DE19809334A1

DE19809334A1 - Process for energizing analog component e.g. sensor valve using signals transmitted by programmable circuit

Info

Publication number: DE19809334A1
Application number: DE19809334A
Authority: DE
Inventors: Peter Winterhalter
Original assignee: IMI Norgren Herion Fluidtronic GmbH and Co KG
Current assignee: Norgren GmbH
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1999-09-09

Abstract

The length and/or time sequence of the signals, transmitted by the digital circuit (10) forms the rate for the analog signals to be supplied to the analog component (20). The signals are transmitted in a pulse width modulation mode. Pulse time and pulse code modulating modes may be also used. The signals are typically transmitted over a two-wire line and are converted into analog signal in the analog component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels von einer digitalen Schaltung ausgegebener Signale.The invention relates to a method for control an analog component by means of a digital Switching output signals.

Seit einiger Zeit sind analoge Ansteuersysteme bekannt, bei denen analoge Bauteile durch analoge Signale, d. h. analoge Spannungen oder Ströme angesteuert werden.Analog control systems have been known for some time, where analog components by analog signals, i. H. analog voltages or currents can be controlled.

Um analoge Bauteile auch von digitalen Rechnersystemen, speicherprogrammierbaren Steuerungen u. dgl. anzusteuern zu können, bedarf es einer Umwandlung digitaler Signale in analoge Signale, welche bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren durch Digital-Analog-Wand ler-Bausteine vorgenommen werden. Bekannte digitale Ansteuersysteme sind beispielsweise 4- bis 12-Bit-Systeme, die 4 bis 12 Leitungen zuzüglich einer Nulleitung erfordern, oder Bus-Systeme, z. B. Interbus, Profibus, A-Bus u. dgl. For analog components of digital computer systems, programmable logic controllers u. to control To be able to convert digital signals in analog signals, which from the prior art Technique known through digital-analog wall ler modules. Known digital Control systems are, for example, 4 to 12 bit systems, the 4 to 12 lines plus one Require zero line, or bus systems, e.g. B. Interbus, Profibus, A-Bus u. the like

Derartige Verfahren erfordern aufwendige, platzintensi ve und letztendlich auch teure Umsetzersysteme in Form von Digital-Analog-Wandlern. Darüber hinaus verläuft die Datenübertragung nicht immer störungsfrei.Such methods require complex, space-intensive ve and ultimately also expensive converter systems in shape of digital-to-analog converters. Beyond that runs data transmission is not always trouble-free.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels von einer digitalen Schaltung ausgegebener Signale derart zu verbessern, daß mit möglichst geringem technischem Aufwand, insbesondere mit möglichst wenig Leitungen und Bauteilen, eine optimale und störunabhängige Ansteue rung des analogen Bauteils ermöglicht wird.The object of the invention is to provide a method for Control of an analog component by means of a digital circuit of output signals improve that with as little technical Effort, especially with as few lines and Components, an optimal and fault-independent control tion of the analog component is made possible.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Länge und/oder zeitliche Abfolge der von der digitalen Schaltung ausgegebenen Signale ein Maß für das dem analogen Bauteil zuzuführende analoge Signal sind.This task is initiated in a procedure described type according to the invention solved in that the length and / or chronological order of the digital circuit signals output a measure of the analog signal to be fed to the analog component are.

Durch Verwendung der Länge und/oder der zeitlichen Abfolge der von der digitalen Schaltung ausgegebenen Signale als Maß für das dem analogen Bauteil zuzufüh rende analoge Signal wird auf besonders vorteilhafte Weise ermöglicht, daß Daten, die sendeseitig digital gesendet und empfangsseitig analog umgewandelt werden, mit einem minimalen Aufwand von nicht abgeschirmten Leitungen praktisch störungsfrei übertragen werden können.By using the length and / or the temporal Sequence of those output by the digital circuit Signals as a measure of the supply to the analog component rende analog signal is particularly advantageous Way allows data to be transmitted digitally sent and converted to analog at the receiving end, with minimal effort from unshielded Lines are transmitted practically without interference can.

Was die Übertragung der Daten betrifft, so sind hier rein prinzipiell die unterschiedlichsten Ausführungs formen, welche die Länge-und/oder die zeitliche Abfolge der digitalen Signale verändern, möglich. As for the transfer of data, here are in principle, the most varied execution shape which the length and / or the time sequence of the digital signals, possible.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Signale im Pulsweitenmodulationsverfahren übertragen werden.An advantageous embodiment provides that the Transmit signals using pulse width modulation become.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Signale im Pulszeitmodulations verfahren übertragen werden.In another advantageous embodiment provided that the signals in pulse time modulation procedures are transferred.

Bei einer dritten sehr vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Daten im Pulscodemodulations verfahren übertragen werden.In a third very advantageous embodiment it is provided that the data in the pulse code modulation procedures are transferred.

Vorzugsweise werden die Signale auf einer Zwei-Draht-Lei tung übertragen.Preferably, the signals are on a two-wire line transmission.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbei spiele.Further advantages and features of the invention are Subject of the following description and the graphical representation of some execution examples games.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines analogen Bauteils mittels eines Pulsweiten modulationsverfahrens; Fig. 1 shows schematically an embodiment of to the invention OF INVENTION method for control of an analog component by means of a pulse width modulation method;

Fig. 2 das Übertragungsverhalten über der Zeit des in Fig. 1 dargestellten Verfahrens; FIG. 2 shows the transmission behavior over time of the method shown in FIG. 1;

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels eines Pulszeitmo dulationsverfahrens; Fig. 3 shows another embodiment of the method according to proper control of an analog component by means of a Pulszeitmo dulationsverfahrens;

Fig. 4 das Übertragungsverhalten über der Zeit bei dem in Fig. 3 dargestellten Verfahren; FIG. 4 shows the transmission behavior over time in the method shown in FIG. 3;

Fig. 5 eine Ausführungsform eines Decoders, der bei dem in Fig. 3 dargestellten Verfahren zum Einsatz kommen kann; FIG. 5 shows an embodiment of a decoder which can be used in the method shown in FIG. 3;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels eines Pulscodemo dulationsverfahrens; Fig. 6 shows another embodiment of the method according to proper control of an analog component by means of a Pulscodemo dulationsverfahrens;

Fig. 7 das Übertragungsverhalten über der Zeit bei dem in Fig. 6 dargestellten Verfahren und Fig. 7 shows the transmission behavior over time in the method shown in Fig. 6 and

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel eines Decoders, der bei dem in Fig. 6 dargestellten Verfahren zum Einsatz kommen kann. Fig. 8 shows an embodiment of a decoder that can be used in the method shown in Fig. 6.

Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Bauteils wird nachfolgend anhand der in Fig. 1 dargestellten Schaltung und des in Fig. 2 dargestellten Übertragungsverhaltens über der Zeit beschrieben.An embodiment of a method for controlling an analog component is described below with reference to the circuit shown in FIG. 1 and the transmission behavior shown in FIG. 2 over time.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist beispielsweise als Sender eine speicherprogrammierbare Schaltung SPS 10 vorgesehen, weiche ein Proportionalventil mit inte grierter Elektronik, ein sogenanntes Sensorventil 20, als Empfänger über eine Zwei-Draht-Leitung 30 an steuert.As can be seen from FIG. 1, a programmable logic circuit PLC 10 is provided as the transmitter, for example, which controls a proportional valve with integrated electronics, a so-called sensor valve 20 , as a receiver via a two-wire line 30 .

Die speicherprogrammierbare Schaltung SPS 10 weist einen digitalen Ausgang auf, an dem ein pulsweitenmodu liertes Signal PWM erzeugt und ausgegeben wird. Das pulsweitenmodulierte Signal PWM gelangt über die Zwei- Draht-Leitung 30 zu dem Sensorventil 20. Es wird dort zunächst in einem Schaltungsteil 21 stabilisiert und durchläuft sodann einen Tiefpaß 22, welcher ein Si gnal W ausgibt.The programmable logic circuit SPS 10 has a digital output at which a pulse width modulated signal PWM is generated and output. The pulse-width-modulated signal PWM reaches the sensor valve 20 via the two-wire line 30 . There it is first stabilized in a circuit part 21 and then passes through a low-pass filter 22 which outputs a signal W.

Das Übertragungsverhalten ist in Fig. 2 dargestellt. Im oberen Schaubild ist das Ausgangssignal der speicher programmierbaren Schaltung SBS 10 über der Zeit dargestellt, das aus einer Folge von pulsweitenmodu lierten Signalen besteht. Aufgrund von Übertragungsver lusten u. dgl. schwankt die Amplitude dieses puls weitenmodulierten Signals UE, wie es in Fig. 2b dargestellt ist. Dabei ist zu bemerken, daß die Zwei-Draht-Leitung 30 keinerlei Abschirmung o. dgl. aufweist. Die Verluste des Signals beeinflussen das Übertragungs verhalten jedoch in keiner Weise, wie weiter unten näher erläutert wird.The transmission behavior is shown in Fig. 2. The upper diagram shows the output signal of the programmable circuit SBS 10 over time, which consists of a sequence of pulse width modulated signals. Due to transmission losses u. The like fluctuates the amplitude of this pulse width modulated signal UE, as shown in Fig. 2b. It should be noted that the two-wire line 30 has no shielding or the like. However, the losses of the signal in no way influence the transmission behavior, as will be explained in more detail below.

Das Signal UE wird sodann dem Sensorventil 20 zu geführt, in dessen Schaltungsteil 21 es zunächst stabilisiert wird (Signal UB vgl. Fig. 2c). Nach Durchlaufen des Tiefpasses 22 wird aus dein pulsweiten modulierten Digitalsignal UB das analoge Signal W, welches direkt der Ansteuerung des Proportionalventils dient (Fig. 2d).The signal UE is then fed to the sensor valve 20 , in the circuit part 21 of which it is initially stabilized (signal UB cf. FIG. 2c). After passing through the low-pass filter 22 , the pulse-width-modulated digital signal UB becomes the analog signal W, which is used directly to control the proportional valve ( FIG. 2d).

Ein anderes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Signals wird nachfolgend anhand der Fig. 3, 4 und 5 beschrieben. Wie in Fig. 3 dargestellt, dient als Sender ebenfalls wiederum eine speicherprogrammierbare Schaltung 10, die über die Zwei-Draht-Leitung 30 Signale einem Sensorventil 20 zuführt. Das Sensorventil 20 umfaßt einen Decoder 23, der schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Übertragungsverfahren wird hier jedoch ein Pulszeitmodulationsverfahren verwendet. Das Pulszeitcodediagramm PZM am Ausgang der speicher programmierbaren Schaltung SPS 10 wird softwaremäßig erstellt und gelangt über die Zwei-Draht-Leitung 30 zum Sensorventil 20. Ein Pulszeitcodediagramm PZM ist beispielsweise in Fig. 4a dargestellt. Der in dem Sensorventil 20 angeordnete Decoder 23 verwandelt dieses Pulszeitcodediagramm in das in Fig. 4b darge stellte analoge Signal W, das dem PZM-Protokoll äquiva lent ist. Das geschieht beispielsweise durch den in Fig. 5 dargestellten Decoder 23 auf folgende Weise. Eine positive Flanke setzt einen Zähler zunächst auf Null. Nach dem Rücksetzen des Zählers wird dem Zähler ein Zähltakt über ein Tor so lange zugeführt, bis die Pulszeit wieder auf Null springt. Innerhalb dieser Zeit zählt der Zähler kontinuierlich hoch. Beim Rücksprung des Eingangssignals UE von beispielsweise 1 nach 0, wird der Zählerstand von einem Digital-Analog-Wandler eingelesen, welcher das Ausgangssignal W erzeugt.Another exemplary embodiment of the method for controlling an analog signal is described below with reference to FIGS. 3, 4 and 5. As shown in FIG. 3, a programmable circuit 10 , which supplies signals to a sensor valve 20 via the two-wire line 30 , also serves as the transmitter. The sensor valve 20 comprises a decoder 23 , which is shown schematically in FIG. 5. In contrast to the transmission method described above, a pulse time modulation method is used here. The pulse time code diagram PZM at the output of the programmable logic circuit PLC 10 is created by software and reaches the sensor valve 20 via the two-wire line 30 . A pulse time code diagram PZM is shown in FIG. 4a, for example. The decoder 23 arranged in the sensor valve 20 converts this pulse time code diagram into the analog signal W shown in FIG. 4b, which is equivalent to the PZM protocol. This is done, for example, by the decoder 23 shown in FIG. 5 in the following way. A positive edge initially sets a counter to zero. After resetting the counter, the counter is fed a counting pulse via a gate until the pulse time jumps back to zero. The counter continues to count up within this time. When the input signal UE returns from 1 to 0, for example, the counter reading is read in by a digital-to-analog converter, which generates the output signal W.

Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels einer digitalen Schaltung ist in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den beiden oben dargestellten dadurch, daß ein Pulscodemodulationsverfahren zur Ansteuerung des analogen Bauteils, im vorliegenden Falle wiederum ein Sensorventil 20, durch die speicherprogrammierbare Schaltung 10 über die Zwei-Draht-Leitung 30 verwendet wird. Ein Pulscodesignal PCM am Ausgang der speicher programmierbaren Schaltung SPS 10, das softwaremäßig erstellt wird, besteht aus einer Anzahl von Impulsen in einer definierten Zeit. Die Anzahl der Impulse defi niert das Maß des umzuwandelnden analogen Signals W. Hierzu werden die Impulse in einem Decoder 24, der Teil des Sensorventils 20 ist, in ein analoges Ausgangs signal W umgewandelt.Another embodiment of a method for controlling an analog component by means of a digital circuit is shown in FIGS. 6, 7 and 8. This embodiment differs from the two shown above in that a pulse code modulation method for controlling the analog component, in the present case again a sensor valve 20 , is used by the programmable circuit 10 via the two-wire line 30 . A pulse code signal PCM at the output of the programmable logic circuit SPS 10 , which is created by software, consists of a number of pulses in a defined time. The number of pulses defines the measure of the analog signal to be converted W. For this purpose, the pulses in a decoder 24 , which is part of the sensor valve 20 , are converted into an analog output signal W.

Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Decoders 24 ist in Fig. 8 dargestellt. Wie aus Fig. 8 hervorgeht, setzt eine positive Flanke des Signals einen Zähler auf Null. Die ankommenden einzelnen Impulse werden durch den Zähler gezählt, bis die letzte Impulsflanke, d. h. ein Sprung auf Null, den Zähler stoppt und einen Digi tal-Analog-Wandler freischaltet, der das Ausgangssignal W ausgibt.An embodiment of such a decoder 24 is shown in FIG. 8. As shown in Fig. 8, a positive edge of the signal sets a counter to zero. The incoming individual pulses are counted by the counter until the last pulse edge, ie a jump to zero, stops the counter and unlocks a Digi tal-analog converter that outputs the output signal W.

Sämtliche der oben genannten Ausführungsformen des Verfahrens zur Ansteuerung eines analogen Bauteils mittels digitaler Signale haben den großen Vorteil, daß sie gegenüber leitungsbedingten Einflüssen sehr störsicher sind, so daß die Zwei-Draht-Leitung 30 nicht abgeschirmt sein muß und auch Spannungsverluste auf langen Leitungen praktisch bedeutungslos sind. Ins besondere können zum Generieren analoger Spannungen Schaltungsteile, die bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungen und Verfahren Teil der speicher programmierbaren Steuerung sind, vollständig entfallen.All of the above-mentioned embodiments of the method for controlling an analog component by means of digital signals have the great advantage that they are very immune to interference from line-related influences, so that the two-wire line 30 does not have to be shielded and voltage losses on long lines are practically meaningless are. In particular, for generating analog voltages, circuit parts which are part of the programmable logic controller in the circuits and methods known from the prior art can be completely dispensed with.

Claims

1. A method for controlling an analog component ( 20 ) by means of signals output by a digital circuit ( 10 ), characterized in that the length and / or the time sequence of the signals output by the digital circuit ( 10 ) is a measure of the analog Component ( 20 ) are to be fed analog signals.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the signals in pulse width modulation be transmitted.

3. The method according to claim 1, characterized in that the signals in the pulse time modulation method be transmitted.

4. The method according to claim 1, characterized in that the signals in the pulse code modulation process be transmitted.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the signals on a Two-wire line can be transmitted.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the signals in the analog component converted into analog signals become.