DE4221062C2 - Datenübertragungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur seriellen Datenübertra­ gung und eine Datenübertragungseinrichtung, mit einer Signalver­ arbeitungseinrichtung und mit in Reihe angeordneten Sende/Emp­ fangseinrichtungen, bei welcher in verschiedenen Positionen be­ findliche digitale Signalzustände seriell übertragbar sind, wobei das übertragen der Signalzustände synchron zu Taktimpulsen eines Taktgenerators über eine gemeinsame Signalleitung und ein über­ tragen der Taktimpulse über eine gemeinsame Taktleitung erfolgt.

Es sind Verfahren und Datenübertragungseinrichtungen bekannt, bei welchen in verschiedenen Positionen befindliche digitale Si­ gnalzustände von in Reihe angeordneten Sende/Empfangseinrichtun­ gen seriell übertragbar sind, die in komplexen technischen Gerä­ ten Verwendung finden.

Aus der DE-PS 31 50 313 ist eine Datenübertragungsvorrichtung mit einer Abfrage-/Signalverarbeitungseinrichtung zur seriellen Übertragung von digitalen Signalzuständen bzw. zur Abfrage von einer Vielzahl von Schaltern, die mehreren in Reihe angeordneten Meldegeräten bzw. Sende/Empfangseinrichtungen zugeordneten sind, bekannt. Zum Abfragen der Schalter der einzelnen Meldegeräte wer­ den von der Abfrageeinrichtung jeweils eine Anzahl von schmalen Adreßimpulsen (Zählimpulsen) an einen Adreßzähler des ausgewähl­ ten Meldegerätes abgegeben, die der Anzahl der voreingestellten Adresse entspricht. Bei Abgabe von Adreßimpulsen mit mittlerer (etwa doppelter) Länge, wird zudem der Status des Schalters des angewählten Meldegeräts angezeigt. Ein langer Impuls wirkt als Rückstellsignal für die Adreßzähler. Die Adreßimpulse, Steuerim­ pulse und die Signalzustände der Schalter werden mittels einer einzigen gemeinsamen Signalleitung zwischen der Abfrageeinrich­ tung und den Meldegeräten übertragen.

Aus der DE-OS 29 08 777 ist eine Datenübertragungsvorrichtung zur seriellen Übertragung von digitalen Signalzuständen bzw. zur Ab­ frage von einer Vielzahl von in verschiedenen Positionen befind­ lichen und mehreren Stellen bzw. Sendern zugeordneten Schaltern bekannt. Die Datenübertragungsvorrichtung weist einen Taktimpuls­ generator zur Erzeugung von Ausgangs-Taktimpulsen, mehrere in Reihe angeordnete Stellen mit je einer Empfangs-/Abtasteinrich­ tung mit einem Zähler und Dekodierer zur Abnahme der Taktimpulse sowie einem Sender mit Torschaltungen zur Abnahme der Ausgangssi­ gnale der Schalter und Speicherschaltungen zur Zwischenspeiche­ rung der Ausgangssignale der Torschaltungen und Schalter-Status­ anzeige auf, wobei die Abtasteinrichtung fortlaufend, aufeinan­ derfolgend und in Synchronisation mit den Taktimpulsen des Takt­ impulsgenerators Ausgangsignale/Signalzustände der Schalter an die Torschaltungen anlegt, und die Stellen zum einen mittels ei­ ner gemeinsamen Synchronleitung und zum anderen mittels einer ge­ meinsamen Signalleitung verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Datenübertragungs­ einrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die eine schnel­ le, fehlerfreie und flexible Arbeitsweise und insbesondere einen den Erfordernissen leicht anpaßbaren Arbeitszyklus, bestehend aus Abfragen von Sensoren, wie z. B. Schaltern und/oder Ansteuern von Aktoren, wie z. B. Motoren, ermöglicht. Hinzu kommt, daß ein Ver­ ändern der Anzahl der Sensoren und der Aktoren in einfacher Weise möglich, sowie ein geringer Verdrahtungsaufwand gewährleistet sein sollen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Sende/Em­ pfangseinrichtungen mittels einer Taktsteuerschaltung der Signal­ verarbeitungseinrichtung durch Aussetzen von Taktimpulsen zum übertragen von Signalzuständen steuerbar sind, und daß eine Si­ gnalflußrichtung zum übertragen der Signalzustände und ein Wei­ terschalten der Positionen durch Aussetzen der mittels des Takt­ generators erzeugten Taktimpulse über eine oder mehrere Taktperi­ oden gesteuert werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Taktsteuerschaltung gemeinsam mit einer Ablaufsteuereinrichtung in einer Bussteuereinrichtung angeordnet, die mittels einer Mi­ kroprozessoreinheit der Signalverarbeitungseinrichtung steuerbar sind.

Die erfindungsgemäße Datenübertragungseinrichtung ist zweckmäßi­ gerweise so getroffen, daß die Sende/Empfangseinrichtung eine Ab­ laufsteuereinrichtung aufweist, in der eine Taktüberwachungs­ schaltung und eine Sende/Empfangssteuereinrichtung zum Erfassen des Aussetzens von Taktimpulsen angeordnet sind, und daß den Po­ sitionen der Sende/Empfangseinrichtung weiterschaltbare Stufen für Sensoren und Aktoren zugeordnet sind.

Im einzelnen ist die Erfindung so beschaffen, daß mittels der Taktsteuerschaltung der Bussteuereinrichtung einerseits, zum übertragen von Signalzuständen, die Taktimpulse für drei Taktpe­ rioden zur Abfrage von Sensoren und für zwei Taktperioden zur An­ steuerung von Aktoren aussetzbar sind und andererseits zum Wei­ terschalten der Stufen die Taktimpulse für eine Taktperiode aus­ setzbar sind, und daß mittels der in der Sende/Empfangseinrich­ tung vorgesehenen Taktüberwachungsschaltung das Aussetzen von ein, zwei oder drei Taktperioden erkennbar ist.

In vorteilhafter Weise sind die Signalzustände einer jeden Stufe mit Sensoren und/oder Aktoren mittels der Mikroprozessoreinheit mit einer vorbestimmten Häufigkeit abfragbar, steuerbar und aus­ wertbar.

Weiterhin weisen in vorteilhafter Weise einerseits die Sende/Em­ pfangseinrichtungen eine Freigabeeinrichtung auf, mittels der ein Freigabesignal zu einer nachgeschalteten Sende/Empfangseinrich­ tung und ein Rückmeldesignal über eine gemeinsame Rückmeldelei­ tung zur Bussteuereinrichtung sendbar sind, und weist anderer­ seits die Bussteuereinrichtung einen Rückmeldezähler auf, dessen vorbestimmbarer Zählerstand durch das Rückmeldesignal dekremen­ tierbar ist, sowie einen Taktzähler auf, dessen vorbestimmbarer Zählerstand durch Taktimpulse der Taktsteuerschaltung dekremen­ tierbar ist, wobei die Sende/Empfangseinrichtungen abhängig von dem Ergebnis eines Vergleichs der beiden Zählerstände mittels einer Kontrolleinrichtung und der Ablaufsteuereinrichtung der Bussteuereinrichtung steuerbar sind.

Die weiteren Merkmale und Vorteile sind der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen. Die Zeichnung zeigt in der

Fig. 1 die erfindungsgemäße Datenübertragungseinrichtung in einer schematischen Gesamtdarstellung,

Fig. 2 eine Sende/Empfangseinrichtung der Datenübertragungsein­ richtung gemäß Fig. 1 in einer Darstellung als Block­ schaltbild,

Fig. 3 eine Ablaufsteuereinrichtung der Sende/Empfangseinrich­ tung gemäß Fig. 2 in einer Darstellung als Blockschalt­ bild,

Fig. 4 eine Bussteuereinrichtung der Datenübertragungseinrich­ tung gemäß Fig. 1 in einer Darstellung als Blockschalt­ bild,

Fig. 5 eine Ablaufsteuereinrichtung der Bussteuereinrichtung gemäß Fig. 4 in einer Darstellung als Blockschaltbild und

Fig. 6 ein Funktionsdiagramm der Datenübertragungseinrichtung nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Datenübertragungseinrichtung weist einerseits eine Signalverarbeitungsvorrichtung 2 mit einer Bus­ steuereinrichtung 3 und einer Mikroprozessoreinheit 4 auf und weist andererseits mehrere Stellen in Form von Sende/Empfangsein­ richtungen 1, 1′ oder als Abschlußknoteneinrichtung 1′′ auf.

An den Sende/Empfangseinrichtungen 1, 1′ sind Positionen mit An­ schlußpunkten 16 für Sensoren 5 in Form von Schaltern und Posi­ tionen mit Anschlußpunkten 16 für Aktoren 6 in Form von Motoren vorgesehen, wobei die Sensoren 5 und Aktoren 6 mittels Anschluß­ leitungen 17 steckbar angeschlossen sind. Eine als Drehschalter schematisch dargestellte Ablaufsteuerung 10 ist zum Zwecke eines Weiterschaltens der Positionen in Stufen 91, 92, 93, 94 mit Sen­ soren und/oder in Stufen 95, 96, 97, 98 mit Aktoren vorgesehen. Zwischen der Bussteuereinrichtung 3 und der Sende/Empfangsein­ richtung 1, sowie zwischen der nachfolgenden in Reihe angeordne­ ten Sende/Empfangseinrichtung 1′ und Abschlußknoteneinrichtung 1′′, sind je ein mehradriges steckbares Verbindungskabel 7 ange­ ordnet. Das Verbindungskabel 7 enthält eine Taktleitung 70, eine Signalleitung 71, eine Freigabeleitung 72 und eine Rückmeldelei­ tung 73 in jeweils zweiadriger verdrillter Ausführung. Zur Span­ nungsversorgung der Sende/Empfangseinrichtungen und der Abschluß­ knoteneinrichtung ist in bekannter Weise, jedoch nicht darge­ stellt, je ein steckbares Verbindungskabel zwischen einer Span­ nungversorgungseinheit der Signalverarbeitungsvorrichtung 2 und der Sende/Empfangseinrichtung 1, sowie zwischen den Sende/Em­ pfangseinrichtungen 1 und 1′, und zwischen der Sende/Empfangsein­ richtung 1′ und der Abschlußknoteneinrichtung 1′′ angeordnet.

Die in Fig. 2 gezeigte Sende/Empfangseinrichtung 1 weist auf einer Leiterplatte 18 die Ablaufsteuereinrichtung 10, eine Über­ nahmeeinrichtung 11 für die Signalzustände der Sensoren 5, eine Übergabeeinrichtung 12 für die Signalzustände der Aktoren 6, eine Freigabeeinrichtung 13 zur Aktivierung oder Deaktivierung der Sende/Empfangseinrichtung sowie eine Eingangsschnittstelle 14 zum Anschluß der Bussteuereinheit 3 und eine Ausgangsschnittstelle 15 zum Anschluß 3 der nächsten Sende/Empfangseinrichtung 1′ auf. In der Ablaufsteuereinrichtung 10, wie auch in Fig. 3 dargestellt, sind Taktüberwachungseinrichtungen 101, 102, 103 und eine Sende/ Empfangssteuereinrichtung 100 angeordnet. Sie dienen zum Erfassen des Aussetzens von Taktimpulsen von einer, zwei oder drei Taktpe­ rioden TAKT am Takteingang 104 und zum Steuern der Flußrichtung von Signalen der Sensoren und Aktoren in der Eingangsschnittstel­ le 14 und der Ausgangsschnittstelle 15 durch ein Steuersignal DIR am Signalrichtungsausgang 106.

Die Übernahmeeinrichtung 11 weist für jede der Stufen 91, 92, 93, 94 eine Eingangsschaltung 110 für den Sensor 5, einen Optokoppler 111 und einen Signalzustandsspeicher 112 in einer Reihenschaltung sowie eine Anschlußkontrollschaltung 113 auf.

Im Anschlußpunkt 16 ist mittels eines Steckverbinders 170 der Sensor 5 an einem zweipoligen Steckpunkt 161 der Eingangsschal­ tung 110 und eine Drahtbrücke 171 an einem zweipoligen Steckpunkt 162 der Anschlußkontrollschaltung 113 angeschlossen. Dieser Zu­ stand ist der über einen Anschluß 116 verbundenen Ablaufsteuer­ einrichtung 10 durch ein Steuersignal P1 signalisierbar.

Der Signalzustandsspeicher 112 ist einerseits mit seinem Signal­ ausgang 115 und mit seinem Steuereingang 114 an die Ablaufsteuer­ einrichtung 10 und andererseits mit seinem Freigabesignaleingang 131 an die Eingangsschnittstelle 14 zur Steuerung seiner Signal­ ausgabe S1 angeschlossen.

Die Übergabeeinrichtung 12 weist für jede der Stufen 95, 96, 97, 98 eine Ausgangsschaltung 120 für den Aktor 6, einen Optokoppler 121, eine zwei-aus-drei Auswahlschaltung 122 und einen Signal­ zustandsspeicher 123 in einer Reihenschaltung sowie eine An­ schlußkontrollschaltung 124 auf. Im Anschlußpunkt 16 ist mittels eines Steckverbinders 172 der Aktor 6 an einem zweipoligen Steck­ punkt 163 der Ausgangsschaltung 120 und eine Drahtbrücke 173 an einem zweipoligen Steckpunkt 164 der Anschlußkontrollschaltung 124 angeschlossen. Dieser Zustand ist der über einen Anschluß 125 verbundenen Ablaufsteuereinrichtung 10 durch ein Steuersignal P5 signalisierbar.

Der Signalzustandsspeicher 123 ist einerseits mit seinem Signal­ eingang 126 an die Eingangsschnittstelle 14 und andererseits mit seinem Steuereingang 127 an die Ablaufsteuereinrichtung 10 zur Steuerung einer Eingabe von Signalen S1 angeschlossen.

Die Eingangsschnittstelle 14 weist eine Treiberschaltung 140 für die Taktimpulse TAKT auf, deren Ausgang mit dem Takteingang 104 der Ablaufsteuerung 10 verbunden ist, und deren Differentialein­ gang mit einem zweipoligen Steckpunkt 141 der Eingangsschnitt­ stelle 14 sowie mit einem zweipoligen Steckpunkt 151 der Aus­ gangsschnittstelle 15 verbunden ist. Weiterhin ist eine bidirek­ tionale Treiberschaltung 142 für die Signale SOP der Sensoren 5 und für die Signale SIA der Aktoren 6 angeordnet, wobei deren Differentialausgang und Differentialeingang gemeinsam mit einem zweipoligen Steckpunkt 143 der Eingangsschnittstelle sowie mit einem zweipoligen Steckpunkt 153 der Ausgangsschnittstelle ver­ bunden sind. Der unipolare Eingang des Treibers ist an einen Si­ gnalausgang 105 für das Signal SOP der Ablaufsteuereinrichtung 10, und der unipolare Ausgang des Treibers für das Signal SIA ist an den Signaleingang 126 der Signalzustandsspeicher 123 der Stu­ fen 95, 96, 97, 98 angeschlossen. Der Steuereingang zur Bestim­ mung der Signalflußrichtung DIR im Treiber ist mit dem Steueraus­ gang 106 der Ablaufsteuereinrichtung 10 verbunden. Zusätzlich weist die Eingangsschnittstelle 14 einerseits eine Treiberschaltung 144 für ein Freigabesignal ENI auf, deren Aus­ gang mit einem Eingang 131 der Freigabeeinrichtung 13 und deren Differentialeingang mit einem zweipoligen Steckanschluß 145 ver­ bunden ist. Andererseits weist sie eine Treiberschaltung 146 für ein Rückmeldesignal ER auf, wobei der Differentialausgang mit einem zweipoligen Steckpunkt 147 der Eingangsschnittstelle 14 und einem zweipoligen Steckpunkt 157 der Ausgangsschnittstelle 15 verbunden ist, und wobei der Eingang an einem Ausgang 133 der Freigabeeinrichtung 13 angeschlossen ist.

In der Ausgangsschnittstelle 15 ist eine Treiberschaltung 154 für ein zur nächsten Knoteneinrichtung bestimmtes Freigabesignal ENO angeordnet, deren Eingang mit einem Ausgang 132 der Freigabeein­ richtung 13 und deren Differentialausgang mit einem zweipoligen Steckpunkt 155 der Ausgangsschnittstelle verbunden ist.

Die Freigabeeinrichtung 13 weist dabei ein Steuereingang 130 für ein Steuersignal OR auf, der an der Ablaufsteuereinrichtung 10 angeschlossen ist.

Der Aufbau der Abschlußknoteneinrichtung 1′′ entspricht der in Fig. 2 dargestellten Sende/Empfangseinrichtung 1, wobei jedoch keine Sensoren 5 und Aktoren 6 angeschlossen sind, und ein Ab­ schlußstecker 159 anstelle einer nächsten Sende/Empfangseinrich­ tung an den Steckpunkten der Ausgangsschnittstelle 15 angesteckt ist. Im Abschlußstecker 159 sind dabei an den Steckpunkten 151, 153 und 157 jeweils ein Abschlußwiderstand 152, 156, und 158 an­ geordnet.

Die in Fig. 4 dargestellte Bussteuereinheit 3 weist eine Ablauf­ steuereinrichtung 30′ eine Schnittstelle 31 zur Mikroprozessor­ einheit 4′ eine Priorisierungseinrichtung 32, eine Ausgangs­ schnittstelle 33 zum Anschluß der Sende/Empfangseinrichtung 1, eine Empfangseinrichtung 34 für die Signale SIP der Sensoren 5, eine Sendeeinrichtung 35 für die Signale SOA der Aktoren und eine Kontrolleinrichtung 36 auf.

Die Ablaufsteuereinrichtung 30 ist zur Steuerung der Taktimpulse TAKT am Taktausgang 306 und zur Steuerung der Signalflußrichtung SIP, SOA durch ein Steuersignal DIRB am Steuerausgang 305 sowie zur Aktivierung/Deaktivierung der Send/Empfangseinrichtung 1 durch ein Freigabesignal ENO am Steuerausgang 308 einerseits mit­ tels eines Takteingangs 307 für die Systemtaktimpulse TAETG mit einem nicht dargestellten Taktgenerator der Mikroprozessoreinheit 4, und andererseits mittels eines Steuereingangs 302 für ein Steuersignal W und eines Steuereingangs 303 für ein Steuersignal RD über die Schnittstelle 31 mit der Mikroprozessoreinheit 4 so­ wie mittels eines Steuereingangs 304 für ein Prioritätssignal PW mit der Prioritätseinrichtung 32 verbunden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist, wie in Fig. 5 gezeigt, ein Taktgenerator 300 innerhalb der Ablaufsteuerein­ richtung 30 angeordnet, dessen Taktausgang für die Systemtaktim­ pulse TAFTG mit einer Taktsteuerschaltung 301 verbunden ist.

Die Schnittstelle 31 weist eine Dekodierschaltung 310 zur Adres­ sierung von Registern der Bussteuereinrichtung 3 auf, wobei die Dekodierschaltung mittels eines Adreßbusses 311 mit der Mikro­ prozessoreinheit 4 und mittels ihrer Adreßausgänge 312 mit Regi­ stern der Priorisierungseinrichtung 32, der Empfangseinrichtung 34, der Sendeeinrichtung 35 und der Kontrolleinrichtung 36 ver­ bunden sind. Zwei Anschlüsse 313 des Adreßbusses 311 für die Adreßsignale A6, A7 und die Adreßausgänge 312 für die Adreßsi­ gnale AA1-AA64 sind zudem an der Ablaufsteuereinrichtung 10 ange­ schlossen.

Weiterhin weist die, Schnittstelle 31 eine Ein/Ausgabeschaltung 315 zum Datenaustausch zwischen der Bussteuereinrichtung 3 und der Mikroprozessoreinheit 4 auf, wobei die Ein/Ausgabeschaltung mittels eines Datenbusses 316 mit der Mikroprozessoreinheit und mittels eines weiteren Datenbusses 317 für die Datensignale DI/O mit Registern der Priorisierungseinrichtung 32, der Empfangsein­ richtung 34, der Sendeeinrichtung 35 und der Kontrolleinrichtung 36 verbunden sind. An der Ein/Ausgabeschaltung 315 sind zur Steuerung der Datenflußrichtung mittels der Mikroprozessoreinheit 4, der Steuereingang 302 für das Steuersignal W und der Steuer­ eingang 303 für das Steuersignal RD angeschlossen.

In der Priorisierungseinrichtung 32 sind zwei Prioritätsregister 320 und eine Torschaltung 321 zur Erzeugung des Prioritätssignals PW am Ausgang 304 angeordnet.

Die Ausgangsschnittstelle 33 weist, ähnlich wie bei der Sende/ Empfangseinrichtung 1, 1′, eine Treiberschaltung 330 für die Taktimpulse TAKT auf, deren Eingang mit dem Taktausgang 306 der Ablaufsteuerung 30, und deren Differentialausgang mit einem zwei­ poligen Steckpunkt 331 der Ausgangsschnittstelle verbunden ist.

Weiterhin ist eine bidirektionale Treiberschaltung 332 für die Signale SIP der Sensoren 5 und für die Signale SOA der Aktoren 6 angeordnet, wobei der Differentialausgang und Differentialeingang der Treiberschaltung gemeinsam mit einem zweipoligen Steckpunkt 333 verbunden sind. Der unipolare Ausgang ist an einen Signalein­ gang 342 für das Signal SIP der Empfangseinrichtung 34 und der unipolare Eingang ist an einen Signalausgang 352 für das Signal SOA der Sendeeinrichtung 35 angeschlossen. Der Steuereingang für das Steuersignal DIRP zur Bestimmung der Signalflußrichtung ist mit dem Steuerausgang 305 der Ablaufsteuereinrichtung 30 verbun­ den.

Zusätzlich weist die Ausgangsschnittstelle 33 einerseits eine Treiberschaltung 334 für das Freigabesignal ENO auf, deren Ein­ gang mit dem Ausgang 308 der Ablaufsteuereinrichtung 30 und deren Differentialausgang mit einem zweipoligen Steckanschluß 335 ver­ bunden ist. Andererseits weist sie eine Treiberschaltung 336 für ein Rückmeldesignal ER auf, wobei der Differentialeingang mit einem zweipoligen Steckpunkt 337 und der Ausgang mit einem Zäh­ lereingang 365 der Kontrolleinrichtung 36 verbunden ist.

Die Empfangseinrichtung 34 beinhaltet für jede der Stufen 91, 92, 93, 94 von Sensoren 5 einer Sende/Empfangseinrichtung 1, 1′ vier 8-Bit Signalzustandsregister 340 und ein damit verbundenes 32-Bit Schieberegister 341 zur seriell/parallelen Wandlung der Signale SIP des Signaleingangs 342 und zur Zwischenspeicherung der Signa­ le SIP. Das Schieberegister 341 ist mittels eines Steuereingangs 343 für ein Steuersignal EN1 und mittels eines Schiebetaktein­ gangs 344 für ein Schiebetaktsignal SHPK mit der Ablaufsteuerein­ richtung 30 verbunden.

Die vier Signalzustandsregister 340 sind einerseits an den Daten­ bus 317 für die Daten DSI/O und an den Adreßausgang 312 für die Adreßsignale AA19-AA23, sowie andererseits mittels eines Ladeein­ gangs 345 für ein Ladesignal LDPK an die Ablaufsteuereinrichtung 30 angeschlossen.

Die Sendeeinrichtung 35 beinhaltet für jede der Stufen 95, 96, 97, 98 von Aktoren 6 der Sende/Empfangseinrichtung 1, 1′ vier 8-Bit Signalzustandsregister 350 und ein damit verbundenes 32-Bit Schieberegister 351 zur parallel/seriell Wandlung der Signale SOA des Signalausgangs 352 und zur Zwischenspeicherung der Signale SOA. Das Schieberegister 351 ist mittels eines Steuereingangs 353 für ein Steuersignal EN5, mittels eines Schiebetakteingangs 354 für ein Schiebetaktsignal SHAK, mittels eines Ladeeingangs 355 für ein Ladesignal LDAK und mittels eines Löscheingangs 356 für ein Löschsignal CRAK mit der Ablaufsteuereinrichtung 30 verbun­ den. Die vier Signalzustandsregister 350 sind einerseits an den Datenbus 317 für die Daten DSI/O und andererseits an den Adreß­ ausgang 312 für die Adreßsignale AA3-AA6 angeschlossen.

In der Kontrolleinrichtung 36 sind für jede der Stufen 91, 92, 93, 94 von Sensoren 5 ein 8-Bit Kontrollregister 362 und für jede der Stufen 95, 96, 97, 98 von Aktoren 6 ein Kontrollregister 363, sowie ein Taktzähler 360 und ein Rückmeldezähler 361 angeordnet, wobei alle Kontrollregister mit jedem der Zähler verbunden sind.

Die Kontrollregister 362 und 363 sind weiterhin an den Datenbus 317 für die Daten DI/O und an den Adreßausgang 312 für die Adreßsignale AA35-AA42 angeschlossen, sowie mittels der Steuer­ eingänge 343 und 354 für die Steuersignale EN1-EN8 mit der Ab­ laufsteuereinrichtung 30 verbunden.

Der Taktzähler 360 ist einerseits mittels seines Zähleingangs mit dem Taktausgang 306 sowie andererseits mittels seines Ladeein­ gangs 364 für ein Ladesignal LD und seines Zählerausgangs 367 für ein Zählersignal RCO1 mit der Ablaufsteuereinheit 30 verbunden.

Der Rückmeldezähler 361 ist einerseits mittels seines Zählein­ gangs 365 mit dem Ausgang der Treiberschaltung 336 sowie anderer­ seits mittels seines Ladeeingangs 364 für das Ladesignal LD und mittels seines Zählerausgangs 368 für ein Zählersignal RCO2 mit der Ablaufsteuereinheit 30 verbunden.

Die Wirkungsweise der Datenübertragungseinrichtung ist anhand eines in Fig. 6 dargestellten Funktionsdiagramms für die Sende-/ Empfangseinrichtungen 1, 1′ folgende:
Zunächst wird mittels der in Fig. 1 gezeigten Mikroprozessorein­ heit 4 die Bussteuereinheit 3 mit ihren in Fig. 4 und Fig. 5 dar­ gestellten Prioritätsregistern 320, den Kontrollregistern 362, 363 mit Taktzähler 360 und Rückmeldezähler 361 sowie den Signal­ zustandsregistern 350 für die Aktoren 6 und den Signalzustandsre­ gistern 340 für die Sensoren 5 mit vorbestimmten Anfangssignal­ werten geladen, wobei diese Anfangssignalwerte von der Anzahl der angeschlossenen Sende/Empfangseinrichtungen 1′ 1′ und der Anzahl der angeschlossenen Sensoren und Aktoren, sowie der Priorität einer Abfrage von Sensoren oder Ansteuerung von Aktoren abhängen.

Danach wird, wie in dem in Fig. 6 dargestellten Funktionsablauf des Ausführungsbeispiels, von der Bussteuereinheit 3 synchron mit einem Systemtaktimpuls TAKTG des Taktgenerators 300 ein Taktim­ puls TAKT über die Taktleitung 70 und ein Freigabesignal EN0 über die Freigabeleitung 72 an die in Fig. 1 bis 3 gezeigte Sende/Em­ pfangseinrichtung 1 gesendet und damit während der ersten beiden Taktimpulse der erste Sensor 5, zum Beispiel ein Schalter, der ersten Stufe 91 auf seinen Signalzustand SOP/SIP mittels der Ab­ laufsteuereinrichtung 10 am Signalzustandsspeicher 112 abgefragt und über die Signalleitung 71 in das Schieberegister 341 der Bus­ steuereinrichtung 3 eingelesen.

Daraufhin sendet die Sende/Empfangseinrichtung 1 mit dem nächsten Taktimpuls TAKT mittels ihrer Freigabeeinrichtung 13 ein Freiga­ besignal ENO an die nachgeschaltete Sende/Empfangseinrichtung 1′ und ein Rückmeldesignal ER an den Rückmeldezähler 361 der Bus­ steuereinrichtung 3 zum Dekrementieren seines Zählerstands, wäh­ rend der Taktzähler 360 durch die Taktimpulse TAKT dekrementiert wird. Der Abfragevorgang wiederholt sich anschließend bei der Sende/Empfangseinrichtung 1′.

Da der Sende/Empfangseinrichtung 1′ eine Abschlußknoteneinrich­ tung 1′′ ohne angeschlossene Sensoren und Aktoren nachgeschaltet ist, wird nun von der Abschlußknoteneinrichtung 1′′ ein Rückmelde­ signal ER mit doppelter Zeitdauer erzeugt. Danach wird mittels der Kontrolleinrichtung 36 durch Vergleich der Zählerstände über­ prüft, ob alle Sende/Empfangseinrichtungen korrekt angeschlossen und abgearbeitet wurden, und die Ablaufsteuereinrichtung 30 ab­ hängig vom Vergleichsergebnis gesteuert.

Nachdem der Abfragevorgang der letzten Sende/Empfangseinrichtung 1′ beendet ist, werden einerseits die in das Schieberegister 341 eingelesenen Signalzustände SOP/SIP der Sende/Empfangseinrichtun­ gen 1, 1′ in die Signalzustandsregister 340 der Bussteuereinrich­ tung 3 für eine weitere Bearbeitung durch die Mikroprozessorein­ heit 4 zwischengespeichert, und andererseits setzt die Taktsteu­ erschaltung 301 der Bussteuereinrichtung 3 zum Zeitpunkt 81 den Taktimpuls TAKT für eine Taktperiode aus, wobei dies am Steuer­ eingang 303 der Ablaufsteuereinrichtung 30 durch das Steuersignal RD der Mikroprozessoreinheit 4 gesteuert wird.

Das Aussetzen eines Taktimpulses TAKT wird von der Taktüberwa­ chung 101 der Sende/Empfangseinrichtungen 1, 1′ erkannt und be­ wirkt mittels deren Ablaufsteuereinrichtung 10 ein Weiterschalten auf die nächste Stufe 92 von Sensoren 5. Daraufhin wiederholt sich der Abfragevorgang in seinem Funktionsablauf bis zur vierten Stufe 94.

Danach setzt, wie in Fig. 6 gezeigt, die Taktsteuerschaltung 301 (Fig. 5) der Bussteuereinrichtung 3 zum Zeitpunkt 82 den Taktim­ puls TAKT für zwei Taktperioden aus, wobei dies an dem Steuerein­ gang 302 durch das Steuersignal W und an dem Steuereingang 304 durch das Steuersignal PW der Mikroprozessoreinheit 4 gesteuert wird.

Gleichzeitig werden die Signalzustände SOA/SIA für die Aktoren 6 von der Mikroprozessoreinheit 4 über die Ein/Ausschaltung 315 und die Signalzustandsregister 350 in das Schieberegister 351 der Bussteuereinrichtung 3 geladen.

Das Aussetzen der zwei Taktimpulse TAKT wird von der Taktüberwa­ chung 102 der Sende/Empfangseinrichtungen 1, 1′ erkannt und be­ wirkt mittels der Ablaufsteuereinrichtung 10 ein Umschalten auf die fünfte Stufe 95, eines ersten Aktors 6.

Anschließend sendet die Bussteuereinrichtung 3 das Freigabesignal ENO und danach den Signalzustand SOA/SIA an die Sende/Empfangs­ einrichtung 1, wobei der Signalzustand in den Signalzustandsspei­ cher 123 der Stufe 95 geladen und mittels der Ablaufsteuerein­ richtung 10 der Aktor zum Beispiel ein Motor ein- oder ausge­ schaltet wird.

Daraufhin sendet die Sende/Empfangseinrichtung 1 mit dem nächsten Taktimpuls TAKT mittels ihrer Freigabeeinrichtung 13 ein Freiga­ besignal ENO an die nachgeschaltete Sende/Empfangseinrichtung 1′ und ein Rückmeldesignal ER an den Rückmeldezähler 361 der Bus­ steuereinrichtung 3. Der Übertragungsvorgang wiederholt sich an­ schließend bei der Sende/Empfangseinrichtung 1′.

Das Weiterschalten zu den Aktoren 6 der nachfolgenden Stufen 96, 97, 98 der Sende/Empfangseinrichtungen 1, 1′ erfolgt wieder durch Aussetzen eines einzelnen Taktimpulses TAKT, und das übertragen der Signalzustände SOA/SIA erfolgt wie bei Stufe 95.

Nach Beendigung des Übertragungvorgangs zur achten Stufe 98, setzt die Taktsteuerschaltung 301 der Bussteuereinrichtung 3 zum Zeitpunkt 83, wie in Fig. 6 dargestellt, den Taktimpuls TAKT für drei Taktperioden aus, wobei dies durch das Fehlen der Steuersi­ gnale W (302) und PW (304) der Mikroprozessoreinheit 4 gesteuert wird.

Das Aussetzen der drei Taktimpulse TAKT wird von der Taktüberwa­ chung 103 der Sende/Empfangseinrichtungen 1, 1′ erkannt und be­ wirkt mittels der Ablaufsteuereinrichtung 10 ein Umschalten wie­ der auf die erste Stufe 91, eines ersten Sensors 5. Danach er­ folgt das Abfragen der Sensoren 5 der Stufen 91 bis 94 wie be­ schrieben.

Wird am Ende der Abfrage der Stufe 94 der Mikroprozessoreinheit 4 nur ein Steuersignal W an den Steuereingang 302 der Taktsteuer­ schaltung 301 bzw. der Ablaufsteuereinrichtung 30 gesendet, so werden von der Taktsteuerschaltung 301 ebenfalls die Taktimpulse TAKT für eine Taktperiode ausgesetzt und damit ein Weiterschalten auf die Stufe 95 bis 98, sowie ein übertragen von Signalzuständen zu den Aktoren 6 ermöglicht (nicht in Fig. 6 gezeigt).

Ist nach dem Übertragungsvorgang zur Stufe 98 das Steuersignal W von der Mikroprozessoreinheit 4 noch vorhanden, so wird wieder auf die Stufen 91 bis 94 zur Abfrage der Sensoren 5 durch Ausset­ zen eines Taktimpulses TAKT weitergeschaltet, wobei die Signal­ flußrichtung zur Abfrage und Übertragung der Signalzustände durch die Mikroprozessoreinheit 4 im Zusammenspiel mit der Ablaufsteu­ ereinrichtung 30 der Bussteuereinrichtung 3 und der Ablaufsteuer­ einheit 10 der Sende/Empfangseinrichtungen 1, 1′, jedoch ohne die Taktüberwachung 102 und 103 der Sende/Empfangseinrichtungen 1, 1′, gesteuert wird.

Durch ein Aussetzen der Taktimpulse TAKT für zwei oder drei Takt­ perioden kann dieses kontinuierliche Weiterschalten von Stufe zu Stufe unterbrochen werden, und zum ein bis mehrmaligen Abfragen von Sensoren 5 der Stufen 91 bis 94 oder zum ein bis mehrmaligen Ansteuern von Aktoren 6 der Stufen 95 bis 98 umgeschaltet werden.

Um eine fehlerbehaftete Übertragung von Signalzuständen SOA/SIA zu den Aktoren 6 auszuschließen, werden mittels der Mikroprozes­ soreinheit 4 gesteuert, in bekannter Weise das übertragen der Si­ gnalzustände dreimal hintereinander durchgeführt und mittels einer zwei-aus- drei Auswahlschaltung 122 der Knoteneinrichtungen 1, 1′ nach Fig. 2 die fehlerfreien Signalzustände SOA/SIA für die Aktoren ausgewählt.

Sind an der Sende/Empfangseinrichtung 1 in einer Stufe 91, 92, 93, 94 nicht alle Sensoren 5, und/oder in einer Stufe 95, 96, 97, 98 nicht alle Aktoren 6 angeschlossen, so wird dies der Sende-/ Empfangseinrichtung 1 mittels der Anschlußkontrollschaltungen 113, 124 durch die Signale P1-P8 signalisiert, und führt beim Ak­ tivieren dieser Sende/Empfangseinrichtung 1 während des Abfrage- oder Ansteuerungsvorgangs zum unmittelbaren Erzeugen des Freigabe­ signals ENO und das Rückmeldesignals ER, wodurch unmittelbar die nächste Sende/Empfangseinrichtung 1′ zur Abfrage des Sensors 5 oder zur Ansteuerung des Aktors 6 aktiviert wird.

Die Signalverarbeitungseinrichtung 2 kann aufgrund des von der Sende/Empfangseinrichtung 1 unmittelbar gesendeten Rückmeldesi­ gnals ER in Abhängigkeit von einem Programmablauf erkennen, ob der nicht angeschlossene Sensor 5 oder Aktor 6 einen fehlerhaften oder einen vorbestimmten Betriebszustand darstellt.

Im vorbestimmten Betriebszustand verkürzt sich somit die Zeitdau­ er für einen Betriebszyklus, bestehend aus dem Abfragen der Sen­ soren 5 und/oder Ansteuern der Aktoren 6 aller Stufen 91 bis 98.

Im fehlerhaften Betriebszustand wird mittels der Signalverarbei­ tungseinrichtung 2 eine Fehlermeldung an einem nicht dargestell­ ten Anzeigemittel angezeigt und das Gerät abgeschaltet.

Claims (20)

1. Datenübertragungseinrichtung mit einer Signalverarbeitungs­ einrichtung (2) und mit in weihe angeordneten Sende/Empfangs­ einrichtungen (1, 1′), bei welcher in verschiedenen Positio­ nen (5, 6) befindliche digitale Signalzustände seriell über­ tragbar sind, wobei das übertragen der Signalzustände syn­ chron zu Taktimpulsen eines Taktgenerators (300) über eine gemeinsame Signalleitung (71) und ein übertragen der Taktim­ pulse über eine gemeinsame Taktleitung (70) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende/Empfangseinrichtungen (1, 1′) mittels einer Takt­ steuerschaltung (301) der Signalverarbeitungseinrichtung (2) durch Aussetzen von Taktimpulsen zum übertragen von Signalzu­ ständen steuerbar sind.

2. Datenübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Taktsteuerschaltung (301) gemeinsam mit ei­ ner Ablaufsteuereinrichtung (30) in einer Bussteuereinrich­ tung (3) der Signalverarbeitungseinrichtung (2) angeordnet sind, die mittels einer Mikroprozessoreinheit (4) der Signal­ verarbeitungseinrichtung steuerbar sind.

3. Datenübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sende/Empfangseinrichtung (1, 1′) eine Ab­ laufsteuereinrichtung (10) aufweist, in der eine Taktüberwa­ chungsschaltung (101, 102, 103) und eine Sende/Empfangssteu­ ereinrichtung (100) zum Erfassen des Aussetzens von Taktim­ pulsen angeordnet sind.

4. Datenübertragungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, da­ durch gekennzeichnet, daß den Positionen (5, 6) der Sende/Emp­ fangseinrichtung (1, 1′) weiterschaltbare Stufen (91, 92, 93, 94) für Sensoren (5) und weiterschaltbare Stufen (95, 96, 97, 98) für Aktoren (6) zugeordnet sind.

5. Datenübertragungseinrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Taktsteuerschaltung (301) einerseits, zum übertragen von Signalzuständen, die Taktimpulse für drei Taktperioden zur Abfrage von Sensoren (5) und für zwei Taktperioden zur Ansteuerung von Aktoren (6) aussetzbar sind, und andererseits zum Weiterschalten der Po­ sitionen (5, 6) die Taktimpulse für eine Taktperiode aussetz­ bar sind.

6. Datenübertragungseinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, da­ durch gekennzeichnet, daß mittels der in der Sende/Empfangs­ einrichtung (1, 1′) vorgesehenen Taktüberwachungsschaltung (103) das Aussetzen von drei Taktperioden, mittels der Takt­ überwachungsschaltung (102) das Aussetzen von zwei Taktperi­ oden und mittels der Taktüberwachungsschaltung (101) das Aus­ setzen von einer Taktperiode erkennbar sind.

7. Datenübertragungseinrichtung nach den Ansprüchen 3 und 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Signalzustände einer jeden Stu­ fe (91, 92, 93, 94) mit Sensoren (5) und/oder einer jeden Stufe (95, 96, 97, 98) mit Aktoren (6) mittels der Mikropro­ zessoreinheit (4) mit einer vorbestimmten Häufigkeit abfrag­ bar, steuerbar und auswertbar sind.

8. Datenübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bussteuereinrichtung (3) eine Schnittstelle (31) zu der Mikroprozessoreinheit (4) aufweist, in der eine Dekodierschaltung (310) zur Adressierung von Registern der Bussteuereinrichtung, eine Ein/Ausgabeschaltung (315) zum Da­ tenaustausch von und zur Mikroprozessoreinheit und eine Prio­ risierungseinrichtung (32) sowie Steuereingänge (302, 303, 304) zur Steuerung der Ablaufsteuereinrichtung (30) und der Taktsteuerschaltung (301) angeordnet sind.

9. Datenübertragungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bussteuereinrichtung (3) Signalzustandsre­ gister (340) und Schieberegister (341), sowie Signalzustands­ register (350) und Schieberegister (351) aufweist, mittels denen die Signalzustände der Sensoren (5) und der Aktoren (6) speicherbar sind und der Signalfluß seriell/parallel oder parallel/seriell umwandelbar ist.

10. Datenübertragungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sende/Empfangseinrichtung (1, 1′) Signalzustandsspeicher (112) für die Signalzustände der Sensoren (5) sowie Signalzustandsspeicher (123) und Auswahl­ schaltungen (122) für die Signalzustände der Aktoren (6) auf­ weist.

11. Datenübertragungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sende/Empfangseinrichtung (1, 1′) eine Freigabeeinrichtung (13) aufweist, mittels der ein Freigabesignal zu einer nachgeschalteten Sende/Empfangsein­ richtung und ein Rückmeldesignal über eine gemeinsame Rück­ meldeleitung (73) zur Bussteuereinrichtung (3) sendbar sind.

12. Datenübertragungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der letzten Sende/Empfangsein­ richtung (1′) eine Abschlußeinrichtung (1′′) nachgeschaltet ist, mittels der ein Rückmeldesignal doppelter Zeitdauer er­ zeugbar ist.

13. Datenübertragungseinrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bussteuereinrichtung (3) ei­ nen Rückmeldezähler (361) aufweist, dessen vorbestimmbarer Zählerstand durch das Rückmeldesignal dekrementierbar ist.

14. Datenübertragungseinrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bussteuereinrichtung (3) ei­ nen Taktzähler (360) aufweist, dessen vorbestimmbarer Zähler­ stand durch Taktimpulse der Taktsteuerschaltung (301) dekre­ mentierbar ist.

15. Datenübertragungseinrichtung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende/Empfangseinrichtung (1, 1′) abhängig von einem Ergebnis eines Vergleichs der beiden Zählerstände mittels einer Kontrolleinrichtung (36) und der Ablaufsteuereinrichtung (30) der Bussteuereinrichtung (3) steuerbar ist.

16. Datenübertragungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Stufe (91, 92, 93, 94) eine Anschlußkon­ trollschaltung (113) für die Sensoren (5) und jeder Stufe (95, 96, 97, 98) eine Anschlußkontrollschaltung (124) für die Aktoren (6) zugeordnet ist.

17. Verfahren zur seriellen Datenübertragung von in verschiedenen Positionen (5, 6) befindlichen Signalzuständen von in Reihe angeordneten Sende/Empfangseinrichtungen (1, 1′), wobei das übertragen der Signalzustände synchron zu Taktimpulsen eines Taktgenerators (300) über eine gemeinsame Signalleitung (71) und ein übertragen der Taktimpulse über eine gemeinsame Takt­ leitung (70) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signal­ flußrichtung zum übertragen der Signalzustände und ein Wei­ terschalten der Positionen durch Aussetzen der mittels des Taktgenerators (300) erzeugten Taktimpulse über eine oder mehrere Taktperioden gesteuert werden.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalflußrichtung zu einer Abfrage von Sensoren (5) durch Aussetzen von drei Taktperioden und zu einem Ansteuern von Aktoren durch Aussetzen von zwei Taktperioden, sowie das Wei­ terschalten durch Aussetzen einer einzelnen Taktperiode ge­ steuert werden.

19. Verfahren nach den Ansprüchen 17 und 18, dadurch gekennzeich­ net, daß die Signalzustände einer jeden Position mittels ei­ ner Mikroprozessoreinheit (4) einer Signalverarbeitungsein­ richtung (2) mit einer vorbestimmten Häufigkeit abgefragt, angesteuert und ausgewertet werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer freien Position einer Sende/Empfangs­ einrichtung unmittelbar ein Freigabesignal zum Aktivieren ei­ ner nächsten Sende/Empfangseinrichtung zum Abfragen deren Po­ sition erzeugt wird.