DE3742184C2

DE3742184C2 -

Info

Publication number: DE3742184C2
Application number: DE3742184A
Authority: DE
Inventors: Guy Dipl.-Ing. Geuns; Frank 5600 Wuppertal De Stuebe
Original assignee: Hermann Hemscheidt Maschinenfabrik & Co 5600 Wuppertal De GmbH
Current assignee: Hermann Hemscheidt Maschinenfabrik & Co 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1987-12-12
Filing date: 1987-12-12
Publication date: 1990-09-13
Also published as: DE3742184A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Steuern und/oder Regeln bergbautechnischen Vorrichtungen, wie Schreitausbau-Einheiten oder dergleichen.

Aus der Literaturstelle "Glückauf 1986, Seite 1184" ist ein derartiges System bekannt. Bei diesem System werden die Signale von Sensoren einem Mikrorechner eines Einzelsteuergerätes zugeführt und von diesem Mikrorechner verarbeitet. Ferner ist das Einzelsteuergerät bzw. sind die Einzelsteuergeräte mit einem Zentralsteuergerät verbunden. Hierbei übernimmt der mit den Sensoren verbundene Mikrorechner die Funktion einer Zentralprozessoreinheit. Die Verbindung zwischen dem (den) Einzelsteuergerät(en) und dem Zentralsteuergerät ist als Übertragungskanal (Bus) ausgebildet. Die Verbindung zwischen den Sensoren und dem Mikrorechner ist hierbei über steckbare Einzelleitungen realisiert. Bei diesem System stellt der Mikroprozesser die einzige vorgesehene "Intelligenz" dar.

Zum Steuern oder Regeln von bergbautechnischen Vorrichtungen ist es allgemein bekannt, eine Zentral-Prozessor-Einheit (CPU) zu verwenden, die bestimmte Steuerungs- oder Regelungsaufgaben ausführt, und zwar in Abhängigkeit von Daten, die durch Sensoren erfaßt und gemeldet werden. Üblicherweise sind sehr viele solcher Sensoren vorgesehen, bei denen es sich beispielsweise um Schalter, Druckgeber, Weggeber und dergl. handeln kann. Bei derartigen Systemen ist es von Nachteil, daß jeder dieser Sensoren über eine eigene Leitungsverbindung mit der Zentral-Prozessor-Einheit verbunden ist, was aber einen großen, insbesondere im Bergbaubereich nachteiligen Aufwand an Verbindungsleitungen verursacht. Dabei kommt noch hinzu, daß oftmals die Sensoren sehr weit von der Zentral-Prozessor-Einheit entfernt sind, was den Leitungsaufwand noch vergrößert. Außerdem muß aber auch die Zentral-Prozessor-Einheit für jeden Sensor einen diskreten Eingang besitzen, was ebenfalls aufwendig ist und bei eventuellen Erweiterungsmaßnahmen, bei denen weitere Sensoren angeschlossen werden sollen, einen Austausch der Eingangsschnittstelle erforderlich machen könnte.

Ausgehend von dem eingangs genannten System, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den leitungstechnischen Aufwand zu reduzieren und eventuelle Erweiterungsmaßnahmen zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird dies mit einem System zum Steuern oder Regeln von bergbautechnischen Vorrichtungen, wie Schreitausbau-Einheiten oder dergleichen erreicht, die durch eine Zentral-Prozessor-Einheit und durch mit der Zentral-Prozessor-Einheit verbundenen, physikalische Zustandsgrößen überwachenden, Meßdaten erzeugenden und an das Zentral-Prozessor-Einheit übermittelnden Sensoren gekennzeichnet ist, wobei die Sensoren jeweils als eigene Intelligenz einen Mikroprozessor, eine eigene Adresse, einen Analog/Digitalumsetzer und eine Sende- und Empfangseinrichtung aufweisen sowie die Sensoren über eine gemeinsame Bus-Leitung mit der Zentral-Prozessor-Einheit verbunden sind, wobei sich die Sensoren in bestimmten Zeitabständen oder bei Vorhandensein von zur Übermittlung anstehenden Meßdaten selbstätig bei der Zentral-Prozessor-Einheit melden. Jeder Sensor ist demnach erfindungsgemäß adressierbar und kann so jeweils diskret mit der Zentral-Prozessor-Einheit zur Ermittlung von Meßdaten über die gemeinsame Bus-Leitung kommunizieren. Hierdurch verringert sich der Leitungsaufwand erheblich, da die Sensoren lediglich hintereinander bzw. parallel geschaltet werden müssen. Auch die Zentral-Prozessor-Einheit selbst vereinfacht sich vorteilhafterweise, da sie erfindungsgemäß nur noch einen einzigen Eingang besitzen muß. Weitere Sensoren können somit problemlos vorgesehen und über die einzige Bus-Leitung an die Zentral-Prozessor-Einheit angeschlossen werden.

In der Literaturstelle "Robotersysteme 1985, Seite 83" ist die Verarbeitung von Sensorsignalen in Robotersteuerungen beschrieben, wobei ein Sensor zweiteilig aus einem Transducer und einem Sensor-Rechner bzw. -Prozessor ausgebildet sein kann, wobei der Sensor-Rechner ein elektrisches (analoges) Signal in digitale Information umsetzt. Weiterhin ist aus der Literaturstelle "Technische Rundschau" 1986, Seite 103, bekannt, Sensoren mit einer eigenen Intelligenz in Form eines Mikroprozessors auszugestalten.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 enthalten.

Anhand der Zeichnung soll im folgenden die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Sensors des erfindungsgemäßen Systems nach Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 besteht ein erfindungsgemäßes System zum Steuern und/oder Regeln bergbautechnischer Vorrichtungen, wie z.B. Schreitausbau-Einheiten o.dgl., aus einer Zentral- Prozessoreinheit 2 (im folgenden abgekürzt "CPU" genannt) und einer Vielzahl von mit der CPU 2 verbundenen Sensoren 4 beliebiger Art, d.h. die Sensoren 4 können z.B. als Schalter, Druckgeber, Temperaturgeber, Weggeber, Mengen geber, Winkelgeber, Rotationsgeber, Geschwindigkeitsgeber, Detektoren jeglicher Art, elektronische Näherungsschalter usw. ausgebildet sein.

Erfindungsgemäß weisen die Sensoren 4 nun jeweils eine eigene Intelligenz auf und sind über eine gemeinsame Bus leitung 6 mit der CPU 2 verbunden. Dementsprechend weist die CPU 2 vorteilhafterweise lediglich einen einzigen Eingang 8 auf. Die Busleitung 6 ist vorzugsweise bidirek tional ausgebildet und enthält Adressen-, Daten- und/oder Steuerleitungen.

Wie in Fig. 2 angedeutet ist, wird die "eigene Intelligenz" erfindungsgemäß durch Mikroprozessoren 10 realisiert, wobei jeder Sensor 4 vorzugsweise einen integrierten Mikroprozes sor 10 besitzt. Weiterhin weist jeder Sensor 4 eine Sensoreinrichtung 12 zur Überwachung von physikalischen Größen auf. Zwischen der Sensoreinrichtung 12 und dem Mikroprozessor 10 kann ggf. ein Analog/Digital-Wandler 14 vorgesehen sein. Die "Intelligenz", d.h. der Mikroprozessor 10 gestattet es, dem Sensor 4 eine diskrete Adresse 16 zu geben, so daß er diskret, d.h. unabhängig von den anderen Sensoren 4, über die gemeinsame Busleitung 6 mit der CPU 2 kommunizieren kann, um seine Meßdaten an die CPU 2 zu über mitteln, die dann ihrerseits anhand der Meßdaten bestimmte Steuer- oder Regelentscheidungen zum Steuern bzw. Regeln eines Funktionsablaufs einer bergbautechnischen Einrichtung trifft. Zur Datenübermittlung besitzt jeder Sensor 4 erfindungsgemäß eine Sende- und Empfangseinrichtung 18, mittels der Datensignale z.B. auf elektrischem, optischem, akustischem oder hochfrequenztechnischem Weg über die Busleitung 6 übertragen werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen System sind nun grundsätzlich zwei Betriebsarten für die Kommunikation zwischen der CPU 2 und den Sensoren 4 möglich. Bei einer ersten Betriebsart ist vorgesehen, daß sich die Sensoren 4 durch eine Inter rupt-Steuerung in gewissen Zeitabständen oder aber nur dann, wenn zu übermittelnde Meßdaten anstehen, selbsttätig bei der CPU 2 melden. Hierbei kann davon gesprochen werden, daß die CPU 2 inaktiv ist und nur durch die sich meldenden Sensoren 4 aktiviert wird, was erfindungsgemäß von den Mikroprozesso ren 10 gesteuert wird.

In beiden Fällen ist es besonders vorteilhaft, wenn die Sensoren 4 über die Busleitung 6 ferngespeist werden. Es erübrigen sich hierdurch dezentrale Spannungsversorgungen für die Sensoren 4, was zu einer weiteren Vereinfachung des erfindungsgemäßen Systems führt. Insbesondere für die oben beschriebene erste Betriebsart, wobei die CPU 2 inaktiv ist, ist es vorteilhaft, wenn jeder Sensor 4 eine Spannungs- Pufferung besitzt, die von der durch die selbsttätige Mel dung des Sensors 4 bzw. des Mikroprozessors 10 aktivierten CPU 2 gespeist wird. Eine derartige Spannungs-Pufferung kann in einfacher Weise durch z. B. einen Kondensator realisiert werden. Diese Spannungs-Pufferung versorgt somit den Sensor 4 und insbesondere den Mikroprozessor 10 auch dann mit Spannung, wenn die CPU 2 inaktiv ist. Darüberhinaus kann eine derartige Spannungs-Pufferung aber auch in dem Fall der zweiten Betriebsart angewendet werden, wobei sie dann bei Aufruf des Sensors 4 durch die CPU 2 gespeist wird.

Mit der vorliegenden Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

1. Verringerung des Verkabelungsaufwandes,
2. Verringerung des Aufwandes für die CPU von einer Vielzahl von Eingängen auf nur einen Eingang,
3. Übersichtlichkeit der elektrischen Versorgung,
4. die Ausgangssignale der Sensoren sind ohne weitere Wandlung bzw. Umsetzung computerkompatibel,
5. Verringerung des Gewichtes der Systemteile,
6. durch eine drahtlose Übertragung von Daten orts unabhängiger Aufbau,
7. Daten können je nach Anforderung einzeln oder seriell abgefragt werden,
8. optimale Geräteausnutzung, da die CPU stets nur einen einzigen Eingangskanal aufweisen muß. Bei Erweiterungsmaßnahmen braucht folglich nur eine bestimmte Anzahl zusätzlicher Sensoren angeschlossen zu werden,
9. Vertauschungen oder falscher Anschluß von Leitungen sind ausgeschlossen, da alle Verbindungen den gleichen Anschluß haben,
10. hinsichtlich der Sensoren ein äußerst geringer, kaum ins Gewicht fallender Mehraufwand, da Mikroprozesso ren z.B. als integrierte Schaltkreise sehr preiswert realisiert werden können.

Claims

1. System zum Steuern und/oder Regeln von bergbautechnischen Vorrichtungen, wie Schreitausbau-Einheiten o. dgl.,

I. mit einer Zentral-Prozessoreinheit (2) und
II. mit mit der Zentral-Prozessoreinheit (2) verbundenen, physikalische Zustandsgrößen überwachenden, Meßdaten erzeugenden und an die Zentral-Prozessoreinheit (2) übermittelnden Sensoren (4),
III. wobei die Sensoren (4) jeweils als eigene Intelligenz einen Mikroprozessor (10),
IV. eine eigene Adresse (16),
V. einen Analog/Digital-Umsetzer (14) sowie
VI. eine Sende- und Empfangseinrichtung (18) aufweisen,
VII. wobei die Sensoren (4) über eine gemeinsame Busleitung (6) mit der Zentral-Prozessoreinheit (2) verbunden sind, und
VIII. wobei die Sensoren (4) in bestimmten Zeitabständen oder bei Vorhandensein von zur Übermittlung anstehenden Meßdaten selbsttätig bei der Zentral-Prozessoreinheit (2) melden.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise bidirektionale Busleitung (6) Adressen-, Daten- und/oder Steuerleitungen enthält.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangseinrichtung (18) jedes Sensors (4) für eine elektrische, optische, akustische oder hochfrequenztechnische Übertragung von Signalen über die Busleitung (6) ausgelegt ist.

4. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige, in bestimmten Zeitabständen durchgeführte Meldung der Sensoren (4) durch eine Interrupt-Steuerung erfolgt.

5. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (4) über die Busleitung (6) ferngespeist werden.

6. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (4) eine Spannungs-Pufferung besitzt, die bei der selbsttätigen Meldung des Sensors (4) von der Zentral-Prozessoreinheit (2) gespeist wird.