk (6) angesteuert ist, und daß die Vorrichtung (1), der Kraftverstärker (20), die Treiberstufe (30), der Digital-Analogumsetzer (32), der Aktorspeicher (31), das Steuerwerk (6) und der steuerbare Ausgangsadapter (40, 41) räumlich vereinigt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktorspeicher (31) als programmierbarer digitaler Lese- oder Schreib-Lesespeicher ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Bus (5) an einen zentralen Rechner (9) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Vorrichtung, bestehend aus der vom Kraftverstärker (20) gesteuerten Vorrichtung (1), dem Kraftverstärker (20), der Treiberstufe (30) mit Digital-Analog-Umsetzer (32) und dem Aktorspeicher (31), vorgesehen ist, die mit dem internen Bus (7) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Information verarbeitenden Elemente 30-31-32,40-41,6-60-80) in integrierter Halbleitertechnik hergestellt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Lesespeicher (31, 41) eine Prüfroutine gespeichert ist, die die Funktionsfähigkeit von Komponenten oder der gesamten Vorrichtung selbsttätig oder auf Anforderung über den externen Bus (5) überprüft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß gegebenenfalls eine Fehlermeldung an den zentralen Rechner (9) weitergeleitet und eine Reparatur ausgelöst wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Bus (5) als Lichtleiter ausgebildet ist.