DE2801209C3

DE2801209C3 - Datenerfassungssystem

Info

Publication number: DE2801209C3
Application number: DE19782801209
Authority: DE
Inventors: Johannes 8000 Muenchen Reilhofer
Original assignee: Reilhofer Johannes 8000 Muenchen
Current assignee: Johne and Reilhofer & Co Kg 8033 Martinsried GmbH
Priority date: 1978-01-12
Filing date: 1978-01-12
Publication date: 1985-08-22
Also published as: DE2801209B2; DE2801209A1

Description

Die Erfindung betrifft ein im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenes Datenerfassungssystem.

Ein derartiges Datenerfassungssystem ist bekannt (DE-OS 23 25459). Bei dem bekannten Datenerfassungssystem sendet der Sendeteil jeweils den Beginn eines Multiplexzyklus bestimmende Hauptimpulse au.·. Jede Meßstelle sendet dann während der ihr im Rahmen des Zeitmultiplex zugeordneten Zeildauer aktive, von einem Impulsgeber erzeugte Digitalimpulse aus. Diese Digiiaiimpuise kommen am Empfangsteii mit unterschiedlichen Pegeln an, je nachdem, wie weil die betreffende Meßstelle von dem Empfangsteii entfernt ist. Bei Datenerfassungssystemert mit längeren Übertragungsleitungen können erhebliche Pegelunterschiedc vorliegen. Wegen dieser erheblichen Pegelunterschiede ist das Datenerfassungssystem störanfällig. Außerdem ist es wegen der Impulsgeneratoren in jeder Meßstelle relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Datenerfassungssystem der eingangs beschriebenen Ar' dahingehend zu verbessern, daß es weniger aufwendig und störanfällig ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß unterschiedliche Pegel der an dem Empfangsicil eintreffenden digitalen Meßdaten nicht auftreten können. Dadurch, daß Impuhgeber-Anordnungen in den einzelnen Meßstellen nicht mehr vorhanden sind, wird das Datenerfassungssystem außerdem einfacher.

Hinzuweisen ist noch darauf, daß ein Überwachiings system für eine Vielzahl von Geräten bekannt is* (DE-OS 23 46 395), die an eine Ringleilung angeschlossen sind. Eine ebenfalls an die Ringleilung angeschlossene Zentrale gibt eine Signalfolge in Form von Sinusschwingungen an die Ringleitung ab. Die Energie der Schwingungen wird in den Geräten für die Ladung von Akkumulatoren benutzt. Wenn von der Zentrale aus die Geräte auf ihre Funktionstüchtigkeit überprüft werden sollen, wird eine bestimmte Zeit lang die positive Halbwelle der Schwingungen unterdrückt. Daraufhin schalten die Geräte die Akkumulatoren ab

und antworten zeitmultiplex. Jedes Gerät enthält dazu einen Zähler. Die Antwort kann darin bestehen, daß ebenfalls positive Halbwelien der Schwingungen während des dem betreffenden Gerät im Zeitmultiplex zugeordneten Zeitabschnittes unterdrückt werden oder nicht. Der gesamte Impulszug wird dann in der Zentrale ausgewertet. Der wesentliche Unterschied zu dem erfindungsgemäßen Datenerfassungssystem besteht darin, daß hier entweder alle positiven Halbwelien eines Schwingungszuges unterdrückt werden oder gar keine. Eine unterschiedliche Dämpfung einzelner Schwingungen zwecks Erzeugung von digitalen Daten in Serie v/ie bei der Erfindung erfolgt nicht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild des Datenerfassungssystems;

F i g. 2 die zeitliche Bit-Zusammensetzung des Kommandowortes und eines Meßdatenwortes;

F i g. 3a bis 3f die zeitliche Anordnung des Ko.T.mandowortes und der Meßdatenworte in der Signal-Folge;

F i g. 4 die Frontplatte eines den zentralen Sende- und Empfangsteil enthaltendes Gerätes;

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Meßstelle;

F i g. 6 ein Blockschaltbild des Sendeteiles und des Empfangsteiles.

In Fi g. 1 ist ein zu einem Gerät vereinigter zentraler Sendeteil 200 und Empfangsteil 300 durch eine Übertragungsleitung 100 mit 24 Meßstellen 1 bis 24 verbunden, die über die Länge der Übertragungsleitung 100 verteilt angeordnet und direkt in diese eingeschaltet sind. Der Sendeteil 200 überträgt an die Übertragungsleitung iöö kontinuierlich eine Folge von Sinusschwingungen. In eine Kommandoeingabe können Adressen- und Einstell-Informationen eingegeben werden. Die Sinusschwingungen werden entsprechend diesen Adressen- und Einstell-Informationen in ihrer Amplitude moduliert Mit den Adresseninformationen können ausgewählte Meßstellen angewählt werden. Mit den Einstellinformationen können beispielsweise bestimmte Betriebsparameter der angewählten Meßstelle beeinflußt werden.

Die MeßsteHen übertragen im Zeitmultiplex-Betrieb von ihnen erfaßte Meßdaten auf die Übertragungsleitung 100. Jede Meßstelle 1 bis 24 orientiert sich anhand der Sinusschwingungen wann sie im Rahmen der Zeitmultiplex-Ordnung für die Übertragung an der Reihe ist. In jede Meßstelle ist der Zeitpunkt und die Zeitdauer für die Meßdaten-Übertragung fest eingegeben. Die Übertragung von Meßdaten einer Meßstelle an die Übertragungsleitung erfolgt durch Dämpfung. Die Meßdaten werden in digital-codierter Form übertragen.

Der Empfangsteil 300 nimmt die Meßdaten auf und decodiert sie. Die Meßdaten stehen entweder an 24 Analogausgängen oder einem Computerausgang zur Verfügung.

Gemäß Fig.3 besteht die Signalfolge aus Signalabschnitten, die durch Signallücken voneinander getrennt sind, jeder Signalabschnitt enthält ein Kommandowort des Sendeteiles (Fig.3a). An das Kommandowort schließen sich die Meßdatenworte der MeßsteHen 1 bis 24 an (F i g 3b bis 3e).

Die Zeitdauer, während der das Kommandowort übertragen wird, kann defnnach als Kommando-Phase bezeichnet werden. Die Zeitdauer, in der die Meßdatenworte übertragen werden, kann demnach als Meßdaten-

Übertragungsphase bezeichnet werden.

Die Signallücke hat die Länge einer Periode der Sinusschwingung.

F i g. 2 zeigt die Wortstrukturen für das Kommandowort und ein Meßdatenwort Gezeigt ist das Meßdatenwort der in der zeitlichen Reihenfolge letzten Meßstelle 24.

Das Kommandowort hat 16 Bit Bit 1 dient der Auslösung der Datenerfassung und Digitalisierung. Bit 2 bis 7 dienen der Adressierung einer ausgewählten Meßstelie. Bit 8 löst einen Eichsprung aus, um die Strecke vom Sensor (wird noch im Zusammenhang mit F i g. 5 erläutert) bis zum Empfangsteil zu prüfen. Bit 9 dient dem Verstärkungsabgleich des Sensors. Bit 10 dient dem Null-Abgleich. In welche der Richtung der Abgleich erfolgen soll, kann durch 3it 11 und 12 entsprechend + und — gesteuert werden (siehe F i g. 4). Bit 13 und 14 stehen bei dem angegebenen System als Reserve zur Verfügung. Bit 15 ist das F' .schalt-Bit und Bit i6 gibt den Ausführungszeiipunki an. W^nn z. S. die Verstärkung einer Meßstelie variiert werden soll, wird erst seine Adresse eingestellt anschließend das Bit »Verstärkung« durch Kippen eines Schalters (siehe auch F i g. *) gesetzt Dann wird auf die Tasten -t- oder — gedrückt und nun als letztes das Bit »Ausführungszeitpunkt« gesetzt. Für die Dauer des Tastendruckes »Ausführungszeitpunkt« läuft ein Getriebemotor in dem Sensor und dreht ein Potentiometer, welches die Verstärkung einstellt Da erst als letzte die Taste »Ausführungszeitpunkt« bedient wird, kann während des Umschaltens von Adressen oder anderer Kommando-Bits in der Meßkette keine Einstellung gestört werden.

Das Einschalt-Bit 15 dient dazu, eine bereits ferngcspciste Meßsteüe funktionsfähig zu machen. Diese Möglichkeit dient der Betriebssicherung des Systems. Es gibt mehrere Arten des Ausfalls von Meßstellen. Im günstigsten Fall liefert die Meßstelle keine Meßdaten mehr. Das bedeutet, daß ein Kanal ausge,allen ist Ungünstiger ist das Liefern falscher Meßdaten und am ungünstigsten, wenn eine Meßstelle alle anderen Meßdaten stört beispielsweise wenn die Meßstelle wild schwingt. Es besteht nun die Möglichkeit, durch Abschalten der Fernspeisung die gesamte Meßkette abzuschalten. Anschließend kann durch entsprechendes Adressieren und Geben des Einschaltkommandos eine Meßstelie nach der anderen wieder in Betrieb gesetzt werden. Mit dieser Methode läßt sich die defekte Meßstelle herausfinden. Diese Meßstelle wird man nach einer weiteren Abschaltung nicht mehr aktivieren.

Das Ty.tem verfügt im vorliegenden Fall über 24 Meßstellen. Der Ausfall einer Meßstelle bedeutet einen Datenverlust von ca 4%. Der Ausfall der gesamten Meßkette würde dagegen den Verlust eines möglicherweise teuren, zeitaufwendigen oder vielleicht nicht einmal wiederholbp.ren Versuchs mit sich bringen.

Das Meßdatenwoi t der Meßstelie 24 ist repräsentativ für alle Meßddtenworte, d. h. also für die Meßdatenworte auch der übrigen 23 Meßstellen. Zur Codierung eines Meßwertes stehen 12 Bit zur Verfugung. Diese 12 Bit gewährleisten eine hohe Dynamik von über 70 dB und damit eine gute Anpassung an die Meßdynamik von modernen Sensoren.

Für die Bits 12 bis 16 sind die entsprechenden Sinusschwingungen eingezeichnet. Man erkennt, daß die Sinusschwingungen unterschiedliche Amplituden haben. Die Sinusschwingungen für die Bits 13, J4 und 16 sind

gedämpft und repräsentieren den Binärzustand log 0. Die Sinusschwingungen für die Bits 12 und 15 sind ungedämpft und repräsentieren den Binärzustand log 1.

An das letzte Bit 16 des Meßdatenwortes der zeitlich letzten Meßstelle 24 schließt sich die Signallücke an, die ' durch eine Austastung der Sinusschwingung gekennzeichnet ist. Danach beginnt ein neuer Signal-Abschnitt

Bit 1 und 2 des Meßdatenwortes sind Status-Bits und noch frei: sie können zur Überwachung der Versorgung oder als Ereignis-Bit verwendet werden. Bit 3 und 4 sind w Test-Bits und dienen zur Funktions-Überwachung. Durch das zwangsweise Setzen dieser Test-Bits auf eine 1 oder eine 0 kann ein Funktionsfehler, der lauter Einsen oder Nullen erkannt und von der Möglichkeit unterschieden werden, daß Meßwert und Status i* richtigerweise lauter Einsen oder Nullen ergeben. Ein Fehler üeg¹. mit Sicherheit immer dann vor wenn ein komplettes Datenwort nur aus Einsen oder nur aus Nullen besteht.

Die in F i g. 4 gezeigte Frontplatte des den Sendeteil und den Empfangsteil vereinenden zentralen Gerätes weist 24 Lampen auf, die den einzelnen Meßstellen entsprechen. Die Lampen zeigen an. welche Meßstellen eingeschaltet sind und ob sie funktionieren. Unter den Lampen befindet sich ein Meßstellenwähler. Daneben 2> liegen die Tasten für die Eichsprung, den Nullpunkt-Abgleich und die Verstärkung. Die Fernspeisung kann mit einem weiteren Schalter ein- oder ausgeschaltet werden. Die rechts oben befindliche Taste »Ausführung« aktiviert jeweils das Einschalt-Kommando und 3» veranlaßt damit die Ausführung der Einstell-lnformation.

Das Blockschaltbild gemäß F i g. 5 zeigt den Aufbau einer Meßstelle. In das Schirmkabel 100 ist ein Dämpfungsglied 101 eingeschaltet Dieses besteht aus .n zwei Serien-Impedanzen 102, 103. und einer Parallellmpedanz 104. die ein T-Glied bilden. Die beiden Serien-Impedanzen 102,103 sind durch einen elektronischen Schalter 106 überbrückt. Mit der Parallel-Impedanz 104 liegt ein elektronischer Schalter 105 in Reihe, -tu Durch einen Inverter 107 soll angedeutet werden, daß die beiden elektronischen Schalter 105,106 gegensinnig geschaltet werden. Wenn der Schalter 106 offen und der Schaller 105 geschlossen ist, so werden die auf dem Schirmkabel 100 übertragenen Signale gedämpft. Wenn 4s der Schalter 106 geschlossen und der Schalter 105 offen ist. so erfolgt keine Dämpfung.

Die von dem Sendeteil 200 an das Schirmkabel 100 abgegebenen Signa'?, gelangen an den Übertrager 108. Dieser trennt den Versorgungsgleichstrom von den Sinusschwingungen. Der Versorgungsgleichstrom gelangt an das Netzgerät 109, welches die übrigen Schaltungsteile mit Betriebsspannung versorgt

Die Signale gelangen über den Übertrager 108 an einen Schaltungsteil 110, in welchem die Taktfrequenz 5-; gewonnen und einer Steuerlogik 112 zugeführt wird. Femer erfolgt in dem Schaltungsteil 110 eine Adressendecodierung sowie eine Decodierung der Einstell-Informationen. Als Einstelünformation werden beispielsweise das Ein- und Ausschalten des Netzgerätes 109 und die _w, Verstärker-Verstellung für den Sensor 111 übertragen. Wenn der Schaltungsteil 110 die Adresse seiner Meßstelle erkennt, so wird die decodierte Einstell-Information an das Netzgerät 109 bzw. an den Sensor 111 weitergeleitet t,<.

Der Sensor 111 ermittelt einen Meßwert und gibt analoge Meßdaten an einen Analog/Digital-Konverter 114 ab. Dieser digitalisiert die Meßdaten mit 12 Bit Der Ausgang des Analog/Digital-Umsetzer 114 ist mit einem Parallel-Seriell-Umsetzer 115 verbunden. Dieser setzt die ihm parallel zugeführten digitalen Meßdaten in Serien-Form um. Die seriellen digitalen Meßdaten werden einem Code-Wandler 116 zugeführt. Dieser wandelt den 12 Bit-Code unter Einbeziehung der 4 Hilfs-Bits i bis 4 (siehe F i g. 2) in einen 16 Bit-Code um und steuert damit die elektronischen Schalter 105,106.

In einen Zeitgeber 113 sind der Zeitpunkt und die Dauer für die Meßdaten-Übertragung der betreffenden Meßstelle im Rahmen der Zeitmultiplex-Ordnung eingespeichert. Die Steuerlogik 112 enthält einen Zähler, welcher die Sinusschwingungen in jedem Signal-Abschnitt abzählt. Wenn der eingestellte Zeitpunkt erreicht ist, gibt die Steuerlogik an den Code-Wandler 116 den Befehl zum Ansteuern der elektronischen Schalter 105. 106. Zwischen den Code-Wandler 116 und das Dämpfungsglied 101 kann noch ein nicht dargestellter Treiber-Verstärker eingcschaltet sein. Die Steuerlogik steuert auch den Analog/Digital-Konverter 114 und den Parallel-Seriell-WandlerllS.

Der Sendeteil enthält gemäß F i g. 6 einen Taktgenerator 201. welcher eine Steuerlogik 202 speist. Die Steuerlogik 202 weist eine Kommandoeingabe auf und speist einp-i Code-Wandler 204. Letzterer gibt über einen Übertrager 205 eine Signalfolge periodischer Sinusschwingungen an die Übertragungsleitung 100 ab. Der Übertragungsleitung 100 wird außerdem von einer Fernspeisung eine Versorgungsglekhspannung für die Meßstellen zugeführt.

Der Empfangsteil regeneriert die von der Übertragungsleitung 100 kommenden Meßdaten in einem Schaltungsteil 301. Die Meßdaten werden in einem Decoder 302 regeneriert und nach Durchlaufen eines Serieii-Paraiiei-Wandlers 3Ö4 in einem Digitai/Anaiog-Konverter 305 in analoger Form zur Verfügung gestellt.

Der Decoder 302 stellt außerdem die Meßdaten in serieller digitaler Form am Computerausgang zu Verfugung und führt sie dem Lampenanzeigefeld 306 zu. Weiterhin könnendem Decoder302die Status-Bits 1,2 entnommen werden.

Dem 12 Bit Digital/Analog-Wandler ist ein 24-Kanal-Demultiplexer 307 nachgeschaltet, der die Rückbildung aller erfaßten Meßdaten in analoger Form zuläßt. Um die Meßdaten stufenfrei analog aufschreiben zu können, ist dem Demultiplexer 307 noch ein 24-Kanalausgangsfilter nachgeschaltet

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Datenerfassungsystem mit einer Übertragungsleitung, an deren einem Ende ein eine Signalfolge abgebender Sendeteil und an deren anderem Ende > ein Empfangsteil angeschlossen ist, und mit einer Vielzahl von an die Übertragungsleitung an beliebiger Stelle angeschalteten Meßstellen, die von Sensoren in analoger Form erfaßte und in digitale Form umgewandelte bzw. in digitaler Form m vorliegende Meßdaten im Zeitmultiplex an den Empfangsteil wüterleiten, wobei jede Meßstelle einen Zeitgeber-Schaltungsteil enthält, der anhand eines fest eingegebenen Zeitwertes und einer fest eingegebenen Zeitdauer unter Auswertung der von ι* dem Sendeteil abgegebenen Signalfolge den Zeitpunkt und die Dauer für die Meßdaten-Übertragung der Meßstelle im Raum der vorgesehenen Zeitmultiplexordnung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß jede MeBstelle (f bis 24) ein in die 2« Übertragungsleitung (100) eingeschaltetes veränderbares Dämpfungsglied (101) aufweist, und daß die von jeder Meßstelle (1 bis 24) an den Empfangsteil (300) weiterzuleitenden digitalen Meßdaten dadurch erzeugt werden, daß die einzelnen Signale der von dem Sendeteil (200) abgegebenen Signalfolge mittels des Dämpfungsgliedes (101) der betreffenden Meßstelle (1 bis 24) während der der Meßstelle (1 bis 24) im Rahmen des Zeitmultiplex zugeordneten t-eitdauer entsprechend unterschied- J» Hch gedämpft werden.

2. Datenerfassungssyst^m nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der 5 -ndeteil (200) und der Empfangsteil (300) gemeinsam in einer zentralen Station angeordnet sind. ο

3. Datenerfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalfolge aus aufeinander folgenden Signal-Abschnitten besteht, daß jeder Signal-Abschnitt aus einer Kommando-Phase und einer Meßdaten-Über- y, tragungsphase besteht, wobei während der Kommando-Phase Adressen- und Einstellinformationen von dem Sendeteil (200) an die Meßstellen (1—24) übertragen werden, und wobei während der Meßdaten-Übertragungsphase nacheinander die Meßdaten von den einzelnen Meßstellen (1—24) an den Empfangsteil (300) übertragen werden.

4. Datenerfassungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalfolge aus periodischen Signalen besteht, wobei die Signalab- <_tl schnitte durch Signallücken mit der Länge einer Signalperiode oder eines ganzzahligen Vielfachen davon getrennt sind, und daß jedes Signal einer Periodenlänge einem Bit entspricht, wobei der Binärzustand durch den Grad der Dämpfung der <_s Amplitude des Signals während der betreffenden Periode repräsentiert ist.

5. Datenerfassungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die periodischen Signale Sinusschwingungen sind.

6. Datenerfassungssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß während jeder Meßdateri-Übertragungsphase von den Meßstellen (1—24) Test-Bits mit stets gleichem Binärzustand an den Empfangsteil (300) übertragen werden.

7. Datenerfassungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder 'Meßstelle (1—24) ein bestimmter Teilbereich in der Meßdaten-Übertragungsphase zur Abgabe eines Meßdaten-Wortes zugeordnet ist, und daß der Zeitgeber-Schaltungsteil (110,112,113) jeder Me3-stelle (1—24) einen Zähler enthält, mit dem die Signalperioden der von dem Sendeteil (200) abgegebenen Signalfolge abgezählt werden, um den zugeordneten Teilbereich zu erkennen.

8. Datenerfassungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (101) aus einer Serienimpedanz (102, 103) und einer Paralielimpedanz (104) besieht, daß zu der Serienimpedanz {102, 103) ein Schalter (106) parallelgeschaltet ist, und/oder mil der Parallelimpedanz (104) ein Schalter (105) in Reihe geschaltet ist, wobei bei Verwendung von zwei Schaltern (105, 106) diese gegenphasig betrieben werden.

9. Datenerfassungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstellen (1—24) über die Übertragungsleitung (100) mit Netzspannung versorgt sind.