PL178321B1 - Urządzenie z układem przetwarzania sygnałów i jednostką funkcjonalną - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie z ukladem przetwarzania syg- nalów i jednostka funkcjonalna dolaczona z jednej strony do przewodów zasilania i przewodu sygna- lowego, które sa dolaczone do ukladu przetwarzania sygnalów, a z drugiej strony do doprowadzen czuj- nika/elementu aktywnego, przy czym w normalnym stanie pracy jednostka funkcjonalna jest dolaczona do napiecia zasilania ukladu przetwarzania sygnalów, znamienne tym, ze jednostka funkcjonalna (5), (6a, 6b) zawiera obwód (8a), (8b) utworzony przez rezystory (R4, R5), (R6, R7) i diode (D3), (D4), do których sa dolaczone laczniki optyczne (OKa), (OKb) i diody elektroluminescencyjne (LEDa), (LEDb) do wskazy- wania sygnalu. FIG. 2 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie z układem przetwarzania sygnałów i jednostką funkcjonalną.

W znanych modułowych urządzeniach automatyzacji pożądane jest dopasowanie elementów wejściowych i wyjściowych urządzenia do parametrów występujących w procesie technicznym, ze względu na wprowadzenie elementów aktywnych i czujników Ponadto jest wymagane, żeby jednostka centralna komputera określała rodzaj konfiguracji dla zgodności pomiędzy projektem przewidzianym przez program użytkowy a wykonaniem rzeczywistym, na przykład urządzeniem do diagnozowania. W międzynarodowym zgłoszeniu patentowym WO 94/15299 jest opisane urządzenie zjednostkącentralną, które wykrywa, czy wejścia urządzenia sąpołączone z jednostkami funkcjonalnymi. Ponadto wejścia mają elementy przełączające, które w przypadku odbioru przez jednostki sygnału identyfikacji miejsca dołączenia jednostki centralnej podczas odczytu, przełączają poziom odpowiadający adresowi.

Znane są urządzenia automatyzacji, które pomimo dużego stopnia rozbudowy, mają mniejszą liczbę elementów wejściowych i wyjściowych wbudowanych w urządzenie automatyzacji, dzięki wprowadzeniu decentralnych systemów peryferyjnych, na przykład w postaci tak zwanych końcówek aktywnych. W celu pomieszczenia elementów aktywnych i czujników procesu, zastosowana jest obudowa z zespołami peryferyjnymi i tylko jeden zespół przyłączeniowy, który jest połączony kablem z decentralnym systemem peryferyjnym. Urządzenie opisane w międzynarodowym zgłoszeniu WO 94/15299 wykrywa, czy przyłączenie jest realizowane na jednym wejściu urządzenia automatyzacji, jednak nie wykrywa, czy występują zespoły peryferyjne w decentralnym systemie peryferyjnym.

W urządzeniu według wynalazkujednostka funkcjonalna zawiera obwód utworzony przez rezystory i diodę, do których sądołączone łączniki optyczne i diody elektroluminescencyjne do wskazywania sygnału.

Korzystnie jednostka funkcjonalnajest dołączona do obwodu zasilającego i identyfikacyjnego poprzez komparatory z dołączonymi rezystorami dla oceny sygnałów identyfikacji.

Zaletą wynalazku jest opracowanie urządzenia z układem przetwarzania sygnałów i jednostką funkcjonalną którajest możliwa do identyfikacji. Zapewnionajest jednostka funkcjonalna, która jest identyfikowana również wówczas, gdy jest ustawiona w przestrzeni niezależnie od układu przetwarzania sygnałów Dzięki wynalazkowi nie jest wymagane, żeby układ przetwa178 321 rzania sygnałów i jednostka funkcjonalna były umieszczone razem, na przykład w urządzeniu automatyzacji.

Zaletą wynalazku jest także to, że urządzenie jest realizowane aktywnie lub biernie i umożliwia wytwarzanie sygnału identyfikacyjnego z napięcia występującego w urządzeniu lub z napięcia identyfikacyjnego uzyskanego z przetwarzania napięcia doprowadzanego z układu przetwarzania sygnałów.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia decentralny system peryferyjny i fig. 2 - schemat układu przetwarzania sygnałów w urządzeniu automatyzacji z dołączonymi cyfrowymi jednostkami wejściowymi i wyjściowymi.

Figura 1 przedstawia obudowę 1 decentralnego systemu peryferyjnego, którajest wykonana z trzema rzędami otworów 2. Otwory 2 mająbezśrubowe zaciski sprężynowe do przyłączenia zewnętrznych przewodów, które są rozłączane przez otwory uruchamiające 3. W obudowie 1 są zamontowane cyfrowe moduły wejściowe i wyjściowe 5, których wejścia są połączone z przyłączem kablowym 4 i wyjścia z otworami 2 przez nie przedstawioną tutaj płytę okablowaną w obudowie 1. Na lewym końcu jest umieszczony rząd otworów L- i L+ dla doprowadzeń potencjałów do doprowadzania potencjałów do modułu bezpiecznikowego z wymiennym bezpiecznikiem.

Do przyłącza kablowego 4 jest przyłączany kabel z płaskiej taśmy, który łączy decentralny system peryferyjny w obudowie 1 z układem przetwarzania 7 sygnałów z fig. 2. Każdemu cyfrowemu modułowi wejściowemu i wyjściowemu są przyporządkowane trzy otwory 2, do których sąprzyłączane elementy aktywne lub czujniki z przyłączem trójprzewodowym. Przy tym każdorazowo dwa spośród tych trzech otworów 2 są zasilane napięciem zasilającym dla czujników i elementów aktywnych, ajeden z otworów 2 jest stosowany do przyłączenia doprowadzenia sygnałów. W przedstawionym przykładzie do decentralnego systemu peryferyjnego jest włożonych szesnaście cyfrowych modułów wejściowych i wyjściowych, przez co kabel z płaskiej taśmy, dołączony do przyłącza kablowego 4, musi mieć w sumie osiemnaście doprowadzeń, z których szesnaście jest stosowanych do przenoszenia sygnałów pomiędzy przyłączeniem i maksymalnie szesnastoma montowanymi względnie wkładanymi modułami, a dwa doprowadzenia są stosowane do zasilania napięciem M5 V +5V. Z zasilania napięciem M5 V + 5 V moduły 5 tworząnapięcia zasilające na dwóch z trzech otworów 2 dla dołączonych czujników i elementów aktywnych. Nad zaciskami sprężynowymi jest umieszczone pole opisowe, na którym są naniesione oznaczenia poszczególnych przyłączy 1 ... 16.

Figura 2 wyjaśnia sposób działania układu przetwarzania 7 sygnałów urządzenia automatyzacji, ze względu na identyfikację cyfrowych modułów wejściowych i wyj ściowych 5, zamontowanych w decentralnym systemie peryferyjnym, w oparciu o podstawowy schemat układu przetwarzania 7 sygnałów z dwoma dołączonymi cyfrowymi modułami wejściowymi i wyjściowymi 5.

Takie same części występujące na fig. 1 i 2 są oznaczone takimi samymi oznaczeniami. Jeden z modułów 5 jest wykonany jako cyfrowy moduł wyjściowy 6a, a drugi jako cyfrowy moduł wejściowy 6b. Moduł wyjściowy 6a zawiera obwód 8a utworzony przez rezystory R4, R5 i diodę D3, zawiera łącznik optyczny OKa i diodę elektroluminescencyłnąLEDa do wskazywania stanu sygnału, a moduł wejściowy 6b zawiera łącznik optyczny OKb, diodę elektroluminescencyjną LEBb i układ 8b utworzony przez rezystory R6, R7 i diodę D4.

W normalnym stanie pracy obwód zasilający i identyfikacyjny 9 układu przetwarzania 7 sygnałów zasila, poprzez przewody 10,11 kabla z płaskiej taśmy i poprzez przyłącze kablowe 4, moduły 6a, 6b napięciem M5 V +5 V. Do napięcia +5 V jest dołączony sterowany wyłącznik SW i w tym stanie pracy każdy przewód sygnałowy 12a, 12b jest zasilany sygnałami o wartościach logicznych 0 lub 1. W przypadku, w którym moduł 5 jest cyfrowym modułem wyjściowym, na przykład modułem 6a, obwód zasilający i identyfikacyjny 9 zasila, zgodnie z danymi programu sterującego, ten moduł wyj ściowy przez przewód 12a sygnałem o wartości logicznej 0 lub 1, a w przypadku cyfrowego modułu wejściowego, na przykład modułu 6b, ten moduł zasila przez przewód 12b obwód zasilający i identyfikacyjny 9 sygnałem o wartości logicznej 0 lub 1, odpo4

178 321 wiadającej wartości pomiarowej na wejściach pomiarowych czyli otworach 2 modułu. Każdy z szesnastu przewodów sygnałowych 12a... 12p ma elementy wej ściowe złożone z rezystorów R1, R2 i diod odsprzęgających D1, D2, przy czym sposób działania diod D1, D2 nie ma znaczenia dla wynalazku.

W identyfikacyjnym stanie pracy, w którym układ przetwarzania 7 sygnałówjest włączany cyklicznie lub po wstępnie zadanych czasach, obwód zasilający i identyfikacyjny 9 otwiera wyłącznik SW, przez co zasilanie modułu 5 napięcia MS V+5 V zostaje przerwane. Zamiast tego obwód zasilający i identyfikacyjny 9 zasila moduł 5 kolejno przez przewody sygnałowe 12a ... 12p napięciem probierczym, zwykle równym 5 V. Elementy obwodów 8 a, 8b cyfrowych modułów wejściowych i wyjściowych mają takie wartości, że przy tym napięciu probierczym wyjścia 2 cyfrowego modułu wyjściowego 6a nie przełączają się i ewentualnie wysterowane wejścia 2 cyfrowego modułu wejściowego 6b nie oddziałują na układ przetwarzania 7 sygnałów ze względu na identyfikację tego modułu. Przyjęto, że obwód zasilający i identyfikacyjny 9 zasila najpierw cyfrowy moduł wyjściowy 6a przez przewód sygnałowy 12a napięciem probierczym 5 V. W wyniku tego prąd II płynie przez rezystory R1, R2, diodę B3 i rezystor wejściowy R3 z komparatorów K1, K2. Na tym rezystorze wejściowym R3 powstaje napięcie identyfikacyjne pomniejszone o spadek napięcia na rezystorach R1, R2 i diodzie B3. Układ wejściowy komparatorów K1, K2 zawiera następne rezystory R8, R9, R10, przy czym one i rezystor R3 majątakie parametry, że zarówno do wyj ścia komparatora K1, j ak również do wyj ścia komparatora K2 jest doprowadzony sygnał o wartości logicznej 1. Rezystory R4 i R5 mają w porównaniu z rezystorem R3 dużąrezystancję, ażeby prąd I 1 płynął przede wszystkim przez przewód zasilający 10 do rezystora R3. Napięcie przyłożone do rezystorów R4 i R5 jest takie małe, że łącznik optyczny oKa i dioda elektroluminescencyjna LEDa nie będąprzewodzić. Na podstawie instrukcji przetwarzania wprowadzonej do obwodu zasilającego i identyfikacyjnego 9, obwód ten rozpoznaje z kombinacji bitów 1, 1 sygnału wyjściowego komparatorów K1, K2, że moduł 6a jest cyfrowym modułem wyjściowym. Po tej identyfikacji obwód zasilający i identyfikacyjny 9 zasila moduł 6b przez przewód 12b napięciem probierczym +5 V, w wyniku czego prąd 12 płynie przez rezystory R1, r2, rezystor R6, diodę B4 i rezystor R3. Rezystor R6 obwodu 8b ma takie parametry, że spadek napięcia na rezystorze R3 wywołuje na komparatorze K1 sygnał wyjściowy o wartości logicznej 0 i na komparatorze K2 sygnał wyj ściowy o wartości logicznej 1. Rezystor R7 ma również dużą rezystancję w porównaniu z rezystorem R3, a dioda D5 przeciwdziała temu, żeby przy wysterowanym napięciu 2 układ przetwarzania 7 sygnałów oddziaływał zakłócająco ze względu na identyfikację modułu. Zgodnie z instrukcją przetwarzania obwód zasilający i identyfikacyjny 9 wewnątrz układu przetwarzania 7 sygnałów rozpoznaje z kombinacji bitów 0,1 sygnału wyjściowego komparatorów K1, K2 cyfrowy moduł wejściowy. W przypadku, gdy komparatory K1, K2 mają każdorazowo sygnał wyjściowy o wartości logicznej 0, czyli kombinację bitów 0,0, obwód zasilający i identyfikacyjny 9 rozpoznaje, że niejest umieszczony żaden moduł w danym miejscu montażowym czyli wtykowym w decentralnym systemie peryferyjnym, na przykład w przypadku, gdy obwód zasilający i identyfikacyjny 9 zasila przewód 12c napięciem probierczym 5 V. Do rezystora R3 jest przyłożone napięcie identyfikacyjne 0 V, co świadczy o tym, że żaden moduł nie jest dołączony do przewodu sygnałowego 12c.

178 321

FIG. 2

178 321

FIG.l

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie z układem przetwarzania sygnałów i jednostką funkcjonalną dołączoną z jednej strony do przewodów zasilania i przewodu sygnałowego, które są dołączone do układu przetwarzania sygnałów, a z drugiej strony do doprowadzeń czujnika/elementu aktywnego, przy czym w normalnym stanie pracy jednostka funkcjonalna jest dołączona do napięcia zasilania układu przetwarzania sygnałów, znamienne tym, że jednostka funkcjonalna (5), (6a, 6b) zawiera obwód (8a), (8b) utworzony przez rezystory (R4, R5), (R6, R7) i diodę (D3), (D4), do których sądołączone łączniki optyczne (OKa), (OKb) i diody elektroluminescencyjne (LEDa), (LEDb) do wskazywania sygnału.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jednostka funkcjonalna (5), (6a, 6b) jest dołączona do obwodu zasilającego i identyfikacyjnego (9) poprzez komparatory (K1, K2) z dołączonymi rezystorami (R3, R8, R9, R10) dla oceny sygnałów identyfikacji.