DE1463680A1 - Verfahren zur sicheren UEbertragung von Meldungen und Steuerbefehlen in einem vorwiegend elektronisch aufgebauten Fernwirksystem - Google Patents

Description

U6368Q

STAMDABD EiBKTRIK LORENZ Aktiengesellschaft Stuttgart - Zuffenhausen Hellmuth Hirthstraße 42

SEL-Reg.lO 337

K.Bartels - B.Goldhorn 17-2

Verfahren zur sicheren übertragung von Meldungen und Steuerbefehlen in einem vorwiegend elektronisch aufgebauten

Fernwirksystem

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe einer Fernüberwachung und -steuerung, beispielsweise mehrerer unbemannter Relaisstellen einer Richtfunkverbindung' von einer Zentrale aus, erfolgt meistens mittels impulscodierter Telegramme. Dieses Übliche Impulscodeverfahren ist aber relativ langsam» so daß sich mit ihm, wenn viele Unterstationen an eine Gemeinschaftsleitung begrenzter Bandbreite angeschlossen sind, nur unzureichende Übertragungsgeschwindigkeiten erzielen lassen. Insbesondere, wenn eine hohe Fälschungssicherheit durch die Verwendung eines fehlererkennenden Codes garantiert werden soll, ergeben sich lange Telegrammdauern, vor allem durch Siehe rheitsforderungen des Parallelschaltbetriebes.

Mit der Erfindung soll nun ein parallelschaltfähiges Fernwirksystem kleinen Aufwandes geschaffen werden. An einer Gernein- schaftsleitung zur Fernüberwachung unü -steuerung liegen parallel mit einer Zentrale korrespondierende Unterstationen. Die erforderliche Fälschungssicherheit der übertragenen Telegramme wird nicht durch einfache Erhöhung der Redundanz des verwendeten Codes und damit auf Kosten seiner übertragungsge schwindigkelt erzielt, sondern vielmehr durch ein -keine zu sätzliche Übertragungsbandbreite benötigendes- Frage- und Antwortspiel zwischen der Zentralstation und der jeweiligen Unter-

29.April I968

ple-krä. - 2, -

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N9IM Unterlagen (Art 7 § 1 Abs. 2 Nr. 1 Sate 3 des Xnderuna^ies. v.

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station. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer meldewilligen Unterstation und der Zentrale ein exaktes Frage- Antwortspiel in der Weise abläuft, daß auf eine von der Zentrale zunächst als Dauerstrich ausgesendete Frage die korrespondierende Unterstation mit 'Nein' durch einen kurzen Impuls nach einer kurzen Zeitspanne und mit ¹Ja* durch einen langen Impuls nach einer langen Zeitspanne antwortet und die Zentrale erst nach dem exakten Eintreffen einer Antwort die nächste Frage als Dauerstrich an die Untersta· tion aussendet.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig.l zeigt ein Impulsdiagramm, aus dem das Wesen der Erfindung, nämlich das Frage- und Antwortspiel zwischen der Zentrale und der Unterstation zu ersehen ist.

In Fig.2 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fernwirksystems dargestellt.

Unter der Annahme, daß die Zentrale bereits mit der alarmgebenden Unterstation in Verbindung steht und diese abzufragen beginnt, stellen die in der Figur 1 dargestellten Impulse das durch die Abfrage der Zentrale ausgelöste Frage- und Antwortspiel zwischen der Zentrale und der Unterstation dar. Alle Fragen bestehen zunächst aus einem Dauerstrich. Sie können von der betreffenden Unterstation nur mit 'Nein' oder ¹Ja¹ beantwortet werden. Muß die Unterstation eine an sie gerichtete Frage verneinen, dann sendet sie nach kurzer Zeit T_Qp einen kurzen Impuls T_QS zur Zentrale zurück. Bis zum Eintreffen des Impulses vergeht dann noch zusätzlich die Laufzeit f. Muß die Unterstation jedoch die an sie gerichtete Frage bejahen, dann sendet sie nach einer langen Zeit T,« und der entsprechenden Lauf zelt 'ΐ" einen langen Impuls Tt₃ zur Zentrale zurück.

Das Eintreffen des Antwortimpulses in der Zentrale bewirkt dort, daß der'Frage-Dauerstrich¹ sofort unterdrückt und erst

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nach Abklingen des Antwortimpulses wieder freigegeben wird. Auf diese Weise entsteht in der Zentrale zwangsweise ein Abbild der von der Unterstelle eintreffenden Impulsreihe. Das von der Zentrale ausgehende Impulstelegramm ist also zwangsweise komplementär und synchron zu dem von der Unterstation ausgesandten Signal. Diese Form des Impulstelegrammes 1st mit kleinem Aufwand prüfbar und dadurch in hohem Maße fälschungssicher ahn· die sonst notwendige Vergrößerung der Übertragungszeit durch die erforderliche fehlererkennende Codierung.-

Das angewendete Abfrageverfahren vereint also die Vorteile der Abfrageverfahren, erstens einfache ParalleIsohalttechnik anzuwenden, und zweitens direkte Abtastung der meldenden Kon- ™ taktpositionen ohne Zwischenspeicher zu ermöglichen, sowie drittens Fehlererkennbarkeit in dem Maß zu besitzen, die sonst nur bei fehlererkennenden Codes möglich wäre, denen dafür die genannten beiden ersten Vorteile fehlen.

Gemäß dem in der Figur 2 dargestellten Blockschaltbild 1st die Zentrale Z über einen Meldeweg a und einen Steuerweg b mit der Unterstation U verbunden. Die übrigen Unterstationen sind in gleicher Weise parallel an diese Gemeinschaftsleitung angeschlossen. Als Übertragungsweg kann jedes Impulse übertragende System einschließlich gleichstromdurchlässiger Leitungen verwendet werden. ,

Wenn eine Unterstation eine Meldung zur Zentrale absetzen will, weil sich irgendein Schaltzustand geändert hat, so sendet sie über den Meldeweg a einen allgemeinen Alarm. Dieser wird von einer Alarmauffangeinrichtung AA empfangen. Das Signal gelangt von dort auf eine Vorrichtung SA, die den Anreiz zur Stationsabfrage gibt, denn bekanntlich muß die Zentrale zum Erkennen der Unterstation, die Alarm ausgesendet hat, alle Unterstationen der Reihe nach mit ihrer Adresse anrufen. Die den Adressencode erzeugende Anordnung AC wird also so lange durch die Vorrichtung SA zur fortlaufenden Bildung sämtlicher Adressencodes veranlaßt, bis der Adressencode der alarmgeben-

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den Unterstation bei dieser erkannt wird und dort die Abschaltung des Alarms bewirkt. Ein zweiter Code BC ist zur Bildung der impulscodierten Befehle von der Zentrale an die Unterstation vorgesehen. Dieser kann, wie durch die Leitung c ange- ' deutet werden soll, auch von Hand gesteuert werden. Durch die beiden Coder AC und BC wird beispielsweise Jeweils ein |-Code gebildet, so daü für belade der gleiche Parallel-Serienwandler FSW verwendet werden kann. Zur Bildung eines Impulscodetelegramms mit Längenkennzeichnung von ¹O¹ und ¹L¹ bedarf es noch eines Langimpulserzeugers LI und eines Taktgenerators TG. Das von diesem gebildete Impulstelegramm wird in dem Steuergerät ST in eine für das jeweils verwendete übertragungsverfahren geeignete Form umgewandelt und über den Steuerweg b zur Unter-, station gesendet. Dort gelangt es auf eine Telegrammauswerteschaltung TA und über einen Serien-Parallelwandler SFW auf die beiden Decoder CC und DC.

Nur wenn der Decoder CC das ihn ansprechende Adressentelegramm empfängt, entsperrt er über die Leitung d den für die Befehle bestimmten Decoder DC. über die Leitung e wird in diesem Fall gleichzeitig ein Signal zu der sogenannten Zählerfreigabe ZF auegesandt. Diese gibt dadurch eine Schaltungsanordnung PSZ frei, die als Parallel-Serienwandler arbeitet. Ihre Aufgabe besteht darin, auf der Unterstelle sämtliche Schalterstellungen nacheinander abzutasten. Durch die über die Leitung f eintreffenden, jeweils eine Frage der Zentrale darstellenden Impulse, wird diese Anordnung wie ein Zähler schrittweise weitergeschaltet. In jeder ihrer Stellungen tastet sie die zugeordnete Meldeposition auf der Unterstation direkt ab und gibt das Ergebnis dieser Abtastung, nämlich ein ¹Ja* oder ein 'Nein¹, an den Genrator NA (Nein-Antwort) bzw. an den Generator JA (Ja-Antwort) weiter. Der Generator NA erzeugt nach kurzer Zeitdauer einen Kurzimpuls, der Generator JA nach langer Pause einen Langimpuls. Nach entsprechender Umwandlung durch das Kanalgerät KG werden die Impulse dann über die Meldeleitung a zur Zentrale geschickt. Um Überschneidungen bei gleichzeitiger Alamabgabe mehrer Unterstationen zu verhindern, integriert

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eine Stufe IS laufend etwa auf der Steuerleitung b auftretende Impulse und sperrt dadurch über Leitung h die Alarmsender AS Jeder Unterstationseinheit, die nicht durch ihre empfangene Adresse ausdrücklich zur Neidungsabgabe aufgefordert ist, für eine volle Telegrammzeit zusätzlich einem Sicherheitszuschlag.

Wenn die Zentrale von sich aus eine Abfrage einer bestimmten Unterstation durchführen will, dann sendet sie hierzu den betreffenden Adressencode aus und gibt anschließend den Befehl zur Abfrage. Der Decoder DC wird durch den angesprochenen Adressendecoder CC freigegeben, um ein Signal an die Zähler-.freigäbe ZP abzugeben. Diese gibt im Zusammenwirken mit dem über die Zeitung vom Adressendecoder CC eintreffenden Signal ein Freigabesignal auf die Schaltungsanordnung PSZ weiter, so daß das Frage- und Antwortspiel zwischen Zentrale und Unterstation in der bereits beschriebenen Weise ablaufen kann.

Die Zentrale kann natürlich auch Schaltbefehle den Unterstationen ohne vorherige Abfrage geben. Dieser, das Wesen der Erfindung nicht betreffende Anwendungsfall ist durch die In der Figur 1 dargestellten Leitung c angedeutet, über die Befehle von Hand von der Zentrale aus gegeben werden können. Dieses läuft jedoch auf bereits bei der allgemeinen Abfrage geschilderte Vorgänge hinaus, da grundsätzlich jede Zustandsänderung auf der Unterstation, gleichgültig ob sie befohlen wurde oder ob sie spontan ist, zur Meldungsabgabe einen Alarm auslöst.

Im folgenden seien nun die Vorgänge beschrieben, die durch die von einer Unterstation gegebenen Antwort ausgelöst bei der Zentrale ablaufen, um den jeweiligen Zustand einer Unterstation in den ihr bei der Zentrale zugeordneten Speicher einzu speichern. Hat die Zentrale nach zyklischer Aussendung der Adressencodes eine meldewillige Unterstation gefunden, so hört der Alarm auf dem Meldeweg a auf. über die Leitung k wird dadurch ein Frageimpulserzeuger PI zur Aussendung des

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ersten Dauerstrichs veranlaßt, der über die Leitung ο auf die Steuerleitung gelangt. Der sodann eintreffende Antwort-Impuls von der Unterstation trifft über die Leitung ρ auf die Auswerteeinheit AE und danach Über die Leitung i auf den Prägeimpulserzeuger PI. Der Prägeimpulserzeuger wird dadurch für die Dauer des Antwortimpulses gestoppt, wodurch -von den Antwortimpulsen gesteuert- in ihm die Komplementbildung erfolgt. Die Auswerteeinheit AE hat zwei Ausgänge, einen für den Takt des ablaufenden Telegramms und einen für ' ίο die Markierung. Der Markierausgang führt immer dann eine ¹L¹, wenn ein Langimpuls und eine ' O¹ , wenn ein Kurz impuls eingetroffen ist. Beide Ausgänge steuern ein Schieberegister SR, P das die Umwandlung Serien- in Parallelinformation vornimmt. Die eintreffenden Impulse und die zugehörigen Komplemente werden ferner über die Leitungen e und m in die Prüfeinheit PE geschickt. Diese prüft, ob zu jedem Prägeimpuls auch ein Antwortimpuls eintraf und ob sie komplementär sind. Erst dann gibt die Prüfeinheit PE die Parallelausgänge des Schieberegisters SR zur Ausgabe in den außen angeschlossenen Meldespeicher, dessen richtige Anschaltung mit der Aufforderung der angewählten Unterstation zur Meldungsabgabe gleichzeitig erfolgt.

4 Patentansprüche

2 Bl. Zeichng. (2 Fig.)

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Claims (4)

Patentansprüche

1.J Parallelschaltfähiges Fernwirksystem mit prüfbarer Informationsübertragung für Vierdrahtbetrieb mit normaler übertragungsgeschwindigkeit der Fernwirkimpulse bei geringem Bandbreitenbedarf an die Übertragungswege, d a d u r cc h gekennzeichnet, daß zwischen einer meldewilligen Unterstation und der Zentrale ein exaktes Frage- Antwortspiel in der Weise abläuft, daß auf eine von der Zentrale zunächst als Dauerstrich ausgesendete Frage die korrespondierende Unterstation mit 'Nein' durch einen kurzen Impuls nach einer kurzen Zeitspanne und mit ' Ja¹ durch einen langen Impuls nach einer langen Zeltspanne antwortet und die Zentrale erst nach dem exakten Eintreffen einer Antwort die nächste Frage als Dauerstrich an die Unterstation aussendet.

2. Fernwirksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Zentrale ausgesandte Impulstelegramm zwangsweise komplementär und synchron zu dem von der Unterstation empfangenen ist.

3. Fernwirksystem nach Anspruch 1, deren Bauform elektronisch oder elektromechanisch ist und deren Anpassung an Übertragungswege unterschiedlicher Übertragungsgeschwindigkeiten mit entsprechenden Impulslaufzelten erfolgt.

4. Fernwirksystem nach Anspruch 2, bei denen der Ausdruck der binären Null oder Eins statt durch Längenmodulation durch andere Impulsmodulationsarten erfolgt.

ZT/P OrPf pie-krä.
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Neue Unterlagen (Art. 7 § l Abs. 2 Nr. I Satz 3 dss Änderun_B9gee. v. 4.9.19Cr,