DE3742184A1

DE3742184A1 - Steuersystem fuer bergbautechnische vorrichtungen

Info

Publication number: DE3742184A1
Application number: DE19873742184
Authority: DE
Inventors: Guy Dipl Ing Geuns; Frank Stuebe
Original assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Current assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Priority date: 1987-12-12
Filing date: 1987-12-12
Publication date: 1989-06-22
Also published as: DE3742184C2

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Steuern und/oder Regeln bergbautechnischer Vorrichtungen, wie z.B. Schreit ausbau-Einheiten o.dgl., mit einer Zentral-Prozessoreinheit sowie mit dieser verbundenen, physikalische Zustandsgrößen überwachenden, Meßdaten erzeugenden und an die Zentral- Prozessoreinheit übermittelnden Sensoren.

Zum Steuern oder Regeln von bergbautechnischen Vorrichtungen ist es bekannt, eine Zentral-Prozessoreinheit (CPU) zu verwenden, die bestimmte Steuerungs- oder Regelungsaufgaben ausführt, und zwar in Abhängigkeit von Daten, die durch Sensoren erfaßt und gemeldet werden. Üblicherweise sind sehr viele solcher Sensoren vorgesehen, bei denen es sich beispielsweise um Schalter, Druckgeber, Weggeber und der gleichen handeln kann. Bei den bekannten Systemen ist jedoch von Nachteil, daß jeder dieser Sensoren über eine eigene Leitungsverbindung mit der Zentral-Prozessoreinheit verbunden ist, was aber einen großen, insbesondere im Bergbaubereich nachteiligen Aufwand an Verbindungsleitungen verursacht. Dabei kommt noch hinzu, daß oftmals die Sensoren sehr weit von der Zentral-Prozessoreinheit entfernt sind, was den Leitungsaufwand noch vergrößert. Außerdem muß aber auch die Zentral-Prozessoreinheit für jeden Sensor einen diskreten Eingang besitzen, was ebenfalls aufwendig ist und bei eventuellen Erweiterungsmaßnahmen, bei denen weitere Sensoren angeschlossen werden sollen, einen Austausch der Eingangsschnittstelle erforderlich machen könnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem System der gattungsgemäßen Art den leitungstechnischen Aufwand zu reduzieren und eventuelle Erweiterungsmaßnahmen zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Sensoren jeweils eine eigene Intelligenz aufweisen und über eine gemeinsame Busleitung mit der Zentral-Prozessoreinheit verbunden sind. Dabei wird die "eigene Intelligenz" vorzugsweise von mit den Sensoren integrierten Mikro prozessoren gebildet. Jeder Sensor ist hierdurch erfin dungsgemäß adressierbar und kann so jeweils diskret mit der Zentral-Prozessoreinheit zur Übermittlung von Meßdaten über die gemeinsame Busleitung kommunizieren. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung verringert sich der Leitungsauf wand erheblich, da die Sensoren lediglich hintereinander bzw. parallel geschaltet werden müssen. Aber auch die Zentral-Prozessoreinheit selbst vereinfacht sich vorteil hafterweise, da sie erfindungsgemäß nur noch einen einzigen Eingang besitzen muß; weitere Sensoren können somit problemlos vorgesehen und über die (einzige) Busleitung an die Zentral-Prozessoreinheit angeschlossen werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.

Anhand der Zeichnung soll im folgenden die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Sensors des erfindungsgemäßen Systems nach Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 besteht ein erfindungsgemäßes System zum Steuern und/oder Regeln bergbautechnischer Vorrichtungen, wie z.B. Schreitausbau-Einheiten o.dgl., aus einer Zentral- Prozessoreinheit 2 (im folgenden abgekürzt "CPU" genannt) und einer Vielzahl von mit der CPU 2 verbundenen Sensoren 4 beliebiger Art, d.h. die Sensoren 4 können z.B. als Schalter, Druckgeber, Temperaturgeber, Weggeber, Mengen geber, Winkelgeber, Rotationsgeber, Geschwindigkeitsgeber, Detektoren jeglicher Art, elektronische Näherungsschalter usw. ausgebildet sein.

Erfindungsgemäß weisen die Sensoren 4 nun jeweils eine eigene Intelligenz auf und sind über eine gemeinsame Bus leitung 6 mit der CPU 2 verbunden. Dementsprechend weist die CPU 2 vorteilhafterweise lediglich einen einzigen Eingang 8 auf. Die Busleitung 6 ist vorzugsweise bidirek tional ausgebildet und enthält Adressen-, Daten- und/oder Steuerleitungen.

Wie in Fig. 2 angedeutet ist, wird die "eigene Intelligenz" erfindungsgemäß durch Mikroprozessoren 10 realisiert, wobei jeder Sensor 4 vorzugsweise einen integrierten Mikroprozes sor 10 besitzt. Weiterhin weist jeder Sensor 4 eine Sensoreinrichtung 12 zur Überwachung von physikalischen Größen auf. Zwischen der Sensoreinrichtung 12 und dem Mikroprozessor 10 kann ggf. ein Analog/Digital-Wandler 14 vorgesehen sein. Die "Intelligenz", d.h. der Mikroprozessor 10 gestattet es, dem Sensor 4 eine diskrete Adresse 16 zu geben, so daß er diskret, d.h. unabhängig von den anderen Sensoren 4, über die gemeinsame Busleitung 6 mit der CPU 2 kommunizieren kann, um seine Meßdaten an die CPU 2 zu über mitteln, die dann ihrerseits anhand der Meßdaten bestimmte Steuer- oder Regelentscheidungen zum Steuern bzw. Regeln eines Funktionsablaufs einer bergbautechnischen Einrichtung trifft. Zur Datenübermittlung besitzt jeder Sensor 4 erfindungsgemäß eine Sende- und Empfangseinrichtung 18, mittels der Datensignale z.B. auf elektrischem, optischem, akustischem oder hochfrequenztechnischem Weg über die Busleitung 6 übertragen werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen System sind nun grundsätzlich zwei Betriebsarten für die Kommunikation zwischen der CPU 2 und den Sensoren 4 möglich. Bei einer ersten Betriebsart ist vorgesehen, daß sich die Sensoren 4 durch eine Inter rupt-Steuerung in gewissen Zeitabständen oder aber nur dann, wenn zu übermittelnde Meßdaten anstehen, selbsttätig bei der CPU 2 melden. Hierbei kann davon gesprochen werden, daß die CPU 2 inaktiv ist und nur durch die sich meldenden Sensoren 4 aktiviert wird, was erfindungsgemäß von den Mikroprozesso ren 10 gesteuert wird.

Bei einer zweiten Betriebsart werden dagegen die Sensoren 4 bzw. die Mikroprozessoren 10 jeweils von der CPU 2 aufgeru fen und abgefragt. Somit sind hier die Sensoren 4 inaktiv und werden durch die CPU 2 aktiviert.

In beiden Fällen ist es besonders vorteilhaft, wenn die Sensoren 4 über die Busleitung 6 ferngespeist werden. Es erübrigen sich hierdurch dezentrale Spannungsversorgungen für die Sensoren 4, was zu einer weiteren Vereinfachung des erfindungsgemäßen Systems führt. Insbesondere für die oben beschriebene erste Betriebsart, wobei die CPU 2 inaktiv ist, ist es vorteilhaft, wenn jeder Sensor 4 eine Spannungs- Pufferung besitzt, die von der durch die selbsttätige Mei dung des Sensors 4 bzw. des Mikroprozessors 10 aktivierten CPU 2 gespeist wird. Eine derartige Spannungs-Pufferung kann in einfacher Weise durch z.B. einen Kondensator realisiert werden. Diese Spannungs-Pufferung versorgt somit den Sensor 4 und insbesondere den Mikroprozessor 10 auch dann mit Spannung, wenn die CPU 2 inaktiv ist. Darüber hinaus kann eine derartige Spannungs-Pufferung aber auch in dem Fall der zweiten Betriebsart angewendet werden, wobei sie dann bei Aufruf des Sensors 4 durch die CPU 2 gespeist wird.

Mit der vorliegenden Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

1. Verringerung des Verkabelungsaufwandes,
2. Verringerung des Aufwandes für die CPU von einer Vielzahl von Eingängen auf nur einen Eingang,
3. Übersichtlichkeit der elektrischen Versorgung,
4. die Ausgangssignale der Sensoren sind ohne weitere Wandlung bzw. Umsetzung computerkompatibel,
5. Verringerung des Gewichtes der Systemteile,
6. durch eine drahtlose Übertragung von Daten orts unabhängiger Aufbau,
7. Daten können je nach Anforderung einzeln oder seriell abgefragt werden,
8. optimale Geräteausnutzung, da die CPU stets nur einen einzigen Eingangskanal aufweisen muß. Bei Erweiterungsmaßnahmen braucht folglich nur eine bestimmte Anzahl zusätzlicher Sensoren angeschlossen zu werden,
9. Vertauschungen oder falscher Anschluß von Leitungen sind ausgeschlossen, da alle Verbindungen den gleichen Anschluß haben,
10. hinsichtlich der Sensoren ein äußerst geringer, kaum ins Gewicht fallender Mehraufwand, da Mikroprozesso ren z.B. als integrierte Schaltkreise sehr preiswert realisiert werden können.

Claims

1. System zum Steuern und/oder Regeln bergbautechnischer Vorrichtungen, wie z.B. Schreitausbau-Einheiten o.dgl., mit einer Zentral-Prozessoreinheit sowie mit dieser verbundenen, physikalische Zustandsgrößen überwachenden, Meßdaten erzeugenden und an die Zentral-Prozessoreinheit übermittelnden Sensoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (4) jeweils eine eigene Intelligenz aufweisen und über eine gemeinsame Busleitung (6) mit der Zentral-Prozessoreinheit (2) verbunden sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (4) als Intelligenz jeweils einen vorzugs weise integrierten Mikroprozessor (10) aufweisen.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise bidirektionale Busleitung (6) Adressen-, Daten- und/oder Steuerleitungen enthält.

4. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (4) eine eigene Adresse (16) besitzt.

5. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (4) einen Analog/Digital-Umsetzer (14) besitzt.

6. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (4) eine Sende- und Empfangs einrichtung (18) zur z.B. elektrischen, optischen, akustischen oder hochfrequenztechnischen Über tragung von Signalen über die Busleitung (6) besitzt.

7. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Sensoren (4) insbesondere durch eine Interrupt-Steuerung selbsttätig bei der Zentral- Prozessoreinheit (2) melden.

8. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (4) jeweils von der Zentral- Prozessoreinheit (2) aufgerufen und abgefragt werden.

9. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (4) über die Busleitung (6) fern gespeist werden.

10. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor (4) eine Spannungs-Pufferung besitzt, die bei Aufruf oder bei selbsttätiger Meldung des Sensors (4) gespeist wird.