DE4328932C2

DE4328932C2 - Verfahren und Einrichtung für die Fernabfrage von Meßstellen

Info

Publication number: DE4328932C2
Application number: DE4328932A
Authority: DE
Original assignee: Prueftechnik Dieter Busch AG
Current assignee: Prueftechnik Dieter Busch AG
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1993-08-27
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2013-08-28
Also published as: US5583493A; DE4328932A1; FR2710225B1; JPH0793687A; FR2710225A1; JP2680270B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für die Fernabfrage von Messstellen und auf eine Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Aus dem Stand der Technik sind verschiede Verfahren und zugehörige Einrichtungen der gattungsgemässen Art bekannt. Relevanter Stand der Technik ist insbesondere aus der DE 30 08 450 C2 ersichtlich. Durch die in jener Schrift genannten Mittel ist es möglich, den Aufwand für erforderliche Übertragungsleitungen zwischen Messstellen und einer zentralen Auswertestelle, z. B. einer Datenverarbeitungseinrichtung mit Monitor, im Vergleich zu vorher bekannten Lösungen gering zu halten. Dies geschieht dadurch, dass die Verbindung einer Messstelle oder eines Messeinganges an die zentrale Auswerteeinheit gemäss einer sequentiellen, adressenlosen und fest vordefinierten Reihenfolge der Weiterschaltung erfolgt. Für die sequentielle Weiterschaltung ist pro Messstelle jeweils ein Halbleiterschalter vorgesehen. Sind sehr viele Messestellen vorgesehen, so haftet denn der DE 30 08 450 C2 vorgestellten Lösung jedoch folgender Nachteil an. Die Übergangswiderstände der einzelnen Halbleiterschalter sind, da in Reihe geschaltet, zu addieren. Sie treten mit wachsender Messtellenzahl somit immer stärker in Erscheinung. Dadurch werden ständig höhere Arbeitsspannungen für den Betrieb der vorgestellten Einrichtung erforderlich. Zum anderen kann die konkrete Verdrahtung der vorgestellten Einrichtung bei sehr vielen hintereinandergeschalteten Messtellen recht unübersichtlich werden, trotz Optimierung des eigentlichen Verkabelungsaufwandes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Fernabfrage von Messstellen zu schaffen, das eine einfache und zuverlässige Abfrage der Messstellen mit einem besonders geringen Installationsaufwand ermöglicht, und eine Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens anzugeben.

Die vorstehende Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 und mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 2 gelöst.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist für die meist weite Strecke von der zusammengehörenden Gruppe von Meßstellen zu der zentralen Auswertstelle nur eine einzige Leitung mit weni gen Adern erforderlich, da die Meßstellen dieser Gruppe an der Vermittlungseinrichtung zusammengefaßt sind, die von der zen tralen Auswertstelle her gesteuert die Verbindung zu den ein zelnen Meßstellen in einer vorbestimmten Reihenfolge her stellt, wobei die Vermittlungseinrichtung mit einem Ausgang der zentralen Auswertstelle verbunden ist, wofür eine einfache Leitung mit wenigen, prinzipiell sogar nur zwei, Adern genügt.

Auch im Falle von mehreren Gruppen zusammengehörender Meßstel len ist beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zwischen diesen Gruppen bzw. den ihnen jeweils einzeln zuge ordneten Vermittlungseinrichtungen und einer dieser Vermitt lungseinrichtungen zur zentralen Auswertstelle nur ein ein faches Kabel mit diesen wenigen Adern nötig.

Der Patentanspruch 2 hat eine zum Durchführen des erfindungs gemäßen Verfahrens geeignete Einrichtung zum Gegenstand, und die Patentansprüche 3 bis 5 betreffen bevorzugte Ausführungs formen der Einrichtung gemäß Patentanspruch 2.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung gibt das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder, die drei Vermittlungseinrichtungen V₁, V₂ und V₃ auf weist.

Jede der Vermittlungseinrichtungen V_1-V₃ weist jeweils einen Dezimalzähler Z_1-Z₃ (z. B. vom Typ 4017) auf, der in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise so beschaltet ist, daß die Schaltungsanordnung wie ein Multiplexer mit vier Parallelein gängen "a", "b", "c". und "out" sowie dem, seriellen Anschluß "IN" zur Leitung L₁ bzw. L₂ bzw. L₃ hin wirkt.

Auf den Leitungen L₁, L₂, L₃ werden Schaltsignale S von der zentralen Auswertstelle AE, z. B. einer programmgesteuerten Datenverarbeitungsanlage ggf. mit Monitor, her in der nach stehend noch näher erörterten Weise zunächst zur direkt an die Auswertstelle AE angeschlossene erste Vermittlungseinrichtung V₁, dann durch diese hindurch zur zweiten Vermittlungseinrich tung V₂ und schließlich durch die erste und die zweite Vermitt lungseinrichtung hindurch zur dritten Vermittlungseinrichtung V₃ übertragen. Insoweit stellen die Anschlüsse IN der Vermitt lungseinrichtungen V₁, V₂, V₃ Eingänge für die Schaltsignale S dar.

Über die Leitungen L_1-L₃ werden aber auch von den Meßstellen her Meßsignale I zur Auswertstelle AE übertragen, und für diese stellen die Anschlüsse IN der einzelnen Vermittlungsein richtungen V₁, V₂ und V₃ Ausgänge dar. Das Weiterschalten bzw. Herstellen einer Verbindung zwischen der Auswertstelle AE und der Reihe nach mit den verschiedenen Meßstellen erst der Grup pe G₁, dann der zweiten Gruppe G₂ und dann der dritten Gruppe G₃ sowie die Übertragung der Meßsignale I von der jeweiligen Meßstelle zur Auswertstelle AE geht folgendermaßen vor sich:

Ausgehend vom Ruhezustand, in dem zwischen der Auswertstelle AE zu keiner der Meßstellen 1, 2, 3 der drei Gruppen G₁, G₂ und G₃ eine Verbindung besteht, bewirkt das sprunghafte Anlegen einer - relativ niederohmigen - Gleichspannung von der Aus wertstelle AE an den Anschluß IN der ersten Vermittlungsein richtung V₁ aufgrund der besonderen Beschaltung des Zählers Z₁ dessen Anschaltung in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise.

Somit können die digitalen Ausgangssignale des Zählers, welche durch die jeweiligen Inverter vom Typ 4009 auch in invertierter Form vorliegen, auf die Gates der gezeichneten Feldeffekttransistoren geleitet werden, so dass jeweils ein Paar von diesen in den leitenden Zustand versetzt werden kann, während die anderen Transistor-Paare jeweils hochohmig sind. Auf diese Weise wird einerseits eine bevorzugt als Schirmung dienende Leitung, die an den Anschluss "gnd" eines jeweiligen Zählerbausteins geschaltet und in der Zeichnung mit der Peripherie eines symbolisierten Koaxialanschlusses verbunden ist, individuell weitergeschaltet. Andererseits kann gleichzeitig durch den jeweils anderen, zugeordneten Transistor eines Transistor-Paares die z. B. auf der (bevorzugt abgeschirmten) Leitung L1 anliegende Gleichspannung sukzessive auf eine der als Stichleitungen dienenden Übertragungsleitungen 11, 12, 13 oder auf die zum Ausgang "out" gehörige Leitung geschaltet werden, welche ebenfalls bevorzugt geschirmt sind. Wie dem Fachmann geläufig ist, weisen die Schirme der Leitungen keinen Kurzschluss mit den Innenleitern auf.

Auf diese Weise wird durch die Vermittlungseinrichtung V₁ hindurch eine Verbindung von der Auswertstelle AE nur zu deren Eingang "a" hergestellt, so dass nunmehr an diesem die Gleichspannung Auswertstelle AE anliegt. Diese Gleichspannung ist sehr fest, so das sich der Zustand an der Messstelle in der Grosse des lastabhängigen Stromes, der von der Messstelle über den Anschluss a von V₁ zur Auswertstelle AE fließt, wiederspiegelt und dieser Strom das Meßsignal I darstellt. Das Strom-Meßsignal I kann jede belie bige Kurvenform haben.

Wenn nun die von AE her an IN von V₁ anliegende Gleichspannung sprunghaft kurzzeitig unterbrochen wird, wird aufgrund der aus der Zeichnung ersichtlichen besonderen Beschaltung von Z₁ die Verbindung zum Eingang a von V₁ unterbrochen und stattdessen zum Eingang b von V₁ hergestellt, weil der Zähler Z₁ durch diese Spannungsunterbrechung jeweils zum nächsten Anschluß in der Reihenfolge a, b, c, out weitergeschaltet wird. Bei der Weiterschaltung von a auf b und schließlich auf c wird jeweils eine andere der drei Meßstellen 1, 2, 3 der Gruppe G₁ mit der Auswertstelle AE in Verbindung gebracht. Die dann folgende Spannungsunterbrechung am Anschluß IN von V₁ wird jedoch über den Anschluß out von V₁ an den Anschluß IN von V₂ als sprung hafter Spannungsanstieg weitergegeben und bewirkt nunmehr die Herstellung einer Verbindung von IN von V₂ zu dessen Eingang a, so daß nunmehr die Meßstelle 1 der Gruppe G₂ über V₂ durch V₁ hindurch zur zentralen Auswerteinheit AE durchgeschaltet ist. Jede weitere Spannungsunterbrechung von AE her wirkt sich in der Folge nur noch auf V₂ aus, weil durch die besondere Be schaltung des Zählers Z₁ von V₁ in der aus der Zeichnung er sichtlichen Weise dieser Zähler nicht mehr weitergeschaltet wird, sobald die Verbindung zwischen IN und out von V₁ herge stellt worden ist. Die folgenden Spannungsunterbrechungen bzw. Schaltsignale S bewirken nunmehr der Reihe nach die Umschal tung der Verbindung erst von a auf b, dann von b auf c und schließlich von c auf out von V₂ in der gleichen Weise, wie dies vorher bei V₁ der Fall gewesen ist, so daß nunmehr der Reihe nach auch die Meßstellen 2 und 3 der Gruppe G₂ mit der zentralen Auswertstelle AE verbunden werden und ihre Meßsigna le I an diese liefern können, und nach dem Umschalten von c auf out von G₂ die weiteren Schaltsignale S von AE her durch V₁ und V₂ hindurchgehen und an V₃ die gleichen Wirkungen auslösen wie vorher bei V₁ und V₂.

Mit Hilfe der eingangsseitig in V₁, V₂ und V₃ eingerichteten Zeitkonstanten wird erreicht, daß alle Vermittlungseinrichtun gen in den Ruhezustand zurückgesetzt werden, wenn die Spannung von AE her über eine längere Zeitdauer ausbleibt. In diesem Ruhezustand sind alle Vermittlungseinrichtungen V_1-V₃ für die Herstellung einer Verbindung jeweils zu dem ersten Eingang a vorbereitet, sobald ein erster sprunghafter Spannungsanstieg an ihrem Anschluß IN auftritt.

Es ist also ersichtlich, daß durch die Schaltsignale S von AE her der Reihe nach alle neun Meßstellen (drei der Gruppe G₁, drei der Gruppe G₂ und drei der Gruppe G₃) abfragbar sind, wobei die großen Distanzen zwischen den Meßstellengruppen und der Auswertstelle AE jeweils durch eine einfache, ggf, zwei adrige Leitung L₁, L₂ und L₃ überbrückt sind und jede Meßstelle nur für die kurze Strecke zu der ihr zugeordneten Vermitt lungseinrichtung V₁ eine eigene, nur für sie vorgesehene Über tragunsleitung l₁, l₂ und l₃ benötigt.

Anstelle von Kabeln können im Prinzip auch einkanalige Über tragungsmittel wie Funk, Lichtstrahl e. t. c. eingesetzt werden, wobei allerdings die Kabelverbindung wegen ihrer Störunanfäl ligkeit von besonderer Bedeutung ist.

Bei den Meßstellen des geschilderten Ausführungsbeispiels kann es sich beispielsweise um Meßstellen an drei Maschinen han deln, denen jeweils eine der drei Vermittlungseinrichtungen V₁, V₂ und V₃ räumlich zugeordnet ist, so daß die an der jeweiligen Maschine befindlichen Meßstellen mit einer gesonderten Leitung jeweils nur bis zu der ebenfalls an der Maschine angeordneten Vermittlungsstelle geführt werden müssen und von der Vermitt lungseinrichtung aus für die drei Meßstellen jeweils nur noch eine einzige - ggf. zweiadrige - Leitung bis zur Auswertstelle AE benötigt wird, wobei nur die letzte Gruppe G₃ ihre Leitung L₃ allein benutzt, während die Leitungszüge L₂ und L₁ jeweils doppelt bzw. dreifach ausgenützt werden, da L₂ auch die Signale überträgt, die von L₃ her kommen, und L₁ auch die Signale von L₂ überträgt.

Gegenüber der bekannten Einzelverbindung jeder Meßstelle zu der zentralen Auswertstelle AE wird mit der Erfindung somit der nötige Aufwand für die Übertragungsmittel, d. h. bei Ver wendung von Kabeln insbesondere der Installationsaufwand, ganz beträchtlich verringert, und außerdem die Betriebssicherheit erheblich erhöht.

Das Ausführungsbeispiel wurde vorstehend für je drei Meßstel len je Vermittlungseinrichtung V₁, V₂, V₃ beschrieben. Es ist offensichtlich, daß die Zahl der Meßstellen je Vermittlungs einrichtung in weiten Grenzen ggf. unter Verwendung mehrerer zusammengeschalteter Zähler praktisch beliebig einrichtbar ist, daß auch die Anzahl der Vermittlungseinrichtungen in weiten Grenze beliebig wählbar ist, und daß auch die Anzahl der Meßstellen von Vermittlungseinrichtung zu Vermittlungsein richtung unterschiedlich groß sein kann.

Wie bereits gesagt, erfolgt das Weiterschalten beim geschil derten Ausführungsbeispiel mit Schaltsignalen S in Form von Spannungsunterbrechungen bzw. Spannungssprüngen und die Über tragung der Information findet sozusagen als Rückmeldung in Form von Stromsignalen statt. Es könnten aber prinzipiell auch andere Signalformen für das Schaltsignal und für das Informa tionssignal, z. B. kodierte Signale, mit entsprechend gestal teten Vermittlungseinrichtungen zum Einsatz gelangen.

Claims

1. Verfahren zur Fernabfrage von Messeingängen eines Messdaten-Erfassungssystems, mit folgenden Merkmalen:

1. das Messdaten-Erfassungssystem weist eine Mehrzahl von Messeingängen auf
2. die Mehrzahl von Messeingängen ist in mindestens zwei räumlich zusammengehörende Gruppen unterteilt
3. die Messeingänge werden mittels einer Mehrzahl von Vermittlungseinrichtungen und mittels eines insbesondere zweiadrigen Daten- oder Peripheriebusses zur Abfrage durch eine zentrale Auswerteeinheit mit dieser verbunden,
4. die Verbindung eines Messeinganges via einer Vermittlungseinrichtung an die zentrale Auswerteeinheit erfolgt gemäss einer sequentiellen, adressenlosen und fest vordefinierten Reihenfolge der Weiterschaltung
5. die zentrale Auswerteeinheit kann Schalt- oder Steuersignale an eine unmittelbar nachgeschaltete Vermittlungseinrichtung senden und Messignale von genau dieser unmittelbar nachgeschalteten Vermittlungseinrichtung entgegennehmen
6. der insbesondere zweipolige Eingang (IN) einer Vermittlungseinrichtung dient sowohl als Anschlusseinrichtung für die Schalt- oder Steuersignale, als auch insbesondere als einzige Anschlusseinrichtung für die Stromversorgung der Vermittlungseinrichtung
7. die Vermittlungseinrichtungen können
- a) die Schalt- oder Steuersignale von genau einer und direkt vorgeordneten Einrichtung über den genannten Daten- oder Peripheriebus entgegennehmen, wobei die vorgeordnete Einrichtung entweder die zentrale Auswertestelle (AE) ist oder eine Vermittlungseinrichtung (V1, V2, V3 ...)ist, und
- b) die Schalt- oder Steuersignale mittels eines als 1-aus-n (mit n < 2) geschalteten und mit einem Reset-Eingang, einem Clock-Eingang und einem Inhibit-Eingang versehenen Zählerbausteins auswerten, wodurch mittels des genannten Zählerbausteins und nach Massgabe eines an diesen angelegten Schalt- oder Steuersignals einer nach dem anderen der Messeingänge der Gruppe mit dem zugehörigen Eingang (IN) einer Vermittlungseinrichtung direkt verbunden wird, und nach Anschaltung des letzten Messseinganges der Gruppe an den zugehörigen Eingang (IN) dieser Eingang (IN) mittels des genannten Zählerbausteins und durch ein weiteres an diesen angelegten Schalt- oder Steuersignal mit dem zugehörigen Ausgang (OUT) unter Verwendung eines einzigen ein- oder doppelpolig wirkenden Halbleiterschalters verbunden wird, so dass die Schalt- oder Steuersignale ohne weitere Bearbeitung oder Auswertung an genau eine und direkt nachgeschaltete Vermittlungseinrichtung weitergeleitet werden können, und
- c) die von genau einer und direkt nachgeordneten Vermittlungseinrichtung bereitgestellten elektrischen Messsignale entgegennehmen und unter Verwendung des genannten Halbleiterschalters an genau eine und direkt vorgeordnete Einrichtung weiterleiten, wobei die direkt vorgeordnete Einrichtung entweder die zentrale Auswertestelle (AE) ist oder eine Vermittlungseinrichtung (V1, V2, V3, ....) ist.

2. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mehreren Meßstellen (1, 2, 3), die elektrische Meß signale (I) liefern, die über Übertragungseinrichtungen zu einer zentralen Auswertstelle (AE) übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstellen (1,2, 3) in mindestens zwei Gruppen (G1, G2, G3) zusammengefaßt sind und für jede Gruppe eine Vermittlungseinrichtung (V1, V2, V3) vorgesehen ist, die, gesonderte Anschlüsse (a, b, c) für jede der Meßstellen (1, 2, 3) sowie einen ein zelnen, direkt mit einem Ausgang der zentralen Auswert stelle (AE) verbundenen oder indirekt mit diesem verbind baren Eingang (IN) aufweist und mit einer Schalteinrich tung ((Z1, Z2, Z3) versehen ist, die auf ihr über den Ein gang (IN) zugeführte elektrische Steuersignale (S) an spricht und von diesen getaktet der Reihe nach die An schlüsse (a, b, c) mit dem Eingang verbindet, so daß wäh rend eines jeden Abfragezyklus in den Zeitspannen zwi schen den Steuersignalen nacheinander jeweils das Meßsi gnal (I) von einer anderen Meßstelle (1, 2, 3) der Gruppe (G1, G2, G3) am Eingang (IN) anliegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen elektronischen Zähler (Z1, Z2, Z3) aufweist, der eine Stellenzahl aufweist, die die Anzahl der zur Gruppe (G1, G2, G3) gehörenden Meßstel len (1, 2, 3) mindestens um einen Stellenwert überschrei tet, mit einem Zählausgang mit dem Ausgang (OUT) der Vermittlungseinrichtung (V1, V2, V3<) verbunden ist und mit weiteren Zählausgängen, die beim Zählvorgang früher als der vorgenannte Zählausgang ansprechen, jeweils an eine andere der zugehörigen Meßstellen (1, 2, 3) angeschlossen ist, wobei der Stromversorgungsanschluß (vdd) des Zählers (Z1, Z2, Z3) den Eingang der Vermittlungseinrichtung (V1, V2, V3) bildet und der Zähler (Z1, Z2, Z3) von diesem her so beschaltet ist, daß er bei einer impulsartigen Un terbrechung oder deutlichen Minderung der am Eingang (IN) anliegenden Versorgungsspannung um eine Stelle weiterge zählt wird und bei Erreichen der an den Ausgang der Ver mittlungseinrichtung (V1, V2, V3) geführten letzten Stelle die Weiterzählung unterbunden wird, so daß die folgenden impulsartigen Unterbrechungen oder Minderungen über den Ausgang (OUT) ausgegeben werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß die Meßstellen (1, 2, 3) mit den zugehörigen An schlüssen (a, b, c) der Vermittlungseinrichtung (V1, V2, V3) und die Vermittlungseinrichtungen (V1, V2, V3) unterein ander bzw. mit dem Ausgang der zentralen Auswertstelle (AE) jeweils über ein Kabel (11, 12, 13 bzw. L1, L2, L3) ver bunden sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel (11, 12, 13, L1, L2, L3) zweiadrig sind.