DE3687621T2 - Zweidrahtuebertragungssystem. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationssystem mit zwei Leitungen, und insbesondere auf ein Kommunikationssystem, das geeignet ist für ein Datenkommunikationssystem oder ähnliches zwischen Vorortvorrichtungen, wie z. B. endstufenverfahrensvariable Übertrager und einen Steuercomputer eines üblichen analogen Steuersystems in einer Werksanlage sowie auch einem gegenwärtigen und zukünftigen digitalen Steuersystem verwendet.
• Als ein Datenübertragungs- oder Kommunikationssystem mit zwei Leitungen für industrielle Instrumente, wie z. B. verfahrensvariable Übertrager, ist ein herkömmliches analoges Datenübertragersystem bekannt. In dem analogen Datenübertragersystem steuert der Übertrager den Strom in einem Bereich von 4 bis 20 mA. Zusätzlich zu einem herkömmlichen analogen Datenübertragersystem ist ein System wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 85469/83 bekannt. In diesem System werden digitale Daten und analoge Daten abwechselnd übertragen. Die digitale Datenkommunikation besteht aus Anweisungen zum Einstellen und Anpassen von Übertragerfunktionen, die von einer Kommunikationseinheit an Übertrager gesendet wurden und aus Antworten, die von dem Übertrager an die Kommunikationseinheit gesendet wurden. Nachdem der analoge Datenübertragungszustand durch den digitalen Datenübertragungszustand ersetzt ist, wird eine vorbestimmte Verzögerung eingeführt und dann wird der analoge Datenübertragungszustand wieder angenommen. Dieses System ist wirksam wenn ein Benutzer die Übertragerfunktion in einem Kommunikationssystem analoger Datenübertragung anpaßt und einstellt. Der Grundzustand dieses Systems ist jedoch der analoge Datenübertragungszustand. Und das System zum Übertragen des verfahrensvariablen Signals als digitale Daten von einem Übertrager an einen Empfänger oder an einen höherrangigen Computer wird nicht beschrieben. Zusätzlich wird die Kommunikationseinheit des oben beschriebenen Systems anfällig sein für äußere Störung oder einem Wechsel in der Spannung der Netzteileinheit, da die Kommunikationseinheit parallel zu der Netzteileinheit, einem Widerstand und einem Übertrager geschaltet ist. Weiterhin wird der Empfänger parallel zu einem Widerstand geschaltet und ist unterschiedlich von der Kommunikationseinheit in Verbindungsposition. Daraus resultiert fehlende Einheitlichkeit bezüglich des Interface mit einem höherrangigen zukünftigen System.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kommunikationssystem bereitzustellen, das das Ersetzen verfahrensvariabler Übertrager in einem herkömmlichen analogen Steuersystem oder die Einrichtung verfahrensvariabler Übertrager in einem neuen analogen Steuersystem erlaubt.
• Dieses Ziel wird mit einem Kommunikationssystem gemaß Anspruch 1 erreicht.
• Entferntes Einstellen und Anpassen der Übertragerfunktion durch die Kommunikationseinheit in dem oben beschriebenen System macht es dem Steuercomputer möglich, bis zu den Endstufen zu steuern und erleichtert die Digitalisierung des Systems.
• Die vorliegende Erfindung beruht auf einem Entwurf, daß das zukünftige Kommunikationssystem für den verfahrensvariablen Übertrager von dem Analogdatenübertragersystem auf ein Digitaldatenübertragersystem übertragen werden wird, womit die Übertragung mit höherer Genauigkeit, höherer Zuverlässigkeit und höherer Multiplexfähigkeit erleichtert wird.
• In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden ein analoger Datenübertragungszustand, der anwendbar ist auf ein herkömmliches analoges Steuersystem, ein digitaler Datenübertragungszustand, der anwendbar ist auf ein digitales Steuersystem, und ein digitaler Kommunikationszustand, der ein entferntes Einstellen und Anpassen von einem höhertangigen Computer durch eine Kommunikationseinheit oder ein Interface erlaubt, bereitgestellt und der Übergang von beiden Übertragungszuständen in den digitalen Kommunikationszustand wird zugelassen.
• Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung darstellt.
• Fig. 2 zeigt übertragene und empfangene Wellenformen in dem analogen Datenübertragungszustand.
• Fig. 3 zeigt die Anordnung eines digitalen Datenblocks, und
• Fig. 4 zeigt die Bitanordnung von Zeichen, die den Datenblock gemäß Fig. 3 bilden.
• Fig. 5 zeigt übertragene und empfangene Wellenformen des digitalen Datenübertragungszustandes und des Zustandes einer Übertragerkommunikationsfunktion.
• Fig. 6 zeigt übertragene und empfangene Wellenformen in dem digitalen Kommunikationszustand.
• Fig. 7 zeigt übertragene und empfangene Wellenformen, zur Darstellung des Verfahrens, wobei der analoge Datenübertragungszustand abgeändert wird.
• Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen IT und VT.
• Fig. 9 zeigt übertragene Wellenformen in einem Zustand, der eine Kombination des digitalen Datenübertragungszustandes und des digitalen Kommunikationszustandes umfaßt.
• Fig. 10 zeigt übertragene Wellenformen zur Darstellung eines Verfahrens, wobei der Zustand gemäß Fig. 9 in den Analogdatenübertragungszustand geändert wird.
• Fig. 11 zeigt das funktionale Blockdiagramm eines verfahrensvariablen Übertragers zur Darstellung einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 12 zeigt das funktionale Blockdiagramm einer Kommunikationseinheit zur Darstellung einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 13 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung der Verbindung zwischen einem verfahrensvariablen Übertrager und einem höherrangigen System als einer entwickelten Form gemaß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 14 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung des Multiplexbetriebs der Datenübertragung mit zwei Leitungen als eine entwickelte Form gemaß des digitalen Datenübertragungszustands der vorliegenden Erfindung.
• Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird jetzt mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine Ausgestaltung eines erfindungsgemaßen Kommunikationssystems ist. Ein verfahrensvariabler Übertrager 1 wird mit Leistung von einer externen Netzteileinheit 5 versorgt über einen Widerstand 4 mit einem Wert RL. Ein Strom IT bildet das Ausgabesignal des verfahrensvariablen Übertragers 1. Ein Empfänger 2 oder eine Kommunikationseinheit 3 ist parallel zum Widerstand 4 geschaltet. Unter diesem Zustand wird Leistung von der Netzteileinheit an den verfahrensvariablen Übertrager unter Verwendung einer Übertragungsleitung 6 geliefert. Zur selben Zeit wird die Datenkommunikation zwischen dem verfahrensvariablen Übertrager und der Kommunikationseinheit geführt und werden Daten von dem verfahrensvariablen Übertrager an den Empfänger übertragen. In Fig. 1 werden die Endstufenspannung und der Ausgabenstrom des verfahrensvariablen Übertragers 1 durch VT und IT jeweils dargestellt. Die Endstufenspannung des Widerstands (RL) 4 und der Ausgabestrom der Kommunikationseinheit 3 werden jeweils durch VR und IC dargestellt. Die Grundfunktion jedes Blocks wird jetzt beschrieben. Zunächst hat der verfahrensvariable Übertrager konstante Stromeigenschaften und wird mit einem Strom von 4 mA betrieben, der von der Übertragungsleitung abgeleitet wird. Und der verfahrensvariable Übertrager hat eine analoge Datenübertragungsfunktion und digitale Datenübertragungs-/Empfangsfunktion. Die Verfahrensvariable, wie z. B. Druck und Temperatur, unterliegt einem Ausgleichsverfahren in einem Mikroprozessor, der in dem verfahrensvariablen Übertrager 1 enthalten ist. Das so in eine geeignete Form umgewandelte Signal wird als Daten über die Übertragungsleitung übertragen. Weiterhin empfängt der verfahrensvariable Übertrager 1 digitale Daten, die von der Kommunikationseinheit übertragen werden, um die digitalen Daten in dem oben beschriebenen Mikroprozessor zu verarbeiten und antwortet mit digitalen Daten. Der Empfänger ist ein Analogdatenempfänger oder ein Digitaldatenempfänger und empfängt und zeigt Daten an. Diese werden ausgewählt und durch den Benutzer eingestellt. Die Kommunikationseinheit hat Analogdatenempfangsfunktion, Digitaldatenübertragungs-/Empfangsfunktion, Dateneinstellfunktion, Datenanzeigefunktion und Funktion zum Ändern des Kommunikationszustands des verfahrensvariablen Übertragers. Das ganze in Fig. 1 gezeigte System wird vollständig durch das Kommando des Betreibers über die Kommunikationseinheit gesteuert. Wenn das System in Zukunft direkt mit einem höherrangigen Computer anstelle mit der Kommunikationseinheit verbunden ist, wird das System von dem höhertangigen Computer gesteuert.
• Hinsichtlich der Kommunikationsfunktion bestehen drei Kommunikationszustandsarten:
• 1. analoger Übertragungszustand mit Hilfe von 4 bis 20 mA Gleichstrom von dem verfahrensvariablen Übertrager an den Empfänger.
• 2. Digitaler Übertragungszustand mit Hilfe von Serienimpulsen von dem variablen Übertrager an den Empfänger.
• 3. Digitaler Kommunikationszustand mit Hilfe von Serienimpulsen zwischen dem verfahrensvariablen Übertrager und der Kommunikationseinheit.
• Diese drei Kommunikationszustandsarten werden jetzt mit bezug auf die Fig. 1 bis 6 beschrieben. Zunächst wird der analoge Datenübertragungszustand von (1) beschrieben mit Bezug auf Fig. 2. In diesem Zustand überträgt der verfahrensvariable Übertrager Analogdaten durch Steuerung des Ausgabestroms ID im Bereich von 4 bis 20 mA abhängig von der Verfahrensvariablen. Der Ausgabestrom IT wird über die Übertragungsleitung übertragen und unterliegt I/V-Umwandlung durch den Widerstand RL, was von dem Empfänger erfaßt wird. Fig. 2 zeigt IT und VR als Zeitfunktionen. Werte VRmax und VRmin können dargestellt werden wie:
• VRmax = ITmax [mA]·RL [kΩ] = 20·RL [V]
• VRmin = ITmin [mA·RL [kΩ] = 4·RL [V]
• Dieser Zustand ist derselbe wie der des herkömmlichen Analogdatenübertragungssystems und wird nicht genau beschrieben.
• Bevor der digitale Datenübertragungszustand von (2) und der digitale Kommunikationszustand von (3) beschrieben wird, wird die Datenstruktur der digitalen Daten, die in den Zuständen von (2) und (3) gebraucht werden jetzt beschrieben mit Hilfe der Fig. 3 und 4. Die Daten, die eine Verfahrensvariable, Anweisung bzw. Befehl oder Antwortdaten darstellen, werden als ein Datenblock (Text) behandelt, mit einer Serie von Zeichen STX, CMD, Daten und ETX. Das Zeichen SFX ist ein Übertragungssteuerzeichen zum Anzeigen des Textanfangs. Das Zeichen CMD zeigt die Datenart an. Zeichen D&sub1; bis Dn sind Übertragungsdatenzeichen. Das Zeichen ETX ist ein Übertragungssteuerzeichen zum Anzeigen des Textendes. Fig. 4 zeigt die Bitstruktur jedes Zeichens. Dieses Datenformat stimmt mit JISC 6220 überein und seine genaue Beschreibung wird unterlassen. Das Übertragungsverfahren der Digitaldaten wird jetzt mit Bezug auf Fig. 1 und 4 beschrieben. Digitaldatenübertragung wird durch Steuern der Ausgabeströme IT und IC jeweils in dem verfahrensvariablen Übertrager 1 und der Kommunikationseinheit 3 bewirkt. Digitale Daten werden durch Wechsel des Stroms in Pulsform übertragen, so daß die Digitaldaten "1" und "0" jeweils Imin und Imax in Fig. 4 z. B. entsprechen können. Ein derartiger Stromwechsel unterliegt I/V Umwandlung, der als Spannungswechsel von dem Empfänger 2 oder der Kommunikationseinheit 3 zu erfassen ist. Das heißt, der Wechsel in den Ausgabeströmen IT und IC wird in einen Spannungswechsel über einen Widerstand (RL) 4 umgewandelt, der in Reihe mit der Übertragungsleitung verbunden ist. Der Wechsel im Ausgabestrom It wird als ein Wechsel in VR durch den Empfänger 2 oder die Kommunikationseinheit 3 empfangen. Und ein Wechsel in Ausgabestrom IC wird als ein Wechsel in VT durch den verfahrensvariablen Übertrager 1 empfangen. Als Ergebnis werden Reihendatenimpulse erhalten.
• Indem die oben beschriebenen grundlegenden digitalen Datenstrukturen und Übertragungs-/Empfangsverfahren gebraucht werden, werden digitale Datenübertragung und digitale Datenkommunikation durchgeführt. Der digitale Datenübertragungszustand wird jetzt genau mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben. In diesem Zustand überträgt der verfahrensvariable Übertrager periodisch die Verfahrensvariablen als Digitaldaten. Wie in Fig. 5(a) gezeigt überträgt der verfahrensvariable Übertrager Digitaldaten durch Steuerung des Ausgabestroms IT in einem vorbestimmten Strombereich, z. B. 4 bis 20 mA, so daß die Digitaldaten "1" und "0" 4 mA und 20 mA jeweils entsprechen können. Da der minimale für den verfahrensvariablen Übertrager notwendige Strom 4 mA ist, ist der minimale Strom des digitalen Stromsignals 4 mA Eine Verfahrensvariable wird als ein Datenblock übertragen. Datenblöcke werden einer nach dem anderen zu vorbestimmten Übertragungsperioden, z. B. 0,1 Sek., übertragen. Wie in Fig. 5(b) dargestellt, wird jeder Datenblock als ein Wechsel in der Endstufenspannung VR über den Widerstand 4 durch den Empfänger 2 oder die Kommunikationseinheit 3 empfangen, woraus Reihendatenimpulse folgen. Wie in Fig. 5(a) dargestellt, nimmt die digitale Übertragungs-/Empfangsfunktion des verfahrensvariablen Übertragers den Empfangszustand zwischen Blöcken an und nimmt den Übertragungszustand während der Übertragung jedes Datenblocks an. Durch den Gebrauch dieses Empfangszustandes wird die Kombination mit dem später beschriebenen Kommunikationszustand möglich. In dem Empfangszustand wird der Ausgabestrom IT auf einen vorbestimmten Wert, z. B. wie 4 mA fixiert.
• Der digitale Kommunikationszustand wird jetzt mit Bezug auf Fig. 1 und 6 beschrieben. Unter dem digitalen Kommunikationszustand überträgt die Kommunikationseinheit 3 die Funktionseinstell- und Anpassungsanweisung des verfahrensvariablen Übertragers 1 an den verfahrensvariablen Übertrager 1, indem er einen Datenblock gebraucht. In dem digitalen Kommunikationszustand überträgt der verfahrensvariable Übertrager 1 auch die Antwort auf die oben beschriebene Anweisung an die Kommunikationseinheit 3, indem er einen Flußdatenblock gebraucht. Die Kommunikationseinheit 3 überträgt Digitaldaten durch Steuerung des Ausgabestrom in einem vorbestimmten Strombereich O bis IC1, so daß Digitaldaten "1" und "0" jeweils 0 mA und IC1 entsprechen können. Der Anweisungsdatenblock, der in Fig. 6(a) dargestellt ist, wird als ein Wechsel in der Endstufenspannung VT des verfahrensvariablen Übertragers durch den verfahrensvariablen Übertrager 1 empfangen, wie in Fig. 6(b) gezeigt, woraus Reihendatenimpulse folgen. Der verfahrensvariable Übertrager 1 führt die Verarbeitung gemaß den Anweisungsdaten in dessen Mikroprozessor durch. Und der verfahrensvariable Übertrager 1 überträgt den Antwortdatenblock als ein Datenblock an die Kommunikationseinheit 3, indem er dasselbe Verfahren benutzt wie das oben beschriebene Übertragungsverfahren des digitalen Datenübertragungszustands. Unter diesem Kommunikationszustand nimmt die Kommunikationsfunktion des verfahrensvariablen Übertragers 1 den Empfangszustand an und wartet auf die Anweisung von der Kommunikationseinheit. Zu diesem Zeitpunkt ist IT auf einen vorbestimmten Stromwert, z. B. 4 mA fixiert.
• Im vorhergehenden wurden drei Kommunikationszustände beschrieben. Ein Kommunikationssystem mit dem Analogdatenübertragungszustand und ein Zustand, der eine Kombination des Digitaldatenübertragungszustands und des digitalen Kommunikationszustands, der zu den drei Kommunikationszuständen gehört, umfaßt, wird jetzt zusammen mit einer Ausgestaltung eines Verfahrens zum Überwechseln zwischen den zwei Kommunikationszuständen beschrieben. Zunächst ist der analoge Datenübertragungszustand derselbe wie vorher mit Bezug auf Fig. 2 beschriebene. Ein Verfahren zum Abändern des analogen Datenübertragungszustands wird jetzt mit Bezug auf die Fig. 1, 7 und 8 beschrieben. Bis zur Zeit t&sub1; von Fig. 7 nimmt der verfahrensvariable Übertrager 1 den herkömmlichen Analogdatenübertragungszustand an, und VT ist in einem Spannungsbereich zwischen VTmin und VTmax. Während einer vorbestimmten Periode tc, die zur Zeit t&sub1; beginnt, fließt ein Strom IC1 von der Kommunikationseinheit 3 in den Widerstand 4, um VT in einem Spannungsbereich zwischen VT0 und VTmin zu halten. Die Beziehung zwischen IT und VT in diesem Zustand und die Beziehung zwischen IT und VT vor t&sub1; wird jetzt mit Bezug auf Fig. 8 beschrieben. Wenn t < t&sub1; ist die Beziehung zwischen IT und VT durch eine gerade Linie (a), bezeichnet mit IC = 0 mA, dargestellt. Wenn t&sub1; < t < t&sub2; ist die Beziehung zwischen IT und VT durch eine gerade Linie (b), bezeichnet mit IC =IC1, dargestellt. Das heißt eine Spannungsdifferenz &Delta;V = IC1·RL wird in VT für denselben Wert von IT erzeugt. Der verfahrensvariable Übertrager vergleicht die Beziehung zwischen IT und VT die als der Anfangszustand vorher mit dem eigentlichen Wert von VT abgeleitet wurde. Wenn der verfahrensvariable Übertrager erkannt hat, daß &Delta;V die Schwelle &Delta;VTH für eine vorbestimmte Periode überschreitet, beendet er den Analogdatenübertragungszustand und nimmt den kombinierten Zustand der digitalen Datenübertragung und digitalen Kommunikation an.
• Jetzt wird der Zustand, der eine Kombination der digitalen Datenübertragung und der digitalen Kommunikation umfaßt mit Bezug auf Fig. 9 beschrieben. Wie in (a) und (b) von Fig. 9 gezeigt wird die Übertragungsperiode des verfahrensvariablen Übertragers 1 durch einen Zeitgeber eingestellt und verfahrensvariable Datenblöcke werden synchron mit der Ausgabe des Zeitgebers übertragen. Wenn die Kommunikationseinheit 3 die Anweisungen übertragen soll, empfängt die Kommunikationseinheit 3 einen Datenblock von dem verfahrensvariablen Übertrager 1 und überträgt einen Anweisungsdatenblock synchron mit der Beendigung des Datenblocks von dem verfahrensvariablen Übertrager 1. Es bestehen verschiedene Synchronisationsverfahren um sicherzustellen, daß der Anweisungsdatenblock den verfahrensvariablen Übertrager erreicht, ohne daß er mit dem verfahrensvariablen Datenblock durcheinander gebracht wurde. In dem vorliegenden System überträgt die Kommunikationseinheit jedoch den Anweisungsdatenblock synchron mit der Beendigung des Datenblocks. In dem vorliegenden System muß daher der Zeitraum zwischen den Daten, die von dem verfahrensvariablen Übertrager 1 übertragen werden ausreichend länger sein als die Datenlänge, die von der Kommunikationseinheit 3 übertragen wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Anweisungsdaten durch das vorher mit Bezug auf Fig. 6 beschriebene Verfahren übertragen. Wenn die Kommunikationseinheit 3 einen Anweisungsdatenblock überträgt, nimmt die Kommunikationsfunktion des Übertragers den Empfangszustand an und der Übertrager empfängt den Anweisungsdatenblock, der von der Kommunikationseinheit wie oben mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben, übertragen wurde. Der Mikroprozessor, der in dem verfahrensvariablen Übertrager 1 beinhaltet ist, bewirkt ein Verarbeiten, das von der Anweisung abhängt, und überträgt den Antwortdatenblock anstelle eines verfahrensvariablen Datenblocks synchron mit der Übertragungsperiode der digitalen Daten. Das Übertragungsverfahren ist zu dieser Zeit dasselbe wie das mit Bezug auf Fig. 6 vorher beschriebene. Wenn die Anweisung von der Kommunikationseinheit 3 danach nicht vorliegt, überträgt der verfahrensvariable Übertrager 1 verfahrensvariable Datenblöcke wieder mit der Periode T.
• Ein Verfahren zur Abänderung des Zustands, der eine Kombination von digitaler Datenübertragung und digitaler Kommunikation umfaßt, wird jetzt mit Bezug auf Fig. 10 beschrieben. Der Fall, in dem Zustandsänderungsanweisungsdatenblock übertragen wird als der Anweisungsdatenblock gemäß Fig. 9 entspricht Fig. 10. Das Datenübertragungs/Empfangsverfahren ist dasselbe wie das mit Bezug auf Fig. 9 vorher beschriebene. Nachdem der verfahrensvariable Übertrager 1 auf die Kommumkationseinheit 3 geantwortet hat, wird der Kommunikationszustand in den Analogübertragungszustand übergeführt.
• Fig. 11 und 12 sind diesbezügliche Blockdiagramme, die die Grundausgestaltung des verfahrensvariablen Übertragers 1 und der Kommunikationseinheit 3 zeigen, die den oben beschriebenen drei Kommunikationszuständen und der Funktion der Ausgestaltung genügen. Zunächst wird die Ausbildung und Funktion des verfahrensvariablen Übertragers 1 als auch die Festlegung der Ausgestaltung mit Bezug auf Fig. 11 jetzt beschrieben.
• Eine Vielzahl von Verfahrensvariablen, wie z. B. Druck, Differenzdruck und Temperatur, werden durch einen zusammengesetzten bzw. Komposit- Sensor 7 abgetastet. Eine analoge Eingabe, die von dem zusammengesetzten Sensor 7 zugeführt wird, wird durch eine Anleitung von dem Eingabe-/Ausgabewähler 10 ausgewählt und wird in einem programmierbaren Verstärker 9 verstärkt mit einem Zuwachs, der von dem Eingabe/Ausgabewähler 10 bestimmt wird. Die Daten, welche die A/D Umwandlung in einem A/D Umwandler erfahren haben, unterliegen einem kompensatorischen, arithmetischen Verfahren in einem MPU 24, der den gesamten Betrieb des verfahrensvariablen Übertragers handhabt, der um die Berechnungs- und Kommunikationsverfahren zentriert ist. Die so arithmetisch bearbeiteten Daten erreichen einen Multiplexer 2 (MPX 2) 17 durch einen analogen Ausgabeschaltkreis 13, der einen D/A Umwandler beinhaltet oder durch einen MPU 24, ein Serieninterface, und einen digitalen Ausgabeschaltkreis 16. Auf die Anleitung des Eingabe-/Ausgabewählers wählt der MPX 2 17 Daten, die an eine Stromkontrolle 18 zu liefern sind. Die Stromkontrolle 18, die einen Spannungs-zu-Stromumwandlungsschaltkreis beinhaltet, steuert den Ausgabestrom auf der Grundlage der Eingabe. Der digitale Eingabeschaltkreis 19 empfängt Digitaldaten, die von der Kommunikationseinheit 3 übertragen werden und liefert die Digitaldaten an ein Serieninterface einer MPU 24. Der Eingabe-/Ausgabewähler 10 wirkt um die Anleitung von der MPU zu schließen und das auszugeben. Ein EPROM 25 speichert die Eigenschaftsdaten und das Kompensationsberechnungsprogramm. Ein Zeitgeber 26 stellt eine vorbestimmte Betriebsperiode bereit.
• Unter dem analogen Datenübertragungszustand liefert die MPU 24 Daten an den analogen Ausgabeschaltkreis und wählt D2 als die Eingabe an den MPX 2 17 über den Eingabe-/Ausgabewähler. Der Wechsel &Delta;V in Endstufenspannung des verfahrensvariablen Übertragers, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, wird gemessen, indem periodisch eine A4 Eingabe von dem MPX 1 8 gewählt wird und A/D Umwandlung auf VT angewandt wird. Unter dem digitalen Datenübertragungszustand sendet die MPU 24 Daten durch dessen Serieninterface aus und wählt D 1 als die Eingabe der MPX 2 17 über den Eingabe-/Ausgabewähler 10.
• Die Ausbildung und Funktion der Kommunikationseinheit als auch die Festlegung der Ausgestaltung wird jetzt mit Bezug auf Fig. 12 beschrieben. Die Anleitung von dem Betreiber wird über eine Tastatur 38 in der MPU 34 aufgenommen. Die durch die MPU 34 auf der Basis der Anleitung aufgebauten Daten kommen an einer Stromkontrolle 27 über das Seriendateninterface der MPU 34 und einen digitalen Ausgabeschaltkreis 32 an. Die Stromkontrolle 27 mit einem Spannungs-zu-Stromumschalterschaltkreis steuert den Ausgabestrom in Abhängigkeit von dessen Eingabe. Ein digitaler Eingabeschaltkreis 30 empfängt die Digitaldaten, die von dem verfahrensvariablen Übertrager übertragen werden und führt dessen Ausgabe dem Serieninterface der MPU 34 zu. Ein A/D Umwandler 37 wird mit der Endstufenspannung über den Widerstand 4 versorgt, welcher durch die Analogdaten verursacht ist, die von dem verfahrensvariablen Übertrager 1 übertragen werden und führt die umgewandelten Digitaldaten der MPU 34 zu. Ein ROM 36 speichert darin das Programm und ein Zeitgeber 35 stellt eine vorbestimmte Betriebsperiode bereit. Ein Anzeiger 39 stellt Eingabedaten dar, die von dem Betreiber zugeführt werden und Daten, die von dem verfahrensvariablen Übertrager 1 übertragen werden. Wenn der verfahrensvariable Übertrager 1 den Analogdatenübertragungszustand annimmt, empfängt die MPU 34 Daten über den A/D Umwandler 37 und der Zeitgeber 35 stellt die Empfangsperiode bereit. Wenn der verfahrensvariable Übertrager 1 den Digitaldatenübertragungszustand annimmt, empfängt die MPU 34 Daten über den digitalen Eingabeschaltkreis 30. Wenn der verfahrensvariable Übertrager 1 den digitalen Kommunikationszustand annimmt, werden Daten durch den digitalen Ausgabeschaltkreis 32 ausgesandt, und die Antwortdaten werden durch den digitalen Eingabeschaltkreis 30 empfangen. Die Führung "TX MÖGlICH" wird normalerweise auf einem niedrigen Niveau gehalten. Der Bedingung IC = IC1 während der Periode tC zur Abänderung des analogen Datenübertragungszustands wird genügt indem die Führung "TX MÖGLICH" während der Periode tC auf hohem Niveau gemacht wird. Die Periode tC wird durch den Zeitgeber angegeben.
• Eine entwickelte Form des Kommunkationssystems, das die drei Kommunikationszustände gebraucht wird jetzt mit Bezug auf Fig. 1, 13 und 14 beschrieben. In Fig. 13 ist ein hochrangiges System verbunden mit dem verfahrensvariablen Übertrager über ein Interface mit der Übertragungs/Empfangsfunktion ähnlich der der Kommunikationseinheit 3. Somit wird die digitale Kommunikation zwischen dem hochrangigen Computer in dem System und dem verfahrensvariablen Übertrager möglich. Fig. 14 zeigt ein System mit einer Vielzahl von verfahrensvariablen Übertragern, die mit einem Übertragungsweg mit zwei Leitungen parallel geschaltet sind. In diesem System wird der Multiplexbetrieb unter dem digitalen Datenübertragungszustand möglich, indem das Zeitteilerschema auf die Übertragungsperiode angewandt wird, die in Fig. 5 gezeigt ist und indem die Adresse jedes Übertragers dem verfahrensvariablen Datenblock hinzuaddiert wird.
• In der vorliegenden Ausgestaltung kann der verfahrensvariable Übertrager, der das vorliegende Kommunikationsverfahren mit zwei Leitungen benutzt' gebraucht werden als Ersatz in dem herkömmlichen Analogsteuersystem und kann leicht an das zukünftige digitale Steuersystem angepaßt werden. Weiter kann, wie auch in dem herkömmlichen analogen Steuersystem, der verfahrensvariable Übertrager aus der Ferne eingestellt und angepaßt werden, indem der Kommunikationszustand abgeändert wird. Da die Kommunikationseinheit parallel zu dem Widerstand geschaltet ist, ist der Datenempfang durch die Kommunikationseinheit nicht empfindlich gegen Abweichungen der Netzspannung und äußere Störung. Und sowohl Analogdaten als auch Digitaldaten können empfangen werden. Wenn das erzeugte Signal ein Impulssignal ist, und der Zustand von dem analogen Datenübertragungszustand in einen anderen Zustand übergeführt wird, besteht eine Möglichkeit fehlerhaften Betriebs aufgrund von Störrauschen. In dem vorliegenden System, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt, besteht jedoch nicht viel Möglichkeit für fehlerhaften Betrieb. Wenn das Zweileitungsmultiplexing, wie in Fig. 14 gezeigt, gebraucht wird, kann das Leitungsverfahren vereinfacht werden, und die Kosten können reduziert werden.
• Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden jetzt zusammengefaßt. Der verfahrensvariable Übertrager gemäß dem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem kann in dem herkömmlichen analogen Steuersystem gebraucht werden. Zusätzlich kann der verfahrensvariable Übertrager leicht aufrechterhalten werden, indem der digitale Kommunikationszustand gebraucht wird. Weiterhin ist es möglich je nach Bedarf, leicht mit der Digitalisierung des hochrangigen Systems umzugehen, indem der Kommunikationszustand abgeändert wird und ein einfaches Interface eingerichtet wird. Auf diese Art können die Kosten, wenn das System entwickelt wird, reduziert werden. Indem der digitale Datenübertragungszustand und digitale Kommunikationszustand gebraucht wird, ist es möglich in dem digitalen Steuersystem Daten von allen Vorortendstufenvorrichtungen zu sammeln, wie z. B. verfahrensvariable Übertrager an einem zentralen Überwachungsraum, und die gesammelten Daten dort zu überwachen und zu verwalten, woraus ein effizientes digitales Steuersystem resultiert. Und der verfahrensvariable Übertrager ist gemäß dem erfinderischen Kommunikationssystem zur Kommunikation wirksam, wodurch das Ausgabesignal abgeleitet wird während an einen Sensor Leistung zugeführt wird.

Claims (11)

1. Kommunikationssystem mit zwei Leitungen mit:

einem Übertragungspfad (6) mit zwei Leitungen,

einer Übertragungseinheit (1) mit einer Konstantstromeigenschaft und mit einem Ende des Pfads verbunden und auch geschaltet, um ein verfahrensvariables Signal zu empfangen,

einem Serienschaltkreis, der durch die Verbindung eines Lastwiderstandes (4) und einer Netzteileinheit (5) gebildet wird, wobei der Serienschaltkreis mit dem anderen Ende des Pfads verbunden ist, so daß der Widerstand und das Netzteil in Reihe mit der Übertragungseinheit über den Pfad geschaltet sind, und

einer Kommunikationseinheit (3),

wobei diese Übertragungseinheit eine digitale Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung des verfahrensvariablen Signals beinhaltet und zur Bereitstellung von periodischen digitalen Stromsignalblöcken auf dem Pfad als ein Resultat des Verfahrens, und eine erste digitale Kommunikationseinrichtung zur digitalen Kommunikation mit der Kommunikationseinheit über den Pfad, und

wobei die Kommunikationseinheit eine Einrichtung zum Empfang der periodischen Digitalstromsignalblöcke von der Übertragungseinheit und einer zweiten digitalen Kommunikationseinrichtung zum digitalen Kommunizieren mit der Übertragungseinheit über den Pfad beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationseinheit parallel mit dem Widerstand geschaltet ist.

2. Kommunikationssystem mit zwei Leitungen gemäß Anspruch 1, wobei eines der digitalen Verfahrenseinrichtungen und ersten digitalen Kommunikationseinrichtungen wahlweise in Abhängigkeit von Kommunikation von der Kommunikationseinheit betrieben werden kann.

3. Kommunikationssystem mit zwei Leitungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinheit weiterhin eine analoge Verfahrenseinheit beinhaltet zum Verarbeiten des verfahrensvariablen Signals und zur Bereitstellung eines analogen Stromsignals an den Pfad als ein Resultat des Verfahrens, wobei die Kommunikationseinheit weiterhin eine Einrichtung beinhaltet zum Empfang des analogen Stromsignals von der Übertragungseinheit.

4. Kommunikationssystem mit zwei Leitungen gemäß Anspruch 3, wobei eine der analogen Verfahrenseinrichtungen, digitalen Verfahrenseinrichtungen und ersten digitalen Kommunikationseinrichtungen wahlweise betrieben werden kann in Abhängigkeit von Kommunikation von der Kommunikationseinheit.

5. Kommunikationssystem mit zwei Leitungen gemäß Anspruch 4, wobei die Kommunikationseinheit eine Einrichtung zum Erzeugen eines Stromimpulses einer vorbestimmten Amplitude und Impulsbreite beinhaltet, um eine Spannung zu ändern, die über diesen Widerstand von der Übertragungseinheit ausgebildet ist, und wobei die Übertragungseinheit eine Einrichtung beinhaltet, die abhängig ist von der Erfassung des Spannungswechsels über den Widerstand, um die Analogverfahrenseinrichtung zu inaktivieren und entweder die Digitalverfahrenseinrichtung oder die erste digitale Kommunikationseinrichtung zu aktivieren.

6. Kommunikationssystem mit zwei Leitungen gemäß Anspruch 2 und 4, wobei die zweite digitale Kommunikationseinrichtung eine Einrichtung zum Ausgeben eines digitalen Stromsignalblocks auf dem: Pfad beinhaltet, welcher dem Empfang eines digitalen Stromsignalblocks von der Übertragungseinheit folgt, wobei die Intervalle zwischen den periodischen Digitalstromsignalblöcken, die von der Übertragungseinheit bereitgestellt werden, länger sind als die Dauer des Digitalstromsignalblocks, der von der Kommunikationseinheit ausgegeben wird.

7. Kommunikationssystem mit zwei Leitungen gemäß Anspruch 6, wobei der Digitalstromsignalblock, der von der Kommunikationseinheit ausgegeben wird zwischen die digitalen Stromsignalblöcken eingesetzt wird, die von der Übertragungseinheit bereitgestellt werden.

8. Kommunikationssystem mit zwei Leitungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationseinheit weiterhin eine Interfaceeinrichtung beinhaltet, die parallel zu dem Widerstand geschaltet ist, um die Übertragungseinheit und ein hochrangiges System zu verbinden, das an die Interfaceeinrichtung angeschlossen werden soll,

und die Übertragungseinheit weiterhin eine digitale Kommunikationseinrichtung beinhaltet, zum Bewirken digitaler Kommunikation in beiden Richtungen mit dem hochrangigen System über diese Interfaceeinrichtung.

9. Kommunikationssystem mit zwei Leitungen gemäß Anspruch 8, das weiterhin mindestens eine zusätzliche verfahrensvariable Übertragungseinheit umfaßt, die mit dem einen Ende des Pfades verbunden ist.

10. Kommunikationssystem mit zwei Leitungen gemäß Anspruch 9, wobei jeder der verfahrensvariablen Übertragungseinheiten eine Adresse gegeben wird.

11. Kommunikationssystem mit zwei Leitungen gemäß Anspruch 9, wobei die verfahrensvariablen Übertragungseinheiten parallel zu dem Pfad geschaltet sind.