DE69305383T2

DE69305383T2 - Sensorverbindungssystem

Info

Publication number: DE69305383T2
Application number: DE1993605383
Authority: DE
Inventors: Harold W Everson; Charles C Juda; Jon Slaybaugh
Original assignee: Namco Controls Corp
Current assignee: Namco Controls Corp
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2013-02-09
Also published as: EP0556991B1; EP0556991A1; JPH0698382A; DE69305383D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Verbinden von Sensoren mit einem Steuer- bzw. Regel- oder Überwachungssystem, insbesondere auf ein Gerät, das Fehlererfassungsfähigkeiten besitzt.
Da eine Computerprozeßsteuerung und -überwachung eine größere Rolle in der industriellen Umgebung spielt, ist die Fähigkeit, große Mengen von Sensoren effizient und zuverlässig mit einer zentralen Stelle zu verbinden, verstärkt wichtig geworden.
In der Vergangenheit besaß die Prozeßsteuerungs- oder Überwachungseinrichtung für eine Maschine oder einen Prozeß weniger Eingangsvorrichtungen und Sensoren. In dieser Situation war es akzeptierbar, individuell jeden Sensor mit der Steuerung zu verdrahten.
Da eine Steuerung und Überwachung komplizierter aufgrund Autmomatisierungserfordernisse geworden ist, sind Sensoreingänge vervielfacht worden und die Anzahl der Drähte, die erforderlich ist, wurde sehr stark erhöht.
Im Gegensatz dazu, individuelle, elektrische Schaltkreise zwischen jedem Sensor und der Steuerung zu betreiben, sind Verfahren verwendet worden, die Gruppen von I/O-Modulen in entfernt liegenden, elektrischen Boxen derart verteilen, daß jede I/O-Gruppe Sensorausgänge auf miteinander geteilten, elektrischen Schaltkreisen oder Bussen plaziert, die die Signale zurück zu der Steuerung im Multiplexbetrieb schicken.
Es ist relativ einfach und ökonomisch, den Bus gegen eine physikalische Beschädigung zu schützen, da er eine relativ kleine Anzahl an Leitern oder anderen Datenübertragungsmedien enthält, und man muß nur direkt mit jeder I/O-Gruppe kommunizieren, die typischerweise weiter weg von physikalischen Gefahrenstellen gelegen sind.
Andererseits muß jeder Sensor noch nahe dem Zustand angeordnet werden, der gefühlt werden soll. Leider ist es oftmals zu teuer und/oder zu schwierig, vollständig die Verbindung zwischen dem Sensor und der I/O-Gruppe gegenüber physikalischen Risiken zu schützen.
In der Praxis ist die Verbindung zwischen den Sensoren und der entfernt liegenden, elektrischen I/O-Gruppen-Box oftmals der Bereich des Steuer/Überwachungssystems, der am wahrscheinlichsten fehlerhaft arbeitet.
Typischerweise liegt diese Verbindung in Form von flexiblen Kabeln mit Schnelverbindern an einem Ende vor, wobei das andere Ende fest verdrahtet wird. Obwohl diese Kabel widerstandsfähig und robust sind, werden diese Kabel oftmals in der rauhen, industriellen Umgebung beschädigt.
Da eine Prozeßsteuerung/Überwachung komplizierter wird, ist es verstärkt kritisch geworden, zu bestimmen, ob ein Zustand, der von einer entfernt liegenden Vorrichtung empfangen wird, der aktuelle Zustand des Sensors ist oder er auf einem Fehler in dem Sensor oder dessen Kabel beruht. Es ist nicht nur erwünscht, zu bestimmen, ob ein Kabelfehler existiert, sondern es ist auch wichtig, in der Lage zu sein, schnell zu identifizieren, welches Kabel fehlerhaft ist.
Um Kosten und die Komplexität zu minimieren, können verschiedene Sensoren mit einem herkömmlich angeordneten Konzentrator bzw. Zentralverteiler verbunden werden, der die notwendige Transformation, um die Informationen der Sensoren auf den Bus zu geben, vornimmt.
Die EP-A-0068482 offenbart ein Steuersystem, das eine Vielzahl von Sensoreinheiten umfaßt, die mit einem Prozeßüberwachungs- oder Steuersystem verbunden sind. Sensoren und Steuerelemente sind jeweils mit einem Codierer/Decodierer versehen, über die sie mit einem gemeinsamen Bus verbunden werden können, wobei der Bus mit einer zentralen Steuereinheit verbunden wird. Die Sensoren sind einfach Schalter und erzeugen offene oder geschlossene Ausgänge.
Die GB-A-2115577 offenbart eine programmierbare Steuereinheit, die auch mit einer Anzahl von Fühlvorrichtungen betreibbar ist. Die Vorrichtungen sind derart angeordnet, daß ein Erdungsfehler, obwohl er möglicherweise die Fühlvorrichtung zerstört, nicht ein Intitiierungssignal zu der Steuereinrichtung bewirken wird.
Das Sensorverbindungssystem der Erfindung zielt darauf, eine effiziente und effektive Verbindung der Sensoren mit einer zentralen Stelle und die Erfassung von Fehlern, die in den Sensoren und den Sensor-Kabeln auftreten, zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Sensorverbindungssystem zum Verbinden einer Vielzahl von Kontaktsensoreinheiten zu einem Prozeßüberwachungs- oder Steuersystem, wobei jeder Kontaktsensor einen offenen oder geschlossenen Ausgang entsprechend einem gefühlten Zustand erzeugt, wobei das System
ein jeweiliges Sensor-Kabel zur Verbindung eines Endes davon mit jeder Sensoreinheit; wobei jede Sensoreinheit eine erste Impedanz in Abhängigkeit eines ersten gefühlten Zustands und eine zweite Impedanz in Abhängigkeit eines zweiten gefühlten Zustands liefert;
einen Konzentrator, der eine Einrichtung zum Verbinden jedes der Sensor-Kabel damit besitzt;
einen Bus, der mit dem Konzentrator verbunden ist; und
eine Steuereinheit, die mit dem Bus verbunden ist,
aufweist,
gekennzeichnet dadurch,
daß der Konzentrator eine Schaltkreiseinrichtung aufweist, die für jede Sensoreinheit und deren jeweiliges Sensor-Kabel, das damit verbunden ist, ein erstes Signal in Abhängigkeit zu der ersten Impedanz, ein zweites Signal in Abhängigkeit zu der zweiten Impedanz und ein drittes Signal in Abhängigkeit zu einer Fehler-Impedanz, die für einen offenen Schaltkreis- oder einen Kurzschlußkreis-Zutand in dem jeweiligen Sensor-Kabel indikativ ist, produziert;
daß die Schaltkreiseinrichtung weiterhin so arbeitet, um das erste, das zweite und das dritte Signal für jede Sensoreinheit, die mit dem Konzentrator verbunden ist, auf den Bus in Abhängigkeit von der Steuereinheit zu koppeln. Jede Sensoreinheit liefert effektiv eine erste Impedanz in Abhängigkeit von einem ersten gefühlten Zustand oder eine zweite Impedanz in Abhängigkeit von einem zweiten gefühlten Zustand. Keine der Impedanzen, die durch die Sensoreinheiten geliefert werden, ist für einen Kurzschlußkreis oder einen offenen Schaltkreis indikativ.
Jede Sensoreinheit ist mit einem Konzentrator über ein Sensor-Kabel verbunden, das vorzugsweise Schnelerbinder an jedem Ende besitzt. Der Bus ist mit dem Konzentrator zur Übertragung der Signale verbunden. Die Steuereinheit bewirkt, daß der Konzentrator die Signale für jede Sensoreinheit zu der Steuereinheit liefert. Die Steuereinheit liefert einen Status für jede Sensoreinheit zu dem Prozeßüberwachungs- oder Steuersystem.
In der bevorzugten Ausführungsform liefert die Steuereinheit ein Taktsignal auf den Bus und die Signale werden ein erstes Mal auf den Bus durch ein Zeitmultiplex-Verfahren in Abhängigkeit des Taktsignals gegeben.
Nach der ersten Übertragung der Signale werden die Signale ein zweites Mal auf den Bus in einer invertierten, logischen Form in weiterer Abhängigkeit von dem Taktsignal übertragen. Die erste und die zweite Übertragung können durch die Steuereinheit verglichen werden, um Übertragungsfehler zu erfassen.
Der Bus kann Energie von der Steuereinheit zu den Konzentratoren und den Sensoreinheiten liefern. Dies vereinfacbt die Verdrahtung des Systems, da keine lokale Energie benötigt wird.
Die Konzentratoren können vorteilhafterweise zum Schutz gegenüber umgebungsmäßigen Gefahren eingekapselt werden.
Statuslichter können an der Steuereinheit und/oder den Konzentratoren vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine schnelle Identifikation von Systemfehlern. Eine schnelle visuelle Inspektion zeigt Bedienern und Wartungspersonal an, wo das Problem liegt. Dies ermöglicht der Wartungsmannschaft Stillstandszeiten zu minimieren.
Die Steuerereinheit liefert vorzugsweise einen Sensorstatus zu dem Überwachungs- oder Steuersystem auf einer Vielzahl von parallelen Statusleitungen entsprechend jeder Sensoreinheit. Dies ermöglicht eine einfache schnittstellenmäßige Verbindung zu existierenden Steuer- und Überwachungssystemen. Die Statusleitungen nehmen einfach den Platz der fest verdrahteten Sensoren ein. Es ist keine benutzerseitige Programmierung erforderlich.
Es ist auch möglich, dieselbe Signalinformation zu dem Überwachungs- oder Steuersystem durch eine serielle Datenübertragung zu liefern.
Ein Adapter-Gerät ermöglicht die Verbindung der Umschaltsensoren vom Typ mit Kontaktschließung mit dem Verbindungssystem der Erfindung. Das Adapter-Gerät umfaßt eine erste Impedanz in Reihe zu dem Umschaltsensor und eine zweite Impedanz parallel zu dem Sensor und der ersten Impedanz. Das Gerät liefert die zweite Impedanz in Abhängigkeit des Umschaltsensors, der offen ist, oder eine dritte Impedanz in Abhängigkeit des Umschaltsensors, der geschlossen ist. Keine dieser Impedanzen ist ein Kurzschlußkreis oder ein offener Schaltkreis.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

FIG. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Sensor-Verbindungssystems der Erfindung.
FIG. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Verbindungssystems gemäß der Erfindung, das die Signale auf dem Bus darstellt.
FIG. 3 zeigt eine Kombination eines schematischen und Block-Diagramms von Sensoren und einem Konzentrator gemäß der Erfindung.
FIG. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer Steuereinheit gemäß der Erfindung.
FIG. 5 zeigt eine graphische Darstellung, die ein beispielshaftes, logisches Signal für einen Konzentrator darstellt.
FIG. 6 zeigt eine graphische Darstellung, die ein invertiertes, logisches Datensignal für den Konzentrator der FIG. 5 darstellt.
FIG. 7 zeigt eine Oberseitendraufsicht eines Konzentrators gemäß der Erfindung.
FIG. 8 zeigt eine rechtsseitige Aufrißsansicht des Konzentrators der FIG. 7.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wie die FIG. 1 zeigt, ist ein Sensor-Verbindungssystem 10 aus einer Gruppe von Sensoren 12 gebildet, die mit Konzentratoren bzw. Zentralverteilern 14 über Sensor-Kabel oder Litzen-Sätzen 16 verbunden sind. Die Konzentratoren 14 sind mit einem Bus 18 verbunden, der zu einer Steuereinheit 20 führt.
Zustände 22, die gefühlt werden sollen, wirken auf jeden Sensor 12 ein, der dann entweder eine Anzeige "ein" oder "aus" liefert. Diese individuellen Indikationen werden im Zeitmultiplex-Verfahren durch die Konzentratoren 14 auf den Bus 18 unter der Steuerung der Steuereinheit 20 gegeben. Wie ausführlicher nachfolgend ausgeführt werden wird, verarbeiten die Konzentratoren 14 auch im Zeitmultiplex-Verfahren den "Fehler" oder "kein Fehler" -Zustand jeder der Litzen-Sätze 26 auf dem Bus 18.
Die Steuereinheit 20 liefert den Status der Sensoren 12 und der Litzen-Sätze 16 durch eine Verbindung 24 mit einem Überwachungs/Steuersystem 26 (FIG. 4).
In der bevorzugten Ausführungsform sind vier Sensoren 12 mit jedem Konzentrator 14 verbunden und acht Konzentratoren 14 sind mit dem Bus 18 verbunden.
Wie die FIG. 2 zeigt, ist der Bus 18 aus Leitern für Energie 28, Takt 30 und Daten 32 aufgebaut. Die Konzentratroren 14 sind parallel zu dem Bus 18 verbunden. Die Steuereinheit 20 liefert Energie, um die Konzentratoren 14 und die Sensoren 12 zu betreiben, über die Energie-Leiter 28. Das Sensor-Verbindungssystem 10 wird durch Signale von der Steuereinheit 20 auf den Taktleitern 28 gesteuert, die eine Steuerung und eine Zeitabstimmung zu jedem Konzentrator 14 liefern. Der Status der Sensoren 12 und der Litzen-Sätze 16 wird durch die Konzentratoren 14 zu der Steuereinheit 20 auf den Datenleitern 32 übertragen. Typischerweise werden die Leiter 30, 32 charakteristische Impedanzanpassungsabschlüsse an jedem Ende haben. Die Energieleiter können zum Beispiel 30 Volt d.c. führen.Takt- 30 und Daten-Leiter 32 können z. B. Signale führen, die dem RS485-Standard entsprechen. Dieser Standard verwendet ein Paar Leiter, um ein differentiell cordiertes, digitales Signal zu führen.
Wie die FIG. 3 zeigt, ist ein beispielhafter Sensor 12 mittels wechselgekoppelten Zener- Dioden 34, 36 in Reihe mit einem Schalter 38 aufgebaut, wobei alle parallel zu einem Widerstand 40 verbunden sind. Andere Ausführungsformen des Sensors 12 können eingesetzt werden, solange wie sie die Charakteristika liefern, die nachfolgend beschrieben sind.
Der Zustand 22, der gefühlt werden soll, bestimmt, ob der Schalter 38 auf "ein" oder "aus" ist.
Der Sensor 12 ist mit dem Konzentrator 14 über einen Litzen-Satz 16 verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Litzen-Sätze 16 kommerziell erhältliche, vormontierte Litzen-Sätze, die Verbinder an jedem Ende besitzen, die zu jeweiligen Verbindern an dem Konzentrator 14 und den Sensoren 12 passen.
Der Konzentrator 14 führt eine Spannung Vc über einen Widerstand 42 zu dem Sensor 12 zu. Die Spannung Vc kann zum Beispiel 20 Volt d.c. sein. Wenn der Schalter 38 auf aus ist, wird die Spannung Vc zwischen den Widerständen 40, 42 geteilt, die von einem solchen Verhältnis sein können, so daß zum Beispiel der Anschluß 44 auf 15 Volt sein würde.
Wenn der Schalter 38 auf ein ist, würde sich die Spannung an dem Anschluß 44 im wesentlichen durch die Zener-Spannung der Zener-Dioden 34, 36, zum Beispiel 10 Volt, bestimmen. Die Dioden 34, 36 sind in einer wechselgekoppelten Konfiguration verbunden, so daß die Betriebsweise des Sensors 12 nicht mit der Polarität der Spannung, die ihm zugeführt wird, abhängig ist.
Das Vorstehende geht davon aus, daß der Litzen-Satz 16 unbeschädigt und funktionierend ist. Wenn der Litzen-Satz 16 offen ist, da er zum Beispiel nicht verbunden ist oder gebrochen worden ist, liegt die Spannung an dem Anschluß 44 auf oder nahe Vc. Wenn andererseits der Litzen-Satz 16 zum Beispiel durch Bruch oder eine andere Beschädigung kurzgeschlossen ist, liegt die Spannung an dem Anschluß 44 bei oder nahe 0 Volt.
Demzufolge ist die Spannung an dem Anschluß 44 für den Status des Sensors 12 (der Schalter 38 ist auf ein oder aus) oder den Status des Litzen-Satzes 16 (offen oder kurzgeschlossen) indikativ. Damit der Status des Sensors 12 von demjenigen des Leitungssatzes 16 unterschieden werden kann, muß er eine Impedanz für seinen "ein" -Zustand und für seinen "aus"-Zustand liefern, die nicht nur zueinander unterschiedlich sind, sondem auch gegenüber einem kurzgeschlossenen oder offenen Litzen-Satz.
Der Sensor 12 kann auf andere Arten und Weisen ausgeführt werden, wobei die wichtige Berücksichtigung dabei diejenige ist, daß er zuverlässig eine "aus"-Impedanz und eine "ein"-Impedanz liefert, die leicht voneinander und von den Impedanzen eines fehlerhaften Litzen-Satzes 16 unterscheidbar sind.
Existierende Sensoren 38' vom Umschalt-Typ können mit dem Sensor-Verbindungssystem 10 durch Eliminieren des internen Schalters 38 des Sensors 12 und anstelle davon durch ein externes Verbinden des Sensors 38' vom Umschalt-Typ mit einem Umschaltadapter 12', der den restlichen Bereich des Sensors 12 aufweist, eingesetzt werden. Dies ermöglicht das Nachrüsten des Verbindungssystems 10 bei vielen existierenden Sensoren.
Der logische Status des Sensors 12 und des Litzen-Satzes 16 wird durch einen "Kurzschluß"-Komparator 46, einen "offenen" Komparator 48 und einen "ein/aus" -Komparator 50 bestimmt.
Wenn die Spannung an dem Anschluß 44 unterhalb einem Schwellwert VS (z.B. 8 Volt) liegt, zeigt der Kurzschluß-Komparator 46 einen Kurzschluß in dem Litzen-Satz 16 an. Wenn die Spannung an dem Anschluß 44 oberhalb eines Schwellwerts V&sub0; liegt (z.B. 17 Volt), zeigt der offene Komparator 48 eine Öffnung in dem Litzen-Satz 16 an. Wenn entweder ein Kurzschluß oder eine Öffnung angezeigt wird, wird ein logischer Fehler oder ein Fehlersignal zu einem entsprechenden Eingang an dem Schieberegister 42 (z.B. FAU LT 1) mittels eines "verdrahteten ODER" und auch zu einem Fehrindikator 49 zugeführt.
Wenn die Spannung an dem Anschluß 44 oberhalb eines Schwellwerts VD liegt, zeigt der ein/aus-Komparator 50 an, daß der Sensor 12 einen ersten Zustand gefühlt hat, der daraus resultierte, daß der Schalter 38 auf aus war. Wenn die Spannung im Anschluß 44 unterhalb des Schwellwerts VD liegt, zeigt der ein/aus-Komparator 50 an, daß der Sensor 12 einen zweiten Zustand gefühlt hat, der daraus resultierte, daß der Schalter 38 auf ein war. Diese Zustände können zum Beispiel eine Bewegung eines Nockens oder eines Hebels, eines Druckbegrenzungswandlers, eines Näherungsdetektors, usw., sein. Der ein/aus-Komparator 50 liefert ein logisches Signal, das den Zustand des Sensors 12 darstellt, zu einem jeweiligen Eingang des Schieberegisters 52 (z.B. DATA 1) und auch zu einem Indikator 51.
Die Indikatoren 49, 51 können zum Beispiel LED's oder andere Lichtquellen sein.
Es sollte angemerkt werden, daß der Komparator 50 jeweils eine Indikation des Schalters 38, der offen oder geschlossen ist, liefern wird, gerade wenn der Litzen-Satz 16 offen oder kurzgeschlossen ist. Allerdings kann, wenn ein Fehlersignal vorhanden ist, eine geeignete Maßnahme vorgenommen werden, um den Status des Sensors 12 zu ignorieren.
Wenn aus einem bestimmten Grund nur Kurzschlüsse oder nur Öffnungen in dem Litzen-Satz 16 von Interesse sind, können der Offen-Komparator 48 oder der Kurzschluß- Komparator 36 jeweils eliminiert werden.
Taktimpulse von der Steuereinheit 20 werden auf den Takt-Leitern 30 (die von R548-Signalen zu TTL-Signalen durch einen nicht dargestellten Empfänger geändert werden) geliefert. Beim Nichtvorhandensein eines Taktimpulses für Perioden von mindestens zwei Impulsen setzt die Zeit-Aus-Rücksetzeinrichtung 54 das Schieberegister 52 und den Adress-Zähler 56 zurück.
Der Adress-Zähler 56 zählt Taktimpulse nach einer Zurücksetzung. Der Zähler 56 vergleicht seine Zählung mit einer Konzentrator-Adresse 58. Der Zähler 56 kann zum Beispiel ein 6-Bit-Zähler sein. Das vierte, fünfte und sechste signifikanteste Bit können dann dazu verwendet werden, die acht unterschiedlichen Konzentratoren 14 zu adressieren. Wenn die Zählung in den signifikantesten Bits des Zählers 56 die Adresse 58 triff, liest das Schieberegister 52 den Status der Sensoren 12 und der Litzen-Sätze 16 und gibt seriell diesen Status auf die Daten-Leiter 32 (die UL-Signale werden zu RS485-Signalen durch einen nicht dargestellten Transmitter geändert) aus. Zur gleichen Zeit wird der Status durch den Inverter 60 invertiert und seriell zurück in das Schieberegister 52 geführt.
Zum Beispiel wird, wenn die Adresse 58 des Konzentrators 14 zum Beispiel "000" ist, dann für jeden der ersten acht Taktimpulse (Zähler 56 zählt von "000000" bis "000111") ein Daten/Fehler-Bit seriell von dem Schieberegister zu dem Bus 18 ausgegeben. Ähnlich würden für einen Konzentrator 14 mit einer Adresse 58 von "010" acht Daten/Fehler- Bits als die durch den Zähler 56 gezählten Impulse von "010000" bis "010111" ausgegeben werden.
Für dieses Beispiel kehrt sich der Zähler 56 nach 64 Taktimpulsen um. Da die Inhalte des Schieberegisters 52 invertiert und zurück in das Schieberegister 52 geführt werden, wiederholt sich der gesamte Prozeß für Impulse 65 bis 128, mit Ausnahme dann, wenn der logische Zustand von jedem Konzentrator 14 invertiert wird.
In FIG. 5 ist eine exemplarische, graphische Darstellung des logischen Daten-Signals für den Status eines Konzentrators 14 dargestellt, der eine Adresse 58 von "001" besitzt. Die graphische Darstellung zeigt an, daß ein erster Sensor 12 auf "ein" ist und keinen entsprechenden Fehler des Litzen-Satzes 16 besitzt, daß ein zweiter Sensor 16 auf "aus" ist und keinen entsprechenden Fehler des Litzen-Satzes 16 besitzt und daß die jeweiligen Litzen-Sätze 16 eines dritten Sensors 12 und eines vierten Sensor 12 beschädigt sind (der Status, der für die Sensoren selbst angezeigt wird, ist demzufolge unzuverlässig).
Wie die FIG. 6 zeigt, produziert der Konzentrator 14, den die FIG. 5 darstellt, eine logisch invertierte Version des Signals der FIG. 5 in Abhängigkeit der zweiten 64 Taktimpulse (für diesen Konzentrator Impulse 73 bis 80).
In der Art und Weise, wie dies vorstehend beschrieben ist, werden die Status-Zustände von individuellen Konzentratoren 14 im Zeitmultiplex-Verfahren auf den Bus 18 gegeben. Für die ersten 64 Taktimpulse wird der tatsäche logische Status auf den Bus 18 übertragen und für die nächsten 64 Taktimpulse wird der invertierte, logische Status übertragen. Nach 128 Taktimpulsen wird der Prozeß durch die Steuereinheit 20 wiederholt, und zwar unter Verzögerung von wenigstens zwei Taktimpusperioden, bevor wiederum eine Folge aus 128 Impulsen gesendet wird.
Wie die FIG. 4 zeigt, umfaßt eine Steuereinheit 20 einen Mikroprozessor 62, der einen auf dem Chip befindlichen RAM und einen Programm-ROM besitzt. Der Mikroprozessor 62 führt die Taktimpulse zu den Takt-Leitern 30 zu (die TTL-Signale werden zu RS485-Signalen durch einen nicht dargestellten Transmitter geändert). Die Status-Daten von den Konzentratoren 14 werden durch den Mikroprozessor 62 von den Daten-Leitern 32 empfangen (die RS485-Signale werden zu TTL-Signalen durch einen nicht dargestellten Empfänger geändert).
Ein Sperrselektor 64 ist mit dem Mikroprozessor 62 verbunden, um den Mikroprozessor 62 zu instruieren, den Status ausgewählter Sensoren 12 zu ignorieren. Dies ermöglicht dem Sensorverbindungssystem 10 Sensoren/Konzentratoren zuzulassen, die nicht tatsächlich installiert sind, oder um ausgewählte Sensoren zu ignorieren. Der Selektor 64 kann zum Beispiel eine Reihe von individuellen Schaltern sein.
Eine Status-Anzeige 66 zeigt den Status des Sensorverbindungssystems 10 zum Beispiel auf LED's an. Der bestimmte Status (z.B. Sensor-Ein/Aus-Status, Litzen-Satz-Status, Zwischenverbindungs-Fehler-Status, Diagnostika, usw.) wird durch einen Status-Anzeige-Selektor 68, der mit dem Mikroprozessor 62 verbunden ist, ausgewählt.
Zusätzlich liefert, immer wenn ein Fehler eines Litzen-Satzes 16 erfaßt wird, der Mikroprozessor 62 eine Feheranzeige auf einem Litzen-Satz-Fehler-lndikator 70 (z.B. eine LED).
Der Mikroprozessor 62 vergleicht den Status, der durch die Konzentratoren 14 übertragen ist, in Abhängigkeit der ersten 64 Impulse mit demjenigen, der in Abhängigkeit der nächsten 64 Impulse (invertierter Status) übertragen ist. Wenn der Status für jeden Sensor 12 und Litzen-Satz 16 für die ersten 64 Bits und die zweiten 64 Bits nicht exakt miteinander, mit Ausnahme der Invertierung, übereinstimmt, zeigt der Mikroprozessor 62, daß ein Übertragungsfehler aufgetreten ist, auf einem Übertragungsfehlerindikator 72 (z.B. einer LED) an.
Der Mikroprozessor 62 liefert auch die Status-Informationen zu dem Überwachungs/Steuersystem 26 über die Verbindung 24. Typischerweise wird die Verbindung 24 isoliert sein und wird individuell gepufferte, parallele Ausgänge entsprechend zu jedem der Sensoren 12 haben. Demzufolge wird es in Bezug auf das Überwachungs/Steuersystem 26 so sein, als wäre es direkt mit jedem Sensor verbunden. Dies ermöglicht dem Verbindungssystem 10, daß es ohne die Zeit, die Mühe oder die Kosten einer Änderung der Programmierung eines existierenden Überwachungs/Steuersystems 26 installiert wird.
Als zusätzliche Fähigkeit kann die Steuereinheit 20 das Überwachungs/Steuersystem 26 mit einem Litzen-Satz- und Übertragungs-Fehler-Status ausstatten. Dies kann zum Warnen der Maschinenbediener und der Wartungsmannschaft verwendet werden, die auch Informationen über die Status-Anzeige 66 erhalten können. Dies beschleunigt stark eine Beseitigung des Problems, wenn es einmal identifiziert ist, da ein Litzen-Satz 16 schnell aus getauscht werden kann.
Ein weiterer, wertvoller Vorteil ist derjenige, daß eine Zuführung des Fehler-Status-Zustands zu dem Überwachungs/Steuersystem 26 diesem ermöglicht, auszuwählen, nicht kritische Sensoren zu ignorieren, oder das System abzuschalten, falls kritische Sensoren verloren sind.
Wie die FIG. 7 und 8 zeigen, ist ein Konzentrator 12 eingekapselt, um ihn gegen umgebungsmäßige Gefahren zu schützen. Solche Materialien, wie Epoxidharz, rtv oder Polyurethan, können als Einkapselungsmittel verwendet werden.
Elektrische Verbinder 74 passen zu Verbindern an den Enden der Litzen-Sätze 16. Der Bus 18 führt durch den Konzentrator 14 über die Verbinder 76, 78 hindurch, die zu Verbindern auf jedem Segment des Busses 18 passen.

Claims

1. Sensorverbindungssystem (10) zum Verbinden einer Vielzahl von Kontaktsensoreinheiten (12, 38) zu einem Prozeßüberwachungs- oder Steuersystem (26), wobei jeder Kontaktsensor (38) einen offenen oder geschlossenen Ausgang entsprechend einem gefühlten Zustand (22) erzeugt, wobei das System

ein jeweiliges Sensor-Kabel (16) zur Verbindung eines Endes davon mit jeder Sensoreinheit (12); wobei jede Sensoreinheit (12) eine erste Impedanz (40) in Abhängigkeit eines ersten gefühlten Zustands und eine zweite Impedanz (34, 36) in Abhängigkeit eines zweiten gefühlten Zustands liefert;

einen Konzentrator (14), der eine Einrichtung (74) zum Verbinden jedes der Sensor-Kabel damit besitzt;

einen Bus (18), der mit dem Konzentrator (14) verbunden ist; und

eine Steuereinheit (20), die mit dem Bus verbunden ist;

aufweist,

gekennzeichnet dadurch,

daß der Konzentrator (14) eine Schaltkreiseinrichtung (46, 48, 50), die für jede Sensoreinheit (12) und deren jeweiliges Sensor-Kabel (16), das damit verbunden ist, ein erstes Signal in Abhängigkeit zu der ersten Impedanz, ein zweites Signal in Abhängigkeit zu der zweiten Impedanz und ein drittes Signal in Abhängigkeit zu einer Fehler-Impedanz, die für einen offenen Schaltkreis- oder einen Kurzschlußkreis-Zutand in dem jeweiligen Sensor-Kabel indikativ ist, produziert; daß die Schaltkreiseinrichtung weiterhin so arbeitet, um das erste, das zweite und das dritte Signal für jede Sensoreinheit, die mit dem Konzentrator verbunden ist, auf den Bus in Abhängigkeit von der Steuereinheit zu koppeln.

2. System nach Anspruch 1, wobei der Konzentrator (14) zum Schutz gegen Umgebungsgefahren eingekapselt ist.

3. System nach Anspruch 1, das weiterhin eine Vielzahl von Lichtquellen (49, 51) an mindestens einem des Konzentrators (14) und der Steuereinheit (20) aufweist, wobei die Lichtquellen eine visuelle Anzeige der logischen Signale liefern.

4. System nach Anspruch 1, das weiterhin Einrichtungen zum Erfassen eines Fehlers in den übertragenen Signalen aufweist.

5. System nach Anspruch 4, das weiterhin eine Lichtquelle an der Steuereinheit aufweist, wobei die Lichtquelle eine visuelle Anzeige des erfaßten Fehlers liefert.

6. System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (20) Einrichtungen zum Liefern des Status für jede der Sensoreinheiten zu dem Überwachungs- oder Steuersystem auf einer Vielzahl paralleler Status-Leitungen entsprechend zu jeder Sensoreinheit umfaßt.

7. System nach Anspruch 1, in dem jede Sensoreinheit einen offenen Schaltkreis zu einem zugeführten Signal in Abhängigkeit eines ersten, gefühlten Zustands, oder einen Kurzschlußschaltkreis zu dem zugeführten Signal in Abhängigkeit eines zweiten, gefühlten Zustands liefert, wobei das System weiterhin aufweist: eine erste Impedanz (34, 36) in Reihe zu der Sensorvorrichtung (38); und

eine zweite Impedanz (40) parallel zu der Sensorvorrichtung (38) und der ersten Impedanz (34, 36), wobei das Gerät die zweite Impedanz in Abängigkeit zu dem ersten, gefühlten Zustand oder eine dritte Impedanz in Abhängigkeit von dem zweiten, gefühlten Zustand liefert, wobei keine der Impedanzen ein Kurzschlußkreis oder ein offener Schaltkreis ist.

8. System nach Anspruch 7, wobei die erste Impedanz mindestens eine Zener-Diode (34, 36) umfaßt und die zweite Impedanz ein Widerstand (40) ist.