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Station mit einem Datensender
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Die Erfindung bezieht sich auf eine wie im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 angegebene Station mit einem Datensender.
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Eine derartige Station ist bereits aus der DE-AS 22 51 608 bekannt.
Bei der bekannten Station gibt ein Modem Tonfrequenzimpulse an eine Busleitung ab.
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Bei der bekannten Station handelt es sich um eine Fernwirkstation
einer Fernwirkeinrichtung. Wenn die Fernwirkstation ein Impulstelegramm bzw. Datenprotokoll
abgeben will, gibt sie ein in der Fernwirkeinrichtung ohnehin zur Charakterisierung
einer Sendebefugnis oder Empfangsbereitschaft vorhandenes Steuerkriterium ab, das
unter anderem einen dem Sendemodulator des Modems nachgeschalteten Schaltverstärker
aktiviert oder deaktiviert.
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Dieser Schaltverstärker und ein weiterer Schaltverstärker ermöglichen
es, für das Modem ein gemeinsames Sende- und Empfangsfilter zu verwenden. Die bekannte
Station kann an eine Vierdrahtbusleitung für Halbduplexbetrieb angeschlossen werden.
Hierfür ist eine Koppelvorrichtung erforderlich.
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Koppelvorrichtungen zur Ankopplung des Modems einer Fernwirkstation
an eine Vierdrahtleitung sind aus der DE-AS 20 48 140 bekannt. Bei einer Ausführungsform
sind mehrere Gabeln vorgesehen, bei einer anderen Ausführungsform ist die Kopplungsvorrichtung
aus mehreren
rückwirkungsfreien Ubertragungsvierpolen zusammengesetzt.
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Ferner sind bereits Sender und Empfänger für Datensignale bekannt,
die Gleichspannungs- oder Gleichstromimpulse abgeben bzw. empfangen. Dabei sind
unsymmetrische und symmetrische Schnittstellen für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen oder
Mehrfachverbindungen bekannt. Eine Reihe von seriellen Schnittstellen erlauben nur
Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, da sich an eine Leitung immer nur ein Treiber anschließen
läßt. Dies ist z.B.
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bei den weit verbreiteten Schnittstellen nach EIA-Standard RS232C,
RS-423A, RS-422A und den entsprechenden CCITT-Schnittstellen V24/V28, V10, V11,
X26, X27 der Fall. Diese Schnittstellen sind z.B. aus der Druckschrift CCITT, Yellow
Book, Vol. VIII, Fascicle VIII.1, Seiten 27 bis 42, 43 bis 55, 97 bis 112, 161 bis
165 und Fascicle VIII.2, Seite 190 bekannt. Für viele Anwendungen ist dies zu wenig.
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Ferner ist aus Elektronik 6/23.3.1984, Seite 24 eine serielle Schnittstelle
nach EIA-Standard RS485 bekannt, die Busverbindungen mit bis zu 32 Treibern gestattet.
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Es gibt jedoch eine Vielzahl von Steuer- und Auswerte-Rechnern, die
mit einer seriellen Punkt-zu-Punkt-Schnittstelle versehen und als Zentralstation
bzw.
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Leitzentrale einer Datenfernübertragungseinrichtung geeignet sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Station der eingangs genannten
Art derart auszubilden, daß sich mehrere derartige Stationen an ein und denselben
Eingang der Zentralstation anschließen lassen, der eine serielle Punkt-zu-Punkt-Schnittstelle
hat.
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Gemäß der Erfindung wird die Station der eingangs genannten Art zur
Lösung dieser Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen
Weise ausgebildet. Dabei kann die zur Zentralstation führende Datenleitung unmittelbar
oder über Modems einer Übertragungseinrichtung an die Zentralstation angeschlossen
sein.
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Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß der Datensender,
der aus Schaltkreisen einer gebräuchlichen Schaltkreisfamilie, insbesondere in TTL-
oder CMOS-Technik zusammengesetzt ist, auf besonders einfach realisierbare Weise
an die serielle Punkt-zu-Punkt-Schnittstelle der Zentralstation angeschlossen werden
kann. Die besondere Ausbildung der Station ermöglicht es, mehr als eine solche Station
über eine Datenleitung an ein und denselben Anschluß der Zentralstation anzuschließen,
obwohl diese mit einer für Punkt-zu-Punkt-Verbindung ausgelegten Schnittstelle versehen
ist. Als Zentralstation bzw. Leitstation und Stationen dient dabei insbesondere
ein Rechner mit peripheren Geräten.
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Die Station ist besonders geeignet für Fernwirkeinrichtungen zur Übertragung
von Betriebszustandsmeldungen von Zwischenstellen bzw. Verstärker feldern einer
Nachrichtenübertragungseinrichtung an eine zentrale Auswerteeinrichtung.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 eine Fernwirkeinrichtung mit einer Zentralstation
und mehreren Stationen,
Fig. 2 den Empfangsteil einer Station mit
zugehöriger Koppelvorrichtung, Fig. 3 für die in Fig. 1 gezeigte Fernwirkeinrichtung
den Sendeteil einer Station mit zugehöriger Koppelvorrichtung, Fig. 4 einen Sendeteil
einer Station, der über Pegelwandler in einer Datenleitung eingeschleift ist.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Fernwirkeinrichtung sind mehrere Stationen
an den Eingang 11 und den Ausgang 12 der Zentralstation 1 angeschlossen. Die Zentralstation
bzw. Leitzentrale ist insbesondere durch einen Rechner gebildet und hat an ihrem
Eingang 11 eine serielle Standard-Schnittstelle für Punkt-zu-Punkt-Ubertragung.
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Von einer Zahl von n Stationen sind in der Figur nur die Stationen
21 und 2n dargestellt.
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Die Stationen 21 ... 2n sind gleich aufgebaut und enthalten'jeweils
einen Datensender 5 und einen Datenempfänger 6. Sie werden über die Datenleitung
72 aufgerufen und geben in zeitlicher Folge über die Datenleitung 711 Impulstelegramme
bzw. Datenprotokolle an den Eingang 11 der Zentralstation 1 ab.
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Die Empfänger 6 der Stationen 21 ... 2n sind über eine Verzweigung
an die Datenleitung 72 angeschlossen, so daß sie sich durch die Zentralstation nach
den hierfür bekannten Verfahren steuern, synchronisieren bzw. aufrufen lassen.
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Jede Station enthält eine Koppelvorrichtung 3, deren Empfangsteil
eine Verzweigung und deren Sendeteil einen Umschalter 30 enthält. Der Sender 5 und
der Empfänger 6 werden durch die Steuersignalquelle 4 abwechselnd aktiviert oder
deaktiviert. Die Steuersignalquelle 4 steuert
darüber hinaus auch
den Umschalter 30, der in der Figur der Anschaulichkeit halber als Relais dargestellt
ist, jedoch vorzugsweise aus elektronischen Schaltern besteht. Zusammen mit der
nicht dargestellten Masseverbindung ergibt sich für die beiden Datenübertragungswege
jeweils ein Übertragungsvierpol.
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Die Stationen 21 ... 2n sind über Punkt-zu-Punkt-Schnittstellen in
Kaskade geschaltet. Nur die Station 21 ist über eine Punkt-zu-Punkt-Schnittstelle
mit dem Rechner verbunden. Um die Kaskadenschaltung zu ermöglichen, haben alle Geräte
neben ihrem Anschluß A für die Zentralstation noch einen zweiten Anschluß El für
die Kaskadenschaltung. Über diesen zweiten Anschluß El werden alle Daten- und Steuerleitungen
mit dem nächsten Gerät verbunden. Eine Umschaltlogik zwischen den Anschlüssen A
und El sorgt für einen reibungslosen Ablauf des Datenaustausches.
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Der Umschalter 30 verbindet die zur Zentralstation 1 führende Datenleitung
711 zu der von der nächsten Station ankommenden Datenleitung, solange die Station
von der Zentralstation 1 nicht abgefragt wird. Es können daher die nachgeschalteten
Stationen ihre Daten zur Zentralstation senden. Wird die Station aktiviert, so schaltet
sie über die Steuerleitung 40 die Datenleitung zur Leitung 711 und kann damit ihre
Daten zur Zentralstation 1 senden.
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Da in der Gegenrichtung üblicherweise nur die Zentralstation 1 sendet,
können hier die Eingänge der Empfänger 6, wie in der Figur gezeigt, einfach parallel
geschaltet werden, soweit es die Belastung erlaubt.
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Sollen mehr Stationen angeschlossen werden, als es die Belastung des
Leitungstreibers in der Zentralstation 1
erlaubt, so kann eine Anordnung
nach Fig. 2 verwendet werden. Hier werden die von der Zentralstation gesendeten
Daten in jeder Station durch die Umsetzer 10 vom Schnittstellenpegel in einen Standardpegel
wie TTL oder CMOS umgesetzt. An die Ausgänge der Umsetzer 10 werden parallel die
Eingänge der Umsetzer 11 und 12 angeschlossen. Die Umsetzer 11 und 12 setzen den
Standardpegel wieder in den Schnittstellenpegel um. Die Umsetzer 12 führen die Daten
den jeweiligen Empfängern 6, die Umsetzer 11 den Eingängen der nächsten Station
zu. Sind die Eingänge der Empfänger 6 für Standardpegel vorgesehen, so können die
Umsetzer 12 entfallen und die Empfänger 6 direkt an die Ausgänge der Umsetzer 10
angeschlossen werden.
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Fig. 3 zeigt weitere Einzelheiten einer Station der Fernwirkeinrichtung
nach Fig. 1. Der Umschalter 30 enthält als Übertragungsvierpole die NAND-Glieder
33 und 34.
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Ein Eingang des NAND-Gliedes 34 ist unmittelbar und ein Eingang des
NAND-Gliedes 33 über das als Inverter betriebene NAND-Glied 35 an die Steuersignalquelle
4 angeschlossen. Hierdurch ergibt sich, daß von den NAND-Gliedern 33 und 34 jeweils
das eine aktiviert und das andere deaktiviert ist. Im deaktivierten Zustand liegt
am Steuereingang des betreffenden NAND-Gliedes die logische Null und am Ausgang
die logische Eins. Im aktivierten Zustand liegt am Steuereingang die logische Eins
und die an den Dateneingang des NAND-Gliedes gelegten Signale werden invertiert.
Da von den NAND-Gliedern 33 und 34 immer eines am Ausgang die logische Eins hat,
wirkt das NAND-Glied 32 als Inverter für die vom aktivierten Übertragungsvierpol
übertragenen Daten.
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Die NAND-Glieder 32 bis 34 haben die Funktion von Tor-
schaltungen,
deren Ausgänge über ein ODER-Glied zusammengefaßt sind. Ersetzt man die NAND-Glieder
33, 34 durch UND-Glieder, so ist das NAND-Glied 32 durch ein ODER-Glied zu ersetzen.
Ersetzt man die NAND-Glieder 33 und 34 durch NOR-Glieder, so ist das NAND-Glied
32 durch ein NOR-Glied zu ersetzen.
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Die Station nach Fig. 4 stimmt mit der nach Fig. 3 weitgehend überein.
Die einzige Abweichung besteht darin, daß in Ubertragungsrichtung gesehen dem Dateneingang
des NAND-Gliedes 33 der Empfänger 36 und dem Ausgang des NAND-Gliedes 32 der Sender
31 nachgeschaltet ist. Auf diese Weise können vergleichsweise große Entfernungen
zwischen den Stationen überbrückt werden.
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Hier wird die Umschaltung nicht mit den Schnittstellenpegeln vorgenommen,
sondern es wird erst auf einen Standardpegel wie TTL oder CMOS umgesetzt. Im Umsetzer
36 werden die auf der Datenleitung 712 ankommenden Daten vom Schnittstellenpegel
in Standardpegel umgesetzt. Der Umsetzer 31 setzt die Standardpegel wieder in Schnittstellenpegel
um. Die Daten der betreffenden Station werden über die Leitung 40 mit Standardpegeln
eingespeist. Der Umschalter 30 ist auch in diesem Fall aus handelsüblichen Verknüpfungsgliedern
mit Standardpegeln aufgebaut.
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Beispielsweise können für die Schnittstelle RS 232 als Empfänger 36
der Baustein SN 75 154, und als Sender 31 der Baustein SN 75 150 verwendet werden.
Für andere Schnittstellen gibt es entsprechende Bausteine.
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