DE3715590C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung für elektrohydraulische Ausbausteuerungen oder sonstige Steuerungssysteme im Bergbau und Tiefbau, mit einer Gruppe an Steuergeräten für die Ansteuerung bzw, kurzzeitige Stromversorgung von elektrischen Verbrauchern, insbeson­ dere Elektromagnetventilen, und mit einer für die Gruppe gemeinsamen Konstant-Spannungsquelle zur Versorgung der mit einem Mikrorechner bzw. einer elektronischen Auswerte­ einheit versehenen Steuergeräte sowie der jeweils ange­ steuerten Verbraucher, wobei die Spannungsquelle auf eine maximale Stromkapazität ausgelegt ist, die kleiner ist als der mögliche Gesamtstrombedarf sämtlicher von ihr gespeister elektrischer Verbraucher, und mit einer die jeweilige aktuelle Stromaufnahme ermittelnden Istwert- Meßvorrichtung in Verbindung mit einer die jeweils noch verfügbare Leistung der Konstant-Spannungsquelle ermit­ telnden Einrichtung zur gegebenenfalls zeitversetzten Durchführung der gewünschten Steuervorgänge ohne Über­ lastung der Konstant-Spannungsquelle.

Die Erfindung ist bevorzugt auf elektrohydraulische Aus­ bausteuerungen gerichtet, obwohl sie auch für ähnliche oder vergleichbare Anwendungsfälle, wie sie im Bergbau oder Tiefbau häufig anzutreffen sind, verwendbar ist, z. B. bei Systemen zur Überwachung und/oder Steuerung von Bergbau-Gewinnungsanlagen, z. B. Hobelanlagen, von Walzen­ schrämmaschinen, von Einrichtungen zur hydraulischen Ein­ stellung des Schnitthorizontes von Gewinnungsmaschinen, von Voll- oder Teilschnittmaschinen, wie sie insbesondere für den Strecken- oder Tunnelvortrieb u. dgl. eingesetzt werden, von Vortriebs- und Messerschilden usw.

Bei bekannten elektrohydraulischen Ausbausteuerungen ist jeder Ausbaueinheit des Strebs ein elektronisches Steuer­ gerät mit Mikrorechner zugeordnet, wobei für die Daten­ übertragung sämtliche Steuergeräte untereinander sowie ggf. mit einem Zentralsteuergerät über ein Datenübertragungs­ system gekoppelt sind ("Glückauf" 1981, S. 1155-1162; "Glückauf" 1984, S. 135-140; "Glückauf" 1986, S. 543 -552; "Glückauf" 1986, S. 1183-1187). Die baueigenen Steuergeräte weisen eine Bedienungseinheit mit Tastatur auf, mit deren Hilfe die verschiedenen Steuervorgänge (hydraulische Einzelsteuerungen, Ablaufsteuerungen an den Nachbar-Ausbaueinheiten sowie ggf. Folgesteuerungen mit sogenannten gleitenden Ausbaugruppen) durchgeführt werden können.

Die eigensicheren elektrohyraulischen Ausbausteuerungen werden zweckmäßig dezentral mit Strom versorgt. Bei bekann­ ten Ausbausteuerungen ist jeder Ausbaueinheit und damit jedem Steuergerät eine eigene Stromversorgung zugeordnet, die ggf. mit der Strebleuchte integriert ist. Solche de­ zentralen Stromversorgungseinrichtungen zeichen sich durch hohe Systemsicherheit aus, erfordern aber einen beträcht­ lichen Aufwand. Bei der großen Anzahl der in einem Gewin­ nungsbetrieb normalerweise vorhandenen Ausbaueinheiten ist der Aufwand nicht nur für das Stromversorgungssystem, son­ dern auch für das Datenübertragungssystem außerordentlich groß.

Aus der DE-PS 35 38 251 ist eine Stromversorgungseinrich­ tung für elektrohydraulische Ausbausteuerungen oder sonsti­ ge elektrische Verbraucher im Bergbau bekannt, bei der einer Gruppe von elektronischen Steuergeräten für die An­ steuerung der elektrischen Verbraucher (Elektromagnetven­ tile) ein gemeinsames elektrisches Netzteil (Stromkapa­ zität) ausgelegt ist, die kleiner ist als der Gesamtstrom­ bedarf sämtlicher Verbraucher. Dem Netzteil werden hier also mehr elektrische Verbraucher zugeordnet als das Netz­ teil nach seiner Kapazität an sich versorgen kann. Mit Hilfe einer Schaltlogik werden in den an das Netzteil an­ geschlossenen Steuergeräten logische Vergleichsbetrach­ tungen über die Anzahl der jeweils bestromten Verbraucher durchgeführt. Damit soll gewährleistet werden, daß zu jedem Zeitpunkt maximal nur soviele elektrische Verbraucher ver­ sorgt werden, wie das elektrische Netzteil nach seiner Kapazität (Leistungsauslegung) versorgen kann. Überlastun­ gen des Netzteiles werden daher ungeachtet der Tatsache vermieden, daß wesentlich mehr elektrische Verbraucher an das Netzteil angeschlossen sind als dieses an sich bedie­ nen kann.

Die vorgenannte DE-PS 35 38 251 offenbart allerdings keine brauchbare Lösung dafür, wie im Betrieb jeweils die Ist- und Bedarfswerte ermittelt und als Informationen ausgewer­ tet werden. Es handelt sich hier um ein starres System ohne Möglichkeit einer bestimmten Zuordnung von Prioritäten im Ablauf der verschiedenen geforderten Funktionen z. B. nach dem Kriterium der Funktionswichtigkeit bzw. Betriebssicher­ heit.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Stromversorgungs­ einrichtung der genannten Art eine vor allem für die Berg­ baupraxis zugeschnittene Lösung dafür zu finden, daß von einer gemeinsamen Stromquelle, im allgemeinen einer eigen­ sicheren Gleichstromquelle, eine Gruppe an elektronischen Steuergeräten mit zugeordneten elektrischen Verbrauchern gespeist werden kann, ohne daß die Stromquelle überlastet wird, wobei das System möglichst so beschaffen sein soll, daß die Verteilung der verfügbaren elektrischen Energie nach vorgegebenen Prioritäten erfolgen kann, so daß zeit­ kritische bzw. funktionswichtigere Steuervorgänge den Vorrang vor nicht-zeitkritischen oder weniger funktions­ wichtigen Steuervorgängen haben. Bei elektrohydraulischen Ausbausteuerungen, auf die die Erfindung bevorzugt gerich­ tet ist, umfaßt die Gruppe im allgemeinen etwa sechs bis fünfzehn, vorzugsweise acht bis zwölf Steuergeräte, die jeweils den im Streb nebeneinanderstehenden Ausbaueinheiten zugeordnet sind.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß die Istwert-Meßvorrichtung an jedem Steuergerät (St ₁, St ₂ . . . St _n ) ein Istwert-Strommeßglied zur Ermittlung des aktuellen Stromverbrauchs in Verbindung mit einer Ist­ wert-Stromquelle aufweist, die auf einen von dem aktuellen Stromverbrauch abhängigen Stromwert einstellbar ist, und daß die verstellbaren Istwert-Stromquellen an eine gemein­ same Potentialleitung angeschlossen sind, die ein bela­ stungsabhängiges Spannungspotential führt, das den Mikro­ rechnern bzw. den Auswerteeinheiten zur Ermittlung der noch verfügbaren Strommenge zugeführt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird an jedem Steuer­ gerät mit Hilfe des Istwert-Strommeßgliedes der jeweils aktuelle Stromverbrauch (Ist-Strom) im System ermittelt. Damit ist auch an jedem Steuergerät die jeweils noch ver­ fügbare Strommenge bekannt, die das der Steuergerätegruppe zugeordnete Netzgerät (Konstant-Spannungsquelle) noch ohne Überlastung zu liefern vermag. Die jeweils noch verfügbare Strommenge kann für die unterschiedlichen Steuervorgänge bei günstiger Ausnutzung der Kapazität der Stromquelle ge­ nutzt werden, d. h. nach vorgegebenen Auswahlkriterien (Prioritäten) gegebenenfalls mit zeitversetzter Durchfüh­ rung der einzelnen Steuervorgänge. Demgemäß lassen sich nicht-zeitkritische Steuervorgänge an den verschiedenen Steuergeräten der Ausbaueinheiten synchronisieren, ohne daß die Spannungsquelle bzw. das Netzgerät überlastet wird. Die Verteilung der verfügbaren elektrischen Energie kann ohne weiteres nach vorgegebenen Prioritäten erfolgen, so daß zeitkritische bzw. funktionswichtigere Steuervor­ gänge stets den Vorrang von nicht-zeitkritischen oder weniger funktionswichtigen Steuervorgängen haben. Die Prioritäten lassen sich ohne weiteres durch die Software der Mikrorechner bzw. der Auswerteeinheiten der verschie­ denen Steuergeräte festlegen. Wesentlich ist vor allem, daß zu jedem Zeitpunkt an den einzelnen Steuergeräten die verfügbare elektrische Energie sowie bei Bedarf auch die jeweils für die angeforderten Steuervorgänge benötigte Energie, also der jeweils geforderte Energiebedarf, bekannt sind, so daß durch Abstimmung der Steuergeräte untereinan­ der die gewünschten Steuervorgänge ohne Überlastung der gemeinsamen Stromquelle (Konstant-Spannungsquelle) durch­ geführt werden können.

Bei einem Konstant-Spannungsnetzgerät sind die Kenndaten (Strom und Spannung) bekannt. Werden von diesem Netzgerät mehrere Steuergeräte, die jeweils wieder mehrere Verbrau­ cher (Elektromagnetventile) elektrisch ansteuern bzw. elektrisch speisen können, mit Energie versorgt, so würde es, wenn gleichzeitig alle Verbraucher am Strom liegen, zu einer Überlastung des Netzgerätes und damit zu Störungen im System führen, sofern das Netzgerät nicht überproportio­ nal ausgelegt wird oder bei Eigensicherheit des Systems die Anzahl der von einem Netzgerät versorgten Steuergeräte erheblich vermindert wird, was aber zu einem erhöhten Gesamtaufwand führen würde. Dadurch, daß man erfindungs­ gemäß ein Netzgerät bzw. eine Spannungsquelle verwendet, die, bezogen auf den Gesamt-Strombedarf sämtlicher in der Gruppe vorhandenen Verbraucher, unterdimensioniert ist, dafür aber im Betrieb besser ausgenutzt wird, ergeben sich beträchtliche Einsparungen. Dies gilt insbesondere dann, wenn, wie bei elektrohydraulischen Ausbausteuerungen, eine große Anzahl an Steuergeräten elektrisch versorgt und be­ züglich ihrer Stromversorgung und der Datenübertragung ver­ knüpft werden muß.

Vorzugsweise ist jedem Steuergerät ein die Spannung an der Potentialleitung messendes Spannungsmeßglied zugeordnet, das die Information dem Mikrorechner bzw. der Auswerteein­ heit zuführt, so daß dieser bzw. diese die verfügbare elek­ trische Energie jederzeit kennt. Zugleich wird die erfin­ dungsgemäße Einrichtung vorteilhafterweise so ausgebildet, daß die einzelnen Steuergeräte zugleich den durch Einlei­ ten von Steuergeräten erforderlichen Strombedarf ermit­ teln und die Bedarfswerte den anderen Steuergeräten der Gruppe mitteilen, so daß ein koordiniertes Durchführen der gewünschten Steuervorgänge in Abhängigkeit vom jeweiligen Strombedarf und der jeweils verfügbaren Strommenge und/oder in Abhängigkeit von vorgegebenen Prioritäten möglich ist. Die Steuergeräte werden zu diesem Zweck vorteilhafterweise jeweils mit einer von ihrem Mikrorechner bzw. ihrer Auswer­ teeinheit gesteuerten und an die Potentialleitung ange­ schlossenen Bedarfswert-Stromquelle versehen, die bei oder vor Einleiten eines Steuervorganges an einem Steuergerät einen in Abhängigkeit von dem geforderten Strombedarf ste­ henden Strom in die gemeinsame Potentialleitung einspeist. Das Spannungssignal der Potentialleitung ist demgemäß pro­ portional dem aktuellen Stromverbrauch und dem aktuell ge­ forderten Strombedarf.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die genannte Potentialleitung über einen Widerstand (Pull-up-Widerstand) mit der das höhere Potential der Konstant-Spannungsquelle führenden Versorgungsleitung verbunden. Die Potentiallei­ tung liegt auf einem gegenüber der positiven Versorgungs­ leitung niedrigeren Potential. Bei dieser Anordnung kann die Potentialleitung zugleich einen Datenbus für die Kommunika­ tion der Steuergeräte bilden, wodurch das Gesamtsystem wei­ terhin in seinem Aufbau vereinfacht wird. In dieser Hinsicht vorteil­ hafte Ausgestaltungsformen sind in den Ansprüchen 7 bis 9 angegeben.

Wie erwähnt, wird für die erfindungsgemäße Einrichtung im allgemeinen als Konstant-Spannungsquelle eine eigensichere Gleichstromquelle verwendet. Die stromführenden Leiter der Spannungsquelle sowie die Potentialleitung, die zweckmäßig zugleich den Datenbus bildet, werden vorteilhafterweise zu einem mehradrigen Kabel zusammengefaßt.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher er­ läutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Stromversorgungs­ einrichtung in einem Schaltbild;

Fig. 2 ebenfalls in einem Schaltbild eine vor­ teilhafte weitere Ausgestaltung der Ein­ richtung nach Fig. 1;

Fig. 3 Einzelheiten der Leitungsführung der Ein­ richtung nach den Fig. 1 und 2, insbeson­ dere für den Fall ihrer Verwendung bei einer elektrohydraulischen Ausbausteuerung.

Fig. 1 zeigt das Stromverteilungskonzept einer Einrichtung, bei der eine mit oder weniger große Anzahl elektronischer Steuergeräte St ₁, St ₂ . . . St _n bezüglich ihrer Stromversor­ gung zu einer Gruppe zusammengeschlossen ist. Die Stromver­ sorgung erfolgt mittels einer gemeinsamen Konstant-Span­ nungsquelle, vorzugsweise einer eigensicheren Gleichstrom­ quelle, deren auf höherem Potential +U _BB liegender Ausgang mit der elektrischen Versorgungsleitung 1 verbunden ist und deren auf dem niedrigeren Potential (0 V) liegender Ausgang durch die Leitung 2 bezeichnet ist. Diese Leitung 2 ist demgemäß mit der Masse 3 verbunden. Sämtliche Steuer­ geräte St ₁, St ₂, . . . St _n sind über die Leitungen 1 und 2 an die gemeinsame Konstant-Spannunsquelle angeschlossen, so daß von dieser Spannungsquelle sowohl die Eigenverbraucher der Steuergeräte als auch die von den Seuergeräten an­ steuerbaren bzw. mit Strom versorgten Verbraucher versorgt werden können.

In Fig. 1 sind die den verschiedenen Steuergeräten zugeord­ neten elektrischen Verbraucher nicht gezeigt. Insbesondere bei elektrohydraulischen Ausbausteuerungen bestehen diese Verbraucher aus Elektromagnetventilen, die von den zugeord­ neten Steuergeräten elektrisch angesteuert werden. Die Steurgeräte St ₁, St ₂ . . . St _n weisen, wie bei elektro­ hydraulischen Ausbausteuerungen bekannt, jeweils eine Be­ dieneinheit mit Tastatur auf, durch deren Betätigung die verschiedenen Steuervorgänge ausgelöst werden können. Die über die Steuergeräte mit Strom versorgten elektrischen Verbraucher sind in den Fig. 1 und 2 aus Gründen der Über­ sichtlichkeit nicht dargestellt. Fig. 3 zeigt diese elektri­ schen Verbraucher in Gestalt von Ventileinheiten 4, die, wie bei elektrohydraulischen Ausbausteuerungen bekannt, mit ei­ ner mehr oder weniger großen Anzahl an Elektromagnetventilen bestückt sind, welche von den zugeordneten Steuergeräten angesteuert und geschaltet werden. Die Leitungsverbindung zwischen den Steuergeräten und den Ventileinheiten ist mit 5 bezeichnet. Außerdem zeigt Fig. 3 ein Netzgerät 6 für die Stromversorgung sämtlicher Steuergeräte der Gruppe nebst zu­ geordneter elektrischer Verbraucher. Das Netzgerät 6 besteht aus einer Konstant-Spannungsquelle, im allgemeinen einer eigensicheren Gleichstromquelle. Die Konstant-Spannungs­ quelle 6 ist auf eine Stromkapazität ausgelegt, die kleiner ist als der mögliche Gesamtstrombedarf sämtlicher von ihr gespeister elektrischer Verbraucher. Die Verbraucher, die an die Steuergeräte St ₁, St ₂ . . . St _n der Gruppe angeschlossen sind, würden daher in ihrem Gesamtstromverbrauch das Netz­ gerät 6 überlasten. Aus diesem Grund ist die Stromversor­ gung so ausgestaltet, daß im Betrieb eine Stromverteilung mit hoher Ausnutzung des Netzgerätes erfolgt, ohne daß die­ ses aber überlastet wird.

Wie das Schaltbild nach Fig. 1 zeigt, sind die zu der Gruppe zusammengeschalteten Steuergeräte St ₁, St ₂ . . . St _n über die gemeinsame Versorgungsleitung 1 verbunden, so daß die ein­ zelnen Steuergeräte und die zugeordneten elektrischen Ver­ braucher von der Konstant-Spannungsquelle 6 gespeist werden. Darüber hinaus sind die Steuergeräte über eine als Potential­ leitung 7 bezeichnete Verbindungsleitung verbunden. Zwischen den Leitungen 1 und 7 liegt ein Widerstand 8. Jedes Steuer­ gerät St ₁, St ₂ . . . St _n weist u. a. einen Mikrorechner oder eine elektronische Auswerteeinheit 9 sowie zwei parallel zueinander geschaltete gesteuerte Stromquellen 10 und 11 auf, die an die Leitungen 2 und 7 angeschlossen sind und aus gesteuerten Transistoren bestehen können. Außerdem ist jedes Steuergerät mit einem Strommeßglied 12 versehen, welches den aktuell aufgenommenen Strom des zugeordneten Steuergerätes einschließlich etwaiger angeschlossener elektrischer Ver­ braucher mißt. Es verstellt die Stromquelle 10 in Abhängig­ keit von dem gemessenen Strom-Istwert am zugeordneten Steuer­ gerät. Demgemäß weist jedes Steuergerät eine den Strom-Ist­ wert messende Meßvorrichtung mit dem Istwert-Strommeßglied 12 zur Ermittlung des aktuellen Stromverbrauchs in Verbindung mit der Istwert-Stromquelle 10 auf, die auf einen von dem aktuellen Strom­ verbrauch abhängigen Stromwert einstellbar ist. Das Strommeßglied 12 stellt demgemäß an jedem Steuergerät die zugeordnete Istwert- Stromquelle 10 auf einen dem Ist-Strom in der Versorgungs­ leitung 1 entsprechenden bzw. proportionalen Strom iQ 1 ein. Dadurch stellt sich an der gemeinsamen Potentialleitung 7 ein Poten­ ial ein, das repräsentativ ist für den tatsächlich ver­ brauchten Strom in den Steuergeräten St ₁, St ₂ . . . St _n . Da die Daten (Strom und Spannung der Konstant-Spannungsquelle 6) bekannt sind und die gemeinsame Potentialleitung 7 das belastungsabhängige Spannungspotential führt, ist es möglich, ohne Datenaustausch an jedem Steuergerät zu jeder Zeit die noch verfügbare Leistung der Konstant-Spannungsquelle zu er­ kennen.

Jedes Steuergerät St ₁, St ₂ . . . St _n weist außerdem in die Spannung an der Potentialleitung 7 messendes Spannungsmeß­ glied 13 auf, welches den gemessenen Spannungswert dem Mikro­ rechner bzw. der Auswerteeinheit 9 zuführt, so daß dieser bzw. diese aus den zugeführten Daten den jeweils noch zur Verfügung stehenden Strom, d. h. die vorhandene Leistungs­ reserve der Konstant-Spannungsquelle 6 ermitteln kann.

Soll z. B. an einem Steuergerät ein Steuervorgang eingeleitet werden, der eine gewisse Strommenge benötigt, so muß unter­ bunden werden, daß die Durchführung dieses Steuervorgangs die Konstant-Spannungsquelle 6 überlastet oder daß ein gleicher oder anderer Vorgang an einem oder mehreren der anderen Steuergeräte ausgeführt wird, der in Verbindung mit dem eingeleiteten Steuervorgang zu einer Überlastung der Spannungsquelle 6 führen würde. Die Auswerteschaltung bzw. der Mikrorechner 9 desjenigen Steuergerätes, an welchem der Steuervorgang eingeleitet wird, teilt den mit diesem Steuer­ vorgang verbundenen Strombedarf über die gesteuerte Strom­ quelle 11, die somit eine Bedarfswert-Stromquelle bildet, den anderen Steuergeräten mit, indem sie in der Potential­ leitung 7 den Strom iQ 2 fließen läßt, der ein Maß für die für den geforderten Steuervorgang nötige Strommenge dar­ stellt. Die anderen Steuergeräte, die ebenfalls über ihr Spannungsmeßglied 13 die Spannung an der gemeinsamen Poten­ tialleitung 7 verfolgen, stellen dann fest, daß aufgrund des gesunkenen Spanungspotentials der Potentialleitung 7 die noch verfügbare Leistung der Spannungsquelle 6 gesunken ist. Diese Information versetzt die anderen Steuergeräte in die Lage, auf Steuervorgänge mit einem die Kapazität der Spannungsquelle 6 überschreitender Stromverbrauch zunächst zu verzichten.

Mit dem beschriebenen System ist also eine bedarfsabhängige Verteilung des zur Verfügung stehenden Stroms einer gemeinsa­ men, in ihrer Leistung an sich unterdimensionierten Spannungs­ quelle möglich, indem zu jeder Zeit der Stromverbrauch und der geforderte Strombedarf aller Teilnehmer in der Leitung 7 durch Stromaddition abgebildet werden, so daß die Spannung am pull-up-Widerstand 8 nach dem Ohmschen Gesetz von der Summe der Teilströme abhängig ist. Damit ist jede Steuereinheit St ₁, St ₂ . . . St _n zu jedem Zeitpunkt über den gesamten verbrauchten Strom und den gesamten angeforderten Strom informiert. Die verfügbare Leistung der Spannungsquelle 6 kann demgemäß über die zugeordneten Mikrorechner bzw. die Auswerteeinheiten so verteilt werden, daß die geforderten Funktionen bzw. Steuer­ vorgänge bei guter Ausnutzung der Spannungsquelle, jedoch ohne Überlastung derselben, zeitversetzt und in ihrer zeit­ lichen Abfolge ggf. nach vorgegebenen Prioritäten abgestimmt durchgeführt werden können.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Kopplung der verschiedenen Steuergeräte einer Gruppe, wobei nur die beiden letzten Steuergeräte St ₉ und St ₁₀ der in diesem Fall zehn Steuer­ geräte umfassenden Gruppe zusammen mit der gruppeneigenen Konstant-Spannungsquelle 6 und einem zugeordneten Strom­ einspeiseadapter 14 dargestellt sind. Die Steuergeräte sind jeweils über ein mehradriges Kabel 15 untereinander und am Gruppenende mit dem Stromeinspeiseadapter 14 gekoppelt. Die beiden Leitungsadern 16 und 17 dienen der Stromversorgung der Steuergeräte und der angeschlossenen Verbraucher (Ven­ tileinheiten 4); sie entsprechen den Leitungen 1 und 2 der Fig. 1. Eine dritte Leitungsader ist die in Fig. 1 gezeigte Potentialleitung 7. Eine vierte Leitungsader 18 der Kabel 15 dient dem bidirektionalen Datenaustausch zwischen zwei unmittelbar benachbarten Steuergeräten, wie dies bei elektrohydraulischen Ausbausteuerungen mit bidirektionaler Nachbarsteuerung bekannt ist. Die Potentialleitung 7 er­ streckt sich über die gesamte Gruppe der Steuergeräte; sie endet am Stromeinspeiseadapter 14, der zugleich den Wider­ stand 8 gemäß Fig. 1 aufnehmen kann, welcher im Stromein­ speiseadapter 14 zwischen die Leitungen 7 und 17 geschaltet ist. Die der Stromversorgung dienenden Leiter 16 und 17 sind am Stromeinspeiseadapter bei 19 gegenüber der benach­ arten Steuergeräte-Gruppe galvanisch getrennt. Die Poten­ tialleitung 7 bildet vorzugsweise zugleich einen Datenbus, mit dem sämtliche Steuergeräte St ₁, St ₂ . . . St _n der Gruppe gekoppelt sind und der den Datenbus 18 für die bidirektio­ nale Nachbarkommunikation übergreift und mit diesem ein redundantes Datensystem bildet.

Ein vorteilhaftes Datenübertragungssystem für den Fall, daß die Potentialleitung 7 zugleich einen Datenbus bildet, ist in Fig. 2 gezeigt, wobei an den Steuergeräten St ₁, St ₂ . . . St _n der Gruppe nur diejenigen Vorrichtungen dargestellt sind, die für die konfliktfreie Datenübertragung in diesem Fall erforderlich sind.

Die Steuergeräte St ₁, St ₂ . . . St _n bilden mikrocomputer­ gesteuerte Sende- und Empfangsstationen, die nur über einen einzigen Draht miteinander verbunden sind und über die Lei­ tung 16 (Fig. 3) an das O-Potential angeschlossen sind, das demgemäß ein gemeinsames Bezugspotential für alle Steuer­ geräte bildet. Der von der Potentialleitung 7 gebildete Datenbus ist über den Widerstand 8 (pull-up-Widerstand) an die Betriebsspannung gelegt, nämlich die Spannung in der Versorgungsleitung 1 (Fig. 1) bzw. 17 (Fig. 3).

Jedes Steuergerät St ₁, St ₂ . . . St _n ist über eine Leitungs­ verbindung 20 mit dem Datenbus 7 und der das Bezugspotential führenden Leitung 16 verbunden, wobei in jeder dieser Lei­ tungsverbindungen ein Schalter S angeordnet ist, der elektro­ nisch geschaltet werden kann und dafür sorgt, daß der Daten­ bus 7 auf das Bezugspotential der Leitung 16 gezogen werden kann. Ist einer der Schalter S der Steuergeräte geschlossen, so liegt der Datenbus 7 auf dem Bezugspotential. Sind dagegen alle Schalter S geöffnet, so führt der Datenbus 7 ein höheres Potential, da, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, durch den Widerstand 8 die Summe der Ströme der gesteuerten Stromquellen 10, 11 fließt.

Jedes Steuergerät der Gruppe weist einen Komparator K auf, der eingangsseitig mit der Leitungsverbindung 20 und aus­ gansseitig einerseits über ein Zeitverzögerungsglied VZ und andererseits unmittelbar mit dem Mikrocomputer MC ver­ bunden ist, der dem Mikrocomputer 9 gemäß Fig. 1 entsprechen kann. Das Zeitverzögerungsglied besteht z. B. aus einem re­ triggerbaren Monoflop. Der Mikrocomputer MC kann über sei­ nen Ausgang 21 den zugeordneten elektronischen Schalter S schalten, der dabei zugleich den Sendeschalter bildet.

Im Betrieb messen die Komperatoren K in allen Sende- und Empfangsstationen bzw. Steuergeräten das Potential auf dem Datenbus 7. Sind keine Sendeaktivitäten auf dem Datenbus 7, so liegt dieser auf einem bestimmten erhöhten Spannungs­ pegel. Wenn der Datenbus 7 über eine Zeitspanne hinweg, die durch die Verzögerungsdauer des Verzögerungsgliedes VZ be­ stimmt wird, auf dem Referenzspannungspegel liegt, so wird der Datenbus an jedem Steuergerät als für die Sendung frei­ gegeben erkannt. Einer der Mikrocomputer MC, nämlich der­ jenige, der als erster den Datenbus 7 als freigegeben er­ kannt hat bzw. an dem als erstem ein Steuervorgang abgerufen wird, betätigt seinen Schalter S, wodurch die Spannung des Datenbusses 7 auf das Bezugspotential der Leitung 16 abfällt mit der Folge, daß alle anderen Steuergeräte mit ihren Sende- und Empfangsstationen den Datenbus 7 als belegt erkennen.

Der Mikrocomputer MC in demjenigen Steuergerät, das den Datenbus 7 für den eigenen Sendebetrieb in Anspruch genommen hat, gibt nun seine Sendedaten durch periodisches Schalten des elektronischen Schalters S auf den Datenbus 7, während alle anderen Steuergeräte auf Empfang geschaltet sind. Über die unverzögerten Ausgangsleitungen 22 gelangen die Sende­ daten des auf den Datenbus 7 zugreifenden Steuergerätes an die Empfangseinrichtungen der hörenden Steuergeräte.

Für die Arbeitsweise des vorstehend erläuterten Datenüber­ tragungssystems ist es notwendig, daß die maximale Dauer des aktiven Signalpegels (Schalter S geöffnet) im Sende­ betrieb stets kleiner ist als die Verzögerungszeit der Ver­ zögerungsglieder VZ. Ein Steuergerät wird demgemäß immer erst dann auf den Datenbus 7 zugreifen, wenn dieser minde­ stens für die Dauer der Verzögerungszeit der Verzögerungs­ glieder auf dem Bezugspannungspegel liegt. Da über den gemeinsamen Datenbus 7 Informationen ausgetauscht werden können, lassen sich ohne weiteres auch die Zugriffspriori­ täten der einzelnen Steuergeräte steuern.

Es versteht sich, daß bei dem in Fig. 1 gezeigten Strom­ verteilungskonzept durch die Spannungsmeßglieder 13 der Steuereinheiten St ₁, St ₂ . . . St _n nur die positive Spannung an der Leitung 7 (Datenbus) gemessen wird, die für den aktuellen Stromverbrauch und Strombedarf repräsentativ ist.

Claims (12)

1. Stromversorgungseinrichtung für elektrohydraulische Aus­ bausteuerungen oder sonstige Steuerungssysteme im Bergbau und Tiefbau, mit einer Gruppe an Steuergeräten für die Ansteuerung bzw. kurzzeitige Stromversorgung von elektri­ schen Verbrauchern, insbesondere Elektromagnetventilen, und mit einer für die Gruppe gemeinsamen Konstant-Span­ nungsquelle zur Versorgung der mit einem Mikrorechner bzw. einer elektronischen Auswerteeinheit versehenen Steuergeräte sowie der jeweils angesteuerten Verbraucher, wobei die Spannungsquelle auf eine maximale Stromkapazi­ tät ausgelegt ist, die kleiner ist als der mögliche Ge­ samtstrombedarf sämtlicher von ihr gespeister elektri­ scher Verbraucher, und mit einer die jeweilige aktuelle Stromaufnahme ermittelnden Istwert-Meßvorrichtungen in Verbindung mit einer die jeweils noch verfügbaren Leistung der Konstant-Spannungsquelle ermittelnden Einrichtung zur ggf. zeitversetzten Durchführung der gewünschten Steuervorgänge ohne Überlastung der Konstant-Spannungs­ quelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwert-Meßvorrichtung an jedem Steuergerät (St ₁, St ₂ . . . St _n ) ein Istwert-Strommeßglied (12) zur Ermitt­ lung des aktuellen Stromverbrauchs in Verbindung mit einer Istwert-Stromquelle (10) aufweist, die auf einen von dem aktuellen Stromverbrauch abhängigen Stromwert einstellbar ist, und daß die verstellbaren Istwert-Strom­ quellen (10) an eine gemeinsame Potentialleitung (7) angeschlossen sind, die ein belastungsabhängiges Span­ nungspotential führt, das den Mikrorechner bzw. den Auswerteeinheiten (9) zur Ermittlung der noch verfüg­ baren Strommenge zugeführt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedem Steuergerät (St ₁, St ₂ . . . St _n ) ein die Spannung an der Potentialleitung (7) messendes Spannungsmeßglied (13) zugeordnet ist, das die Information dem Mikrorechner bzw. der Auswerte­ einheit (9) mitteilt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergeräte (St ₁, St ₂ . . . St _n ) jeweils mit einer von ihrem Mikro­ rechner bzw. ihrer Auswerteeinheit (9) gesteuerten und an die Potentialleitung (7) angeschlossenen Bedarfswert- Stromquelle (11) versehen sind, die bei oder vor Ein­ leiten eines Steuervorgangs an einem Steuergerät einen in Abhängigkeit von dem geforderten Strombedarf stehen­ den Strom in die gemeinsame Potentialleitung (7) ein­ speist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß an jedem Steuergerät (St ₁, St ₂ . . . St _n ) die verstellbare Istwert- Stromquelle (10) und die verstellbare Bedarfswert-Strom­ quelle (11) parallel zueinander zwischen der Potential­ leitung (7) und dem gemeinsamen Bezugspotential (2) an­ geordnet sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Potentialleitung (7) über einen Widerstand (8) mit der das höhere Potential der Konstant-Spannungsquelle (6) führenden Versorgungsleitung (1) verbunden ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Po­ tentialleitung (7) zugleich einen Datenbus bildet, mit dem die Steuergeräte (St ₁, St ₂ . . . St _n ) gekoppelt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuergeräte (St ₁, St ₂ . . . St _n ), die jeweils eine Sende- und Empfangs­ station bilden, jeweils mit einem Schalter (S) ver­ sehen sind, mit dem die den Datenbus bildenden Poten­ tialleitung (7) jeweils bei Sendebeginn auf das für die Steuergeräte gemeinsame Bezugspotential gezogen werden kann, wodurch mit Ausnahme des sendenden Steuer­ gerätes alle anderen Steuergeräte gegen Senden gesperrt und auf Empfang gehalten werden.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuergeräte (St ₁, St ₂ . . . St _n ) jeweils einen das Potential auf der Potentialleitung messenden Komparator (K) aufweisen, der eingangseitig an die Potentialleitung (7) und ausgangsseitig einerseits über ein Zeitverzögerungs­ glied (VZ), vorzugsweise einen retriggerbaren Monoflop, und andererseits direkt mit dem Mikrorechner (MC) des zugeordneten Steuergerätes verbunden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronisch geschalteten Schalter (S) die Sendeschalter sind und daß die Verzögerungsdauer der Zeitverzögerungsglieder (VZ) größer ist als die längste positive Periode eines Sendesignals (Rechtecksignal).

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Konstant-Spannungsquelle (6) eine eigensichere Gleich­ spannungsquelle ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die elektrischen Versorgungsleitungen (16, 17) und die Potentialleitung (7) sowie ggf. ein Datenbus zu einem mehradrigen Kabel, vorzugsweise einem vieradrigen Kabel, vereinigt sind.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Konstant-Spannungsquelle (6) an einen Stromeinspeise­ adapter (14) angeschlossen ist, der über die Strom­ versorgungsleitungen (16, 17) und die Potentialleitung (7) mit den Steuergeräten der Gruppe verbunden ist, wobei der Stromeinspeiseadapter (14) mit dem zwischen die Versorgungsleitung und die Potentialleitung ge­ schalteten Widerstand (8) versehen ist.