DE4329740A1

DE4329740A1 - Ringbus-System

Info

Publication number: DE4329740A1
Application number: DE4329740A
Authority: DE
Inventors: Horst Bendrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1995-03-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Ringbus-System für die An steuerung von Aktoren, wie z. B. Schaltmagnete von Mag netventilen oder elektrische Kontakte schaltender Re lais, elektrischer Antriebsmotoren, Warn- oder Anzeige lampen oder dergleichen, die im Verlauf eines Prozes ses, z. B. der Bearbeitung eines Werkstückes mittels einer NC- oder CNC-gesteuerten Werkzeugmaschine in vor gegebener Reihenfolge, gegebenenfalls auch nach Maßgabe von Betriebszuständen und/oder parameterüberwachender Sensoren einzeln oder zu mehreren aktiviert werden müs sen. Diesen Aktoren sind einzeln zugeordnete Erken nungs- und Betätigungsstufen vorgesehen, denen in eine Folge von Impulsen kodiert die Information über Zeit punkt der Ein- und Ausschaltung der einzelnen Aktoren über eine einzige Informations-Signalleitung zugeführt wird, die von einem Steuerausgang einer zentralen elek tronischen Steuereinheit ausgeht und zu einem (Kon troll-)Signaleingang dieser Steuereinheit wieder zu rückführt. Abgesehen von einer ersten Erkennungs- und Betätigungsstufe, die unmittelbar an den Steuerausgang der elektronischen Steuereinheit angeschlossen ist, und über einen ersten weiterführenden Abschnitt der Steuer leitung mit der nächsten Erkennungs- und Betätigungs stufe verbunden ist und abgesehen von der letzten Er kennungs- und Betätigungsstufe des Systems, die aus gangsseitig unmittelbar an den Signaleingang der elek tronischen Steuerstufe angeschlossen ist, sind sämtli che weiteren Erkennungs- und Betätigungsstufen mit je zwei Erkennungs- und Betätigungsstufen über je einen Abschnitt der Steuerleitung verbunden, nämlich einer ausgangsseitig angeordneten und einer eingangsseitig angeordneten, so daß sich insgesamt eine Ringanordnung der Erkennungs- und Betätigungsstufen und deren Aktoren ergibt, die auch nur über eine einzige Spannungs-Ver sorgungsleitung und eine einzige Massenleitung "ring förmig" aus der Versorgungs-Spannungsquelle gespeist werden.

In gängiger Gestaltung solcher Ringbus-Systeme wird sämtlichen Erkennungs- und Betätigungsstufen (E/B-Stu fen) die vollständige Adressier- und Befehlsinforma tion, die in impuls-codierter Form vorliegt, angeboten, aus deren Verarbeitung die einzelnen E/B-Stufen erken nen müssen, ob sie angesprochen sind und welcher Befehl ausgeführt werden soll. Die von den einzelnen E/B-Stu fen auszuwertende Information ist sehr umfangreich, so daß ihre Verarbeitung relativ viel Zeit in Anspruch nimmt und auch pro E/B-Stufe mit einem entsprechend hohen technischen Aufwand verknüpft ist.

Die heute verfügbaren Bus-Systeme sind daher für zahl reiche Anwendungsfälle zu aufwendig und zu teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Ringbus-System der eingangs genannten Art zu schaffen, das sowohl eine schnelle Verarbeitung der Adressen und Befehlsinforma tionen ermöglicht, dabei gleichwohl einfach und funk tionssicher aufgebaut ist und daher auch kostengünstig herstellbar und einsetzbar ist, wobei dieses Ringbus- System insbesondere für die Ansteuerung einer Vielzahl von Aktoren geeignet sein soll, deren zweckgerechte Nutzung lediglich deren Ein- und Ausschaltbetätigung erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merk male gelöst.

Hiernach ist jeder der E/B-Stufen mindestens ein und vorzugsweise auch nur ein Informationsimpuls der elek trischen Steuereinheit zugeordnet, durch dessen - se rielle - Einordnung in die von der Steuereinheit ausge sandten Informations-Impulsfolge die Adressierung der anzusprechenden E/B-Stufe und durch dessen Impulsform, - Dauer - die Befehlsinformation Ein- bzw. Ausschalten für den Aktor kodiert ist, wobei die einzelnen E/B-Stu fen ihrerseits gleichsam Abschnitte der Steuerleitung bilden, welche die zu- und weiterführenden Abschnitte der Steuerleitung miteinander verbinden. Die einzelnen E/B-Stufen sind so gestaltet, daß sie die zu ihrer ei genen Ansteuerung ausgenutzten Informationsimpulse lö schen und nur die zur Ansteuerung der nachfolgend - von der jeweiligen Stufe aus gesehen kontrolleingangssei tig - angeordneten E/B-Stufen vorgesehenen Impulse wei terleiten.

Sowohl die Generierung der Informations-Impulsfolgen als auch deren "Dekodierung" durch die angesprochene Erkennungs- und Verarbeitungsstufe sind mit einfachsten elektronisch-schaltungstechnischen Mitteln realisier bar, so daß das erfindungsgemäße Ringbus-System auch entsprechend preisgünstig realisierbar ist. Die bauli che Einfachheit des Systems fördert auch dessen Funk tionszuverlässigkeit.

Die Adressierung der einzelnen E/B-Stufen und Unter drückung der ihnen zugeordneten Steuerinformation in den weitergeleiteten Impulsfolgen ist besonders ein fach, wenn, wie gemäß Anspruch 2 vorgesehen, die zeit liche Einordnung der Informationsimpulse in deren Im pulsfolge der Reihenfolge entspricht, mit der die E/B- Stufen zwischen den Impulsausgang und den Kontrollein gang der elektronischen Steuereinheit in Reihe geschal tet sind.

Eine periodische Wiederholung der Informationsimpuls folgen, zweckmäßigerweise mit einer festen Zykluszeit, ergibt eine für die Zuverlässigkeit der Funktion des Ringbus-Systems günstige hohe Redundanz der Steuerungs- Information, für deren Format durch die Merkmale der Ansprüche 4 bis 7 vorteilhafte Gestaltungsmöglichkeiten angegeben sind.

Wenn, wie gemäß Anspruch 8 vorgesehen, die Dauer einer der Informationszeitspanne nachfolgenden Synchronisa tionszeitspanne mindestens der Dauer T_I der Informa tionszeitspanne entspricht und vorzugsweise etwas größer ist, so ist auf einfache Weise auch bei einen asynchronen Anlauf der Steuerimpuls-Ausgabe ein Über gang zu einem synchronen Betrieb des Ringbus-Systems möglich.

Mit Hilfe gemäß den Ansprüchen 9 und 10 vorgesehener und den Informations-Impulsen zugefügter Kontrollimpul se ist - durch deren Ausbleiben - eine Unterbrechung des Ringbus-Systems auf einfache Weise feststellbar.

Durch die Merkmale der Ansprüche 11 bis 15 sind zweck mäßig spezielle Gestaltungen einzelner Funktionselemen te der E/B-Stufen des Ringbus-Systems angegeben, deren Realisierung mit gängigen Mitteln der digital-elektro nischen Schaltungs- und Impulsformungs-Technik reali sierbar sind.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Ringbus-Sy stems ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeich nung. Es zeigen

Fig. 1 ein schematisch vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Ringbus-Systems mit ei ner Anzahl von zur Betätigung je eines Aktores vorgesehenen Erkennungs- und Betätigungs (E/B)- Stufen;

Fig. 2 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung des Ringbus- Systems gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer im Rahmen des Ring bus-Systems gemäß Fig. 1 einsetzbaren E/B-Stu fe.

In der Fig. 1 ist insgesamt mit 10 ein Ringbus-System bezeichnet, mittels dessen eine größere Anzahl (n) von Aktoren 11 _i (i = 1,2, . . . , n) individuell ansteuerbar sind.

Unter "Aktoren" zu verstehen sind z. B. ein Schaltmagnet 11₁ eines Magnetventils 12 oder ein Schaltmagnet 11₂ eines elektrischen Relais 13 oder ein Elektromotor 11 _i, eine Leuchtdiode oder eine andere elektrisch steuerbare Lichtquelle 11 _(n-1) als elektro-optischer Wandler oder auch ein zur Vorsteuerung eines der vorgenannten Akto ren geeigneter Treiber 11 _n, wie beispielhaft in der Fig. 1 dargestellt. Für diese Aktoren 11₁ bis 11_n ist ein Gleichspannungs-Versorgungsnetzgerät 14 vorgesehen, das an seinem Plus-Spannungsausgang 16 eine Spannung von z. B. 24 Volt abgibt. Die Plus-Spannungs-Versorgungs leitung 17, über die den Aktoren 11 _i die Versorgungs spannung zuführbar ist und die Massenleitung 18, an die die Aktoren 11 _i gemeinsam angeschlossen sind, sind je weils als Ringleitungen ausgeführt, die vom Plus-Pol 16 bzw. der Schaltungsmasse 19 des Netzgeräts 14 ausgehen und zu diesem "schleifenförmig" zurückgeführt sind.

Jedem der Aktoren 11 _i ist eine Erkennungs- und Betäti gungsstufe 20 _i (i = 1,2, . . . ,n) zugeordnet, die durch eine insgesamt mit 21 bezeichnete Steuerleitung in Rei he geschaltet sind, derart, daß die erste Betätigungs- und Erkennungsstufe 20₁ an einen Steuerausgang 22 einer zentralen elektronischen Steuereinheit 23 und die Er kennungs- und Betätigungsstufe 2 _n des "letzten" Aktors 11 _n an einen Signaleingang 24 der elektronischen Steu ereinheit 23 angeschlossen sind, während im übrigen je zwei der in der genannten Reihenfolge "im Ring" mitein ander verbundenen Betätigungs- und Erkennungsstufen 20 _i und 20 _i+1 durch einen entsprechenden Abschnitt 21 _i,i+1 miteinander verbunden sind.

Im Rahmen des Ringbus-Systems 10 haben die Erkennungs- und Betätigungsstufen 20 _i die Funktion, zu erkennen, daß der jeweilige Aktor 11 _i, dem sie einzeln zugeordnet sind, betätigt werden muß und diese Betätigung auszulö sen.

Die Betätigung des jeweiligen Aktors 11 _i erfolgt durch Ansteuerung eines elektronischen Schalters 25 (Fig. 3), über den dem jeweiligen Aktor 11 _i die Versorgungsspan nung - im durchgesteuerten Zustand des Schalters 25 - zugeführt ist.

Zur Erläuterung des Prinzips, nachdem die Erkennungs- und Betätigungsstufen 20 _i "erkennen", daß der ihnen je weils einzeln zugeordnete Aktor 11 _i betätigt - ein- oder ausgeschaltet - werden muß, sei nunmehr auch auf das Impulsdiagramm der Fig. 2 Bezug genommen.

Die elektronische Steuereinheit 23 erzeugt fortlaufend, d. h. periodisch mit einer Zykluszeit T_zyk durch den obersten - ersten - Impulszug der Fig. 2 repräsentierte Impulsfolgen 26, innerhalb derer jedem der Aktoren 11₁ bis 11_n ein Hoch-Pegel-Impuls 27 _i definierter Dauer t_p oder T_p als Informationsimpuls zugeordnet ist. Zusätz lich erzeugt die elektronische Steuereinheit 23 inner halb jeder der Impulsfolgen 26 einen Kontrollimpuls 28, aus dessen Empfang am Signaleingang 24 die elektroni sche Steuereinheit 23 erkennt, daß das Ringbus-System intakt, d. h. nicht unterbrochen ist.

Innerhalb einer Informationszeitspanne der Dauer T_I die mit dem Einsetzen des ersten Informationsimpulses 27₁ im Zeitpunkt t₁ beginnt, ab welchem auch die Zykluszeit T_zyk anläuft, und mit dem Abfallen des Kontrollimpulses 28 endet, werden die Informationsimpulse 27 _i sowie der Kontrollimpuls 28 mit einer festen Periodendauer T er zeugt, die beim gewählten Erläuterungsbeispiel dem 3 fachen der Dauer t_p der kürzeren Impulse der Impulsfol gen 26 entspricht, während die Dauer T_p der längerdau ernden Informationsimpulse, z. B. der Impulse 27₁ und 27₂ der Impulsfolge 26 dem doppelten Wert 2t_p der Dauer der kürzeren Impulse, beim gewählten Erläuterungsbei spiel des dritten Informationsimpulses 27₃ entspricht. Die Dauer des Kontrollimpulses 28 ist im Prinzip belie big und beim gewählten Erläuterungsbeispiel gleich der Dauer t_p der kürzeren Impulse gewählt.

An die Informationszeitspanne T_I schließt sich eine bis zum Ende der Zykluszeit T_zyk dauernde Synchronisations zeitspanne der Dauer T_syn an, die mindestens der Infor mationszeitspanne T_I entspricht und vorzugsweise um ei nige Impulsdauern t_p länger ist als diese.

Durch "Abfragen" der Impulsdauern t_p oder T_p (= 2t_p) vermögen die Erkennungs- und Betätigungsstufen 20 _i fest zustellen, ob der von ihnen jeweils gesteuerte Aktor 11 _i betätigt werden soll oder nicht. Für das zur Erläu terung gewählte Ausführungsbeispiel sei davon ausgegan gen, daß in die größere Impulsdauer T_p = 2t_p die Infor mation "Einschalten" und in die kürzere Impulsdauer t_p die Information "Ausschalten" kodiert sei.

Damit durch die Impulsfolgen 26 bzw. deren Informations impulse 27 _i auch eine zutreffende Adressierung der ein zelnen Erkennungs- und Betätigungsstufen 20 _i möglich ist, d. h. diese feststellen können, welchen Befehl sie ausführen sollen, ist für diese Impulsfolgen 26 die folgende Verarbeitung durch die Erkennungs- und Betäti gungsstufen 20 _i vorgesehen:

Mit dem Einsetzen des ersten Informationsimpulses 27₁, der von der ersten Verarbeitungs- und Erkennungsstufe 20₁ empfangen wird, prüft diese seine Impulsdauer und "reagiert" hierauf, wie durch die Impulsdauer t_p oder 2t_p kodiert. Hierauf wird dieser Informationsimpuls 27₁ durch die "angesprochene" Erkennungs- und Verarbeitungs stufe 20₁ gelöscht, dieser gleichsam aus der Impulsfol ge 26 entfernt, so daß der nächsten Erkennungs- und Be tätigungsstufe 20₂ lediglich eine "reduzierte" Impuls folge 26′ zugeleitet wird, die den ersten Informations impuls 27₁ nicht mehr enthält, sondern demgemäß mit de ren zweitem Informationsimpuls 27₂ beginnt, auf dessen Einsetzen die zweite Erkennungs- und Betätigungsstufe 20₂ wieder mit dem schon erläuterten Prüfvorgang rea giert und ihrerseits diesen Impuls aus der Impulsfolge 26′ "löscht". Die an die zweite Erkennungs- und Betäti gungsstufe 20₂ weitergeleitete Impulsfolge 26′ ist in der Fig. 2 durch deren fünften Impulszug repräsentiert.

Die gemäß Fig. 2 zur Erläuterung angenommene Impulsfol ge 26, die nur drei Informationsimpulse 27₁, 27₂ und 27₃ und den Kontrollimpuls 28 umfaßt, setzt natürlich ein entsprechend "kleines" Ringbus-System mit nur drei Ak toren voraus, die zum Zweck der Erläuterung als Schalt magnete von Magnetventilen angenommen seien. Der Infor mationsinhalt der Impulsfolge 26 ist demgemäß, daß die ersten beiden Aktoren dieses Ringbus-Systems einge schaltet werden oder bleiben sollen, während der dritte ausgeschaltet werden soll oder ausgeschaltet bleiben soll, was jeweils aus der Impulsdauer T_p bzw. t_p er kannt wird.

Aus dem die Informations-Impulsfolge 26 abschließenden Kontrollimpuls 28 erkennt die zentrale elektronische Steuereinheit 23 schließlich, ob das Ringbus-System in takt ist. Wird der Kontrollimpuls 28 nicht empfangen, so wird spätestens nach Ablauf der Zykluszeit T_zyk das System außer Funktion gesetzt. Wird hingegen der Kon trollimpuls 28 empfangen, so wird nach Ablauf der Zyk luszeit T_zyk und mit einer dieser entsprechenden Perio dendauer die Aussendung der durch die Impulsfolgen 26 bzw. 26′ usw. repräsentierten "Telegramme", die an die einzelnen Erkennungs- und Betätigungsstufen 20₁ bis 20₃ des angenommenen Ringbus-Systems gerichtet sind, fort gesetzt.

Um diese Funktion der "Erkennung" und Betätigung zu er füllen, sind die Erkennungs- und Betätigungsstufen beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel mit dem im einzelnen der Fig. 3 entnehmbaren, elektronisch- schaltungstechnischen Aufbau realisiert, auf die nun mehr ebenfalls Bezug genommen sei.

Der Eingang 29₁ der ersten E/B-Stufe 20₁, der an diesem die Ausgangsimpulsfolgen 26 der elektronischen Steuer einheit 23 zugeleitet sind, ist mit dem einen Eingang 31 eines ersten Zwei-Eingangs-UND-Gliedes 32, dem D- (Daten) -Eingang 33 eines D-Flip-Flops 34 sowie mit dem einen Eingang 36 eines zweiten Zwei-Eingangs-UND-Glie des 37 verbunden. An seinem zweiten Eingang 38 empfängt das erste Zwei-Eingangs-UND-Glied 32 das Ausgangssignal einer einer ersten Impulsformerstufe 39, die zwischen das zweite Zwei-Eingangs-UND-Glied 37 und das D-Flip- Flop 34 geschaltet ist, nachgeschalteten, zweiten Im pulsformerstufe 41, deren Ausgangssignal, bedingt durch die im einzelnen noch zu erläuternde Funktion der E/B- Stufe 20₁ im Zeitpunkt t₁ des Einsetzens der Impulsfol ge 26 ein Niedrig-Pegel-Signal ist und dieses für eine Zeitspanne Δt, die größer ist als die Impulsdauer T_p der länger dauernden Informationsimpulse 27₁ und 27₂, jedoch kleiner als die Periodendauer T der Informations impulse 27 _i, so daß das erste Zwei-Eingangs-UND-Glied 32 für diese Zeitspanne Δt gesperrt ist und daher den ersten Informationsimpuls 27₁ nicht zum Ausgang 42 der E/B-Stufe 20₁ weiterleitet, mit dem der Ausgang 43 des ersten Zwei-Eingangs-UND-Gliedes 32 direkt verbunden ist.

Das Ausgangssignal 54 (Fig. 2) der zweiten Impulsfor merstufe 41 ist auch einem Inverter 44 zugeleitet, des sen somit zu dem Ausgangssignal 54 der zweiten Impuls formerstufe 41 dem Pegel nach komplementäres Ausgangs signal 56 dem zweiten Eingang 40 des zweiten Zwei-Ein gangs-UND-Gliedes 37 zugeleitet ist. Das Ausgangssignal 57 dieses zweiten Zwei-Eingangs-UND-Gliedes 37 ist dem gemäß ein dem ersten Informationsimpuls 27₁ entsprechen der Ausgangsimpuls, der zu einer impulsformenden Weiter verarbeitung der ersten Impulsformerstufe 39 zugeleitet ist, des weiteren als Informationsimpuls einer dritten, der zweiten Impulsformerstufe 41 nachgeschalteten Im pulsformerstufe 45, deren Ausgang 46 mit dem Rücksetz- Eingang 47 des D-Flip-Flops 34 verbunden ist, dem an seinem Takt-Eingang 48 das Ausgangssignal 51 der ersten Impulsformerstufe 39 zugeleitet ist. Ist das Ausgangs signal des D-Flip-Flops 34 ein Hoch-Pegel-Signal, so ist der elektronische Schalter 25 in seinen leitenden Zustand gesteuert, und der Aktor 11₁ eingeschaltet, ist das Ausgangssignal des D-Flip-Flops 34 ein Niedrig-Pe gel-Signal, so ist der elektronische Schalter 25 ge sperrt.

Zu einer weiter ins Detail gehenden Erläuterung der Funktion der E/B-Stufe 20₁ sei nunmehr wieder auf das Impulsdiagramm der Fig. 2 Bezug genommen:

Mit der Anstiegsflanke 49 des im Zeitpunkt t₁ einset zenden ersten Informationsimpulses 27₁, der über das zweite Zwei-Eingangs-UND-Glieds 37 der ersten Impuls formerstufe 39 zugeleitet ist, wird diese zur Abgabe eines Tastimpulses 51 getriggert, der im Zeitpunkt t₂ nach einer Zeitspanne δt einsetzt, die zwischen den Impulsdauern t_p und T_p liegt und beim zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel mit 3/2 t_p angenommen ist. Die Impulsdauer solcher in der Fig. 2 durch deren zweiten Impulszug repräsentierten Tastimpulse 51 ist so gewählt, daß sie innerhalb des Intervalls zwischen zwei Informationsimpulsen wieder abfallen. Für das Erläute rungsbeispiel ist angenommen, daß die Tastimpulse 51 dieselbe Impulsdauer t_p haben wie die die Information Abschalten beinhaltenden Impulse 27₃ der Impulsfolge 26. Da der dem Takteingang 48 des D-Flip-Flops 34 zuge leitete Tastimpuls 51 innerhalb der Impulsdauer t_p des ersten, dem D-Eingang 33 des D-Flip-Flops 34 zugeleite ten Informationsimpulses 27₁ abgegeben wird, wird nun mehr der Steuer-Ausgang 52 des D-Flip-Flops 34 ab dem Zeitpunkt t₂ auf hohen Signalpegel gesetzt, wie durch den dritten Impulszug 53 der Fig. 2 repräsentiert.

Da die Zeitspanne δt, um die das Einsetzen des Tast impulses 51 gegenüber der Anstiegsflanke 49 eines In formationsimpulses 27₁, 27₂ oder 27₃ verzögert ist, größer ist als die Impulsdauer t_p eines Informations impulses, z. B. des Informationsimpulses 27₃, der den Befehl Abschalten beinhaltet, jedoch kleiner als die Impulsdauer T_p derjenigen Informationsimpulse 27₁ und 27₂, welche die Information Einschalten beinhalten, wird der Steuerausgang 52 des D-Flip-Flops 34 somit in jedem Falle auf den zutreffenden Informations-Ausgangs signalpegel gesetzt und der elektronische Schalter ent sprechend betätigt.

Mit der im Zeitpunkt t₃ abfallenden Flanke 50 des Tast impulses 51, der auch der zweiten Impulsformerstufe 41 als Eingangssignal zugeleitet ist, ist diese zur Abgabe eines als Hoch-Pegel-Impuls abgegebenen Umschalt-Impul ses 54 angesteuert, dessen zeitlicher Verlauf durch den entsprechend bezeichneten vierten Impulszug 54 der Fig. 2 wiedergegeben ist. Die Dauer T_u dieses Umschaltimpul ses 54 ist signifikant geringer als die Zyklusdauer T_zyk und gleichzeit auch signifikant größer als die In formations-Zeitspanne T_I. In spezieller, zweckmäßiger Auslegung der E/B-Stufe 20₁, wie auch der übrigen E/B- Stufen 20 _i hat die Dauer T_u des Umschaltimpulses 54 den Wert (T_zyk + T_syn)/2.

Durch den Umschaltimpuls 54 wird der zweite Eingang 38 des ersten Zwei-Eingangs-UND-Gliedes 32 wieder auf ho hen Signalpegel gesetzt, so daß nunmehr die restliche Folge 27₂, 27₃ und 28 der dem Eingang 29₁ der E/B-Stufe 20₁ zugeleiteten Eingangsimpulsfolge 26 ohne deren er sten Informationsimpuls 27₁ als Restimpulsfolge 26′, die durch den fünften Impulszug der Fig. 2 repräsen tiert ist, an den Ausgang 42 der E/B-Stufe 20₁ weiter geleitet und von diesem als Eingangs-Impulsfolge der nächsten - in der Fig. 3 nicht dargestellten - E/B-Stu fe 20₂ zugeleitet wird.

Mit dem Einsetzen des Umschaltimpulses 54, der auch dem Inverter 44 zugeleitet ist, fällt dessen durch den sechsten Impulszug 56 der Fig. 2 repräsentiertes Aus gangssignal, das bis zum Zeitpunkt t₃ als Hoch-Pegel- Signal angestanden hatte, in diesem Zeitpunkt t₃ auf niedrigen Signalpegel zurück, wodurch das zweite Zwei- Eingangs-UND-Glied 37 "sperrend" wird, d. h. den Impul sen 27₂, 27₃ und 28 der Impulsfolge 26 entsprechende Im pulse nicht weiterleiten kann und daher jeweils nur den "ersten" Impuls - beim gewählten Erläuterungsbeispiel den Impuls 27₁ - der Eingangsimpulsfolge 26 zur weite ren Verarbeitung weiterleiten kann, wie durch den sieb ten Impulszug 57 der Fig. 2 wiedergegeben.

Die dritte Impulsstufe 45, der der Umschaltimpuls 54 der zweiten Impulsstufe 41 ebenfalls zugeleitet ist, ist durch die abfallende Flanke 58 des im Zeitpunkt t₄ abfallenden Umschaltimpulses 54 zur Abgabe eines Hoch- Pegel-Signals 61 getriggert, das, bezogen auf den Zeit punkt t₄, zu dem das Umschaltsignal 54 abfällt, erst nach einer Zeitspanne T_R, die mindestens der Synchroni sationszeitspanne T_syn entspricht, d. h. nach Ablauf der Zykluszeit T_zyk, die im Zeitpunkt t₅ zu Ende ist, ein setzt, und dadurch das D-Flip-Flop 34 zurücksetzt. Die se dritte Impulsformerstufe 45 wird jedoch ihrerseits durch die Ausgangsimpulse 57 des zweiten Zwei-Eingangs- UND-Gliedes 37, die ihr an einem Rücksetzeingang 59 zu geleitet sind zurückgesetzt, so daß ein Zurücksetzen des D-Flip-Flops 34 so lange nicht erfolgt und das Aus gangssignal 53 des D-Flip-Flops 34 auf dem hohen Sig nalpegel bleibt, wie der E/B-Stufe 20₁ periodisch mit der Zykluszeit T_zyk Informationsimpulse 27₁ zugeleitet werden, die die Information Einschalten beinhalten. Ist andererseits der erste Impuls der der E/B-Stufe 20₁ zugeleiteten Informations-Impulsfolge 26 ein die Infor mation Ausschalten beinhaltender Impuls der Dauer t_p, mit der Folge, daß während der Dauer des Tastimpulses 51, durch den die Übertragung des am D-Eingang 33 des D-Flip-Flops 34 anstehenden Informations-Signalpegels auf den Ausgang 52 des D-Flip-Flops 34 gesteuert wird, der D-Eingang 33 des D-Flip-Flops 34 auf niedrigem Sig nalpegel liegt, so fällt das Ausgangssignal des D-Flip- Flops 34 schon im Zeitpunkt t₂ auf niedrigen Signalpe gel ab, falls es zuvor ein Hoch-Pegel-Signal gewesen war, oder behält einen zuvor schon gegebenen niedrigen Signalpegel bei.

Das Auftreten eines Rücksetz-Ausgangssignals 61 der dritten Impulsformerstufe 45 irgend einer der E/B-Stu fen 20 _i des Ringbus-Systems 10 kann zur Überwachung seiner Funktionsfähigkeit ausgenutzt werden, da dieses Signal nur auftritt, wenn eine Unterbrechung des Sig nalflusses vorliegt.

Die Funktionsweise der weiteren E/B-Stufen 20 _i des Ringbus-Systems 10 ist derjenigen der anhand der Fig. 3 geschilderten völlig analog und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.

In typischer Auslegung des Ringbus-Systems 10 beträgt die Impulsdauer T_p der länger dauernden Informationsim pulse zwischen 5 µs und 20 µs.

Claims

1. Ringbus-System für die Ansteuerung von Aktoren wie z. B. Schaltmagnete von Zwei- oder Mehrstellungs- Magnetventilen oder elektrische Kontakte schalten den Relais, elektrischen Antriebsmotoren, Warn- oder Anzeigelampen und dergleichen, die im Verlauf eines Prozesses, z. B. der Bearbeitung eines Werk stückes auf einer NC- oder CNC-gesteuerten Werk zeugmaschine, gegebenenfalls auch nach Maßgabe von Betriebszuständen und/oder -parameter überwachender Sensoren einzeln oder zu mehreren aktiviert werden müssen, mit den Aktoren einzeln zugeordneten Erken nungs- und Betätigungsstufen denen, kodiert in eine Folge von Impulsen die Information über Zeitpunkt der Ein- und Ausschaltung der einzelnen Aktoren über eine einzige Steuerleitung zugeführt wird, die von einem Steuerausgang einer zentralen elektroni schen Steuereinheit ausgeht und zu einem (Kontroll-) Signaleingang dieser Steuereinheit zurückführt und, abgesehen von einer ersten Erkennungs- und Bearbei tungsstufe, die unmittelbar an den Steuerausgang der elektronischen Steuereinheit angeschlossen und über einen ersten weiterführenden Abschnitt der Steuerleitung mit einer weiteren Erkennungs- und Betätigungsstufe verbunden ist und abgesehen von einer letzten Erkennungs- und Betätigungsstufe, die ausgangsseitig unmittelbar an den Signaleingang der elektronischen Steuerstufe angeschlossen ist, jede der Erkennungs- und Bearbeitungsstufen durch Steuerleitungsabschnitte mit einer ausgangsseitig und einer eingangsseitig angeordneten Erkennungs- und Betätigungsstufe verbindet, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) jeder der Erkennungs- und Betätigungsstufen (20 _i; i = 1-n) mindestens ein Ausgangsimpuls (27 _i) der elektronischen Steuereinheit (23) zu geordnet ist, durch dessen - serielle - Einord nung in die von der Steuereinheit (23) ausge sandten Impulsfolge (26) die Adressierung der anzusprechenden Erkennungs- und Betätigungsstufe (20 _i) und durch dessen Impulsform (Dauer) die Befehls-Information Ein- bzw. Ausschalten des Aktors kodiert ist, daß
b) die einzelnen Erkennungs- und Betätigungsstufen (11 _i) ihrerseits Abschnitte der Steuerleitung (21) bilden, welche die zu- und weiterführenden Abschnitte (21 _i und 21 _i+1) der Steuerleitung (21) miteinander verbinden und daß
c) die einzelnen Erkennungs- und Betätigungsstufen (20 _i), die zu ihrer individuellen Ansteuerung erzeugten Informationsimpulse (27 _i) löschen und nur die zur Ansteuerung der nachfolgend - kon trolleingangsseitig - angeordneten Erkennungs- und Betätigungsstufen (20 _i+1 bis 20 _n) vorgesehe nen Impulse (27 _i+1 bis 27 _n) weiterleiten.

2. Ringbus-System nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die zeitliche Einordnung der Informa tionsimpulse (27 _i, i = 1, 2, . . .,n) in deren Impuls folge (26) der Reihenfolge entspricht, mit der die Erkennungs- und Betätigungsstufen (20 _i) zwischen den Impulsausgang (22) und dem Kontrolleingang (24) der elektronischen Steuereinheit (23) in Reihe ge schaltet sind.

3. Ringbus-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Informationsimpulsfolgen (26) mit einer festen Zykluszeit (T_zyk) periodisch aus gesandt werden.

4. Ringbus-System nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zykluszeitspanne (T_zyk) eine ein leitende Informationszeitspanne (T_I), innerhalb de rer die Informationsimpulse (27 _i) erzeugt werden und eine sich an diese anschließende, bis zum Ende der Zykluszeitspanne (T_zyk) dauernde Synchronisa tionszeitspanne (T_syn) umfaßt.

5. Ringbus-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsimpulse (27 _i) mit einer definierten Ausgabefrequenz erzeugt werden.

6. Ringbus-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauern (t_p) der die Information "Ausschalten" und die Impuls dauern (T_p) der die Information "Einschalten" bein haltenden Informationsimpulse (27 _i) in einem festen Verhältnis (t_p/T_p) zueinander stehen.

7. Ringbus-System nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Dauer (t_p) der Ausschaltimpulse kürzer ist als die Dauer (T_p) der Einschaltimpulse, dadurch gekenn zeichnet, daß das Verhältnis (t_p/T_p) der Ausschalt impulsdauer (t_p) zur Dauer (T_p) der Einschaltimpul se einen Wert von 1/2 und das Verhältnis (t_p/T_p) der Ausschaltimpulsdauer (t_p) zur Dauer (T) der Zeitspanne, nach der die Informationsimpulse (27 _i) aufeinanderfolgen, den Wert 1/3 oder mit diesen Werten ähnliche Werte haben, mit der Maßgabe, daß das Verhältnis (t_p/T_p) höchstens den Wert 1/2 und das Verhältnis (T_p/T) der Einschaltimpulsdauer zu der Periodendauer (T) der Informationsimpulse (27 _i) mindestens den Wert 2/3 hat.

8. Ringbus-System nach Anspruch 4 oder einem der An sprüche 5 bis 7 in Kombination mit Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß die Dauer (T_syn) der Syn chronisationszeitspanne mindestens der Dauer (T_I) der Informationszeitspanne entspricht.

9. Ringbus-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpulsfol gen (26) einen Kontrollimpuls (28) enthalten, der durch keine der Erkennungs- und Betätigungsstufen (20 _i) löschbar ist.

10. Ringbus-System nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kontrollimpuls (28) jeweils der letzte Impuls der Impulsfolge (26 bzw. 26′) ist.

11. Ringbus-System nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungs- und Be tätigungsstufen (20 _i) je eine Impulsformungsein richtung (39, 41) haben, die durch die Anstiegsflan ke des ersten Informationsimpulses (27 _i) der ihr zugeleiteten Impulsfolge (26; 26′) getriggert ist und einen Umschaltimpuls (54) als Hoch-Pegel-Signal (logische I) erzeugt, der gegenüber der Anstiegs flanke (49) des ersten Impulses um eine Zeitspanne (Δt) verzögert einsetzt, die größer ist als die maximale Impulsdauer (2t_p) der Informationsimpulse, jedoch kleiner als deren Periodendauer (3t_p) und nach Ablauf der Informationszeitspanne (T_I), jedoch vor Ablauf der Zykluszeit (T_zyk) wieder auf niedri gen Signalpegel (logische 0) abfällt, daß dieser Umschaltimpuls (54) dem einen Eingang (38) eines ersten Zwei-Eingangs-UND-Gliedes (32) zugeleitet ist, das an seinem anderen Eingang (31) die Infor mationsimpulsfolge (26; 26′) empfängt und die Aus gangsstufe für die von der Erkennungs- und Betäti gungsstufe (20 _i) zur nächsten Erkennungs- und Betä tigungsstufe (20 _i+1) weitergeleitete Impulsfolge bildet, und daß ein zweites Zwei-Eingangs-UND-Glied (37) vorgesehen ist, dem an seinem einen Eingang (36) die von der Erkennungs- und Betätigungsstufe empfangenen Informationsimpulse und an seinem zwei ten Eingang (40) der invertierte Umschaltimpuls zugeleitet sind, und daß mit dem Ausgangssignal dieses zweiten UND-Gliedes (37) die Impulsformungs einrichtung (39, 41) angesteuert ist.

12. Ringbus-System nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß im Rahmen der Impulsformungseinrich tung (39, 41) eine erste Impulsformerstufe (39) vor gesehen ist, die mit Ablauf einer Verzögerungszeit spanne (δt), deren Dauer größer ist als die mini male Dauer (t_p) der Informationsimpulse (27 _i), je doch kleiner als deren maximale Dauer (T_p = 2t_p) und vorzugsweise einen Wert um 3/2 t_p hat, einen Tastimpuls (51) der Dauer (t_p) erzeugt, der eine weitere Impulsformerstufe (41) triggert, die mit der abfallenden Flanke (50) des Tastimpulses (51) den Umschaltimpuls (54) auslöst.

13. Ringbus-System nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Speicherelement, vorzugsweise ein D-Flipflop (34) vorgesehen ist, durch dessen alter nativen Ausgangssignalpegel (I oder 0) die alterna tiven Schaltzustände - Ein/Aus - eines zur Ansteu erung des Aktors (11 _i) vorgesehenen elektronischen Schalters (25) der Erkennungs- und Betätigungsstufe (20 _i) bestimmt sind, wobei diesem Speicherelement (34) als Daten-Eingangssignal die Informationsim pulsfolge (26; 26′) zugeleitet ist und als Steuer signal, das die Speicherung und Übertragung des Eingangssignals zum Ausgang (52) des Speicherele ments (34) auslöst, der Tastimpuls (51) der ersten Impulsformerstufe (39) der Impulsformungseinrich tung (39, 41) zugeleitet ist.

14. Ringbus-System nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß das Speicherelement (34) selbsttätig auf das die Abschaltung des angeschlossenen Aktors (11 _i) vermittelnde Ausgangssignal zurücksetzbar ist, wenn nach dem Ablauf der Zykluszeit (T_zyk) und Verstreichen einer anschließenden Test-Zeitspanne das Ausgangssignal des zweiten UND-Gliedes (37) auf niedrigem Signalpegel bleibt und/oder am Eingang (29 _i) der Erkennungs- und Betätigungsstufe (20 _i) Informationsimpulse (27 _i) nicht mehr empfangen wer den.

15. Ringbus-System nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Erzeugung des Rücksetzsignals ei ne weitere Impulsformerstufe (45) vorgesehen ist, die ein durch die abfallende Flanke (58) des Um schaltimpulses (54) einschalt-getriggertes Zeit glied umfaßt, das mit Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne (T_R) ein Rücksetzsignal (61) erzeugt und durch Ausgangsimpulse des zweiten Zwei-Eingangs- UND-Gliedes (37) zurücksetzbar ist.