DE3435100A1

DE3435100A1 - Steuer- und regelsystem mit zentraler leiteinheit

Info

Publication number: DE3435100A1
Application number: DE19843435100
Authority: DE
Inventors: Heinfried 6000 Frankfurt Hoffmann; Lothar 6082 Mörfelden Kemmler; Peter 6078 Neu-Isenburg Opl
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1984-09-25
Filing date: 1984-09-25
Publication date: 1986-04-17
Also published as: IT8522271A0; IT1185383B; FR2570847A1

Description

Samson AG, Weismüllerstraße 3, 6000 Frankfurt 1

Steuer- und Regelsystem mit zentraler Leiteinheit

Die Erfindung betrifft ein Steuer- und Regelsystem mit zentraler Leiteinheit und einer Mehrzahl von mit der Leiteinheit über eine Ringleitung verbundenen dezentralen, auf ein pneumatisches Stellglied wirkenden Regeleinheiten.

Ein derartiges Steuer- und Regelsystem ist aus der DE-OS 32 34 150 bekannt. Dabei sind sämtliche dezentralen Regeleinheiten über eine Ringleitung mit der zentralen Leiteinheit verbunden, wobei die Adressierung der de-

932/23

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BOEHMERT & BOEHMERT

zentralen Regeleinheiten mittels eines digitalen Signals erfolgt und die Übermittlung des Sollwerts von der zentralen Leiteinheit an die dezentralen Regeleinheiten über eine gesonderte Leitung durch ein Analogsignal erfolgt.

Ein derartiges Steuer- und Regelsystem hat den Nachteil, daß es nicht verwendet werden kann, wo eine vorhandene zentrale Leiteinheit besondere, nicht systemkonforme Stellglieder steuern soll. Dies gilt insbesondere dort, wo spezielle explosionsgeschützte Stellglieder eingesetzt werden müssen, etwa Stellventile im Bereich der chemischen Industrie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuer- und/ oder Regelsystem mit zentraler Leiteinheit zu schaffen, das die Verwendung spezieller, explosionsgeschützter pneumatischer Stellglieder bei beliebigen Leiteinheiten ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen zwischen dem Datenbus der zentralen Leiteinheit und der als Feldbus ausgebildeten Ringleitung angordneten, die Steuerdaten der Leiteinheit umcodierenden Buskoppler und ,ejine· in diesem-ausgangsseitig angeordnete galvanische Entkoppelung, wobei die Regeleinheiten einen Seriell/Parallel-Wandler und einen Digital/Analog-Wandler aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Buskoppler eine Anpassungschaltung, eine Prozessoreinheit, einen Programmspeicher, einen Datenspeicher einen Parallel/Seriell-Wandler und eine zwischen galvanischer Entkoppelung und dem Feldbus geschaltete Steuerung auf.

Weiter kann vorgesehen sein, daß die Regeleinheiten einen Sende- und Empfangssteuerkreis, einen Parallel/Seriell-Wandler, eine Prozessoreinheit, einen Vergleicher mit Adres-

BOEHMEJlT & BOEHMERT

sierung, einen Programmspeicher, einen Analog/Digital-Wandler und einen auf das Stellglied wirkenden Spannungs/ Strom-Wandler aufweisen.

Weiter kann vorgesehen sein, daß die Regeleinheiten einen Analog/Digital-Wandler aufweisen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die Regeleinheiten weiter einen Analog/Digital-Wandler zur Eingabe der Regelgröße in die Prozessoreinheit aufweist.

Bei erfindungsgemäßer Ausgestaltung eines Steuer- und Regelsystems wird also ein beliebig codiertes, zeitserielles Signal derart umgewandelt, daß damit eine Vielzahl von auf Strom ansprechende pneumatische Stellglieder gestellt und/oder geregelt werden. Auf diese Weise können an einem vorhandenen Prozeßrechner bewährte explosionsgeschützte pneumatische Stellglieder angeschlossen werden, wobei der Optokoppler für eine galvanische Entkopplung sorgt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert wird. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Steuer- und Regelsystems,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Büskopplers, und Fig. 3 ein Blockschaltbild einer der Regeleinheiten.

Fig. 1 zeigt die durch einen Prozeßrechner dargestellte Leiteinheit 12, zu deren Datenbus 10 Buskoppler 14 Anschluß haben. Die Buskoppler 14 sind ausgangsseitig mit einem

BQEHMEtRT & EOEHMERT

Optokoppler versehen, an den sich ein zu den Regeleinheiten 24 führender Feldbus anschließt. Dabei kann - wie in Fig. 1 oben dargestellt - vor jeder Regeleinheit 24 eine Verteilerdose 20 vorgesehen sein, alternativ kann jedoch auch jeweils einer Gruppe von Regeleinheiten 24 ein Feldkoppler 28 zugeordnet sein, wobei eine Mehrzahl derartiger Verteilerkästen 28 über den Feldbus 18 mit dem Buskoppler verbunden sein können. Jeder der Buskoppler steuert so eine Vielzahl von Regeleinheiten 24.

Fig. 2 verdeutlicht in einem Blockschaltbild den Buskoppler. Dieser besteht aus einer direkt auf den Datenbus 10 zugreifenden Anpaßschaltung 30, die mit der Prozessoreinheit 32 kommuniziert. Die Prozessoreinheit 32 hat Zugriff auf einen Datenspeicher 36 und auf einen Programmspeicher 34. Die Ausgangsdaten der Prozessoreinheit 32 werden auf einen Parallel/Seriell-Wandler zugeführt, der die von der Prozessoreinheit 32 kommenden Paralleldaten in Serielldaten wandelt. Diese werden dem Optokoppler 40 zugeführt und über einen Steuerkreis 42 dem Feldbus 18 aufgegeben.

Das Blockschaltbild der Regeleinheiten 24 ist in Fig. 3 wiedergegeben. Die Daten auf dem Feldbus 18 werden einem Steuerkreis 44 aufgegeben und nach Wandlung in einen Seriell/ Parallel-Wandler 46 als Paralleldaten einer Prozessoreinheit 48 zugeführt. Eine Uberwachungseinheit 50 wirkt über eine Reseteinheit 42 auf die Prozessoreinheit 48 und auf den Steuerkreis 44. Die Paralleldaten des Wandlers 46 werden weiter einem Vergleicher 50 zugeführt, der die Übereinstimmung des Signals mit einer Adressierung 52 prüft und die Prozessoreinheit bei richtiger Adressierung per Interrupt zur Kommunikation mit dein Bus veranlaßt. Die Przessoreinheit 48 wirkt auf einen Digital/Analog-Wandler 54, dessen Ausgangsspannung in einem Spannungs/ Strom-Wandler 56 umgesetzt wird. Dieses Stromsignal schließlich wirkt auf ein Regelglied 58, bei dem es sich beispielsweise um ein Stellventil handeln kann. Die Stellgröße wird er-

BGEHMERT;&-BOEHMERT

mittelt und über einen Analog/Digital-Wandler 60 der Prozessoreinheit 48 zugeführt. Diese Stellungsrückmeldung kann von der Prozessoreinheit 48 über den Wandler 46 und den Steuerkreis 44 auf den Feldbus 18 aufgegeben werden, wobei ein Programmspeicher 62 das Programm der Prozessoreinheit 48 angibt.

Obwohl in der Zeichnung nur ein Feldbus dargestellt ist, versteht es sich, daß die Meßdaten auch über einen gesonderten Meßfeldbus geführt werden können. Zeichnerisch nicht dargestellt ist eine Variante, bei der über einen Fühler die Regelgröße über einen Digital/Analog-Wandler der Mikroprozessoreinheit 48 zugeführt wird. Bei einer derartigen Ausgestaltung arbeitet die Regeleinheit 24 als Hauptregler unabhängig von Steuerdaten der Leiteinheit, was insbesondere bei dessen Ausfall von Bedeutung sein kann.

Das erfindungsgemäße Steuer- und Regelsystem ermöglicht es, bei vorgegebener Leiteinheit explosionsgeschützte pneumatische Stellglieder zu verwenden, wobei der Buskoppler die Anpassung der Regeleinheiten 24 an die Leiteinheit 12 herstellt und der Optokoppler 16 für eine galvanische Trennung des Feldbusses 18von dem Datenbus 10 sorgt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Steuer- und Regelsystems macht es möglich, bei Vorhandensein einer zentralen Leiteinheit bewährte explosionsgeschützte pneumatische Stellglieder zu verwenden, wobei der Buskoppler für die Anpassung der Systeme sorgt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger. Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

BOEHMERT & BOEHMERT

BEZUGSZSICHENLISTE (LIST OF ESFSRENCE NUMERALS)

1	1
2	?
5
4	4
5	5
6	6
7	7
8	8
9	9
10 Datenbus	10
11	11
12 Leiteinheit	12
13	15
14 Buskoppler	14
15	15
16 Optokoppler	16
17	17
18 Feldbus	18
19	19
20 Verteilerdose	20
21	21
22 Stellqerät	22
23	25
24 Regeleinheit	24
25	25
Pß_ Verteilerkasten	26
27	27
28 Feldkoppler	28
29	29
ZQ Anpassungschaltung	30

BOEHMERT;& BOEHM^RT

31	31
32 Prozessoreinheit	32
33	33
34 Programmspeicher	34'
35	35
36 Datenspeicher	36
37	37
38 Wandler	38
39	39
4Q galvanische Entkoppelung	40
41	41
42 Steuerkreis	42
43	43
44 Steuerkreis	44
45	45
46 Wandler	46
47	47
48 Prozessoreinheit	46
49	49
50 Vergleicher	50
51	51
52 Adressierung	52
53	53
54 Wandler	54
55	55
56 Wandler	5 6
57	57
58 Regelglied	58
59	59
60 Wandler	60
61	61
62 Programmspeicher	62
63	63
64	64
65	65

- Leerseite -

Claims

BOEKMERT & BOEHMERT SXEfl 2438 24. September 1984 ANSPRÜCHE

1.) Steuer- und Regelsystem mit zentraler Leiteinheit und einer Mehrzahl von mit der Leiteinheit über eine Ringleitung verbundenen dezentralen, auf ein pneumatisches Stellglied wirkenden Regeleinheiten, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Datenbus (10) der zentralen Leiteinheit (12) und der als Feldbus (18) ausgebildeten Ringleitung angeordneten, die Steuerdaten der Leiteinheit (10) umcodierenden Buskoppler und einen ausgangsseitig angeordneten Optokoppler, wobei die Regeleinheiten einen Seriell/ Parallel-Wandler (46) und einen Digital/Analog-Wandler (54) aufweisen.

2. Steuer- und Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Buskoppler (14) eine Anpassungschaltung (30), eine Prozessoreinheit (32), einen Programmspeicher (34), einen Datenspeicher (36) einen Parallel/Seriell-Wandler (38) und eine zwischen Optokoppler (40) und dem Feldbus

(18) geschaltete Steuerung (42) aufweist.

3. Steuer- und Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Regeleinheiten einen Sende- und Empfangssteuerkreis (44), einen Parallel/Seriell-Wandler (46), eine Prozessoreinheit (48), einen Vergleicher (50) mit Adressierung (52), einen Programmspeicher (62), einen Digital-Analog-Wandler (54) _und einen auf das Stellglied wirkenden Spannungs/Strom-Wandler (56) aufweisen.

BÖEHMERT & ROEHMERT

4. Steuer- und Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheiten weiter einen Analog/Digital· Wandler (60) für die Rückmeldung der Stellgröße zu der Prozessoreinheit (48) aufweisen.

5. Steuer- und Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheiten weiter einen A/D-Wandler zur Eingabe der Regelgröße in die Prozessoreinheit (48) und zur Rückmeldung an die Leitzentrale 12 aufweisen.

6. Steuer- und Regelsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Entkoppelung durch einen Optokoppler dargestellt wird.