DE3329049A1

DE3329049A1 - Datenuebertragungssystem

Info

Publication number: DE3329049A1
Application number: DE19833329049
Authority: DE
Inventors: Eiichi Dipl.-Ing. Koganei Tokyo Nabeta; Takeshi Dipl.-Ing. Tokyo Yasuhara
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1982-09-09
Filing date: 1983-08-11
Publication date: 1984-03-15
Also published as: DE3329049C2; JPS5945740A; JPH0316815B2

Description

Datenübertragungssystem Die Erfindung bezieht sich auf ein Datenübertragungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In solchen Systemen werden Daten, z. B. Meßwerte, die von einer Vielzahl von Meßumformern aus physikalischen Größen gewonnen werden, zu einer Zentrale übertragen.
Figur 1 zeigt das Blockschaltbild eines bekannten Meßwertübertragungssystems. Mehrere Meßumformer 11, 12, 13 ... in sind über individuelle Übertragungsleitungen L mit Einrichtungen 21, 22, 23 ... 2n verbunden, die in einem zentralen Steuerraum untergebracht sind. Zum Betrieb erhalten sie eine Gleichspannung von den im zentralen Steuerraum untergebrachten Einrichtungen 21 ... 2n. Sie modulieren den Gleichstrom entsprechend der gemessenen physikalischen Größe, bevor sie die Daten zum zentralen Steuerraum übertragen. Zwar hat dieses System den Vorteil, daß es einfach im Aufbau und leicht zu steuern und zu überwachen ist, nachteilig ist aber sein Aufwand, da es so viele Übertragungsleitungen enthält, wie Umformer vorhanden sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Datenübertragungssystem zu schaffen, in welchem die Anzahl der Übertragungsleitungen kleiner als die der Unterstationen ist und mit dem eine Datenübertragung hoher Qualität möglich ist.
Besonders ist die Erfindung für Meßwertübertragungssysteme geeignet, in denen die von mehreren Meßumformern aufgenommenen Meßwerte über eine Übertragungsleitung, über welche gleichzeitig Versorgungsstrom und -spannung den Meßumformern zugeführt werden, einer Zentrale übermittelt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Anhand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie deren Ausgestaltungen, Ergänzungen und Vorteile näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen Figur 2 den grundsätzlichen Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, Figur 3 Zeitdiagramme von in der Anordnung nach Figur 2 auftretenden Signalen, Figur 4 ein Prinzipschaltbild einer in einer Zentrale untergebrachten Aufruf- und Empfangseinrichtung, Figur 5 das Prinzipschaltbild einer Unterstation.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist eine Vielzahl von Unterstationen 41, 42 ... 4n an eine gemeinsame zweiadrige Übertragungsleitung L parallel angeschlossen. Von den Unterstationen sollen Daten, z. B. Meßwerte, zu einer an einem Ende der Übertragungsleitung L angeordneten Zentrale übertragen werden. Die Unterstationen können daher mit geeigneten Zusatzeinrichtungen versehene Meßumformer sein.
In der Zentrale ist eine Aufruf- und Empfangseinrichtung 3 enthalten. Die Unterstationen werden, wie in Figur 3A veranschaulicht, dadurch aufgerufen, daß eine Gleichspannungs Versorgungsspannung e mit Aufrufsignalen P1, P2, P3 moduliert wird, mit denen die einzelnen Unterstationen aufgerufen werden. Jede Unterstation 41 ... 4n kann mit einem solchen Signal angewählt werden. Die aufgerufene Unterstation überträgt Datensignale Tl, T2, T3 (Figur 3B), indem einem Gleichstrom I auf der Übertragungsleitung die Datensignale überlagert werden. Im Falle der Figur 3B hat der Strom auf der Übertragungsleitung den Wert n I-t, mit dem die Umformer betrieben werden und der beim Übertragen der Daten erhöht wird. Die Modulation kann eine Puls-Code-Modulation, Puls-Breiten-Modulation oder Frequenzmodulation sein.
Wie in Figur 4 gezeigt, enthält die zentrale Steuerung einen Prozessor 4, z. B. einen Mikroprozessor, mit einer Zenerdiode ZD, die zu einer Spannungsquelle E mit der Ausgangsspannung e in Reihe geschaltet ist. Ferner ist ein Schaltelement, z. B. ein Feldeffekttransistor FET, vorhanden, der parallel zur Zenerdiode ZD geschaltet ist.
Wenn daher der Feldeffekttransistor FET vom Prozessor 4 mit einer vorbestimmten Signalfolge ein- und ausgeschaltet wird, wird die Zenerdiode ZD entsprechend kurzgeschlossen, und die in Figur 3A gezeigten Aufrufsignale P1, P2, P3 werden erzeugt. In Figur 3A ist mit VZD die Zenerspannung bezeichnet. In der Zentrale wird das Stromsignal I, das, wie in Figur 3B gezeigt, von den Unterstationen übertragen wird, mit Hilfe eines Widerstandes R in ein Spannungssignal umgesetzt, das einem Eingang SI des Prozessors zugeführt wird. Dieser bearbeitet es nach einem vorbestimmten Programm und überträgt es an ein gewünschtes Gerät.
In Figur 5, die Einzelheiten einer Unterstation zeigt, ist mit 51 ein Meßwertgeber bezeichnet, der eine physikalische Größe in eine Widerstands- oder Kapazitätsänderung umsetzt.
Eine Wahlschaltung 52 wählt im Meßwertgeber enthaltene Elemente wie Kondensatoren, Widerstände und dergleichen.
Ein Umsetzer 53 setzt den vom Meßwertgeber 51 abgegebenen Wert in ein Impulssignal um, dessen Frequenz dem gemessenen Wert entspricht. Dieses Pulssignal wird in einem Zähler 54 gezählt. Ein Zeitgeber 55 zählt die von einem Impulsgeber 56 erzeugten Taktimpulse entsprechend dem im Zähler 54 erreichten Zählwert und übergibt den erhaltenen Wert einem Prozessor 57. Insgesamt wird also die analoge physikalische Größe in einen Digitalwert umyewandelt. Der Prozessor 57 führt aufgrund des ihm übertragenen Zählergebnisses:und.damit der physikalischen Größe vorbestimmte Operationen aus. Die physikalische Größe ist als Digitalwert einem Transistor T über einen Optokoppler PC1 zugeführt, der entsprechend ein- und ausgeschaltet wird, so daß der der Unterstation zugeführte Gleichstrom moduliert wird. Ist der Transistor T ausgeschaltet, nimmt der Umformer nur den konstanten Strom auf, der in eine Konstantstromquelle CC fließt, zuzüglich zu dem konstanten Strom, der in einen Spannungsteiler R1, R2 fließt. Ist der Transistor eingeschaltet, fließt ein zusätzlicher Strom, so daß der von der Zentrale in die Übertragungsleitung L eingespeiste und über den in der Zentrale enthaltenen Widerstand R fließende Strom zwischen dem Wert n-It und einem höheren Wert moduliert ist (siehe Figur 3). Der Meßwert wird auf diese Weise zur Zentrale übertragen.
Wenn von der zentralen Steuerung, wie oben erläutert, ein Aufrufsignal abgegeben wird, stellt ein Komparator C1 die Spannungserhöhung am Abgriff des Spannungsteilers R1, R2 fest und meldet dies über einen Optokoppler PC2 und einen Eingang SI dem Prozessor 57. Dieser vergleicht das empfangene Aufrufsignal mit einer vor Inbetriebnahme eingestellten, die Unterstation kennzeichnenden Signalkombination und überträgt bei Übereinstimmung den zuvor ermittelten Meßwert.
Wie oben beschrieben, können bei dem erfindungsgemäßen System eine Vielzahl von Unterstationen an die zweiadrige Übertragungsleitung L parallel angeschlossen werden. Da die Meßwerte durch Gleichstrommodulation übertragen werden, kann durch Überprüfen des Gleichstroms die Übertragungsleitung überwacht werden, z. B. auf Drahtbruch oder Kurzschluß. Erdschleifen und die damit verbundenen Stö- rungen sind dadurch vermieden, daß die Unterstationen über Optokoppler mit der Übertragungsleitung L verbunden sind.
Im Vergleich zum bekannten System nach Figur 1 ist nicht nur die Zahl der Leitungen verringert, sondern auch der schaltungstechnische Aufwand in der Zentrale.
7 Patentansprüche 5 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche Datenübertragungssystem mit mehreren Unterstationen, die parallel an eine Zweidraht-Übertrayungsleitung angeschlossen sind, über welche die von den Unterstationen abgegebenen Daten multiplex zu einer Zentrale übertragen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß eine in der Zentrale enthaltene Aufruf- und Empfangseinrichtung (3) durch Modulation einer auf die Übertragungsleitung (L) gegebenen Spannung (e) die Unterstationen (41 ... 4n) einzeln aufruft und daß die jeweils aufgerufene Unterstation (41, 42 ... 4n) den Strom auf der Übertragungsleitung (L) entsprechend den zu übertragenden Daten moduliert.
2. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß den Unterstationen (41 ... 4n) der Versorgungsstrom über die Übertragungsleitung (L) zugeführt ist.
3. Datenübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Zentrale enthält eine Gleichspannungsquelle (E), zu der eine Zenerdiode (ZD) in Reihe geschaltet ist, und parallel zur Zenerdiode liegt ein Schalter (FET), der zur Modulation der Spannung auf der Übertragungsleitung (L) ein- und ausgeschaltet ist.
4. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Unterstationen (41, 42 ... 4n) jeweils einen Detektor (R1, R2, C1), der die Modulation der Spannung (e) auf der Übertragungsleitung (L) feststellt, und eine Vergleichseinrichtung (CPU) enthalten, welche die auf die Spannung (e) auf der Übertragungsleitung (L) modulierten Aufrufsignale (P1, P2 ...) mit einer in der Unterstation (41, 42 ... 4n) eingestellten, diese kennzeichnenden Si- gnalkombination vergleicht und bei Übereinstimmung die Modulation des Stromes auf der Übertragungsleitung zur Übertragung der Daten veranlaßt.
5. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Versorgungsstrom der Unterstationen (41, 42 ... 4n) jeweils von einer an die Übertragungsleitung (L) angeschlossenen Einrichtung (CC) geliefert wird, die der Übertragungsleitung (L) einen konstanten Strom entnimmt, und daß die Unterstationen (41, 42 ... 4n) je einen Schalter (T) enthalten, der zwischen die Adern der Übertragungsleitung (L) geschaltet ist und der zur Übertragung der Daten geschlossen und geöffnet wird.
6. Datenübertragungssystem nach Anspruch 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schalter (T) geöffnet ist, wenn keine Daten übertragen werden.
7. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß Unterstationen jeweils mindestens einen Meßwertgeber (51), der eine physikalische Größe in einen Meßwert umsetzt, und einen Analog-Digital-Umsetzer enthalten, der die Meßwerte in übertragbare Daten umsetzt;