DE3826895C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fernwirk- und/oder Fernmelde- Anlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die DE-Z-"Elektronik" 7/8.4.1983, S. 58-62 beschreibt einen Koppelbaustein für die Kopplung eines Busteilneh­ mers an einen Bus und seine Verwendung für bitserielle Prozeßdatenbusse in der dezentralen Prozeßleittechnik, wobei dieser bekannte Koppelbaustein die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 für die Signalübertragungseinrich­ tung aufgeführten Merkmale aufweist. Als Teilnehmer, die über den Koppelbaustein an den Bus angekoppelt werden können, werden Prozeßelemente, Bedieneinheiten, wie z. B. Fernschreiber oder Sichtgeräte, Rechner oder Kombinatio­ nen hieraus genannt. Aufgrund seiner vorgesehenen Verwen­ dung muß der Koppelbaustein sehr hohen Anforderungen ge­ nügen, insbesondere hinsichtlich der zu übertragenden Datenmengen. Außerdem besteht bei der Prozeßleittechnik an den Koppelbaustein die Anforderung, mehrere gleichbe­ rechtigte Teilnehmer über den Bus kommunizieren zu las­ sen, d. h., daß mehrere Teilnehmer von sich aus auf den Bus zugreifen und andere Teilnehmer ansprechen können. Dies erfordert eine aufwendige Organisation bezüglich der Zugriffsberechtigung, Zugriffsreihenfolge, Zugriffszeiten usw. Um allen in dieser Verwendung gestellten Anforde­ rungen zu genügen, müssen außer den eigentlichen Befeh­ len, Meldungen und Adressen eine Vielzahl von weiteren Daten zwischen jedem Teilnehmer und seinem Koppelbaustein sowie zwischen dem Koppelbaustein und anderen Teilnehmern über den Bus ausgetauscht werden. Nachteilig erfordert und bindet dies umfangreiche Leistungen der Peripherie, d. h. hier der Teilnehmer, die hierfür zusätzliche Pro­ gramme und Datenspeicher benötigen. So muß, weil nur ein einziger kombinierter paralleler Ein-/Ausgang (AD7 . . . AD0) am Koppelbaustein vorhanden ist, beispielsweise der Teil­ nehmer jeweils dem Koppelbaustein bzw. umgekehrt der Kop­ pelbaustein dem Teilnehmer mitteilen, ob Adressen oder Befehle oder Meldungen an dem parallelen Ein-/Ausgang an­ liegen (A/D) und ob diese übergeben oder übernommen wer­ den sollen (R/W). Die Ein-Ausgabe erfolgt also gemulti­ plext und die Übertragung von Befehls- und Meldewörtern über den Bus kann dementsprechend nur alternierend erfol­ gen. Auf der Teilnehmerseite benötigt der Koppelbaustein über die beiden genannten Anschlüsse hinaus noch weitere sechs Anschlüsse, über die er mit dem Teilnehmer kommuni­ ziert. Dies belegt den hohen Aufwand, der auf der Teil­ nehmerseite für die Kommunikation über den Bus trotz des Koppelbausteins noch erforderlich ist. Die hierfür erfor­ derlichen Leistungen, insbesondere hinsichtlich der Soft­ ware, müssen von dem Betreiber bzw. Einrichter der ent­ sprechenden Signalübertragungsanlage jeweils noch er­ bracht werden, was mit entsprechendem Zeit- und Personal­ aufwand verbunden ist. Busseitig ist ebenfalls ein rela­ tiv großer Aufwand erforderlich; es sind mindestens acht Adern in der Busleitung erforderlich und es muß u. a. ständig eine Taktfrequenz erzeugt werden. Bei hochwertigen Anlagen, die z. B. in der Prozeßleittechnik und Prozeßdatenverarbeitung eingesetzt werden, mag dieser Aufwand noch zu rechtfertigen sein; dies gilt aber nicht mehr für vergleichsweise einfache Anlagen, wie eine Fernwirk- und/oder Fernmeldeanlage, für welche ein derartiger Koppelbaustein in vielen Merkmalen "überqualifiziert" und auch wegen seines entsprechend hohen Preises unangemessen wäre. Dabei ist es nicht mög­ lich und auch nicht vorgesehen, durch Nichtbelegung eines Teils der Ein- oder Ausgänge des Koppelbausteins unter Aufwandsminderung zu einem einfacheren System mit gerin­ gerem Komfort zu gelangen, da für das Funktionieren des Koppelbausteins eine volle Anschlußbelegung und Versor­ gung mit entsprechenden Signalen unabdingbar ist.

Eine weitere einschlägige Anlage ist aus der DE-OS 33 32 268 bekannt, wobei diese Anlage für eine Alarman­ lage vorgesehen ist, bei der eine bidirektionale Kommu­ nikation zwischen einer Alarmzentrale und mehreren Unter­ zentralen mit angeschlossenen Alarmmeldern sowie Schließ­ vorrichtungen stattfindet. Die Zentrale und die Unterzen­ tralen weisen jeweils Steuerungen auf, die die Unterzen­ tralen zyklisch in vorbestimmter Reihenfolge nacheinander zur Abgabe von Meldesignalen ihrer Alarmmelder an die Zentrale freigeben. Die Steuerung der Zentrale gibt eine zyklisch sich wiederholende Sequenz voneinander verschie­ dender und mit zeitlichem Abstand aufeinanderfolgender Adressencodesignale und zwischen aufeinanderfolgenden Adressencodesignalen Steuersignale an die Unterzentralen ab. Die Steuerung jeder Unterzentrale spricht selektiv auf eines der Adressencodesignale der Sequenz an. Nachfol­ gend auf das selektive Ansprechen auf das zugeordnete Adressencodesignal spricht die Unterzentrale innerhalb des zeitlichen Abstands zum nächstfolgenden Adressencode­ signal auf die Steuersignale der Zentrale an und gibt ferner die Meldesignale der an sie angeschlossenen Alarm­ melder an die Zentrale ab.

Nachteilig ist bei dieser Anlage, daß sie individuell für einen bestimmten Verwendungszweck ausgelegt ist und kaum für einen anderen Verwendungszweck einsetzbar ist. Jede Änderung oder Erweiterung des Verwendungszwecks bedingt umfangreiche Änderungen und Ergänzungen sowohl der Hard­ ware als auch der Software der Anlage. Diese Änderungen und Ergänzungen erfordern insbesondere umfangreiche zeit- und kostenintensive Entwicklungsarbeiten. Auch die Pro­ duktion derartiger Anlagen ist kostenaufwendig, da je­ weils nur relativ kleine Stückzahlen identischer Anlagen hergestellt werden können. Dies führt in der Praxis zu hohen Kosten und zu einer geringen Flexibilität entspre­ chender Fernmelde- und/oder Fernwirk-Anlagen.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die die aufgeführten Nachteile vermeidet und die insbe­ sondere in der Entwicklung und Produktion kostengünstiger ist, die leicht und schnell an unterschiedliche Verwen­ dungszwecke und Ansprüche anpaßbar ist und die in beson­ derer Weise für die Erfüllung von im Vergleich zur Pro­ zeßleittechnik relativ einfachen Fernwirk- und/oder Fern­ melde-Aufgaben ausgelegt ist, insbesondere hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit und der aufzubringenden Investi­ tionskosten für die Bausteine oder Baugruppen selbst so­ wie für die zusätzlich benötigte Hard- und Software für deren Betrieb.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Fernmelde- und/oder Fernwirk-Anlage der eingangs ge­ nannten Art gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Eine Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage gemäß Erfindung bietet im Vergleich zu Anlagen nach dem eingangs disku­ tierten Stand der Technik dem Anwender oder Hersteller eine gebrauchsfertige Komplettlösung, die ihn von allen Entwicklungsaufgaben hinsichtlich der Organisation der Datenübertragung über den Bus entlastet. Die äußere Be­ schaltung der Module ist extrem einfach, da getrennte parallele Eingänge und Ausgänge vorliegen und weil zur Auslösung einer kompletten Signalübertragungssequenz nur ein einfaches Startsignal über den einzigen Steuereingang an das Master-Modul zu übergeben ist. Weiterhin ist eine Vollduplex-Übertragung, d. h. ein gleichzeitiges Übermitteln von Signalen in beiden Busrichtungen, mög­ lich. Damit bieten die Master- und Slave-Module der An­ lage gemäß der Erfindung zwar in mancher Hinsicht gerin­ gere Variations- und Einflußnahmemöglichkeiten, jedoch sind sie dem ihnen zugedachten Zweck sehr gut angepaßt, nämlich leicht in weitgehend beliebig ausgelegte Fern­ wirk- und/oder Fernmelde-Anlagen integrierbar, einfach steuerbar und sehr leistungsfähig hinsichtlich ihrer Über­ tragungsschnelligkeit und der maximal möglichen Buslän­ gen.

Mit der Erfindung kann vorteilhaft ein großer Teil - in der Praxis etwa die Hälfte - an Entwicklungsaufwand und -kosten für eine Fernmelde- und/oder Fernwirk-Anlage der eingangs genannten Art eingespart werden. Der Anwender bzw. Hersteller muß lediglich noch die anwendungsspezifi­ sche Peripherie entwickeln, d. h. die Ein-/Ausgabeeinhei­ ten, Speicherbereiche und Datenverarbeitungsprogramme für die zentrale Steuereinheit auswählen oder erarbeiten und zusammenstellen sowie Stell- und/oder Meldegliedeinheiten auswählen und in geeigneter Verteilung, z. B. in einem Gebäude, anordnen. Die Kommunikation zwischen den einzel­ nen Modulen läuft dabei über die alle Module miteinander verbindende Busleitung, die problemlos verlegbar ist und keinen großen Verkabelungsaufwand erfordert. Die mit der zentralen Steuereinheit verbindbaren Eingänge des Master- Moduls und die mit den Stell- bzw. Meldegliedeinheiten verbindbaren Aus- bzw. Eingänge der Slave-Module sind je­ weils für die Übernahme von aus mehreren parallel anste­ henden Bits bestehenden Adressen, Befehlen oder Meldungen ausgelegt, so daß hier keine Schnittstellenprobleme auf­ treten können. Die Übertragung der Adressen, Befehle und Meldungen auf der Busleitung erfolgt dagegen zeitmulti­ plex und seriell, wodurch die Zahl der benötigten Adern für die Busleitung weitgehend reduziert wird. Die Spezifi­ kationen der Module sind zweckmäßig so festgelegt, daß sie einen Großteil der in der Praxis auftretenden Forde­ rungen erfüllen bzw. gängigen Normen auf dem Gebiet der digitalen Signalübertragung entsprechen. Für die digitale Signalübertragung werden mit der Erfindung standardisier­ bare Module zur Verfügung gestellt, die universell, d. h. für weitestgehend beliebige Anwendungsfälle einsetzbar sind.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist gekenn­ zeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 2. Hier­ durch wird insbesondere erreicht, daß eine üblicherweise zur Übertragung eines Zeittaktes benötigte Ader der Bus­ leitung bei gleichbleibender Aderzahl anderweitig genutzt werden kann. Hier ist bevorzugt vorgesehen, auf der einen der beiden nicht für die Versorgung der Module benötigten Adern nur Daten vom Master-Modul zu den Slave-Modulen und auf der anderen der beiden Adern nur Daten von den Slave- Modulen zum Master-Modul zu übertragen, d. h. jeweils nur in eine Richtung. Damit weist die Busleitung jeweils eine gesonderte Befehlsader und Meldungsader auf. Der für das Erkennen der jeweils empfangenen Daten benötigte Takt wird in den Daten mitübertragen, z. B. durch die an sich bekannte, sogenannte Manchester-Phase-Codierung. Die Bus­ leitung ist damit für eine zeitgleiche Datenübertragung in beiden Richtungen bei nur vier Adern geeignet, was die Datenübertragungskapazität und -sicherheit der Signalüber­ tragung wesentlich erhöht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3 bis 12 ange­ geben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeich­ nung zeigen

Fig. 1 eine Fernmelde- und Fernwirk-Anlage in schemati­ scher Blockdarstellung,

Fig. 2 ein Master-Modul als Teil der Fernmelde- und Fern­ wirk-Anlage, ebenfalls in schematischer Blockdar­ stellung und

Fig. 3 ein Slave-Modul als Teil der Fernmelde- und Fern­ wirk-Anlage, ebenfalls in schematischer Blockdar­ stellung.

Wie die Fig. 1 der Zeichnung zeigt, besteht das darge­ stellte Ausführungsbeispiel einer Fernmelde- und Fern­ wirk-Anlage aus einer zentralen Steuereinheit 100, einer als eine gesonderte Schaltungseinheit darstellendes Master-Modul 1 ausgebildeten Haupt-Sender-/Empfänger-Bau­ gruppe, einer Busleitung 5, mehreren jeweils als eine gesonderte Schaltungseinheit darstellendes Slave-Modul 2, 3, 4 ausgebildeten Neben-Sender-/Empfänger-Baugruppen und mehreren, jeweils den Slave-Modulen 2, 3, 4 zugeordneten Stell- und/oder Meldegliedern 200, 300, 400.

Die zentrale Steuereinheit 100 verwaltet entsprechend dem jeweiligen Anwendungszweck die Ein-/Ausgabe-Einheiten, die Speicherbereiche und das Datenverarbeitungsprogramm und kommuniziert über einfache Schnittstellen mit dem Master-Modul 1. Dieses übernimmt - im Zusammenwirken mit den Slave-Modulen 2, 3, 4 - die komplette adreßbezogene Datenübertragung in beiden Richtungen ohne weiteres Zutun der zentralen Steuereinheit 100 und entlastet somit die zentrale Steuereinheit 100 von allen mit der eigentlichen Signalübertragung zusammenhängenden Aufgaben.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel übergibt die zentra­ le Steuereinheit 100 die zu einem der Stell- und/oder Meldeglieder 200, 300, 400 zu übertragenden Befehle in Form eines 8-Bit-Befehlsworts und eines 7-Bit-Adreßworts an die parallelen Eingänge 15 des Master-Moduls 1, ausge­ löst durch einen Startbefehl an dessen Steuereingang 14. Innerhalb des Master-Moduls 1 werden diese parallelen Daten in noch näher zu erläuternder Weise in serielle Daten umgesetzt, die über einen Ausgang 13 für serielle Adreß- und Befehls-Bits auf die Busleitung 5 gegeben werden. Die Busleitung 5 umfaßt vier Adern, nämlich eine Stromversorgungsader 51, eine Masseader 52, eine Befehls­ ader 53 und eine Meldungsader 54. Die Stromversorgungs­ ader 51 dient zur Versorgung des Master-Moduls 1 und der Slave-Module 2, 3, 4 mit elektrischer Energie für deren Betrieb. Die Masseader 52 stellt das Bezugspotential für die Stromversorgung sowie für die Befehls- und Meldungs­ signale auf der Ader 53 bzw. 54 dar. Über die Befehlsader 53 werden serielle Adreß- und Befehls-Bits vom Master- Modul 1 zu jeweils einem adressierten Slave-Modul 2, 3, 4 übertra­ gen. Die Meldungsader 54 dient umgekehrt zur Übertragung von Adreß- und Meldungs-Bits in serieller Form von den Slave-Modulen 2, 3, 4 zum Master-Modul 1.

Die vom Master-Modul 1 über den Ausgang 13 seriell auf die Busleitung 5 gegebenen Adreß- und Befehls-Bits gelan­ gen über jeweils einen Eingang 22 in die Slave-Module 2, 3, 4. Innerhalb jedes Slave-Modules 2, 3, 4 werden die empfangenen Adreß-Bits mit einer an diesem einstellbaren, gespeicherten Adresse verglichen und nur im Übereinstim­ mungsfall werden die empfangenen seriellen Befehls-Bits in einen parallelen 8-Bit-Befehl umgesetzt und einem Ausgang 26 des betreffenden Slave-Moduls 2, 3, 4 zuge­ führt, andernfalls ignoriert. Mit dem Ausgang 26 des Slave-Moduls 2, 3, 4 ist im Ausführungsbeispiel jeweils ein Stell- und/oder Meldeglied 200, 300, 400 verbunden, das den 8-Bit-Befehl entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Digital-/Analog-Wandlers aufnimmt und den entsprechenden Vorgang durchführt. Alternativ können einem Slave-Modul 2, 3,4 auch mehrere Stell- und/oder Meldeglieder 200, 300, 400 zugeordnet sein.

In umgekehrter Weise kann vom Stell- und/oder Meldeglied 200, 300, 400 eine 8-Bit-Meldung an einen entsprechenden Eingang 25 des Slave-Moduls 2, 3, 4 gegeben werden. Im Slave-Modul 2, 3, 4 wird diese 8-Bit-Meldung mit der ei­ genen Adresse kombiniert, in serielle Adreß- und Mel­ dungs-Bits umgesetzt und über einen entsprechenden seri­ ellen Ausgang 23 auf die Meldungsader 54 der Busleitung 5 gegeben.

Die vom Slave-Modul 2, 3, 4 abgeschickten Adreß- und Meldungs-Bits gelangen über die Meldungsader 54 der Busleitung 5 zu einem Eingang 12 des Master-Moduls 1. Im Master-Modul 1 werden die empfangenen seriellen Adreß- und Meldungs-Bits wieder in eine parallele 7-Bit-Adresse und eine parallele 8-Bit-Meldung umgesetzt und an die zentrale Steuereinheit 100 über einen entsprechenden Ausgang 16 des Master-Moduls 1 übergeben. Darüber hinaus stehen die seriell empfangenen Adreß- und Meldungsbits auch an einem seriellen Ausgang 17 des Master-Moduls 1 zur Verfügung.

Die Versorgung der Slave-Module 2, 3, 4 erfolgt, wie zuvor bereits erwähnt, über die Stromversorgungsader 51 und Masseader 52 der alle Module 1, 2, 3, 4 verbindenden Busleitung 5.

Wie aus dem unteren Teil der Fig. 1 ersichtlich ist, können untereinander identische Slave-Module 2, 3, 4 mit unterschiedlichen Stell- und/oder Meldegliedern 200, 300, 400 verbunden sein. Das Slave-Modul 2 ist beispielsweise mit einem kombinierten Stell- und Meldeglied 200 verbun­ den, wobei sowohl der Ausgang 26 als auch der Eingang 25 für die parallelen 8-Bit-Befehle bzw. parallelen 8-Bit- Meldungen benutzt wird. Mit dem zweiten Slave-Modul 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein reines Stell­ glied 300 verbunden, weshalb hier lediglich der die pa­ rallelen 8-Bit-Befehle ausgebende Ausgang 26 des betref­ fenden Slave-Moduls 3 benutzt wird. Der Eingang für parallele 8-Bit-Meldungen ist hier unbelegt. Die dritte Alternative in dieser Hinsicht ist schließlich anhand des dritten Slave-Moduls 4 dargestellt, das im hier darge­ stellten Ausführungsbeispiel mit einem reinen Meldeglied 400 verbunden ist. Demzufolge ist bei dem dritten Slave- Modul 4 lediglich der Eingang 25 für die 8-Bit-Meldungen belegt, während der Ausgang für die parallelen 8-Bit- Befehle nicht belegt ist.

Selbstverständlich ist die Zahl der Slave-Module nicht, wie in der Zeichnung dargestellt, auf drei beschränkt, sondern kann eine Zahl annehmen, die nach oben durch die Anzahl der Bits der Adressen festgelegt ist. Da im hier dargestellten Ausführungsbeispiel von einer 7-Bit-Adresse ausgegangen wird, kann die Zahl der Slave-Module bis zu 128 betragen. Diese Zahl dürfte für die allermeisten in der Praxis auftretenden Anwendungsfälle völlig ausrei­ chend sein. Durch entsprechende Erhöhung der Zahl der Bits für die Adressen bei entsprechender Auslegung des Master-Moduls 1 und der zugehörigen Slave-Module 2, 3, 4, kann die mögliche Zahl der Slave-Module weiter erhöht werden. Entsprechendes gilt auch für die Bit-Breite der zu übertragenden Befehle und Meldungen. Die im bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel genannten acht Bit befriedigen die meisten praktischen Anwendungsfälle. Bereits hiermit ergibt sich die Möglichkeit - unter Verwendung von han­ delsüblichen Digital-/Analog- und Analog-/Digital-Wand­ lern - auch analoge Stell- und Melde-Glieder über diese digitale Signalübertragungseinrichtung zu betreiben.

In der Fig. 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Master-Moduls 1 als zentraler Teil der digitalen Sig­ nalübertragungseinrichtung gemäß Fig. 1 in Form einer Blockdarstellung gezeigt. Die Stromversorgung des Master- Moduls 1 erfolgt über den Stromversorgungseingang 11 und den Masseanschluß 10, von wo aus die anliegende Versor­ gungsspannung, z. B. 12 V, auf eine weit niedrigere Mo­ dul-Betriebsspannung, z. B. 5 V, stabilisiert wird. Damit wird u. a. erreicht, daß eventuelle Versorgungsspannungs­ schwankungen sowie unvermeidliche Spannungsabfälle auf langen Busleitungen ohne Bedeutung bleiben. Von dort werden die einzelnen Elemente des Master-Moduls 1 in nicht näher dargestellter Weise mit den benötigten Be­ triebsspannungen versorgt. Weiterhin umfaßt das Master- Modul 1 eine Start-, Kontroll- und Rückmeldeeinheit, die über den Steuereingang 14, den Rückmeldeausgang 14′ sowie den seriellen Ausgang 17 mit der zentralen Steuereinheit 100 kommuniziert. Die Start-, Kontroll- und Rückmeldeein­ heit innerhalb des Master-Moduls 1 kontrolliert dessen weitere Komponenten. Über den Eingang 18 können die Über­ tragungsgeschwindigkeit und ggf. weitere Parameter einge­ stellt werden.

Über den Eingang 15 gelangen von der zentralen Steuerein­ heit 100 Adressen und Befehle in paralleler Form über eine Eingangs-Schutzschaltung zu einem Parallel-/Seriell-Um­ setzer, von welchem aus die Adressen und Befehle nach Durchlaufen einer Leitungstreiberstufe in serieller Form über den Ausgang 13 zur Busleitung 5 gelangen. In umge­ kehrter Richtung gelangen serielle Adressen und Meldungen über den Eingang 12 des Master-Moduls 1 an eine Über­ spannungs-Schutzschaltung, wonach eine Verzweigung statt­ findet:
Einerseits werden aus den seriellen Empfangswörtern der Signaltakt und Start-/Stopp-Signale zurückgewonnen und stehen zusammen mit ihnen an dem seriellen Ausgang 17 des Master-Moduls 1 zur Weiterverarbeitung in seriellen Sy­ stemen zur Verfügung. Andererseits gelangen die seriellen Empfangswörter über einen Seriell-/Parallel-Umsetzer, Speicher und eine Ausgangs-Treiberstufe zu dem paralle­ len Ausgang 16 und stehen dort der zentralen Steuerein­ heit 100 zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung.

Wie bei derartigen Einrichtungen üblich, besitzt die zentrale Steuereinheit 100 Einrichtungen für die Eingabe und Ausgabe von Befehlen bzw. Daten.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Slave-Moduls 2, das in einer Signalübertragungseinrichtung gemäß Fig. 1 verwendet werden kann. Wie bei dem zuvor beschriebenen Master-Modul 1 gelangt auch hier der für den Betrieb des Slave-Moduls 2 erforderliche elektrische Strom über den Stromversorgungseingang 21 zusammen mit dem Masseanschluß 20 zunächst zu einer Spannungsstabilisierung. Diese ver­ sorgt auf auch hier nicht näher dargestellte Weise die übrigen Komponenten des Slave-Moduls 2. Über den Eingang 18′ können die Übertragungsgeschwindigkeit und ggf. weitere Parameter des Slave-Moduls 2 durch externe Beschaltung einge­ stellt werden.

Über den Eingang 22 gelangen Adressen und Befehle in se­ rieller Form von der Busleitung über eine Überspannungs- Schutzschaltung zu einem Seriell-/Parallel-Umsetzer. Von diesem wird die empfangene Adresse einem Decoder und Kom­ parator zugeführt, der die empfangene Adresse mit einer dem Slave-Modul 2 zugeordneten, gespeicherten Adresse vergleicht. Im Übereinstimmungsfall werden die empfange­ nen Befehle in nunmehr paralleler Form in einen Daten­ speicher übernommen und stehen hinter einer Treiberstufe am Ausgang 26 des Slave-Moduls 2 in paralleler Form zur Aktivierung von Stellgliedern zur Verfügung. Wird vom Komparator eine Übereinstimmung zwischen der empfangenen Adresse und der gespeicherten Adresse nicht festgestellt, werden die empfangenen Befehle ingnoriert.

Das Slave-Modul 2 wird in der im Ausführungsbeispiel dargestellten bevorzugten Ausführungsform von der in ihm enthaltenen Kontroll-Einheit in der Weise gesteuert, daß es erst nach jeweils positiver Übereinstimmung zwischen empfangener und eigener Adresse aktiv wird, d. h. die im Empfangswort enthaltenen Informationen werden vom Slave- Modul 2 komplett übernommen und wie vorstehend beschrie­ ben weiterverarbeitet. Daran unmittelbar anschließend wird ein Sendezyklus des Slave-Moduls 2 gestartet:
Über den parallelen Eingang 25 gelangen die Meldungen vom Meldeglied in das Slave-Modul 2, werden über eine Ein­ gangsschutzschaltung einem Parallel-/Seriell-Umsetzer zugeführt, mit der "Absender"-Adresse des Slave-Moduls 2 kombiniert und in serieller Form über die Leitungstrei­ berstufe dem Ausgang 23 und damit der Busleitung 5 zuge­ führt.

Die Kontrolleinheit des Slave-Moduls 2 steuert auch die sogenannte Tristate-Funktion der Leitungstreiberstufe, die somit nur während des Sendezyklus eine sehr nieder­ ohmige Ausgangs-Impedanz aufweist, ansonsten aber in einem hochohmigen Zustand verharrt.

Das Master-Modul 1 sowie die Slave-Module 2, 3, 4 sind zweckmäßig in SMT-Technik (surface mounted technology), Hybridtechnik oder als hochintegrierte Schaltungen aufge­ baut, so daß sich diese Module leicht in andere elektro­ nische Geräte integrieren lassen. So können die Anschlüs­ se der Module als Stiftleisten ausgeführt sein, um eine direkte Printmontage zu ermöglichen.

Ein typisches Einsatzbeispiel z. B. in Alarmanlagen ist die Implantierung von Slave-Modulen in handelsübliche Bewegungsmelder, wodurch sich gleich mehrere Vorteile ergeben. So ist jeder einzelne Melder direkt adressier­ bar, der Leitungsbedarf wird von sonst üblichen acht Adern auf nur noch vier Adern reduziert, statt einer sternförmigen oder schleifenförmigen Leitungsführung ist nur noch eine einfache parallele Bus-Verdrahtung erfor­ derlich, die Signalübertragungsqualität wird erheblich besser und damit sicherer und es sind weitaus größere Entfernungen, bis mehrere Kilometer, realisierbar.

Claims (14)

1. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage, bestehend aus einer zentralen Steuereinheit mit Ein-/Ausgabe-Elementen und Speicherbereichen, einer digitalen Signalübertragungseinrichtung und entfernt angeordneten Stell- und/oder Meldegliedeinheiten, wobei die zentrale Steuereinheit nach Maßgabe vorge­ gebener und/oder vorgebbarer Steuerparameter mittels eines entsprechenden Datenverarbeitungsprogramms Be­ fehle erzeugt und/oder Meldungen einliest, speichert und verarbeitet, welche zeitmultiplex und seriell über eine Busleitung in Form von Adreß- und Befehls­ bits an die Stellgliedeinheiten abgegeben und/oder in Form von Adreß- und Meldungsbits von den Melde­ gliedeinheiten kommend empfangen werden, wobei die digitale Signalübertragungseinrichtung als zentrales Element eine Haupt-Sender-/Empfänger-Bau­ gruppe aufweist mit:

• - Eingängen für parallele Adreß- und Befehlsbits und für Steuerbefehle, welche Eingänge mit entsprechen­ den Ausgängen der zentralen Steuereinheit verbind­ bar sind,
• - einem Parallel-/Seriell-Umsetzer für die eingegebe­ nen Adreß- und Befehlsbits,
• - einem Ausgang für serielle Befehlswörter, die die Adreß- und Befehlsbits enthalten, welcher Ausgang mit der Busleitung verbindbar ist,
• - einem Eingang für serielle Meldungswörter, die Adreß- und Meldungsbits enthalten, welcher Eingang ebenfalls mit der Busleitung verbindbar ist,
• - einem Seriell-/Parallel-Umsetzer für die empfan­ genen Adreß- und Meldungsbits,
• - Ausgängen für parallele Adreß- und Meldungsbits und für Rückmeldungen, welche Ausgänge mit entspre­ chenden Eingängen der zentralen Steuereinheit ver­ bindbar sind, und
• - mit einer Stromversorgung,

und wobei die digitale Signalübertragungseinrichtung als dezentrale Elemente mehrere Neben-Sender-/Empfän­ ger-Baugruppen aufweist, jeweils mit:

• - einem Eingang für die seriellen Befehlswörter, wel­ cher Eingang mit der Busleitung verbindbar ist,
• - einem Seriell-/Parallel-Umsetzer für die empfange­ nen seriellen Befehlswörter,
• - einem Adreß-Decoder zum Decodieren der im Befehls­ wort empfangenen Adreßbits,
• - einem Komparator zum Vergleichen der decodierten Adresse und einer gespeicherten eigenen Adresse,
• - einer Kontrolleinheit,
• - einem durch die Kontrolleinheit im vom Komparator beim Vergleich festgestellten Ansprechfall freigeb­ baren, die im Befehlswort empfangenen Befehlsbits parallel ausgebenden Ausgang, welcher unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Digital-/Ana­ log-Wandlers mit dem Eingang wenigstens eines Stellgliedes verbindbar ist und/oder einem Eingang für parallele Meldungsbits, welcher Eingang unmit­ telbar oder unter Zwischenschaltung eines Analog-/ Digital-Wandlers mit dem Ausgang wenigstens eines Meldegliedes verbindbar ist,
• - einem Parallel-/Seriell-Umsetzer für die eingegan­ genen Meldungsbits, und
• - einem durch die Kontrolleinheit im vom Komparator beim Vergleich festgestellten Ansprechfall freigeb­ baren, ein Meldungswort seriell ausgebenden Aus­ gang, welcher mit der Busleitung verbindbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Haupt-Sender-/Empfänger-Baugruppe als eine gesonderte Schaltungseinheit darstellendes Master- Modul (1) ausgebildet ist,
• - daß das Master-Modul (1) getrennte eigene Eingänge (15) für die von der zentralen Steuereinheit (100) zu übernehmenden parallelen Adreßbits und paralle­ len Befehlsbits aufweist,
• - daß das Master-Modul (1) getrennte eigene Ausgänge (16) für die zur zentralen Steuereinheit (100) zu übergebenden parallelen Adreßbits und parallelen Meldungsbits aufweist,
• - daß das Master-Modul (1) einen einzigen Steuerein­ gang (14) aufweist, über den von der zentralen Steuereinheit (100) aus eine komplette Signalüber­ tragungssequenz auslösbar ist,
• - daß das Master-Modul (1) einen einzigen Rückmelde­ ausgang (14′) aufweist, der mit einem entsprechen­ den Rückmeldeeingang der zentralen Steuereinheit (100) verbindbar ist, und
• - daß die Neben-Sender-/Empfänger-Baugruppen als je­ weils eine gesonderte Schaltungseinheit darstellen­ de Slave-Module (2, 3, 4) ausgebildet sind,
• - daß das Slave-Modul (2, 3, 4) bei Ausbildung als Modul für ein Stell- und Meldeglied (200) getrennt voneinander je einen eigenen Ausgang (26) für die parallelen Befehlsbits und je einen eigenen Ein­ gang (25) für die parallelen Meldungsbits auf­ weist,
• - daß durch die Kontrolleinheit des Slave-Moduls (2, 3, 4) in jedem vom Komparator beim Vergleich fest­ gestellten Ansprechfall unabhängig vom Inhalt der Befehlsbits sowohl der die Befehlsbits parallel ausgebende Ausgang (26) als auch der das Meldungs­ wort seriell zur Busleitung ausgebende Ausgang (23) freigebbar ist und
• - daß jedes ausgegebene Meldungswort analog zum Be­ fehlswort aus Adreßbits und Meldungsbits besteht, wobei die Adreßbits die Adresse des die Meldung abgebenden Slave-Moduls (2, 3, 4) darstellen und innerhalb des Slave-Moduls (2, 3, 4) durch dessen Kontrolleinheit mit den Meldungsbits zu dem Mel­ dungswort kombinierbar sind.

2. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine asynchrone Übertragung so­ wie eine vieradrige Busleitung (5) mit einer Masse­ ader (52), einer Stromversorgungsader (51), einer Be­ fehlsader (53) und einer Meldungsader (54), wobei die Stromversorgungseingänge (11, 21) der Module (1, 2, 3, 4) mit der Stromversorgungsader (51) und die Massean­ schlüsse (10, 20) der Module (1, 2, 3, 4) mit der Masseader (52) verbindbar sind und wobei der Ausgang (13) des Master-Moduls (1) und der Eingang (22) der Slave-Module (2, 3, 4) für die seriellen Befehlswör­ ter jeweils mit der Befehlsader (53) und der Ausgang (23) der Slave-Module (2, 3, 4) und der Eingang (12) des Master-Moduls (1) für die seriellen Meldungswör­ ter jeweils mit der Meldungsader (54) verbindbar sind.

3. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Slave-Modul (2, 3, 4) einen von außen einstellbaren Adreß-Schalter aufweist.

4. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Slave-Modul (2, 3, 4) einen Datenspeicher aufweist, der eingangsseitig mit dem Eingang (22) für die seri­ ellen Befehlswörter und ausgangsseitig mit dem Aus­ gang (26) für die parallelen Befehlsbits verbunden ist.

5. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Seriell-/Parallel- Umsetzer für die seriellen Befehlswörter sowie der Da­ tenspeicher gemeinsam durch ein Schieberegister gebildet sind.

6. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Slave-Modulen (2, 3, 4) jeweils der Adreßschal­ ter zur Abgabe seiner Adresse in Form der seriellen Adreßbits zusammen mit den abzugebenden Meldungsbits verbunden ist mit dem entsprechenden Parallel-/Seriell- Umsetzer des betreffenden Slave-Moduls (2, 3, 4).

7. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Master-Modul (1) und in den Slave-Modulen (2, 3, 4) jeweils gesteuerte Treiberstufen mit Tristate- Funktion und Strombegrenzungen an den Ausgängen (13, 16; 23, 26) vorgesehen sind.

8. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Master-Modul (1) und in den Slave-Modulen (2, 3, 4) jeweils Eingangsschutzschaltungen an den Eingängen (12, 15; 22, 25) vorgesehen sind.

9. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Master-Modul (1) mindestens einen zusätzlichen Aus­ gang (17) für die empfangenen seriellen Meldungswör­ ter, für einen daraus gewonnenen Signaltakt sowie für Start-/Stopp-Signale aufweist, welcher Ausgang (17) mit einem entsprechenden Eingang der zentralen Steuereinheit (100) verbindbar ist.

10. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Master-Modul (1) und die Slave-Module (2, 3, 4) eine Spannungswandler- und Stabilisierungs-Schaltung für die eigene Versorgung aufweisen.

11. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Master-Modul (1) und die Slave-Module (2, 3, 4) jeweils einen Ausgang aufweisen, an dem ihre interne stabilisierte Versor­ gungsspannung zur Nutzung schon potentialfreier Kon­ takte als Meldeglieder zur Verfügung steht.

12. Fernwirk- und/oder Fernmelde-Anlage nach den Ansprü­ chen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Master- Modul (1) und die Slave-Module (2, 3, 4) elek­ trische Anschlüsse (18) aufweisen, durch deren Be­ schaltung die Übertragungsparameter der Module (1, 2, 3, 4) modifizierbar sind.