DE3204159A1

DE3204159A1 - Datensammelkonsole

Info

Publication number: DE3204159A1
Application number: DE19823204159
Authority: DE
Inventors: William C. 01720 Acton Mass. Place
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1982-02-06
Publication date: 1982-10-21
Also published as: JPH0526373B2; JPS57154935A; GB2092846A; GB2092846B; DE3204159C2; CA1179410A; US4423408A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Datensanmelkonsole nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Zur Verminderung des Aufwandes und der daraus resultierenden Unzuverlässigkeit bzw. der hohen Installationskosten von Systemen zur Steuerung der Klimaanlage eines Gebäudes, zur Steuerung von energieverbrauchenden Geräten usw. sind Dialogsysteme entwickelt worden, bei denen eine Zentralstation mit mehreren externen Stationen über einen Dialogkanal in Verbindung steht, so daß verschiedene Meßpunkte in einem Gebäude erfaßt und verschiedene Steuereinheiten beeinflußt werden können. Eine typische externe Station umfaßt einen Schnittstellenschaltkreis mit einer externen Statusadresse, so daß. alle externen Stationen über eine einzige Leitung mit der Zentralstation verbunden werden können. Bei diesem Dialog über die einzige Leitung zwischen der Zentralstation und den externen Stationen kann die Zentralstation den Status bestimmter Meßpunkte in den externen Stationen lesen und die Steuerbefehle an die Geräte in der externen Station abgeben. Die Schnittstelleneinrichtung in der externen Station dient hierbei der Sammlung von Daten, die an die Zentralstation zu berichten sind und der Weitergabe von Steuerbefehlen, die von der Zentralstation an die verschiedenen Steuereinrichtungen in der externen Station abgegeben werden. . _p

Durch die Weiterentwicklung von solchen Gebäudeautomationssystemen ergab sich in neuerer Zeit eine Beeinflussung des Systemaufbaus. Beispielsweise besteht eine Tendenz nach einer Vergrößerung solcher Gebäudeautomationssysteme, so daß auch bei sehr großen Gebäuden die erhöhte Anzahl von SensorSignalen verarbeitet werden kann. Der erhöhte Umfang und die Aufwendigkeit der Systemarchitektur sowie die vergrößerte Vielzahl von durch die Hardware zu verarbeitenden Aufgaben belastet die Zentraleinheit eines solchen

• β« ···· ·ι

— 4 -

Systems in einer enormen Weise. Darüber hinaus kann es wünschenswert oder in einigen Systemen auch erforderlich sein, die Zentraleinheit insgesamt zu eliminieren und die Steuerfunktionen, die normalerweise durch die Zentralstation ausgeführt werden, auf eine Anzahl von Stationen zu verteilen, die innerhalb des Dialogsystems angeordnet sind. Diese Faktoren erfordern unter anderem, daß das System in der Lage ist, Information an anderen Stellen als in der Zentralstation zu verarbeiten. Daher werden die externen Stationen bzw. die Datensammelkonsolen innerhalb des Dialogsystems zunehmend mit Rechenfähigkeiten ausgestattet.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Datensammelkonsole der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie möglichst universell arbeitet, d.h. Eingangssignale von verschiedenen Sensoren verarbeiten kann, ohne daß die Schaltkreise auf die spezielle Charakteristik des jeweiligen Eingangssignales zugeschnitten sind. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die erfindungsgemäße Datensammelkonsole näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.1 ein Blockschema der Datensammelkonsole;

Fig.2 eine analoge Eingangseinheit in näheren Einzelheiten;

Fig.3 die Analogsteuerung, den Wandler und Ausgangseinheiten in näheren Einzelheiten;

Fig.4 digitale Eingangs- und Ausgangs-Einheiten in näheren Einzelheiten;

Fig.5 den Mikroprozessor mit zugeordneten Einheiten in näheren Einzelheiten; und

Fig.6 die Sende/Empfangseinheit in näheren Einzelheiten.

Fig.T zeigt ein Blockdiagramm der Datensammelkonsole, wobei alle Bausteine auf einer einzigen gedruckten Schaltungsplatine angeordnet sein können. Der Kern des Systems wird durch einen Mikroprozessor 11 gebildet, der mittels eines analogen Steuerschaltkreises 12 die Verbindung von analogen Eingangssignalen 13, die an einem analogen Schaltkreis 14 anstehen, mit einem analogen Wandlerschaltkreis 15 steuert, wobei dieser Wandlerschaltkreis 15 die analogen Eingangssignale in digitale dem Mikrocomputer 11 zugeführte Signale umwandelt. Der Mikrocomputer 11 steuert ebenfalls die analogen Ausgänge 16 an einem analogen Ausgangsschaltkreis 17 über den Wandlerschaltkreis 15. Die analogen Ausgangssignale 16 können beispielsweise an Geräte angeschlossen sein und beispielsweise die Einstellung eines Sollwertes befehlen.

Da die Datensammelkonsole gemäß Fig.1 Eingangssignale von irgendeiner Art eines analogen Eingangsfühlers aufnehmen soll, ist .ein Datei- und Programmspeicher PROM-18 an den Mikrocomputer 11 angeschlossen und speichert die Daten, die für die Charakterisierung eines jeden Typs von analogem Eingangsfühler erforderlich sind, an die die Eingänge 13 angeschlossen werden können. Somit werden zum Zeitpunkt der Installation der Datensammelkonsole in einem Gebäudeautomationssystem die an die Eingänge 13 anzuschließenden Eingangsfühler ausgewählt, und es wird eine charakterisierende Information für jeden Fühler in dem Speicher 18 gespeichert. Diese Information wird später durch den Mikrocomputer 11 benutzt, um das von dem analogen Eingangsfühler abgeleitete analoge Eingangssignal in eine Digitaldarstellung umzuwandeln, die durch den Mikrocomputer 11 bei seinem Dialog

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mit anderen Stationen benutzt wird und um festzustellen, ob ein Istwert eine Einstellung benötigt oder sich in einem Alarmzustand befindet. Die Arten von Analogfühlern, die an die Datensammelkonsole gemäß Fig.1 angeschlossen werden können, umfassen Spannungsfühler für einen Bereich von 1 bis 100 mV, Stromfühler für einen Bereich von 4 bis 20 mA, Stromfühler für einen Bereich von 0 bis 5 rnA, Widerstands-Temperaturfühler im Bereich von 3280 bis 4000 A oder von 80 bis 120 JTa und Spannungsfühler für einen Bereich von 0 bis 10V.

Der analoge Wandlerschaltkreis 15 behandelt jeweils ein analoges Eingangssignal. Der Wandlerschaltkreis liefert ein digitales "O"-Ausgangssignal bei einem analogen Eingangssignal von weniger als 5 V und er liefert ein Sättigungssignal bei einem analogen Eingangssignal, das beträchtlich größer als 10 V ist. Somit müssen bestimmte Bereichs- bzw. Bewertungswerte und Basiswerte dem Eingang in Abhängigkeit von dem Typ des' angeschlossenen analogen Fühlers zugeführt werden. Beispielsweise wird die Spannung eines Spannungsfühlers für den Bereich von 0 bis 100 mV zunächst mit einem Faktor 10 multipliziert bzw. bewertet, um ein Signal in dem Bereich von 0 bis 1 V zu erzeugen und es wird sodann ein Basissignal von 5,5 V hinzuaddiert, so daß der Analogbereich für diese Art von Fühler sich zwischen 5,5 und 6,5 V bewegt. Ein Stromfühler für den Bereich von 4 bis 20 mA wird über einen zugeordneten nicht dargestellten Widerstand von 121 A angeschlossen, der den Strom in ein Spannungssignal von 0,484 bis'2,42 V umwandelt. Sodann wird eine Basisspannung von 5,016 V hinzuaddiert, um einen analogen Spannungsbereich von 5,5 bis 7,436 V für diesen Fühler zu erzeugen. Ein Stromfühler für den Bereich von 0 bis 5 mA ist über zwei parallel geschaltete Widerstände von 121 A angeschlossen und wird sodann in ähnlicher Weise bewertet wie der Fühler für 4 bis 20 mA.

Der analoge Wandlerschaltkreis 15 arbeitet nach dem Doppelrampen-Prinzip. Dieses Prinzip besteht darin, daß ein Integrator mit einer von der Eingangsspannung abhängigen Geschwindigkeit ausgehend von einer festen Referenzspannung VR während einer fest vorgegebenen Zeit TI aufgeladen wird und sodann mit einer konstanten Geschwindigkeit auf die Referenzspannung VR entladen wird, wobei die Entladezeit TM gemessen wird. Die analoge Eingangsspannung VI kann sodann durch die Gleichung

- TM
VI = VR.~

ermittelt werden, wobei VR bekannt ist und TM und TI digital beispielsweise mittels eines Zählers gemessen werden.

Dieses Grundprinzip ist jedoch für den vorliegenden Zweck nicht geeignet, da es den Basiswert, der dem analogen Signal während des Umwandlungsprozesses zugeführt wird, sowie den Spannungsbereich dieses Signales nicht berücksichtigt. Demgemäß wird bei dem vorliegenden System dieses Grundprinzip auf ein Verfahren mit 6 Meßschleifen erwidert. Es werden 3 getrennte Doppelrampen-Verfahren durchgeführt, wobei das erste Verfahren das Anlogsignal, das zweite Verfahren den Bereich und das dritte Verfahren schließlich den Basiswert behandelt.

Insbesondere wird der Integrator zunächst auf eine Spannung 'VMI während einer festen Zeit TI mit einer Geschwindigkeit aufgeladen, die von dem analogen Eingangssignal abhängt. Sodann wird er während einer gemessenen Zeit TMI mit einer festen Geschwindigkeit auf die Referenzspannung entladen. Sodann wird das Verfahren wiederholt, wobei das Bereichssignal das analoge Eingangssignal ersetzt. Hierbei wird der Integrator auf eine Spannung VMR entsprechend der Bereichsspannung während der festen Zeit TI aufgeladen und sodann mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit während einer Meßzeit TMR entladen. Schließlich wird das Verfahren

noch einmal mit dem Basissignal wiederholt, wobei der Integrator während einer festen Zeit TI auf eine entsprechende Spannung VMB aufgeladen und sodann mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit während der Meßzeit TMB entladen wird.

Aus diesen drei Zeitmessungen kann der Proportionalwert PV des Eingangssignales bestimmt werden. Dieser Proportionalwert ergibt sich folgendermaßen VMI - VMB

PV =

VMR - VMB

D.h. der Proportionalwert PV ergibt sich als Quotient aus dem Eingangssignal innerhalb der Bereichsspanne (das Eingangssignal wird von dem Basispegel der Bereichsspanne gemessen) und der Bereichsspanne selbst (Differenz zwischen Bereichsspannuiig und Basisspannung) . Durch dreifache Anwendung der vorstehenden Gleichung für das grundlegende Doppelrampen-Prinzip ergibt sich bezüglich der drei Doppolrampen-Moßsunqen, daß der Zeitwert TT und die Referenzspannung VR entfallen, wobei sich der Proportionalwert folgendermaßen darstellt

TMI - TMB „.

PV =

TMR - TMB

Der Proportionalwert PV kann somit leicht durch den Mikrocomputer 11 über die digital gemessenen Zeiten TMI,TMB und TMR errechnet werden.

Der digitale Proportionalwert PV ist durch einen Rohwert von 16 Bi t" vorgegeben, der in einen Wert mit 12 Bit umgewandelt' worden muß. Dies ist erforderlich aufgrund der großen Vielzahl von Sensoren, die an die Datensammelkonsole angeschlossen werden können und aufgrund der Tatsache, daß 12 Bit für die Auflösung ausgewählt worden sind. Zu diesem Zweck wird ein Standardbereich von 95 bis 4995 gewählt, so daß die Umwandlung gemäß folgender Gleichung

geschieht.

FV = 4000.PV + 95

Als Ergebnis ergibt sich eine endgültige Spannung FV in Form einer digitalen Darstellung innerhalb eines Standardbereiches eines Analogwertes, der von einem analogen Eingangsfühler empfangen wird, welcher an einen der Eingänge 13 angeschlossen ist und welcher Wert auf den Grundwert und den Bereichswert für diesen bestimmten Fühler bezogen ist. Die Basis- und Bereichswerte sind in einer Datei 18 zusammen mit anderen erforderlichen Charakterisierungsdaten gespeichert. Jede Datengruppe ist iri einem Speicherbereich gespeichert, der einem bestimmten Fühler zugeordnet ist. Es gibt so viele Datengruppen in dem Speicher 18, wie Fühler an die Eingänge 13 angeschlossen sind.

Die Konsole gemäß Fig.1 ist ebenfalls in der Lage, einen Analogwert auszugeben, der an den über die Eingänge empfangenen Analogwert angenähert ist. Bei dieser Betriebsart kann ein Digital/Analog-Wandler verwendet werden, wobei die digitalen Eingangssignale dieses Wandlers kontinuierlich eingestellt und verändert werden, bis der analoge Ausgangswert an den gemessenen analogen Eingangswert angeglichen ist. Das digitale Eingangssignal des Digital/Analog-Wandlers entspricht sodann dem gemessenen Analogwert. Im tatsächlichen Anwendungsfall wird jedoch diese Betriebsweise nur bei einer Schwellwerterfassung verwendet.- Hierbei wird der analoge Eingangswert mit verschiedenen digitalen Schwellwerten verglichen, um die Bereichsgre.nze festzustellen, in die der analoge Eingangswert fällt. Diese Betriebsweise ist besonders nützlich bei der Feststellung des Wesens eines Alarmes in einem Feuerschutz- und Überwachungssystem.

Eine dritte Betriebsweise ist durch den Widerstands/ Perioden-Meßbetrieb R/P gegeben. Wenn diese Betriebsweise

Anwendung findet, werden ein Fühler und ein R/P-Wandler an einen Eingang 13 angeschlossen. Die R/P-Meßroutine besitzt 6 digitalisierte Kalibrierungsbereiche. Die Bereiche ergeben jeweils einen Wert von 4000 Zuständen im Bereich von 95 bis 4095 entsprechend einem 12 Bit-Wert. Ein Zähler zählt die Zeit zwischen 20 Impulsen, um einen R/P-Zählstand zu akkumulieren. Der R/P-Zählstand wird sodann in gleicher Weise wie der Wert PV in den Wert FV umgewandelt, um den Digitalwert entsprechend dem R/P-Zählstand zu bestimmen.

Es sei darauf erwiesen, daß innerhalb der Hardware keine Verbindungen geändert werden müssen, wenn verschiedene Eingangssignale an den Eingängen 13 umgewandelt werden sollen.

Die Datensammelkonsole gemäß Fig.1 kann Eingangssignale von mehreren Digitalfühlern zugeführt erhalten, die an die Eingänge 21 angeschlossen sind. Digitalfühler können durch einfache Ein/Aus-Schaltgeräte, wie beispielsweise Klappenschalter, Türschalter und Rauchfühler vorgegeben sein. Auch können sie durch einen Gesamtzählstand erfassende Einrichtungen vorgegeben sein, die Impulse zählen und einen Kontakt öffnen bzw. schließen, wenn ein Gesamtzählstand erreicht ist. Die Eingänge 21 sind über einen digitalen Eingangsschaltkreis 22 an den Mikrocomputer 11 angeschlossen, der ebenfalls mehrere digitale Ausgänge 23 steuert, die an Lasten, wie beispielsweise Relais angeschlossen sein können, um verschiedene Funktionen in einem Gebäudeautomationssystem zu steuern. Schließlich ist der Mikrocomputer 11 an einen Ubertragungsschaltkreis 25 angeschlossen, der den Empfang und das Senden von Information über einen Dialogkanal steuert, welcher eine Eingangsleitung 26 und eine Ausgangsleitung 27 für den Dialog mit anderen externen Stationen und einer Zentralstation, sofern eine solche benutzt wird, umfaßt.

Die Datensammelkonsole kann von einer externen Station neu konfiguiert werden. Wenn es beispielsweise gewünscht ist, die Art und Weise der Verarbeitung der der Datensammelkonsole 10 zugeführten analogen und digitalen Eingangssignale zu verändern, so kann die Datei und das Programm in dem Speicher 18 von der externen Station aus geändert werden. Es kann ebenfalls erwünscht sein, Fühler und ihre Anschlußstelle zu verändern, was ebenfalls eine Veränderung innerhalb des Speichers 18 erfordert. Statt den Speicher 18 von der Datensammelkonsole 10 abzutrennen und durch einen neuen Speicher zu ersetzen oder statt durch einen Programmierer den alten Speicher 18 neu zu programmieren, können jene Teile der alten Routine, die nicht länger gebraucht wird, in dein Speicher 18 gelöscht werden und das neu geforderte Programm und die zugehörige Datei können in den Speicher 18, gesteuert von einer externen Station, eingegeben werden. Um die externe Rekonfiguration des Speichers 18 zu erleichtern, liefert die Spannungsversorgungsquelle 28, die die verschiedenen Blöcke in Fig.1 mit der erforderlichen Spannung versorgt, ein Ausgangssignal von 24 V, das dem Speicher 18 zugeführt wird. Gesteuert durch den Mikrocomputer 11, kann daher der Speicher 18 die 24 V-Spannungsquelle verwenden, um die alte nicht langer benötigte Information zu löschen und um die neue Information in den Speicher 18 einzubrennen, wobei diese Information von der externen Station vorgegeben wird.

In Fig.2 ist der analoge Eingangsschaltkreis 14 näher dargestellt. Es sind 16 Eingänge 13 vorgesehen, die über einen Multiplexer 6 2 in Abhängigkeit von der Art des Fühlers Strom aus einer Konstantstromquelle 61 zugeführt bekommen können. Die Stromquelle 61 wird benutzt, wenn passive Fühler, wie beispielsweise Widerstandstemperaturfühler, verwendet werden. Wenn Fühler vorgesehen sind, die einen Widerstand in eine Zählperiode oder eine Quellenspannung

in ein Spannungssignal bzw. ein Stromsignal umwandeln, so ist die Konstantstromquelle 61 nicht erforderlich.

Der Multiplexer 68 wählt den gewünschten Eingangsfühler aus und sein Ausgangssignal wird einem invertierenden Pafferschaltkreis 71 zugeführt, der aus einem Impedanzwandler und einem in Reihe geschalteten Inverter besteht. Das Eingangssignal wird skaliert in Abhängigkeit davon, ob der ausgewählte Fühler ein Eingangssignal mit einer Spanne von weniger als ein Volt liefert. Wenn die Spanne des Eingangssignales geringer als ein Volt ist, so wird der Schalter 72 geschlossen, wodurch der Widerstand 73 parallel zu dem Widerstand 74 geschaltet wird und das Signal mit einem Faktor von 10 multipliziert wird.

Darüber hinaus wird in der zuvor erläuterten Weise, wenn· dt;r durch den Multiplexer 68 ausgewählte Fühler ein Signal mit einem Bereich (Maximalwert) von weniger als 5,5 V liefert, eine Konstantspannung zu dem Analogwert hinzuaddiert, um die Signalspannung auf einen Wert anzuheben, der durch den Wandler umgewandelt werden kann. Wenn der Meßfühler vom Widerstandstyp ist, so werden die Multiplexer 75A und 75B benutzt, um einen Strom von der Konstantstromquelle 61 über einen geeigneten Widerstand 76 zu steuern und die sich ergebende Spannung· an den Ausgang anzulegen. Bei jeder Messung mit einem Widerstands-Meßfühler wird ein Widerstand als Basiswert und ein zweiter Widerstand als Bereichswert ausgewählt.

Der Dicjitai/Analog-Wandler 79 gemäß Fig.3 wird benutzt, um eine feste Spannung zu der Eingangsspannung, der Bereichsspannung und der Basisspannung zu addieren, um sicherzustellen, daß alle Werte des Puffers 71 eine Spannung von 5,5 V überschreiten.

Wenn als Fühler ein Strom- oder Spannungsfühler verwendet

• · · · β β <·« »ft

• · W 4 » β « β · «

• · · ft B «

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wird, so wird der Digital/Analog-Wandler 79 benutzt, um Basis- und Bereichswerte an dem Puffer 71 vorzugeben. Die Basisspannung wird zu dem skalierten Analogwert hinzuaddiert, um die Spannung auf ein Minimum von 5,5V anzuheben. Dieses Signal wird sodann durch den Wandlerschaltkreis verarbeitet, um einen Integrator während einer vorbestimmten Zeit aufzuladen und diesen auf einen vorbestimmten Pegel zu entladen. Die Zeit, die zur Entladung des Integrators auf den vorbestimmten Pegel erforderlich ist, wird sodann gemessen und als Maß für den Analogwert des analogen Eingangssignales von dem Puffer 71 verwendet. Als nächstes wird das Basissignal· alleine entweder über die Multiplexer 75A und 75B oder den Digital/Analog-Wandler 79 an den Integrator angelegt und das Verfahren wird wiederholt, um eine digitale Darste^ung der Zeit abzuleiten, die erforderlich ist, um den Integrator von einem Pegel entsprechend dem Basiswert auf die Referenzspannung zu entladen. Schließlich wird der Bereich bzw. die obere Grenze des Signales, das von dem Fühlertyp erwartet werden kann, dem Integrator entweder über die Multiplexer 75A und 75B oder den Digital/Analog-Wandler 79 zugeführt und das Verfahren wird erneut wiederholt, um eine digitale Darstellung der Zeit herzuleiten, die erforderlich ist, um den Integrator von einem Pegel entsprechend dem Bereichswert auf die Referenzspannung zu entladen.

Die Steuerung des Analog/Digital-Umwandlungsprozesses wird durch einen Anschlußexpander 81 ausgeführt. Der Anschlußexpander 81 besitzt einen Eingang für 4 Bit, welche decodiert werden, um die Ausgänge auszuwählen, über die Anweisungssignale gegeben werden und um mehrere Anweisungen zu verwirklichen. Beispielsweise können die Ausgänge das Ausgangssignal von dem Anschlußexpander 81 zu dem Mikrocomputer übertragen oder sie können die übertragung von dem Mikrocomputer zu dem Ausgang des Anschlußexpanders steuern oder sie können die Information von dem Mikrocomputer zu dem Ausgang des Anschlußexpanders übertragen

und nur 1 Bit dieser Information durch eine UND- oder durch eine ODER-Operation verhindern.

Während des Umwandlungsprozesses steuert der Mikrocomputer unter Verwendung des Anschlußexpanders 81 die Schalter 72, um den Analogwert des Analogssignales von dem Fühler zu skalieren, welches über den Multiplexer 68 angelegt wird. Der Analogwert wird sodann durch einen Verstärker 83 verstärkt und über einen Eingangsschalter 84, der von dem Inverter 85 gesteuert wird, an den Eingang des Integrators 86 angelegt. Im gleichen Zeitpunkt,wo der Eingangsschalter 84 geschlossen ist, sind der Masseschalter 87 und der Entladeschalter 88 geöffnet. Somit wird der Integrator während einer fest vorgegebenen Zeit durch das über den Verstärker 83 empfangene Eingangssignal aufgeladen. "Der Zeitgeber innerhalb des Mikrocomputers wird benutzt, um diese Zeit vorzugeben. Nach dieser Zeit wird über den Anschlußexpander 81 der Schalter 84 geöffnet und der Schalter 87 geschlossen. Der Zeitgeber innerhalb des Speichers RAM-113 (Fig.5) zählt sodann die Entladezeit des Integrators bis zur Entladung auf den Referenzspannungspegel, wobei diese Zeit digital dargestellt wird. Wenn der Referenzspannungspegel erreicht worden ist, so wird der Schalter 88 geschlossen, um den Kondensator des Integrators 86 endgültig zu entladen, so daß der Kondensator immer mit der Aufladung an einem vorbestimmten Punkt beginnt. Das Ausgangssignal von dem Vergleicherabschnitt 90 des Integrators wird dem Mikrocomputer zugeführt.

Als nächstes wird, gesteuert durch den Mikrocomputer,der Basiswert über den Digital/Analog-Wandler 79 im Falle eines Spannungs- oder Stromeinganges oder über die Multiplexer 75A und 75B im Falle eines Widerstandseinganges zugeführt und integriert und schließlich wird der Bereichswert entweder über den Digital/Analog-Wandler 79 ader die Multiplexer 75A und 75B zugeführt und

• ·

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integriert. Die sich hierbei ergebenden Zeiten werden sodann in der zuvor beschriebenen Weise verarbeitet.

In Fig.3 sind ebenfalls der analoge Ausgangsschaltkreis 17 und die Ausgangsleitungen 16 dargestellt. Es werden 8 analoge Ausgangssignale gebildet, wobei diese über den Multiplexer 91 durch den Mikrocomputer 11 und die analoge Steuerlogik 12 gesteuert werden. Die analogen Ausgangssignale sind durch Abtast- und Haltespannungssignale vorgegeben/ die bezüglich Offset und Bereich individuell programmierbar sind. Insbesondere speist der Digital/ Analog-Wandler 79 den Multiplexer 91. Dieser Digital/ Anal-og-Wandler kann sodann benutzt werden, um den Off set und den Bereich eines jeden analogen Ausgangssignales 16 zu programmieren. Der Prozessor schaltet kontinuierlich die analogen Ausgangssignale durch, um den aufgeladenen Kondensator nachzuladen. Die Trenn- und Multiplexerstufe 91 gibt eine sehr hohe Impedanz im aufgetrennten Zustand vor und hält die SpannungsSchwankung am Ausgang auf einem Minimum.

Gemäß Fig.4 sind 24 digitale Eingangsleitungen 21 über nicht dargestellte Parallel- und Serienwiderstände an vier Pufferschaltkreise 101 angeschlossen. Jedes digitale Eingangssignal kann durch eine geeignete Dateieingabe in den Speicher 18 als vorhanden oder nicht vorhanden programmiert sein. Die digitalen Eingangssignale werden jedesmal gelesen, wenn ein Aufruf empfangen wird. Anforderungen, Wiederholungen usw. beeinflussen nicht den Pufferstatus der digitalen Eingangssignale. Die Ausgangssignale der Puffer 101 sind ebenfalls über nicht dargestellte Widerstände an einen Pegelwandler 102 angeschlossen, der direkt mit dem Mikrocomputer verbunden ist. Die Puffer 101 werden durch einen Decodierer 103 gesteuert, der drei Ausgangssignale des Mikrocomputers decodiert, um die Puffer 101, den Speicher RAM-113, einen universellen und - asynchronen Sender-Empfänger 114 und noch zu

erläuternde digitale Ausgangs-Anschlußexpander 106 zu steuern.

Die 16 digitalen Ausgangsleitungen 23 werden über Spannungstreiber 104 von dem Anschlußexpander 106 unter Steuerung durch den Mikrocomputer gesteuert. Jeder Ausgang kann einzeln konfiguiert werden, so daß er sich entweder auf einer vorbestimmten hohen Spannung oder auf einer niedrigen Referenzspannung, wie beispielsweise Masse befindet.

In Fig.5 ist die Beschaltung des Mikrocomputers 11 dargestellt. Über Schaltkreise 3JC und 3JD sind Fühler an den Mikrocomputer angeschlossen. Der Pegelwandler 102 speist den Mikrocomputer 11, der seinerseits den Steuerdecodierer 103 ansteuert, so daß der Pegelwandler 102 zeitversetzt die Ausgänge der Puffer 101 verarbeiten kann. Der Datenbus DB ist an eine Verriegelung 111, einen Speicher EPROM-112, die Adressleitungen des Speichers RAM-I13 und an den universellen asynchronen Sender-Empfänger 114 angeschlossen. Dem Speicher EPROM-112 wird ebenfalls die Spannung von +24 V zugeführt. Die Verriegelung 111 bildet eine Schnittstelle zwischen dem Datenbus des Mikrocomputers 11 und den Adresseingängen des Speichers EPROM-112.

Der Speicher RAM-113 wird durch den Decodierer 103 freigegeben und er erzeugt Ausgangssignale, gesteuert durch den Mikrocomputer 11, um dem Digital/Analog-Wandler 79 digitale Eingangssignale vorzugeben. Darüber hinaus liest der Speicher RAM-113, gesteuert durch den Mikrocomputer 11, den Zustand einer Schalterbank 116, die betätigt wird, um die Adresse der Datensammelkonsole 10 zu definieren. Diese Schalter werden bei jeder Spannungseinschaltung abgelesen, so daß die Datensammelkonsole ihre eigene Adresse kennt. Ferner sind die Ausgangssignale des

Speichers RAM-113 über den Spannungstreiber 118 an verschiedene Anschlüsse für Steuerzwecke angeschlossen. Auf diese Weise wird eine Steuerung des Eingangsmultiplexers 62, der Referenzmultiplexer 75A und 75B, des Ausgangsmultiplexers 68 und des analogen Ausgangsmultiplexers erzielt. Der Speicher RAM-113 liefert ferner ein Zeitablaufsignal für die Unterbrechung des Mikrocomputers 11, wobei dieses über einen Steuerbus CB übertragen wird, der den Mikrocomputer mit verschiedenen anderen Einheiten des Systems verbindet.

Der Speicher EPROM-112 der Datensammelkonsole 10 wird benutzt, um einen variablen Teil des Programmes und eine veränderliche Datei zu speichern. Ferner kann jeder Hardwareblock an die ausgewählten Eingangsfühler und die Ausgangs-Steuerhardware durch individuelle Dateien innerhalb des Speichers angepaßt werden. Der hier verwendete spezielle Speicher EPROM ist durch UV-Strahlen löschbar. Individuelle Programmdateien können gelöscht werden, in dem der erste Speicherplatz der Datei auf Null gesetzt wird und die Datensammelkonsole zurückgestellt wird. Die Definition einzelner Meßpunkte kann beliebig verändert werden, wobei lediglich durch die Speicherkapazität Grenzen gesetzt sind.

Die Programmierung des Speichers PROM kann von einer externen Station über den Ubertragungsbus erfolgen. Eine Programmnachricht wird zu der Datensammelkonsole 10 gesendet, in dem der Quadrant (mehrfaches von 26 5 Bit), die Adresse (Adresse innerhalb der 265 Bit) und die in diesem Bit zu programmierenden Daten festgelegt werden. Der Programmierer steuert sodann die tatsächliche Manipulation der Daten und deren Speicherung unter der Adresse der zugeordneten Station. Hierdurch wird die Steuerung und der zeitliche Ablauf des Programmes für die festgelegte Station vorgegeben. Nach beendigter Programmierung wird der

programmierte Speicher der Station mittels einer herkömmlichen Lesetechnik gelesen. Es sei vermerkt,„daß alle während der Programmierung ausgeführten Befehle in" dem Mikrocomputer 11 vorliegen müssen. Die Spannungsversorgung von +24 V wird benutzt, um die Rekonfiguration der in dem Speicher PROM-112 gespeicherten Datei bzw. des Programmes zu erleichtern.

Das Kernstück bei der Übertragung bildet hinsichtlich der Datensammelkonsole 10 der universelle asynchrone Sender/ Empfänger 114, der in Fig.6 dargestellt ist. Dieser Sendor/Empfanger empfängt serielle Daten über einen Eingangsanschluß CC von dem Empfangsmultiplexer 212 und er wandelt die seriellen Daten in eine parallele Information auf dem Datenbus DB um, um diese dem Mikrocomputer 11 zuzuführen.

Eine flexible Hardware-Übertragungskonfiguration ist bezüglich der Datensammelkonsole 10 vorgesehen, um den Empfang und das Senden von Daten auf vier Sende- und vier Empfangskanälen zu ermöglichen. Zu jedem vorgegebenen Zeitpunkt wird ein Kanal für das Senden und ein anderer Kanal für den Empfang von Daten benutzt. Die Datensammelkonsole 10 besitzt eine flexible Ubertragungsschnittstelle, die drei verschiedene Ubertragungsschnittstellen unterstützt, welche einen 5 V-Differential-Leitungstreiber/ Empfänger, ein Punkt-zu-Punkt-Modem und ein 600 Baud-Tonmodem umfassen. Zwei Schalter der Schaltbank 116 wählen die spezielle Wahlmöglichkeit oder ein Zwischending aus diesen Wahlmöglichkeiten aus. Die 5V-Netzstelle dient der Signalisierung einer abgeglichenen Differentialspannung. Bis zu acht Datensammelkonsolen können an einer Leitung angeordnet sein, wobei mehrere signalisierende Meßstellen über ein gedrilltes Leitungsdrahtpaar pro Kanal ihre Signale übertragen können. Die Signal-Ubertragungsgeschwindigkeit pro Kanal beträgt 2400 Baud und kann über den Wahlschalter 201 auf 9600, 2400 oder 1200

Baud umgeschaltet werden.

Die Punkt-zu-Punkt-Netzstelle wird für einen Dialog mit 600 Baud und für vom Anwender vorgesehene Modems verwendet. Verschiedene Anschlüsse wie beispielsweise ein Empfänger-Datenanschluß, ein Sendebereitschaftsanschluß und ein Empfänger-Bereitschaftsanschluß sind an den Multiplexer 212 über Puffpr 211 anqpsChlosson. Tn quoicln-Weise werden in dem Sendeteil entsprechende Anschlüsse durch den Multiplexer 213 ausgewählt, welche Puffer ansteuern. Der Wahlschalter 201 wählt unterschiedliche Baudgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von der ausgewählten Schnittstelle aus, so daß durch diesen Wahlschalter zusammen mit den Schaltern der Schalterbank die tatsächliche Baud-übertragungsgeschwindigkeit festgelegt wird. Steuersignale von den Modems und den Eingangskanälen werden über die Leitungsempfänger 211 und den Multiplexer 212 dem Sender/Empfänger 114 zugeführt und von diesem auf den Mikrocomputer 11 geschaltet. Bezüglich der Sendeseite werden die von dem Mikrocomputer an den Sender/Empfänger 114 gelieferten Daten über den Multiplexer 213 und die Treiber 215 auf die Ausgangskanäle und Steuerleitungen gegeben. Die Multiplexer und 213 werden durch den Anschlußexpander 81 und den Sender/Empfänger 114 gesteuert.

Wie zuvor erläutert bestimmt der Auswahlschalter 201 die Baud-Ubertragungsgeschwindigkeit beim Empfang und Senden für die Datensammelkonsole 10, wobei zusammen mit dem Bit-Geschwindigkeitszeitgeber 220 die Baud-Ubertragungsgeschwindigkeit gesteuert wird. Der Bit-übertragungsgeschwindigkeitszeitgeber 220 umfaßt einen 4 Bit-Binärzähler 221, der von einem Taktsignal gespeist wird und einen weiteren Zähler 222 beaufschlagt, der das Empfangsund Sende-Taktsignal für den Sender/Empfänger 114 liefert

Leerseite

Claims

Patentansprüche;

.J Datensammelkonsole zur Umwandlung von Analogwerten in Digitalwerte mit einem Eingangsselektor zur Auswahl eines analogen Eingangssignales und einem Analog/Digital-Wandler, der von dem Eingangsselektor beaufschlagt wird, gekennzeichnet durch einen Speicher (18) zur Speicherung der jedem Eingangssignal zugeordneten Betriebsparameter und einen das Eingangssignal modifizierenden Schaltkreis (62,75,72,79), der durch die Betriebsparameter des Speichers gesteuert wird und das ausgewählte Eingangssignal in eine für den Digital/Analog-Wandler kompatible Form bringt.

•2. Konsole nach Anspruch 1, bei der der Analog/Digital-Wandler einen Integrator umfaßt, der für eine vorbestimmte Zeit mit einer von dem Eingangssignal abhängigen Geschwindigkeit geladen und sodann mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit während einer gemessenen Zeit entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Analog/ Digital-Wandler (15,86) in einem 3-Phasen-Zyklus betrieben wird, wobei in der ersten Phase das modifizierte Eingangssignal gemessen wird, in der zweiten Phase ein einen ersten Betriebsparameter bildendes Basissignal gemessen wird und in der dritten Phase ein einen weiteren Betriebsparanieter bildendes Bereichssignal gemessen wird.

3. Konsole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der das Eingangssignal modifizierende Schaltkreis einen Digital/Analog-Wandler

(79) zur Umwandlung der in dem Speicher gespeicherten Betriebsparameter in analoge Form umfaßt.

4. Konsole nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der das Eingangssignal modifizierende Schaltkreis einen Widerstandsmultiplexer (75A,75B) mit mehreren Widerständen (76) umfaßt, wobei jeder ausgewählte Widerstand an ein ausgewähltes Eingangssignal bei der Verwendung von Sensoren vom Widerstandstyp angeschlossen werden kann.

5. Konsole nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der das Eingangssignal modifizierende Schaltkreis eine Stromquelle (61) und einen Multiplexer (62) zur Verbindung der Stromquelle mit einem ausgewählten Eingangssignal umfaßt, um Sensoren vom passiven Typ mit Strom zu versorgen.

6. Konsole nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen an den Speicher (18) angeschlossenen Mikrocomputer (11) zur Steuerung des Analog/Digital-Wandlers (15,86) und des das Eingangssignal modifizierenden Schaltkreises (62,72,75,79).

7. Konsole nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die in dem Speicher (18) gespeicherten Parameter durch den Mikrocomputer (11) aufgrund von extern eingegebenen Befehlen veränderbar sind.