DE3329049C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungssystem
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 56-1 58 556 ist ein
Datenübertragungssystem bekannt, in welchem Daten, z. B. Meß
werte, die von einer Vielzahl von Meßumformern aus physikali
schen Größen stammen, zu einer Zentrale übertragen werden.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines weiteren bekannten
Meßwertübertragungssystems. Mehrere Meßumformer 11, 12, 13 . . .
1n sind über individuelle Übertragungsleitungen L mit Ein
richtungen 21, 22, 23 . . . 2n verbunden, die in einem zentralen
Steuerraum untergebracht sind. Zum Betrieb erhalten sie eine
Gleichspannung von den im zentralen Steuerraum untergebrachten
Einrichtungen 21 . . . 2n. Sie modulieren den Gleichstrom ent
sprechend der gemessenen physikalischen Größe, bevor sie die
Daten zum zentralen Steuerraum übertragen. Zwar hat dieses
System den Vorteil, daß es einfach im Aufbau und leicht zu
steuern und zu überwachen ist, nachteilig ist aber sein Auf
wand, da es so viele Übertragungsleitungen enthält, wie Um
former vorhanden sind.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 40 309 ist eine
Datenübertragungseinrichtung bekannt, bei welcher die Daten
signale in der Richtung von der Sendevorrichtung zur Empfangs
vorrichtung durch eine Impulsdauermodulation von zwei in der
Sendevorrichtung erzeugten Strömen unterschiedlicher Stärken
und in der Richtung von der Empfangsvorrichtung zur Sende
vorrichtung durch eine in der Empfangsvorrichtung durchge
führte Amplitudenmodulation des von den Kontakten geführten
Signales gebildet werden. Bei dieser Einrichtung handelt es
sich um eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Sollen mehrere Unter
stationen an eine Zentrale angeschlossen werden, so sind ent
sprechend viele Punkt-zu-Punkt-Verbindungen mit den jeweiligen
Übertragungsleitungen im Datenübertragungssystem zu realisie
ren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Datenübertragungssystem zu schaffen, in welchem mehrere Unter
stationen lediglich mit einer Zweidraht-Übertragungsleitung
an eine Zentrale angeschlossen sind und mit dem eine Daten
übertragung hoher Qualität möglich ist.
Besonders ist die Erfindung für Meßwertübertragungssysteme
geeignet, in denen die von mehreren Meßumformern aufgenommenen
Meßwerte über eine Übertragungsleitung, über welche
gleichzeitig Versorgungsstrom und -spannung den Meßum
formern zugeführt werden, einer Zentrale übermittelt
werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeich
nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden die Er
findung sowie deren Ausgestaltungen, Ergänzungen und Vor
teile näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen
Fig. 2 den grundsätzlichen Aufbau eines Ausführungsbei
spiels der Erfindung,
Fig. 3 Zeitdiagramme von in der Anordnung nach Fig. 2
auftretenden Signalen,
Fig. 4 ein Prinzipschaltbild einer in einer Zentrale
untergebrachten Aufruf- und Empfangseinrichtung,
Fig. 5 das Prinzipschaltbild einer Unterstation.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist eine Vielzahl von
Unterstationen 41, 42 . . . 4n an eine gemeinsame zweiadrige
Übertragungsleitung L parallel angeschlossen. Von den Un
terstationen sollen Daten, z. B. Meßwerte, zu einer an ei
nem Ende der Übertragungsleitung L angeordneten Zentrale
übertragen werden. Die Unterstationen können daher mit ge
eigneten Zusatzeinrichtungen versehene Meßumformer sein.
In der Zentrale ist eine Aufruf- und Empfangseinrichtung 3
enthalten. Die Unterstationen werden, wie in Fig. 3A ver
anschaulicht, dadurch aufgerufen, daß eine Gleichspannungs-
Versorgungsspannung e mit Aufrufsignalen P1, P2, P3 . . .
moduliert wird, mit denen die einzelnen Unterstationen auf
gerufen werden. Jede Unterstation 41 . . . 4n kann mit ei
nem solchen Signal angewählt werden. Die aufgerufene Unter
station überträgt Datensignale T1, T2, T3 (Fig. 3B), in
dem einem Gleichstrom I auf der Übertragungsleitung die
Datensignale überlagert werden. Im Falle der Fig. 3B hat
der Strom auf der Übertragungsleitung den Wert n·It, mit
dem die Umformer betrieben werden und der beim Übertragen
der Daten erhöht wird. Die Modulation kann eine Puls-Code-
Modulation, Puls-Breiten-Modulation oder Frequenzmodulation
sein.
Wie in Fig. 4 gezeigt, enthält die zentrale Steuerung
einen Prozessor 4, z. B. einen Mikroprozessor, mit einer
Zenerdiode ZD, die zu einer Spannungsquelle E mit der Aus
gangsspannung e in Reihe geschaltet ist. Ferner ist ein
Schaltelement, z. B. ein Feldeffekttransistor FET, vor
handen, der parallel zur Zenerdiode ZD geschaltet ist.
Wenn daher der Feldeffekttransistor FET vom Prozessor 4
mit einer vorbestimmten Signalfolge ein- und ausgeschal
tet wird, wird die Zenerdiode ZD entsprechend kurzge
schlossen, und die in Fig. 3A gezeigten Aufrufsignale
P1, P2, P3 werden erzeugt. In Fig. 3A ist mit VZD die
Zenerspannung bezeichnet. In der Zentrale wird das Strom
signal I, das, wie in Fig. 3B gezeigt, von den Unter
stationen übertragen wird, mit Hilfe eines Widerstandes R
in ein Spannungssignal umgesetzt, das einem Eingang SI des
Prozessors zugeführt wird. Dieser bearbeitet es nach ei
nem vorbestimmten Programm und überträgt es an ein ge
wünschtes Gerät.
In Fig. 5, die Einzelheiten einer Unterstation zeigt, ist
mit 51 ein Meßwertgeber bezeichnet, der eine physikalische
Größe in eine Widerstands- oder Kapazitätsänderung umsetzt.
Eine Wahlschaltung 52 wählt im Meßwertgeber enthaltene
Elemente wie Kondensatoren, Widerstände und dergleichen.
Ein Umsetzer 53 setzt den vom Meßwertgeber 51 abgegebenen
Wert in ein Impulssignal um, dessen Frequenz dem gemesse
nen Wert entspricht. Dieses Pulssignal wird in einem Zäh
ler 54 gezählt. Ein Zeitgeber 55 zählt die von einem Im
pulsgeber 56 erzeugten Taktimpulse entsprechend dem im
Zähler 54 erreichten Zählwert und übergibt den erhaltenen
Wert einem Prozessor 57. Insgesamt wird also die analoge
physikalische Größe in einen Digitalwert umgewandelt. Der
Prozessor 57 führt aufgrund des ihm übertragenen Zähler
gebnisses und damit der physikalischen Größe vorbestimmte
Operationen aus. Die physikalische Größe ist als Digital
wert einem Transistor T über einen Optokoppler PC1 zuge
führt, der entsprechend ein- und ausgeschaltet wird, so
daß der der Unterstation zugeführte Gleichstrom moduliert
wird. Ist der Transistor T ausgeschaltet, nimmt der Umfor
mer nur den konstanten Strom auf, der in eine Konstantstrom
quelle CC fließt, zuzüglich zu dem konstanten Strom, der
in einen Spannungsteiler R1, R2 fließt. Ist der Transistor
eingeschaltet, fließt ein zusätzlicher Strom, so daß der
von der Zentrale in die Übertragungsleitung L eingespeiste
und über den in der Zentrale enthaltenen Widerstand R
fließende Strom zwischen dem Wert n·It und einem höheren
Wert moduliert ist (siehe Fig. 3). Der Meßwert wird auf
diese Weise zur Zentrale übertragen.
Wenn von der zentralen Steuerung, wie oben erläutert, ein
Aufrufsignal abgegeben wird, stellt ein Komparator C1 die
Spannungserhöhung am Abgriff des Spannungsteilers R1, R2
fest und meldetdiesüber einen Optokoppler PC2 und einen
Eingang SI dem Prozessor 57. Dieser vergleicht das empfan
gene Aufrufsignal mit einer vor Inbetriebnahme eingestell
ten, die Unterstation kennzeichnenden Signalkombination und
überträgt bei Übereinstimmung den zuvor ermittelten Meß
wert.
Wie oben beschrieben, können bei dem erfindungsgemäßen
System eine Vielzahl von Unterstationen an die zweiadrige
Übertragungsleitung L parallel angeschlossen werden. Da
die Meßwerte durch Gleichstrommodulation übertragen wer
den, kann durch Überprüfen des Gleichstroms die Übertra
gungsleitung überwacht werden, z. B. auf Drahtbruch oder
Kurzschluß. Erdschleifen und die damit verbundenen Stö
rungen sind dadurch vermieden, daß die Unterstationen über
Optokoppler mit der Übertragungsleitung L verbunden sind.
Im Vergleich zum bekannten System nach Fig. 1 ist nicht
nur die Zahl der Leitungen verringert, sondern auch der
schaltungstechnische Aufwand in der Zentrale.
Claims (5)
1. Datenübertragungssystem mit mehreren Unterstationen, die
parallel an eine Zweidraht-Übertragungsleitung angeschlossen
sind, über welche die von den Unterstationen abgegebenen Daten
multiplex zu einer Zentrale übertragen werden, dadurch
gekennzeichnet,
daß eine in der Zentrale enthaltene Aufruf- und Empfangs einrichtung (3) durch Modulation einer auf die Übertragungs leitung (L) gegebenen Spannung (e) die Unterstationen (41 . . . 4n) einzeln aufruft,
daß die jeweils aufgerufene Unterstation (41, 42 . . . 4n) den Strom auf der Übertragungsleitung (L) entsprechend den zu übertragenden Daten moduliert,
daß die Unterstationen (41, 42 . . . 4n) jeweils einen Detektor (R1, R2, C1), der die Modulation der Spannung (e) auf der Übertragungsleitung (L) feststellt, und eine Vergleichs einrichtung (CPU) enthalten, welche die auf die Spannung (e) auf der Übertragungsleitung (L) modulierten Aufrufsignale (P1, P2 . . .) mit einer in der Unterstation (41, 42 . . . 4n) eingestellten, diese kennzeichnenden Signalkombination ver gleicht und bei Übereinstimmung die Modulation des Stromes auf der Übertragungsleitung zur Übertragung der Daten ver anlaßt,
und daß Unterstationen jeweils mindestens einen Meßwertgeber (51), der eine physikalische Größe in einen Meßwert umsetzt, und einen Analog-Digital-Umsetzer enthalten, der die Meßwerte in übertragbare Daten umsetzt.
daß eine in der Zentrale enthaltene Aufruf- und Empfangs einrichtung (3) durch Modulation einer auf die Übertragungs leitung (L) gegebenen Spannung (e) die Unterstationen (41 . . . 4n) einzeln aufruft,
daß die jeweils aufgerufene Unterstation (41, 42 . . . 4n) den Strom auf der Übertragungsleitung (L) entsprechend den zu übertragenden Daten moduliert,
daß die Unterstationen (41, 42 . . . 4n) jeweils einen Detektor (R1, R2, C1), der die Modulation der Spannung (e) auf der Übertragungsleitung (L) feststellt, und eine Vergleichs einrichtung (CPU) enthalten, welche die auf die Spannung (e) auf der Übertragungsleitung (L) modulierten Aufrufsignale (P1, P2 . . .) mit einer in der Unterstation (41, 42 . . . 4n) eingestellten, diese kennzeichnenden Signalkombination ver gleicht und bei Übereinstimmung die Modulation des Stromes auf der Übertragungsleitung zur Übertragung der Daten ver anlaßt,
und daß Unterstationen jeweils mindestens einen Meßwertgeber (51), der eine physikalische Größe in einen Meßwert umsetzt, und einen Analog-Digital-Umsetzer enthalten, der die Meßwerte in übertragbare Daten umsetzt.
2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß den Unterstationen (41 . . . 4n) der Versorgungsstrom über
die Übertragungsleitung (L) zugeführt ist.
3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet,
daß die Zentrale eine Gleichspannungsquelle (E) enthält, zu der eine Zenerdiode (ZD) in Reihe geschaltet ist, und
daß parallel zur Zenerdiode ein Schalter (FET) liegt, der zur Modulation der Spannung auf der Übertragungsleitung (L) ein und ausgeschaltet wird.
daß die Zentrale eine Gleichspannungsquelle (E) enthält, zu der eine Zenerdiode (ZD) in Reihe geschaltet ist, und
daß parallel zur Zenerdiode ein Schalter (FET) liegt, der zur Modulation der Spannung auf der Übertragungsleitung (L) ein und ausgeschaltet wird.
4. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Versorgungsstrom der Unterstationen (41, 42 . . . 4n) jeweils von einer an die Übertragungsleitung (L) angeschlos senen Einrichtung (CC) geliefert wird, die der Übertragungs leitung (L) einen konstanten Strom entnimmt, und
daß die Unterstationen (41, 42 . . . 4n) je einen Schalter (T) enthalten, der zwischen die Adern der Übertragungsleitung (L) geschaltet ist und der zur Übertragung der Daten geschlossen und geöffnet wird.
daß der Versorgungsstrom der Unterstationen (41, 42 . . . 4n) jeweils von einer an die Übertragungsleitung (L) angeschlos senen Einrichtung (CC) geliefert wird, die der Übertragungs leitung (L) einen konstanten Strom entnimmt, und
daß die Unterstationen (41, 42 . . . 4n) je einen Schalter (T) enthalten, der zwischen die Adern der Übertragungsleitung (L) geschaltet ist und der zur Übertragung der Daten geschlossen und geöffnet wird.
5. Datenübertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet,
daß der Schalter (T) geöffnet ist, wenn keine Daten übertragen
werden.
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