DE2657259C3 - Serielles Datensammel- und Verteilsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein serielles Datensammel- und Verteilsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, das vorzugsweise in räumlich ausgedehnten Steuerungen mit stark vereinzelten Datenendstellen eingesetzt werden kann. Dies können z. B. Steuerungsaufgaben der Haustechnik oder Erfassung und Verteilung einzelner räumlich verteilter Signale im Vorfeld eines Prozeßrechners sein.

Ringförmige, auf den Eigenschaften von Schieberegistern beruhende Kommunikationssysteme sind seit längerem bekannt. So wird z. B. in der DE-OS 22 15 066 vorgeschlagen, ein zu einem Ring zusammengeschaltetes Schiebe- bzw. Umlaufregister als Verbindungs- und Übertragungsnetzwerk in Datenverarbeitungsanlagen einzusetzen. Dabei können an bestimmten Stellen des Schieberegisters von angeschlossenen Einheiten der Datenverarbeitungsanlage informationen in das Schieberegister eingeschleust bzw. daraus entnommen werden. Die Steuerung des Datenflusses geschieht durch Steuerbits, die den eigentlichen, im Schieberegister transportierten Daten vorangestellt sind. Die Steuerbits enthalten unter anderem einen Adreßteil, der den Empfänger der Nachricht bezeichnet und der die Nachricht zusammen mit den Steuerbits aus dem Schieberegister entnimmt.

Die in der US-PS 34 83 329 vorgeschlagene Schaltungsanordnung überträgt Nachrichten im Zeitmultiplex und benötigt daher keine Adresse für den Empfänger. Der Beginn eines Zyklus wird durch ein Synchronisierzeichen gekennzeichnet. Jeder Teilnehmer (Terminal) zählt dann die Anzahl der Teilnachrichten, bis die ihm zugeordnete Teilnachricht in seinem Schieberegister steht und tauscht zwischen zwei Schiebetakten den Inhalt der auf dem Ring transportierten Teilnachricht nach bestimmten Regeln aus. Für eine eindeutige Zuordnung der Teilnachrichten zu den Teilnehmern ist es jedoch notwendig, daß alle Teilnachrichten, und damit die Schieberegister in den Terminals gleich lang sind. Die Erzeugung und Interpretation der Nachrichten wird von den Terminals selbst geleitet, die zentrale Steuereinheit erzeugt nur das Synchronisierzeichen.

Nachteil dieser Systeme ist der erhebliche gerätetechnische Aufwand zur Decodierung des Steuerungsteils einer Nachricht bzw. deren Zuordnung zu einein Empfänger, so daß im realen Fall aus wirtschaftlichen Gründen nur wenige Datenentnahmestellen am Schieberegisterring angeschlossen sind. Damit besteht die Notwendigkeit, größere Datenmengen zu Nachrichten zusammenzufassen, was wiederum durch aufwendige Steuerungen oder durch elektronische Rechner geschieht.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch Verzicht auf einen die transportierten Daten kennzeichnenden Steuerungsteil den gerätetechnischen Aufwand so gering zu halten, daß es sinnvoll wird, auch kleinste Informationsmengen (ein bis mehrere Bit) am Ort ihrei Entstehung direkt in das Datensammel- und Verteilsystem einzubringen bzw. am Ort ihrer Verwendung daraus zu entnehmen.

Diese Aufgabe wird durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst. Durch die eindeutige Zuordnung der Bitspeicherplätze des örtlich verteilten Schieberegisters zu den Bitspeicherplätzen des zentralen Schieberegisters sind nach einer definierten Anzahl Schiebetakte deren Inhalte vertauscht. Damit stehen die in das System eingegebenen binären Zustände mit der durch die Schiebephase bedingten zeitlichen Verzögerung an den entsprechenden Bitspeicherplätzen des zentralen Schieberegisters als binäre Werte zur Verfügung, die entsprechend den durch die jeweilige Steuerungsaufgabe vorgegebenen

logischen Regeln verknüpft und die so gebildeten binären Werte dem zentralen Schieberegister wieder zugeführt werden, wonach sie nach einer weiteren Schiebephase an den Ausgängen der entsprechenden Bitspeicherplätze des örtlich verteilten iichieberegisters als Steuersignale anstehen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der üblicherweise zur Kennzeichnung bzw. Identifizierung der Daten diesen hinzugefügte Steuerteil durch die ortsabhängig:; Reihenfolge der Daten und deren Abbildung im zentralen Schieberegister ersetzt wird. Es entfällt somit der zur Erzeugung und Auswertung des Steuerteiis notwendige gerätetechnische Aufwand, so daß es möglich wird, auch kleinste Informationsmengen direkt am Ort ihrer Entstehung in das Datensammel- und Verteilsystem einzubringen bzw. am Ort ihrer Verwendung daraus zu entnehmen und so die Vorteile eines Sammelleitungssystems auch bei der Verarbeitung einzelner Steuersignale nutzbar zu machen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. I das Datensammel- und Verteilsystem, bestehend aus örtlich verteiltem Schieberegister, zentralem Schieberegister mit angeschalteter Entscheidungslogik und Überwachungsschaltungen,

F i g. 2 das örtlich verteilte Schieberegister mit Steuerungsperipherie,

F i g. 3 das zentrale Schieberegister mit Entscheidungslogik und Überwachungsschaltungen.

F i g. 1 zeigt eine beispielhafte Aufteilung des örtlich verteilten Schieberegisters in örtlich zusammengefaßte Gruppen (10—13). Jeder Bitspeicherplatz (Vi-VS) dieser Schieberegister (10—13) kann je nach Erfordernis »Eingang in« bzw. »Ausgang aus« dem Datensam- j> mel- und Verteilsystem sein, oder bei entsprechender Beschallung beides. Es ist über die Überwachungsschaltungen (20, 22) mit dem gleichviele Bitspeicherplätze (Zi-ZS) umfassenden zentralen Schieberegister (14) verbunden. Das zentrale Schieberegister hat bezüglich der Ein- und Ausgänge komplementäre Eigenschaften zu den entsprechenden Bitspeicherplätzen des örtlich verteilten Schieberegisters. Es ist mit seinen Ausgängen mit den Eingängen einer Entscheidungslogik (21) verbunden und umgekehrt. Das zentrale Schieberegister ist damit — bezogen auf diese Entscheidungslogik — eine örtlich zusammengefaßte Abbildung der Zustände der örtlich verteilten Steuerungsperipherie. Die Synchronisierung der umlaufenden Information auf die Bitspeicherplätze der Schieberegister wird durch eine vom Taktgenerator (T) des Schieberegisterringes erzeugte feste Anzahl Schiebetakte erreicht. Die Anzahl der Schiebetakte ist gleich der halbierten Summe aller im Schieberegisterring zusammengeschalteten Bitspeicherplätze.

Durch die normalerweise an einem Ort (15) zusammengefaßte Anordnung von zentralem Schieberegister (14) mit angeschalteter Entscheidungslogik (21) und der Schaltungen zur Überwachung (20, 22) können diese Funktionseinheiten ganz oder teilweise durch einen elektronischen Rechner ersetzt werden, indem sein Serieneingang an das Leitungsstück 5 bzw. 6 und sein Serienausgang an das Leitungsstück 7 bzw. 1 angeschlossen wird.

Fig.2 zeigt eine mögliche Belegung der Eingänge bzw. Ausgänge des örtlich verteilten Schieberegisters (10—13) mit der Steuerungsperipherie. Dabei seien die Bitspeicherplätze (V5,VS) eingangsseitig mit Schaltern (33,34) und die Bitspeicierplätzä (V4, Vl) ausgangsseitig mit einem Relais (35) bzw. einer Lampe (36) belegt Andere Bitspeicherplätze fVl—V3. V6) haben hier keine Beschallung.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Beschallung der Bitspeicherplätze (Zi-ZS) des zentralen Schieberegisters (14) mit der durch die Steuemngsaufgabe vorgegebenen Ausgestaltung der Entscheidungslogik (21) und die weiter unten beschriebenen Überwachungsschaitungen (20, 22), die den Taktgenerator (T) beeinflussen. Im Beispiel wird mit 11 Schiebetakten, die vom Taktgenerator (T) erzeugt werden, der Inhalt der Bitspeicherplätze VI— V8, 101 — 103 in die Bitspeicherplätze Zi-ZS, 110—112 übertragen und umgekehrt, so daß nach dieser Schiebephase der Inhalt von Vl in Zl, V2 in Z2 steht usw, bzw. der Inhalt von Zl in Vl usw. Die Stellung des Schalters 33, die zu Beginn der Schiebephase in die zugehörige Bitstelle V5 übernommen wurde, gelangt somit an den Ausgang der Bitstelle Z5; analoges gilt für den Schalter 34. Die nun von der Entscheidungslogik (21) aufgrund der logischen Verknüpfungsregeln aus diesen Signalen gebildeten Signale werden vor Beginn der nächsten Schiebephase in die Bitstellen Z 4 und Z 7 übernommen und gelangen so nach weiteren 11 Schiebetakten in die Bitstellen V4 und V7. Damit ist also das Steuerungsproblem gelöst: Bei Betätigung von mindestens einem Schalter 33 oder 34 leuchtet 2 Schiebephasen später die Lampe auf, das Relais schaltet jedoch nur, wenn Schalter 33 betätigt wurde. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich mit jeder Schiebephase.

Die Synchronisierung der umlaufenden Information zu den Bitspeicherplätzen des Schieberegisterringes geschieht wie oben beschrieben durch eine feste Anzahl Schiebetakte während einer Schiebephase. Um Verschiebungen durch Störungen zu verhindern, können zusätzliche Überwachungsschaltungen vorgesehen werden. Die eingangsseitige Überwachungsschaltung (20) besteht aus einem Schieberegister (101 — 103), in das zu Beginn einer Schiebephase eine Festinformation (43) eingeschrieben wird. Die ausgangsseitige Überwachungsschaltung (22) enthält ebenfalls ein Schieberegister (110, 112), das gleichviele Bitspeicherplätze wie das der eingangsseitigen Überwachungsschaltung enthält. An seinen Ausgängen ist ein Vergleicher (44) angeschaltet, der am Ende der Schiebephase einen Vergleich der Festinformation (45) mit der im Schieberegister (110—112) stehenden Information durchführt. Der Taktgenerator (T) wird angehalten, wenn Gleichheit besteht. Dies ist im Beispiel nach F i g. 3 nach 11 Takten möglich. Bei Ungleichheit ist vermutlich eine Störung aufgetreten, deren Auswirkung dadurch eliminiert werden kann, daß der alte Schaltzustand des zentralen Schieberegisters wieder hergestellt wird und sich unmittelbar an die fehlerhaft zu Ende gegangene Schiebephase eine weitere anschließt. Die Zustände der Steuerungsperipherie sind dann erst nach einer weiteren Schiebephase im zentralen Schieberegister gültig.

Steuerungselemente mit trägem Ansprechverhalten (wie Lampen) können direkt an das örtlich verteilte Schieberegister angeschlossen werden, wenn das Verhältnis der Zeitdauern der Schiebephasen und der zwischengeschobenen Pause entsprechend klein gewählt wird. Ist dies nicht möglich, oder sollen — bezogen auf die Schiebetaktfrequenz — schnell schaltende Steuerungselemente angeschlossen werden, so ist an der betreffenden Gruppe (10—13) eine

Einrichtung vorzusehen, die die Übernahme der Zustände der Bitspeicherplätze mit Ausgang (V4, V7) in das Stf uerungselement verhindern. Diese Einrichtung ist in bekannter Weise z. B. mit einem wiedertriggerbaren monostabilcn Flip-Flop realisierbar, das durch den Takt des Schieberegisterringes getriggert wird und damit während der Schiebephase ein Sperrsignal liefert. Die gleiche Einrichtung verhindert die unzulässige Veränderung der geschobenen Information im Schieberegisterring während der Schiebephase. Sie ist damit in allen Gruppen des Schieberegisterringes vorzusehen, die Bitstellen mit Eingängen enthalten. Dazu gehören neben dem zentralen Schieberegister (14) und dem Schieberegister (101 — 103) in der eingangsseitigen Überwachungsschaltung (20) auch die Schieberegister 11 und 13.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Serielles Datensammel- und Verteilsystem für örtlich verteilte und stark vereinzelte Datenendstellen und eine zentrale Verarbeitungseinrichtung mit zu einem Ring zusammengeschalteten Schieberegistern, dadurch gekennzeichnet,

   daß den örtlich verteilt angeordneten einzeln (VT, Vg) oder in Gruppen (VX- V3, V4- V6) zusammengefaßten Bitspeicherplätzen fVl—V8) der Schieberegister (10—13) eine gleiche Anzahl von Bitspeicherplätzen (Z8—Z1) des zentralen Schieberegisters (14) entspricht, wobei jeweils einem Bitspeicherplatz im örtlich verteilten Schieberegister (10—13) ein bestimmter Bitspeicherplatz im zentralen Schieberegister (14) in der gleichen Reihenfolge fest zugeordnet ist,
   daß weiterhin ein Taktgenerator (T) vorgesehen ist, der über eine Taktleitung an alle Bitspeicherplätze der Schieberegister angeschlossen ist, und daß die Anzahl der jeweils erzeugten Schiebetakte der Anzahl der Bitspeicherplätze (V 1 — VS) entspricht.

   2. Serielles Datensammel- und Verteilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Eingänge der Bitspeicherplätze (V 5, V8) des örtlich verteilten Schieberegisters (11, 13) Schalter und Taster (33, 34) angeschlossen sind oder beim Zusammenfassen mehrerer Bit auch digitalisierte Anaiogwerte u.a. in das System übernommen werden.

   3. Serielles Datensammel- und Verteilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ausgänge der Bitspeicherplätze (V4, V7) des örtlich verteilten Schieberegisters (11, 12) eventuell über Leistungstreiber Lampen (36), Relais (35), Motoren und ähnliche Schaltglieder angeschlossen sind.

   4. Serielles Datensammel- und Verteilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge und Ausgänge der Bitspeicherplätze des zentralen Schieberegisters (14) mit einer Entschei- to dungslogik (21) verbunden sind, die zur logischen Verknüpfung der in das System eingegebenen Werte verwendet wird.

   5. Serielles Datensammel- und Verteilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwei gleichlange Schieberegister (101 — 103, 110— 113) in den Überwachungsschaltungen (20, 22) am Ausgang und Eingang des zentralen Schieberegisters (14) eingefügt sind, so daß eine zu Beginn der Schiebephase in das erste Schieberegister (101— 103) eingeschriebene Festinformation am Ende der Schiebephase an den Ausgängen des zweiten Schieberegisters (110— 113) für einen Koizidenzvergleich zur Verfügung steht.

   8. Serielles Datensammel- und Verteilsystem nach Anspruch 1, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidungslogik (21) und/oder das zentrale Schieberegister (14) und/oder die Überwachungsschaltungen (22, 24) ganz oder teilweise durch einen elektronischen Rechner ersetzt sind. e>o