EP0677830A1 - Monitoring apparatus - Google Patents

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EP0677830A1
EP0677830A1 EP95104988A EP95104988A EP0677830A1 EP 0677830 A1 EP0677830 A1 EP 0677830A1 EP 95104988 A EP95104988 A EP 95104988A EP 95104988 A EP95104988 A EP 95104988A EP 0677830 A1 EP0677830 A1 EP 0677830A1
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EP
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monitoring device
bus
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sensor
wire bus
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EP0677830B1 (en
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Hermann Hoepken
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B26/00—Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station
    • G08B26/001—Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station with individual interrogation of substations connected in parallel

Definitions

  • the sensors can be stimulated via a two-wire bus, which is connected to a power supply unit, to supply the energy to the monitoring device, in each case with alternating signals for delivering correspondingly alternating sensor signals, the data transmission being carried out by clocking the operating voltage, which is applied to active bus connections is maintained via a buffer circuit.
  • the two-wire bus 4 can be connected via an interface 10 to a PC and / or a programmable logic controller.
  • the latter can be used to provide the memories 5, 8 with the necessary information and, if appropriate, with their own checksum. This is possible, for example, using a simple ASCII protocol. When the power is switched on, this data is read from the memories 5, 8 and compared with the checksum and loaded into the memories of the processors 6 ', 6' '.

Abstract

The monitoring device has a number of sensors (1), with analogue or digital switch conditions, coupled to an evaluation circuit, providing a switch signal in dependence on the sensor conditions. Each sensor has a processor-controlled circuit (2), for detecting the switch condition, coupled to the evaluation circuit via a 2-wire bus (4), simultaneous used for supplying the operating energy for the sensor. The data signals transmitted to the evaluation circuit are provided by clocking the operating voltage provided by a buffer circuit within an active bus interface circuit (3) for each sensor. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für eine zu sichernde Einrichtung mit einer Vielzahl von Sensoren mit analogen oder digitalen Schaltzuständen, die an eine Auswerteschaltung angeschlossen sind, die ein Schaltsignal in Abhängigkeit von den Schaltzuständen der Sensoren erzeugt.The invention relates to a monitoring device for a device to be secured with a plurality of sensors with analog or digital switching states which are connected to an evaluation circuit which generates a switching signal as a function of the switching states of the sensors.

Überwachungseinrichtungen für zu sichernde Einrichtungen wie für Maschinen, Anlagen od.dgl., die eine Reihe von Türen oder sonstigen zu öffnenden Zugängen aufweisen, bei deren Öffnen oder Erreichen das momentane Abstellen der Maschine oder Anlage etwa aus Gefährdungsgründen gefordert wird, weisen an jedem zu öffnenden Zugang mindestens einen Sensor, etwa einen mechanisch-elektrischen Sicherheitsschalter, eine Lichtschranke od.dgl., auf, dessen Ausgänge mit einer Auswerteschaltung gekoppelt sind, die seinerseits ein Ausgangssignal etwa zum Stillsetzen der Maschine oder Anlage erzeugt, wenn an mindestens einem Sensor ein Gefahr anzeigender Schaltzustand festgestellt wird. Jeder Sensor kann betätigt, unbetätigt oder defekt sein. Um seinen Zustand gezielt festzustellen, muß jedes Kontaktpaar im Sensor einzeln ausgewertet werden, was mindestens drei Adern erfordert.Monitoring devices for devices to be secured, such as for machines, systems or the like, which have a number of doors or other accesses to be opened, the opening or reaching of which requires the current shutdown of the machine or system, for example for reasons of danger, point to each one to be opened Access to at least one sensor, such as a mechanical-electrical safety switch, a light barrier or the like, whose outputs are coupled to an evaluation circuit, which in turn generates an output signal, for example to shut down the machine or system, if at least one sensor indicates a hazard Switching state is determined. Each sensor can be activated, not activated or defective. In order to determine its state in a targeted manner, each pair of contacts in the sensor must be evaluated individually requires at least three wires.

So ist eine mit hintereinandergeschalteten Lichtschranken arbeitende Überwachungseinrichtung bekannt, bei der die Auswerteschaltung zwei Schaltrelais betätigende Mikroprozessoren umfaßt, die jeweils mit den Empfangsdioden der Lichtschranken über entsprechende Kanäle sowie untereinander gekoppelt sind, wobei letzteres dazu dient, daß sich die Mikroprozessoren gegenseitig aus Redundanzgründen überwachen. Die Stromversorgung der einzelnen Bauteile erfolgt über entsprechende Zuleitungen. Hierbei ergibt sich ein erheblicher Verdrahtungsaufwand durch Verwendung spezieller, zur Vermeidung von Störungen abgeschirmter Leitungen. Ein Selbsttest der Sensoren ist hierbei nicht vorgesehen.Thus, a monitoring device working with cascaded light barriers is known, in which the evaluation circuit comprises two microprocessors actuating switching relays, each of which is coupled to the receiving diodes of the light barriers via corresponding channels and to one another, the latter serving to ensure that the microprocessors monitor one another for redundancy reasons. The individual components are supplied with power via corresponding supply lines. This results in a considerable amount of wiring due to the use of special cables that are shielded to avoid interference. A self-test of the sensors is not provided here.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Überwachungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die zu einer Verminderung und Vereinfachung des Verdrahtungsaufwands und einer Verbesserung der Sicherheit führt.The object of the invention is to provide a monitoring device of the type mentioned at the outset, which leads to a reduction and simplification of the wiring effort and an improvement in safety.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Sensoren über einen Zweidraht-Bus, der an ein Netzteil angeschlossen die Energieversorgung der Überwachungseinrichtung vornimmt, jeweils mit wechselnden Signalen zur Abgabe entsprechend wechselnder Sensorsignale stimulierbar sind, wobei die Datenübertragung durch Taktung der Betriebsspannung, die an aktiven Busanschaltungen jeweils über eine Pufferschaltung aufrechterhalten wird, erfolgt.This object is achieved in that the sensors can be stimulated via a two-wire bus, which is connected to a power supply unit, to supply the energy to the monitoring device, in each case with alternating signals for delivering correspondingly alternating sensor signals, the data transmission being carried out by clocking the operating voltage, which is applied to active bus connections is maintained via a buffer circuit.

Für die angestrebte sichere Auswertung kommt es darauf an, daß die Energieversorgung über den Zweidraht-Bus erfolgt und zugleich eine dynamische Erfassung der Schaltzustände vorgenommen wird. Der so gebildete "Sicherheitsbus" hat keine Signalverarbeitung im Sensorelement dergestalt, daß dort eine Vorauswertung stattfinden würde. Dies würde bei einer einkanaligen Auslegung des Prozessors, wie sie hier verwendet wird, Redundanzprobleme ergeben. Vielmehr werden ambivalente Schaltsignale aufbereitet und Zustandsinformationen von Schaltgruppen übertragen. Außerdem wird der jeweilige Schalter durch ambivalente Schaltsignale über den Zweidraht-Bus stimuliert.For the desired safe evaluation, it is important that the energy supply takes place via the two-wire bus and at the same time that the switching states are recorded dynamically. The "safety bus" thus formed has no signal processing in the sensor element such that a pre-evaluation would take place there. This would result in redundancy problems with a single-channel processor design as used here. Rather, ambivalent switching signals are processed and status information is transmitted by switching groups. In addition, the respective switch is stimulated by ambivalent switching signals via the two-wire bus.

Durch die Verwendung eines Zweidraht-Bus, der nur einfache Drähte und keine Spezialkabel oder Sonderverlegung benötigt, wird nicht nur der Verdrahtungsaufwand vermindert und vereinfacht, es erfolgt auch, wie bereits erwähnt, die Stromversorgung der einzelnen Komponenten über den Zweidraht-Bus, über den die Sensoren mit wechselnden Signalen zyklisch stimuliert werden, um entsprechend wechselnde Sensorsignale abzugeben, die einem Selbsttest unterworfen werden, wodurch die Sicherheit der Überwachungseinrichtung erheblich erhöht wird. Die Sensoren können ein- oder mehrkanalig ausgelegt sein. Zur Datenübertragung sind nur sehr geringe Ströme notwendig, so daß keine Leistungsschalter benötigt werden. Es werden nicht nur die einzelnen Komponenten der Überwachungseinrichtung, sondern auch deren Verdrahtung fehlerüberwacht.By using a two-wire bus that only requires simple wires and no special cables or special routing, is not only the wiring effort is reduced and simplified; as already mentioned, the individual components are also supplied with power via the two-wire bus, via which the sensors are cyclically stimulated with changing signals in order to emit correspondingly changing sensor signals which are subjected to a self-test, which means that the security of the monitoring device is significantly increased. The sensors can be designed with one or more channels. Only very low currents are required for data transmission, so that no circuit breakers are required. Not only the individual components of the monitoring device, but also their wiring are monitored for errors.

Die Datenübertragung über den Zweidraht-Bus erfolgt durch Taktung der Betriebsspannung, die an aktiven Busanschaltungen über eine Pufferschaltung aufrechterhalten werden kann. Der Datenstrom kann als Telegramm decodiert und ausgewertet werden. Die Auswerteschaltung kann ein Freigabesignal erhalten, sobald die Betriebsspannung der Pufferschaltung einen Schwellwert übersteigt. Zeitverzögert kann daraus ein Startsignal für die Auswerteschaltung generiert werden.The data transmission via the two-wire bus is carried out by clocking the operating voltage, which can be maintained on active bus connections via a buffer circuit. The data stream can be decoded and evaluated as a telegram. The evaluation circuit can receive an enable signal as soon as the operating voltage of the buffer circuit exceeds a threshold value. With a delay, a start signal can be generated for the evaluation circuit.

Die Auswerteschaltung antwortet in einem festen Zeitraster auf eine korrekte Telegrammstruktur durch Taktung des Zweidraht-Bus. Hierzu kann durch eine kurzschlußfeste Schaltung die Betriebsspannung des Bus über einen Widerstand für eine durch die Übertragungsgeschwindigkeit festgelegte Maximalzeit praktisch kurzgeschlossen werden.The evaluation circuit responds in a fixed time frame to a correct telegram structure by clocking the two-wire bus. For this purpose, the operating voltage of the bus can be practically short-circuited via a resistor for a maximum time determined by the transmission speed by means of a short-circuit proof circuit.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention can be found in the following description and the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained below with reference to an embodiment shown in the accompanying figures.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Blockschaltbild einer Überwachungseinrichtung.Fig. 1 shows schematically a block diagram of a monitoring device.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Busanschaltung für die Überwachungseinrichtung nach Fig. 1.FIG. 2 shows a block diagram of a bus connection for the monitoring device according to FIG. 1.

Die dargestellte Überwachungseinrichtung umfaßt eine Vielzahl von Sensoren 1 mit analogen oder digitalen Schaltzuständen. Hierbei kann es sich beispielsweise - wie dargestellt - um ein mechanisch-elektrisches Schaltelement umfassend einen Öffner 1a und einen Schließer 1b, die gemeinsam betätigbar sind, handeln. Die Sensoren 1 können an Türen, Klappen, Durchgängen od.dgl. an einer zu sichernden Einrichtung wie einer Maschine, Anlage od.dgl. angebracht sein, so daß bei einem Öffnen der Tür, Klappe od.dgl. der Sensor 1 betätigt, d.h. im dargestellten Fall gleichzeitig der Öffner 1a geöffnet und der Schließer 1b geschlossen wird, d.h. daß sich der digitale Schaltzustand des Sensors 1 hierdurch ändert. Stattdessen können aber auch Sensoren 1 mit analogen Schaltzuständen, so auch elektronische Geber wie u.a. solche mit Kodierfunktion in Form von kodierten "TAGs", gegebenenfalls gemischt mit solchen mit analogen Schaltzuständen vorhanden sein.The monitoring device shown comprises a multiplicity of sensors 1 with analog or digital switching states. As shown, this can be, for example, a mechanical-electrical switching element comprising an opener 1a and a closer 1b, that can be operated together act. The sensors 1 or the like on doors, flaps, passageways. on a device to be secured such as a machine, system or the like. be attached so that when opening the door, flap or the like. the sensor 1 is actuated, that is to say in the illustrated case the break contact 1a is opened and the break contact 1b is closed, ie the digital switching state of the sensor 1 changes as a result. Instead, however, sensors 1 with analog switching states, including electronic transmitters such as those with coding function in the form of coded “TAGs”, may also be mixed with those with analog switching states.

Zu jeden Sensor 1 gehört ein einen Taktgeber (Watchdog) umfassender Sensorprozessor 2, der einerseits über eine Busanschaltung 3 mit einem Zweidraht-Bus 4 und andererseits mit einem nichtflüchtigen Speicher 5, einem E²PROM, verbunden ist. Der Zweidraht-Bus 4 kann aus normalen, nicht abgeschirmten Drähten hergestellt sein und eine baum- und/oder sternförmige Struktur aufweisen. Ein Draht des Zweidraht-Bus 4, z.B. der negative, ist galvanisch mit Maschinenerde verbindbar, während der andere Draht Energie und Signale überträgt, wobei die Übertragung von Signalen durch Taktung der Betriebsspannung erfolgt.Each sensor 1 has a sensor processor 2 comprising a clock (watchdog), which is connected on the one hand via a bus connection 3 to a two-wire bus 4 and on the other hand to a non-volatile memory 5, an E²PROM. The two-wire bus 4 can be made of normal, unshielded wires and have a tree and / or star-shaped structure. One wire of the two-wire bus 4, e.g. the negative one can be galvanically connected to machine earth, while the other wire transmits energy and signals, whereby the transmission of signals takes place by clocking the operating voltage.

Sämtliche Sensoren 1 sind über den Zweidraht-Bus 4 mit einer Auswerteschaltung verbunden, die im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei vorzugsweise diversitäre Auswerteprozessoren 6', 6'' umfaßt, die mit dem Zweidraht-Bus 4 ebenfalls über jeweils eine Busanschaltung 3 sowie untereinander kommunizierend verbunden sind. Die jeweils einen Taktgeber (Watchdog) umfassenden Auswerteprozessoren 6', 6'' können beispielsweise mit je einem Eingang von zwei Relais 7', 7'' verbunden sein. Außerdem gehört zu jedem Auswerteprozessor 6', 6'' ein nichtflüchtiger Speicher 8, ein E²PROM. Die Speicher 8 beinhalten jeweils die Anzahl von vorhandenen, zu überwachenden Sensoren 1.All sensors 1 are connected via the two-wire bus 4 to an evaluation circuit which, in the exemplary embodiment shown, comprises two preferably diverse evaluation processors 6 ′, 6 ″, which are likewise connected to the two-wire bus 4 via a respective bus connection 3 and communicating with one another. The evaluation processors 6 ', 6' 'each comprising a clock generator (watchdog) can be connected, for example, to an input of two relays 7', 7 ''. In addition, each evaluation processor 6 ', 6' 'has a non-volatile memory 8, an E²PROM. The memories 8 each contain the number of existing sensors 1 to be monitored.

Der Zweidraht-Bus 4 ist an ein irgendwo untergebrachtes Busnetzteil 9, eine Konstantstromquelle (z.B. 24 V Gleichstrom) angeschlossen. Die einzelnen Bauteile der Überwachungseinrichtung werden über den Zweidraht-Bus 4 mit Energie versorgt. Zu diesem Zweck sind die Busanschaltungen 3 entsprechend ausgelegt (vgl. auch Fig. 2 und nachfolgende Beschreibung hiervon). Durch einen hohen Innenwiderstand des Busnetzteils 9 wird bei der Datenübertragung ein Kurzschluß vermieden.The two-wire bus 4 is connected to a bus power supply unit 9, a constant current source (for example 24 V DC), which is accommodated somewhere. The individual components of the monitoring device are supplied with energy via the two-wire bus 4. For this purpose, the bus connections 3 are designed accordingly (cf. also FIG. 2 and the following Description of this). A high internal resistance of the bus power supply 9 prevents a short circuit during data transmission.

Außerdem kann der Zweidraht-Bus 4 über ein Interface 10 mit einem PC und/oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung verbunden sein. Letztere kann dazu verwendet werden, die Speicher 5, 8 mit den notwendigen Angaben, wie auch gegebenenfalls mit eigener Ckecksumme, zu versehen. Dies ist beispielsweise durch ein einfaches ASCII-Protokoll möglich. Beim Netzeinschalten werden diese Daten aus den Speichern 5, 8 gelesen und mit der Checksumme verglichen sowie in die Speicher der Prozessoren 6', 6'' geladen.In addition, the two-wire bus 4 can be connected via an interface 10 to a PC and / or a programmable logic controller. The latter can be used to provide the memories 5, 8 with the necessary information and, if appropriate, with their own checksum. This is possible, for example, using a simple ASCII protocol. When the power is switched on, this data is read from the memories 5, 8 and compared with the checksum and loaded into the memories of the processors 6 ', 6' '.

Wenn einer der Auswerteprozessoren, etwa 6', den Zweidraht-Bus 4 zum Erreichen eines bestimmten Sensors 1 stimuliert, indem Adresse, Funktion und Prüfwort (beispielsweise eine Checksumme) für einen Sensor 1 als Telegramm auf den Zweidraht-Bus 4 gegeben werden, d.h. daß auf dem Zweidraht-Bus 4 getaktet Pulse erscheinen, die beispielsweise zwischen 5 und 20 V schwanken, werden diese an alle Sensorprozessoren 2 übertragen. Außerdem belauscht hierbei der andere Auswerteprozessor, in diesem Fall 6'' den sendenden Auswerteprozessor 6', um dessen Signal und damit seine Funktion zwecks Redundanz zu überprüfen.If one of the evaluation processors, for example 6 ', stimulates the two-wire bus 4 to reach a specific sensor 1 by giving the address, function and check word (for example a checksum) for a sensor 1 as a telegram to the two-wire bus 4, i.e. that 4 pulses appear on the two-wire bus 4, which fluctuate for example between 5 and 20 V, these are transmitted to all sensor processors 2. In addition, the other evaluation processor, in this case 6 ″, eavesdrops on the sending evaluation processor 6 ′ in order to check its signal and thus its function for the purpose of redundancy.

Jeder Sensorprozessor 2 überprüft die Adresse, indem er den Inhalt seines zugehörigen Speichers 5 mit der gesendeten Adresse vergleicht. Der adressierte Sensorprozessor 2 gibt beispielsweise, wie in Fig. 1 angegeben, entsprechend der übermittelten Funktion 1010 an seinen beiden zum Sensor 1 führenden Ausgängen ein Signal S bzw. S ab. Bei geöffnetem Öffner 1a und geschlossenem Schließer 1b (dies sei der unbetätigte Zustand des Sensors 1) bleiben S und S unverändert und erscheinen als solche wieder an den vom Sensor 1 kommenden Eingängen des Sensorprozessors 2, d.h. die Antwort ist ebenfalls 1010.Each sensor processor 2 checks the address by comparing the content of its associated memory 5 with the sent address. For example, as indicated in FIG. 1, the addressed sensor processor 2 emits a signal S or S at its two outputs leading to the sensor 1 in accordance with the transmitted function 1010. When the normally closed contact 1a is open and the normally open contact 1b is closed (this is the unactuated state of sensor 1), S and S remain unchanged and reappear as such at the inputs of sensor processor 2 coming from sensor 1, i.e. the answer is also 1010.

Wenn der Sensor 1 dagegen betätigt wäre, würde bei der Funktion 1010 als Antwort 1001 erscheinen.On the other hand, if sensor 1 were actuated, answer 10 would appear in function 1010.

Bei der Funktion 0101 würde diese bei unbetätigtem Sensor 1 bestätigt, bei betätigtem Sensor 1 ergäbe sich aber 0110.Function 0101 would confirm this if sensor 1 was not actuated, but if sensor 1 was actuated this would result in 0110.

Entsprechend der Antwort kann der Sensorprozessor 2 eine Zustandsanzeige 11 ansteuern, die beispielsweise aus einer roten und einer grünen LED, die ensprechend dem Zustand zum Aufleuchten gebracht werden, besteht.In accordance with the answer, the sensor processor 2 can control a status display 11, which consists, for example, of a red and one green LEDs, which are lit up according to the state.

Die Antwort vom Sensor 1 wird von beiden Auswerteprozessoren 6', 6'' ausgewertet, wenn die Funktion nicht mit der Antwort übereinstimmt, wird ein entsprechendes die Relais 7' bzw. 7'' schaltendes Signal erzeugt.The response from sensor 1 is evaluated by both evaluation processors 6 ′, 6 ″, if the function does not match the answer, a corresponding signal that switches relays 7 ′ or 7 ″ is generated.

Wird der Sensor 1 nicht erreicht, kommt dies einem Timeoutfehler gleich. Bei jeder Datenstörung ergibt sich ein falsches Prüfwort (Checksumme).If sensor 1 is not reached, this is equivalent to a timeout error. With every data disturbance there is an incorrect check word (checksum).

Nach jeder Sensorüberprüfung oder nach jedem Überprüfungszyklus wird zwischen Auswerteprozessor 6' und 6'' gewechselt.After each sensor check or after each check cycle, there is a switch between evaluation processor 6 'and 6' '.

Zweckmäßigerweise enthalten ein Byte die Adresse und zwei weitere Bytes die Funktion und den Datensatz für den Sensor, während zwei zusätzliche Bytes das Prüfwort enthalten, das die zu übermittelnden Informationen absichert. Bei einer Datenstörung ergibt sich ein falsches Prüfwort. Kommt das Telegramm bereits gestört beim Sensorprozessor 2 an, verweigert dieser die Annahme des Telegramms, so daß die Auswerteschaltung einen Timeoutfehler erkennt. Mehrere derartige Fehler auf dem gleichen Sensor 1 führen zur Störmeldung, da hier mit großer Wahrscheinlichkeit ein Defekt des Sensors 1 vorliegt.One byte expediently contains the address and two further bytes contain the function and the data set for the sensor, while two additional bytes contain the test word which secures the information to be transmitted. In the event of a data fault, the test word is incorrect. If the telegram arrives already disturbed at the sensor processor 2, it refuses to accept the telegram, so that the evaluation circuit detects a timeout error. Several such errors on the same sensor 1 lead to a fault message, since there is a high probability that the sensor 1 is defective.

Es ergibt sich somit eine zweikanalige, infolge Selbstdiagnose fehlersichere Überwachungseinrichtung mit einfacher und verminderter Verdrahtung. Ein Fehler in einem Sensor 1 wird festgestellt, bevor durch Änderung seines Schaltzustandes an der zu sichernden Einrichtung ein gefährlicher Zustand auftreten kann.The result is a two-channel, fail-safe monitoring device due to self-diagnosis with simple and reduced wiring. A fault in a sensor 1 is determined before a dangerous state can occur due to a change in its switching state on the device to be secured.

Haben mehrere Sensoren 1 durch einen Fehler gleiche Adressen, kommt es bei den Antworten der Sensoren 1 zu Datenüberschneidungen. Da der Zweidraht-Bus 4 aktiv "Low" ist, kann jeder Sensor 1 sein Signal durch ein "Low" auf den Zweidraht-Bus 4 übergeben. Hierbei kommt es auf dem Zweidraht-Bus 4 zu einer logischen NOR-Verknüpfung, so daß die berechnete Checksumme nicht gleich der Checksumme des Telegramms ist. Dieser Fehler führt zur Störmeldung.If several sensors 1 have the same addresses due to an error, there will be data overlaps in the responses from sensors 1. Since the two-wire bus 4 is actively "low", each sensor 1 can transmit its signal to the two-wire bus 4 by means of a "low". This results in a logical NOR operation on the two-wire bus 4, so that the calculated checksum is not the same as the checksum of the telegram. This error leads to a fault message.

Gleiches gilt für unterbrochenen Zweidraht-Bus 4. Er führt zum Timeoutfehler. Ist der Zweidraht-Bus 4 fehlerhafterweise auf "high" geklemmt, erkennt dies die Auswerteschaltung beim ersten Sendeversuch. Diese Störung kann ausgewertet und gemeldet werden.The same applies to interrupted two-wire bus 4. It leads to a timeout error. If the two-wire bus 4 is incorrectly connected to "high", the evaluation circuit recognizes this when the first attempt is made to transmit. This fault can be evaluated and reported.

Ferner ist eine Fehleranalyse etwa durch Mithören am Zweidraht-Bus 4 durch einen daran über das Interface 10 angeschlossenen PC (oder SPS) möglich. Auch kann die von den Auswerteprozesssoren 6', 6'' vorgenommene Systemdiagnoseanzeige 12 beispielsweise in Form einer roten und einer grünen LED, die entsprechend zum Aufleuchten bringbar sind, erfolgen.Furthermore, an error analysis is possible, for example, by listening on the two-wire bus 4 using a PC (or PLC) connected to it via the interface 10. The system diagnostic display 12 carried out by the evaluation processors 6 ', 6' 'can also take the form of a red and a green LED, for example, which can be illuminated accordingly.

Eine Ausführungsform einer Busanschaltung 3 ist in Fig. 2 dargestellt. Hiernach umfaßt die Busanschaltung einen Spannungsreglerteil 13 mit einem Pufferkondensator 14, der über eine Diode 15 geladen und gegen Entladung gesperrt wird. Letzterer dient zur Speicherung der jeweiligen Ist-Spannung des Zweidraht-Bus 4 an der jeweiligen Busanschaltung 3 (entsprechend der Entfernung vom Busnetzteil 9 ist die Spannung aufgrund des Ohm'schen Widerstands entsprechend abgefallen). Während der Signalübermittlung, die durch entsprechenden Spannungsabfall gegenüber der Busspannung stattfindet, sichert der Pufferkondensator 14 die Stromversorgung für den zugehörigen Sensorprozessor 2, Sensor 1 und Speicher 5 bzw. den zugehörigen Auswerteprozessor 6', 6'' und Speicher 8.An embodiment of a bus connection 3 is shown in FIG. 2. According to this, the bus connection comprises a voltage regulator part 13 with a buffer capacitor 14, which is charged via a diode 15 and blocked against discharge. The latter is used to store the respective actual voltage of the two-wire bus 4 on the respective bus connection 3 (the voltage has dropped correspondingly due to the distance from the bus power supply 9 due to the ohmic resistance). During the signal transmission, which takes place due to a corresponding voltage drop relative to the bus voltage, the buffer capacitor 14 secures the power supply for the associated sensor processor 2, sensor 1 and memory 5 or the associated evaluation processor 6 ', 6' 'and memory 8.

Ferner umfaßt die Busanschaltung 3 einen Busempfängerteil 16 mit einem Komparator 17 und einer Spannungsteilerschaltung 18. Die Spannungsteilerschaltung 18 teilt und insbesondere halbiert mittels Widerständen 19, 20 die gespeicherte Ist-Busspannung als Vergleichsspannung für den Komparator 17, so daß der Komparator 17 innerhalb eines praktikablen erlaubten Bereichs arbeiten kann, d.h. es ergibt sich eine dynamische Schaltschwelle entsprechend der jeweils vorliegenden Ist-Busspannung, d.h. wenn die Ist-Busspannung an der jeweiligen Busanschaltung 3 abfällt, läuft die Triggerschwelle des Komparators 17 der Ist-Busspannung auf der Hälfte hinterher. Das angelegte Signal wird ebenfalls mittels Widerständen 21, 22 geteilt, und zwar in einem Verhältnis größer als die Teilung durch die Widerstände 19, 20, z.B. gedreiviertelt, so daß die 3/4-Busspannung entsprechend "high" sicher über und die 3/4-Spannung entsprechend "low" (die low-Spannung geht nicht auf Null, sondern beispielsweise wegen des Ohm'schen Leitungswiderstands nur auf etwa 4 bis 5V zurück) sicher unter der Triggerschwelle liegen.Furthermore, the bus interface 3 comprises a bus receiver part 16 with a comparator 17 and a voltage divider circuit 18. The voltage divider circuit 18 divides and in particular halves the stored actual bus voltage as a comparison voltage for the comparator 17 by means of resistors 19, 20, so that the comparator 17 allows within a practical range Range can work, ie there is a dynamic switching threshold corresponding to the actual bus voltage present, ie if the actual bus voltage at the respective bus connection 3 drops, the trigger threshold of the comparator 17 runs halfway behind the actual bus voltage. The applied signal is also divided by means of resistors 21, 22, namely in a ratio greater than the division by resistors 19, 20, for example divided into three, so that the 3/4 bus voltage is correspondingly "high" and the 3/4 -Voltage corresponding to "low" (the low voltage does not go to zero, but only due to the ohmic line resistance, for example about 4 to 5V back) are safely below the trigger threshold.

Außerdem umfaßt die Busanschaltung 3 ein Sendeteil 23 mit einem L²MOSFET-Transistor 24, an dessen Gate das Signal vom Sensorprozessor 2 bzw. vom Auswerteprozessor 6', 6'' über einen Widerstand 29 angelegt wird, so daß dieser entsprechend dem Signal leitend bzw. nichtleitend ist und somit als Schalter dient. Der Transistor 24 ist über parallele, mit seinem Source nach Ground verbundene Widerstände 25, 26 stromüberwacht, die über einen Widerstand 27 mit dem Gate eines mit seiner Anode mit dem Gate des Transistors 24 verbundenen Thyristors 28 verbunden sind. Wenn der Strom durch den Transistor 24 zu hoch wird, fällt eine proportionale Spannung an den Widerständen 25 und 26 ab, so daß über den Widerstand 27 der Triggerpegel des Thyristors 28 erreicht wird. Thyristor 28 wird leitend und schaltet Transistor 24 über den Widerstand 29 aus, so daß verhindert wird, daß ein Überstrom auf den Zweidraht-Bus 4 gelangt. Der Thyristor 28 bleibt dann während der gesamten Sendezeit, d.h. während der Zeit, während der ein Bit übertragen wird, leitend.In addition, the bus connection 3 comprises a transmitting part 23 with an L²MOSFET transistor 24, at the gate of which the signal from the sensor processor 2 or from the evaluation processor 6 ', 6' 'is applied via a resistor 29, so that the latter is conductive or non-conductive according to the signal is and thus serves as a switch. The transistor 24 is current-monitored via parallel resistors 25, 26 connected to its source to ground, which are connected via a resistor 27 to the gate of a thyristor 28 connected to the gate of the transistor 24 by its anode. If the current through transistor 24 becomes too high, a proportional voltage across resistors 25 and 26 drops, so that the trigger level of thyristor 28 is reached via resistor 27. Thyristor 28 becomes conductive and switches transistor 24 off via resistor 29, so that an overcurrent is prevented from reaching the two-wire bus 4. The thyristor 28 then remains throughout the transmission time, i.e. conductive during the time a bit is being transmitted.

Ein Widerstand 30, der zwischen dem Eingang des Widerstands 29 und Erde geschaltet ist, verhindert ein Einschalten des Transistors 24 beim Hochlaufen der Busspannung am Kondensator 14 vor dem Anlauf der Prozessoren 2, 6', 6'' .A resistor 30, which is connected between the input of the resistor 29 and ground, prevents the transistor 24 from being switched on when the bus voltage on the capacitor 14 starts up before the processors 2, 6 ′, 6 ″ start up.

Ein Kondensator 31 zwischen dem Gate des Thyristors 28 und Erde verhindert eine Zündung des Thyristors 28 bei kurzzeitigen Störungen (Transientenunterdrückung).A capacitor 31 between the gate of the thyristor 28 and ground prevents the thyristor 28 from igniting in the event of brief disturbances (transient suppression).

Eine Diode 32 dient dem Verpolschutz und eine Transsildiode 33 dem Überspannungsschutz.A diode 32 is used for reverse polarity protection and a transsil diode 33 for overvoltage protection.

Ein Widerstand 34 begrenzt den Einschaltstrom und den Laststrom des Transistors 24 im Fehlerfall.A resistor 34 limits the inrush current and the load current of transistor 24 in the event of a fault.

Claims (15)

Überwachungseinrichtung für eine zu sichernde Einrichtung mit einer Vielzahl von Sensoren (1) mit analogen oder digitalen Schaltzuständen, die an eine Auswerteschaltung angeschlossen sind, die ein Schaltsignal in Abhängigkeit von den Schaltzuständen der Sensoren (1) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Sensor (1) eine prozessorgesteuerte Schaltung (2) zur Erfassung seines Schaltzustands zugeordnet ist und die prozessorgesteuerten Schaltungen (2) der Sensoren (1) an einen mit der Auswerteschaltung verbundenen Zweidraht-Bus (4) mit getakteter Datenübertragung angeschlossen sind, wobei die Sensoren (1) über den Zweidraht-Bus (4), der an ein Netzteil (9) angeschlossen die Energieversorgung der Überwachungseinrichtung vornimmt, jeweils mit wechselnden Signalen zur Abgabe entsprechend wechselnder Sensorsignale stimulierbar sind, wobei die Datenübertragung durch Taktung der Betriebsspannung, die an aktiven Busanschaltungen (3) jeweils über eine Pufferschaltung (13) aufrechterhalten wird, erfolgt.Monitoring device for a device to be secured with a plurality of sensors (1) with analog or digital switching states which are connected to an evaluation circuit which generates a switching signal depending on the switching states of the sensors (1), characterized in that each sensor (1 ) a processor-controlled circuit (2) is assigned to detect its switching state and the processor-controlled circuits (2) of the sensors (1) are connected to a two-wire bus (4) with clocked data transmission connected to the evaluation circuit, the sensors (1) being connected via the two-wire bus (4), which connects the power supply to the monitoring device to a power supply unit (9), can be stimulated in each case with alternating signals to emit correspondingly changing sensor signals, the data transmission being carried out by clocking the operating voltage, which is applied to active bus connections (3) in each case upright via a buffer circuit (13) is maintained. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweidraht-Bus (4) stern- und/oder baumförmig ausgebildet ist.Monitoring device according to claim 1, characterized in that the two-wire bus (4) is star-shaped and / or tree-shaped. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels jeder prozessorgesteuerten Schaltung (2) ein Datensatz vom Zweidraht-Bus (4) adressenmäßig mit der zugehörigen Sensoradresse vergleichbar und bei Übereinstimmung einlesbar und ein den Zustand des zugehörigen Sensors (1) wiedergebender Datensatz auf den Zweidraht-Bus (4) gebbar ist.Monitoring device according to claim 1 or 2, characterized in that by means of each processor-controlled circuit (2), a data record from the two-wire bus (4) is comparable in terms of address to the associated sensor address and can be read in if there is a match, and a data record reflecting the state of the associated sensor (1) the two-wire bus (4) can be given. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede prozessorgesteuerten Schaltung (2) einen nichtflüchtigen Speicher (5) für die Sensoradresse umfaßt.Monitoring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that each processor-controlled circuit (2) comprises a non-volatile memory (5) for the sensor address. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweidraht-Bus (4) an ein Konstantstrom-Busnetzteil (9) mit hohem Innenwiderstand angeschlossen ist.Monitoring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the two-wire bus (4) is connected to a constant current bus power supply (9) with a high internal resistance. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung zwei redundante Auswerteprozessoren (6', 6'') jeweils mit einem nichtflüchtigen Speicher (8) umfaßt.Monitoring device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the evaluation circuit comprises two redundant evaluation processors (6 ', 6' ') each with a non-volatile memory (8). Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die prozessorgesteuerten Schaltungen (2) und die Auswerteschaltung jeweils über eine Busanschaltung (3) mit dem Zweidraht-Bus (4) verbunden sind, die die Pufferschaltung (13) für die Betriebspannung umfaßt.Monitoring device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the processor-controlled circuits (2) and the evaluation circuit are each connected to the two-wire bus (4) via a bus connection (3), which comprises the buffer circuit (13) for the operating voltage . Überwachungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschaltung (13) einen über eine Diode (15) ladbaren und gegen Entladung sperrenden Pufferkondensator (14) umfaßt.Monitoring device according to claim 7, characterized in that the buffer circuit (13) comprises a buffer capacitor (14) which can be loaded via a diode (15) and blocks against discharge. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Busanschaltung (3) ein einen Komparator (17) aufweisende Empfängerteil (18) mit einer Triggerschwelle, die entsprechend der an der Busanschaltung (3) anliegenden Ist-Busspannung gleitet, umfaßt.Monitoring device according to Claim 7 or 8, characterized in that the bus connection (3) comprises a receiver part (18) having a comparator (17) with a trigger threshold which slides in accordance with the actual bus voltage applied to the bus connection (3). Überwachungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschwelle durch eine Spannungsteilerschaltung (19, 20) für die Ist-Busspannung bestimmt ist.Monitoring device according to claim 7, characterized in that the trigger threshold is determined by a voltage divider circuit (19, 20) for the actual bus voltage. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsteilerschaltung (21, 22) für einlaufende Signale derart vorgesehen ist, daß die Pegel sicher über bzw. unter der Triggerschwelle liegen.Monitoring device according to claim 9 or 10, characterized in that a voltage divider circuit (21, 22) is provided for incoming signals in such a way that the levels are safely above or below the trigger threshold. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Busanschaltung (3) ein Sendeteil (23) mit einem kurzschlußschützten Schalter (24) aufweist.Monitoring device according to one of claims 7 to 11, characterized in that the bus connection (3) has a transmitting part (23) with a short-circuit protected switch (24). Überwachungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sendeteil (23) einen Thyristor (28) umfaßt, der bei Überstrom auf den Zweidraht-Bus (4) für eine ganze Bitzeit des Signals gesperrt ist.Monitoring device according to claim 12, characterized in that the transmitting part (23) comprises a thyristor (28) which is blocked for an entire bit time of the signal in the event of overcurrent on the two-wire bus (4). Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede prozessorgesteuerte Schaltung (2) und gegebenenfalls die Auswerteschaltung eine Zustandsanzeige (11, 12) auf-weisen.Monitoring device according to one of claims 1 to 13, characterized in that each processor-controlled circuit (2) and optionally the evaluation circuit have a status display (11, 12). Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweidraht-Bus (4) an einen PC bzw. eine speicherprogrammierbare Steuerung angeschlossen ist.Monitoring device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the two-wire bus (4) is connected to a PC or a programmable logic controller.
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