EP0376039A1 - Kombinierte Messwerterfassung und Messwertübertragung auf einer Busleitung - Google Patents

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EP0376039A1
EP0376039A1 EP89122837A EP89122837A EP0376039A1 EP 0376039 A1 EP0376039 A1 EP 0376039A1 EP 89122837 A EP89122837 A EP 89122837A EP 89122837 A EP89122837 A EP 89122837A EP 0376039 A1 EP0376039 A1 EP 0376039A1
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EP
European Patent Office
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measured values
value
measured
combined
transmission
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89122837A
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English (en)
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Inventor
Harald Fritz
Rudi Schneider
Heinrich Schröder
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G08C19/16—Electric signal transmission systems in which transmission is by pulses
    • G08C19/24—Electric signal transmission systems in which transmission is by pulses using time shift of pulses
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C15/00—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path
    • G08C15/06—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path successively, i.e. using time division
    • G08C15/12—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path successively, i.e. using time division the signals being represented by pulse characteristics in transmission link

Definitions

  • the invention relates to a combined measurement value acquisition and measurement value transmission on a bus line, in which there are a plurality of spatially distributed sensors which are coupled to a central device.
  • the invention has for its object to provide a simple and accurate method of processing measured values even in digitized arrangements.
  • a method of the type specified at the outset has the characterizing features of claim 1.
  • a method for analog-digital conversion according to the time divider principle is known per se from DE-PS 22 60 441.
  • the measured values are to be transmitted from a large number of spatially distributed sensors S to a central device ZG.
  • the central device ZG is also intended to provide information (for example control values) to a large number of spatially distributed receivers (for example actuators) (FIG. 1).
  • the measured values are recorded analogously and, analogously, sent to the central device ZG in a star-shaped manner on separate lines
  • Central device ZG sends analog values to the receiver S on separate star-shaped lines. This requires separate lines and separate inputs and outputs on the central device ZG (FIG. 2).
  • measured values are recorded in an analog manner, digitized and passed on to the bus line via a parallel or serial interface with address, where they can be identified and adopted by the central device ZG.
  • the central device ZG sends digital measured values provided with addresses to the bus line, where they are identified and adopted by the respective addressed receiver.
  • an analog-to-digital conversion or digital-to-analog conversion and intermediate storage is necessary.
  • Measured value acquisition and measured value transmission are combined in the arrangement according to FIG. 3 in a common process, so that there is no intermediate storage of the values and the effort for the analog-digital conversion as well as for the interface operation is greatly simplified. Addresses are formed together with the measured values in the same combined process, which means a further simplification.
  • the measured value is formed according to the time division method known per se. It is then pulse width modulated and can be used directly in a pulse distance modulated signal by means of a pulse shaper stage, as can be seen from FIG. 4, in which case C is the time divider cycle and A is the measured value.
  • the central device ZG cyclically sends synchronization pulses on the bus line, which are received by all participants S.
  • the spacing of the synchronization characters corresponds exactly to a complete time divider cycle, which is the same length for all devices.
  • the time divider cycles of all participants including the central device therefore run synchronously.
  • the central device can transmit a value to a specific subscriber (FIG. 7) with the comparable diagrams a) to c).
  • a time divider counter is reset on the next pulse then counted up and stopped at the subsequent manipulated variable pulse. Based on this saved counter value, the value remains stored in the subsequent time divider cycles until it is overwritten by the central unit with a new value.
  • Cycle sequence - Switch ZT, load fixed value N, count down, - switch over to ZT at zero signal, load value N, count up to final value C, - switch over to ZT when the message is full, load measured value A, count down, - switch over to ZT at zero signal, load measured value A, count up to final value C, - with full notification.
  • FIG. 8 shows the change in the ZT duty cycle by including a test value (zero value) N with unchanged measured value A, with diagram a) measuring value A, diagram b) measured value A and zero value N and diagram c) changing this show the resulting duty cycle.
  • a change in the total duty cycle can be effected, with the z.
  • a measuring bridge asymmetry zero imbalance, zero signal

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur kombinierten Meßwerterfassung und Meßwertübertragung auf einer Busleitung, bei der eine Vielzahl räumlich verteilter Sensoren an ein Zentralgerät gekoppelt sind. Um eine Meßwertverarbeitung auch in digitalisierten Anordnungen vorteilhaft durchzuführen, werden bei der Meßwerterfassung und Meßwertübertragung die Meßwerte und die den Sensoren zugeordneten Adressen in einem Verarbeitungsverfahren kombiniert, wobei die Meßwerte nach dem Zeitteilerverfahren gebildet sind und als pulsabstandsmodulierte Signale übertragen werden und die Adreßwerte innerhalb des Zeitteilerzyklusses gebildet sind. Die Erfindung ist in verteilten Meßwertverarbeitungssystemen anwendbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine kombinierte Meßwerterfassung und Meßwertübertragung auf einer Busleitung, bei der eine Vielzahl räumlich verteilter Sensoren vorhanden sind, die an ein Zen­tralgerät angekoppelt sind.
  • Solche Verfahren und Anordnungen sind beispielsweise aus der "Elektrotechnische Zeitschrift", Band 105, Heft 15, August 1984, Seiten 796 bis 799 im Aufsatz "DMS-Sensoren in der Wägetechnik" von H. Schröder und aus "Technisches Messen", 53. Jahrgang, Heft 4/1986, Seiten 152 bis 156 bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und genaue Methode der Meßwertverarbeitung auch in digitalisierten Anordnungen zu schaffen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein Verfahren der eingangs an­gegebenen Art die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 auf.
  • Ein Verfahren zur Analog-Digital-Wandlung nach dem Zeitteiler­prinzip ist für sich gesehen aus der DE-PS 22 60 441 bekannt.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 8 erläutert.
  • Von einer Vielzahl von räumlich verteilten Sensoren S sollen die Meßwerte an ein Zentralgerät ZG übermittelt werden. Das Zentralgerät ZG soll dabei auch Informationen (z. B. Stell­werte) an eine Vielzahl von räumlich verteilten Empfängern (z. B. Stellglieder) geben (Figur 1).
  • Die Meßwerte werden analog erfaßt und analog auf separaten Leitungen sternförmig an das Zentralgerät ZG gegeben bzw. das Zentralgerät ZG gibt Analogwerte auf getrennten sternförmigen Leitungen an die Empfänger S. Hierzu sind separate Leitungen und separate Ein- bzw. Ausgänge am Zentralgerät ZG notwendig (Figur 2).
  • Bei einer anderen Anordnung (Figur 3) werden Meßwerte analog erfaßt, digitalisiert und über eine parallele oder serielle Schnittstelle mit Adresse auf die Busleitung gegeben, wo sie vom Zentralgerät ZG identifiziert und übernommen werden kön­nen.
  • Das Zentralgerät ZG sendet mit Adressen versehene digitale Meßwerte auf die Busleitung, wo sie vom jeweils angesprochenen Empfänger identifiziert und übernommen werden. Hierbei ist eine Analog-Digital-Wandlung bzw. Digital-Analog-Wandlung und Zwi­schenspeicherung notwendig.
  • Meßwerterfassung und Meßwertübertragung werden bei der Anord­nung nach Figur 3 in einem gemeinsamen Verfahren kombiniert, so daß eine Zwischenspeicherung der Werte entfällt und der Auf­wand für die Analog-Digital-Wandlung wie auch für die Schnitt­stellenbedienung stark vereinfacht wird. Adressen werden zusam­men mit den Meßwerten im selben kombinierten Verfahren gebil­det, was eine weitere Vereinfachung bedeutet.
  • Der Meßwert wird gebildet nach dem an sich bekannten Zeittei­lerverfahren. Er liegt dann pulsbreitenmoduliert vor und kann durch eine Impulsformerstufe direkt in ein pulsabstandsmodu­liertes Signal verwendet werden, wie es aus Figur 4 ersichtlich ist, hierbei ist C der Zeitteilerzyklus und A der Meßwert.
  • Durch eine geringfügige Erweiterung des Zeitteilerzyklus lassen sich neben dem Meßwert auch Festwerte in Form zusätzlicher Rechteckflanken unterbringen, und zwar so, daß sie den Kompen­sationsvorgang des Meßwert-Nachlaufsystems nicht stören. Dies ist in der Figur 5 gezeigt, wobei
    • in a) der Meßwert A ohne Adreßwert,
    • in b) der Meßwert A mit Adreßwert K normal und invertiert (K′),
    • in c) das Tastverhältnis unverändert resultierend und
    • in d) der Synchronimpuls SI und der Zyklus 3C dargestellt sind.
  • Das Zentralgerät ZG sendet zyklisch Synchronimpulse auf die Busleitung, die von allen Teilnehmern S empfangen werden. Der Abstand der Synchronisierungszeichen entspricht genau einem vollständigen Zeitteilerzyklus, der bei allen Geräten gleiche Länge hat. Die Zeitteilerzyklen aller Teilnehmer samt Zentral­gerät laufen also synchron.
  • Wie in Figur 5 dargestellt, bildet jeder Teilnehmer Adreßwert und Meßwert zyklisch neu. Sendet nun das Zentralgerät außer den zyklischen Synchronimpulsen einmalig einen Adreßimpuls aus - und zwar in einem zeitlichen Abstand vom Synchronimpuls, wel­cher einem bestimmten Adreßwert entspricht -, so trifft dieser Adreßimpuls bei demjenigen Gerät, welches angesprochen werden soll, zeitgleich mit dem intern gebildeten Adreßimpuls zusam­men. Das infolge dieser zeitlichen Übereinstimmung angespro­chene Gerät öffnet daraufhin für den Rest des gerade laufenden Zeitteilerzyklus eine Torschaltung, so daß der Meßwert und der invertierte Adreßwert dieses Zyklus auf die Leitung gegeben werden und vom Zentralgerät empfangen werden können (Figur 6).
    • Im Diagramm a) sendet das Zentralgerät ZG,
    • im Diagramm b) sind die sensorinternen Impulse gezeigt und
    • im Diagramm c) sendet der Sensor, wobei K eine Adresse, K′ eine invertierte Adresse, A einen Meßwert, SI Synchronsignale und 3C einen Zeitteiler­zyklus darstellt.
  • Auf ähnliche Weise kann das Zentralgerät einen Wert an einen bestimmten Teilnehmer übermitteln (Figur 7) mit den vergleich­baren Diagrammen a) bis c).
  • Bei Adreßgleichheit (zeitliches Zusammenfallen von intern er­zeugtem und aus der Leitung ankommendem Adreßimpuls) wird ein Zeitteilerzähler beim nächstfolgenden Impuls zurückgesetzt, an­ schließend hochgezählt und beim darauffolgenden Stellwertimpuls gestoppt. Aufgrund dieses gespeicherten Zählerwertes bleibt nun der Wert in den darauffolgenden Zeitteilerzyklen so lange ge­speichert, bis er vom Zentralgerät durch einen neuen Wert über­schrieben wird.
  • Zyklusablauf:
    - ZT umschalten, Festwert N laden, abwärts zählen,
    - bei Nullmeldung ZT umschalten, Wert N laden, hochzählen bis Endwert C,
    - bei Vollmeldung ZT umschalten, Meßwert A laden, abwärts zählen,
    - bei Nullmeldung ZT umschalten, Meßwert A laden, aufwärts zählen bis Endwert C,
    - bei Vollmeldung.
  • Die Figur 8 zeigt die Änderung des ZT-Tastverhältnisses durch Einbeziehen eines Testwertes (Nullwert) N bei unverändertem Meßwert A, wobei das Diagramm a) den Meßwert A, das Diagramm b) den Meßwert A und den Nullwert N und das Diagramm c) das ver­änderte, resultierende Tastverhältnis zeigen.
  • Durch Einbeziehen eines Festwert-Tastverhältnisses (mittels des Wertes N) in den Gesamtzyklus kann - bei unverändertem Meßwert A - eine Änderung des Gesamt-Tastverhältnisses bewirkt werden, mit der z. B. eine Meßbrücken-Unsymmetrie (Zero-Unbalance, Nullsignal) ausgeglichen werden kann.
  • Eine Normierung der Empfindlichkeit durch individuelles Verlän­gern des Zeitteilerzyklus ist beim hier beschriebenen Verfahren nicht möglich, weil wegen der Synchronisation alle Teilnehmer die gleiche Zykluslänge haben müssen.
  • Deshalb wird vorgeschlagen, zusätzlich zum Adreßwert (wie in Abschnitt b beschrieben) einen weiteren Festwert im Zeitteiler­zyklus zu erzeugen samt dessen invertiertem Wert, damit das Gesamt-Tastverhältnis nicht beeinflußt wird. Mit Hilfe dieses individuellen Faktors, der mitübertragen wird, kann sich das Zentralgerät den normierten Wert errechnen.

Claims (1)

  1. Kombinierte Meßwerterfassung und Meßwertübertragung auf einer Busleitung, bei der
    - eine Vielzahl räumlich verteilter Sensoren an ein Zentral­gerät gekoppelt sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - bei der Meßwerterfassung und Meßwertübertragung die Meßwerte und die den Sensoren zugeordneten Adressen in einem Verarbei­tungsverfahren kombiniert werden, wobei
    - die Meßwerte nach dem Zeitteilerverfahren gebildet sind und als pulsabstandsmoduliertes Signal übertragen werden und
    - die Adreßwerte innerhalb des Zeitteilerzyklusses gebildet sind.
EP89122837A 1988-12-21 1989-12-11 Kombinierte Messwerterfassung und Messwertübertragung auf einer Busleitung Withdrawn EP0376039A1 (de)

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DE3843062A1 (de) 1990-06-28

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