DE3329049C2

DE3329049C2 -

Info

Publication number: DE3329049C2
Application number: DE19833329049
Authority: DE
Inventors: Takeshi Dipl.-Ing. Tokio/Tokyo Jp Yasuhara; Eiichi Dipl.-Ing. Koganei Tokio/Tokyo Jp Nabeta
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1982-09-09
Filing date: 1983-08-11
Publication date: 1992-05-21
Also published as: JPH0316815B2; DE3329049A1; JPS5945740A

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·I_t, 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 V_ZD 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·I_t 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

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.

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.

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.

5. Datenübertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (T) geöffnet ist, wenn keine Daten übertragen werden.