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技術 データ交換のための伝送システム

出願人 ヴォーダフォン・ホールディング・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
発明者 カール‐ハインツ・ニーマンミヒェル・ヘルムート
出願日 1993年11月12日 (27年1ヶ月経過) 出願番号 1993-307344
公開日 1995年1月10日 (25年11ヶ月経過) 公開番号 1995-006128
状態 特許登録済
技術分野 バス制御
主要キーワード 測定値発生器 目標値情報 中央モジュール 使用バス バス制御器 組合せ装置 スイッチフレーム 所要出力
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年1月10日)のものです。
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図面 (11)

目的

制御するプロセス(100) を介するフィードバックを有するデジタル制御装置の系の中に分散配置されている多数の装置の間のデータ交換リアルタイムで円滑に行う。

構成

持続性アクセス特性を有するシステムバス(20)の外に、優先順位持続性アクセス特性を有する伝送プロトコルを有し少なくとも2つの中央演算処理装置(40/1〜40/3)が接続されている少なくとも1つの横方向バス(30/1, 30/2)を設ける。さらに、各中央演算処理装置(40/1〜40/3)に、優先順位持続性アクセス特性を有する伝送プロトコルを有し少なくとも1つの入出力装置(80/11〜80/31)が接続されている少なくとも1つの入出力バス(50/1〜50/3)が割当てられる。システムバス(20)には、監視領域(10)の中で構成装置(11)、操作装置(13)及び観察装置(13)が接続される。入出力装置(80/11〜80/31)には測定値発生器(90/1〜90/k)及び調整素子(95/1〜95/m)が接続される。

概要

背景

プロセス制御のためのデジタル制御装置で、プロセス固有入力パラメータ測定値)は、所与プロセスパラメータいわゆるフラグと結合される。この結合の結果は、出力パラメータとして調整素子に出力され、調整素子は、入力パラメータに依存して制御プロセスの経過を制御する。

デジタル制御装置は、測定値発生器及び調整素子とデジタル制御装置との間の所要伝送線をできるだけ短く保持するためにプロセスの近辺に配置されている。

空間的にプロセスから分離されているいわゆる監視領域の中に操作装置及び観察装置さらにデジタル制御を構成する構成装置が設けられている。

操作装置及び観察装置さらに構成装置は互いに、そしてデジタル制御装置にシリアルバスを介して接続されている。このバスを介して構成データがデジタル制御構成装置からデジタル制御装置へ伝送され、測定値及び制御値がデジタル制御装置から操作装置及び観察装置へ伝送される。その上、制御命令が操作装置からデジタル制御装置へ伝送される。

デジタル制御装置と監視領域内の装置とが空間的に離れていることに起因し、またこのバスのデータ転送速度が高いことにも起因して、以降においてシステムバス呼称するこのバスとしてDIN/ISO 8802 第3部に記載の規格バスシステムETHERNETが使用される。

デジタル制御装置は本質的に、システムバスへのそれぞれのためのバス制御器と複数の入力モジュール及び出力モジュールとに接続されている中央演算処理装置から成る。入力モジュールには測定値発生器が接続され、出力モジュールには調整素子が接続されている。

中央演算処理装置の処理能力は、構成要素固有で制限される。プロセス固有に必要な測定値発生器及び調整素子の数に依存し、かつそれらの順次の所要出力又は操作の頻度に依存して、それぞれシステムバスに接続されている複数の中央演算処理装置を設けることが必要である。

制御シーケンス割当られている測定値発生器及び調整素子は、プロセス固有の空間的配置に依存して異なる中央演算処理装置の入力モジュール又は出力モジュールに接続されている。従って測定値又は出力パラメータは、それぞれ別の当該の中央演算処理装置に伝送しなければならない。

とりわけ時間が重要な要素であるプロセスの場合、このデータ伝送はいわゆる実時間(リアルタイム)で実現しなければならない。すなわち、測定値検出と、割当られている中央演算処理装置への伝送との間の時間遅延、又は当該の中央演算処理装置での調整値発生と、当該の調整素子に対応する出力モジュールが接続されている中央演算処理装置への調整値の伝送との間の時間遅延は回避しなければならない。

さらに、測定値又は調整値は、それぞれの入力モジュール又は出力モジュールと、対応する中央演算処理装置との間を実時間で伝送しなければならない。

中央演算処理装置を接続するシステムバスは、その伝送プロトコルに起因して実時間データ伝送には適しない。何故ならばETHERNETは、非持続性アクセス特性(nonpersistentes Zugriffverfahren)を有するからであるる。

概要

制御するプロセス(100) を介するフィードバックを有するデジタル制御装置の系の中に分散配置されている多数の装置の間のデータ交換をリアルタイムで円滑に行う。

非持続性アクセス特性を有するシステムバス(20)の外に、優先順位持続性アクセス特性を有する伝送プロトコルを有し少なくとも2つの中央演算処理装置(40/1〜40/3)が接続されている少なくとも1つの横方向バス(30/1, 30/2)を設ける。さらに、各中央演算処理装置(40/1〜40/3)に、優先順位持続性アクセス特性を有する伝送プロトコルを有し少なくとも1つの入出力装置(80/11〜80/31)が接続されている少なくとも1つの入出力バス(50/1〜50/3)が割当てられる。システムバス(20)には、監視領域(10)の中で構成装置(11)、操作装置(13)及び観察装置(13)が接続される。入出力装置(80/11〜80/31)には測定値発生器(90/1〜90/k)及び調整素子(95/1〜95/m)が接続される。

目的

本発明の課題は、中央演算処理装置と観察装置及び操作装置及び構成装置との間のデータ交換を阻止することなしに、複数の中央演算処理装置間の実時間データ転送及び入力モジュール又は出力モジュールとそれぞれ対応する中央演算処理装置との間の実時間データ転送を可能にする、デジタル制御装置の中に分散配置されている装置の間のデータ交換のための伝送システムを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

それぞれ1つの入出力装置が接続されている少なくとも2つの中央演算処理装置具備し、システムバスを介して中央演算処理装置に接続され監視領域内に配置されている構成装置及び操作装置及び観察装置をさらに具備するデジタル制御装置の系の中に分散配置されている装置の間のデータ交換のための伝送ステムにおいて、前記システムバス(20)が非持続性アクセス特性を有し、少なくとも2つの前記中央演算処理装置(40)が接続されている優先順位持続性アクセス特性を有する少なくとも1つの横方向バス(30)が設けられ、少なくとも各前記中央演算処理装置(40)に、優先順位持続性アクセス特性を有し少なくとも1つの前記入出力装置(80)が接続されている少なくとも1つの入出力バス(50,60,70)が割当てられていることを特徴とするデータ交換のための伝送システム。

請求項2

中央演算処理装置(40)が群に分配可能であり、各前記群には、それぞれの前記群の中央演算処理装置が接続されているそれぞれ1つの別個の横方向バス(30)が割当てられていることを特徴とする請求項1に記載のデータ交換のための伝送システム。

請求項3

各入出力装置(80)が、少なくとも1つの入出力バス(50,60,70)に接続可能なn個の接続モジュール(80/11−1〜80/31−n)を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のデータ交換のための伝送システム。

請求項4

各接続モジュール(80/11−1〜80/31−n)が1つの入出力バス(50/1〜70/2)に固定割当てされていることを特徴とする請求項3に記載のデータ交換のための伝送システム。

請求項5

入出力装置(80/11〜80/31)の各接続モジュール(80/11−1〜80/31−n)が、前記入出力装置(80/11〜80/31)に接続されている入出力バス(50/1〜70/2)に接続可能であることを特徴とする請求項3に記載のデータ交換のための伝送システム。

技術分野

0001

本発明は、制御するプロセスを介するフィードバックを有するデジタル制御装置の系の中に分散配置されている装置の間のデータ交換のための伝送ステムに関する。

背景技術

0002

プロセス制御のためのデジタル制御装置で、プロセス固有入力パラメータ測定値)は、所与プロセスパラメータいわゆるフラグと結合される。この結合の結果は、出力パラメータとして調整素子に出力され、調整素子は、入力パラメータに依存して制御プロセスの経過を制御する。

0003

デジタル制御装置は、測定値発生器及び調整素子とデジタル制御装置との間の所要伝送線をできるだけ短く保持するためにプロセスの近辺に配置されている。

0004

空間的にプロセスから分離されているいわゆる監視領域の中に操作装置及び観察装置さらにデジタル制御を構成する構成装置が設けられている。

0005

操作装置及び観察装置さらに構成装置は互いに、そしてデジタル制御装置にシリアルバスを介して接続されている。このバスを介して構成データがデジタル制御構成装置からデジタル制御装置へ伝送され、測定値及び制御値がデジタル制御装置から操作装置及び観察装置へ伝送される。その上、制御命令が操作装置からデジタル制御装置へ伝送される。

0006

デジタル制御装置と監視領域内の装置とが空間的に離れていることに起因し、またこのバスのデータ転送速度が高いことにも起因して、以降においてシステムバス呼称するこのバスとしてDIN/ISO 8802 第3部に記載の規格バスシステムETHERNETが使用される。

0007

デジタル制御装置は本質的に、システムバスへのそれぞれのためのバス制御器と複数の入力モジュール及び出力モジュールとに接続されている中央演算処理装置から成る。入力モジュールには測定値発生器が接続され、出力モジュールには調整素子が接続されている。

0008

中央演算処理装置の処理能力は、構成要素固有で制限される。プロセス固有に必要な測定値発生器及び調整素子の数に依存し、かつそれらの順次の所要出力又は操作の頻度に依存して、それぞれシステムバスに接続されている複数の中央演算処理装置を設けることが必要である。

0009

制御シーケンス割当られている測定値発生器及び調整素子は、プロセス固有の空間的配置に依存して異なる中央演算処理装置の入力モジュール又は出力モジュールに接続されている。従って測定値又は出力パラメータは、それぞれ別の当該の中央演算処理装置に伝送しなければならない。

0010

とりわけ時間が重要な要素であるプロセスの場合、このデータ伝送はいわゆる実時間(リアルタイム)で実現しなければならない。すなわち、測定値検出と、割当られている中央演算処理装置への伝送との間の時間遅延、又は当該の中央演算処理装置での調整値発生と、当該の調整素子に対応する出力モジュールが接続されている中央演算処理装置への調整値の伝送との間の時間遅延は回避しなければならない。

0011

さらに、測定値又は調整値は、それぞれの入力モジュール又は出力モジュールと、対応する中央演算処理装置との間を実時間で伝送しなければならない。

0012

中央演算処理装置を接続するシステムバスは、その伝送プロトコルに起因して実時間データ伝送には適しない。何故ならばETHERNETは、非持続性アクセス特性(nonpersistentes Zugriffverfahren)を有するからであるる。

発明が解決しようとする課題

0013

本発明の課題は、中央演算処理装置と観察装置及び操作装置及び構成装置との間のデータ交換を阻止することなしに、複数の中央演算処理装置間の実時間データ転送及び入力モジュール又は出力モジュールとそれぞれ対応する中央演算処理装置との間の実時間データ転送を可能にする、デジタル制御装置の中に分散配置されている装置の間のデータ交換のための伝送システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0014

本発明では、すべての中央演算処理装置、操作装置、観察装置、構成装置が接続されている非持続性アクセス特性(nonpersistentes Zugriffverfahren)を有するシステムバスから出発して、優先順位持続性アクセス特性(prioritaetspersistentes Zugriffsverfahren) を有する伝送プロトコルを有し中央演算処理装置のみが少なくとも2つ接続されている少なくとも1つの横方向バスが設けられている。

0015

さらに、各中央演算処理装置には、優先順位持続性アクセス特性を有する伝送プロトコルを有しそれぞれ少なくとも1つの入力モジュール又は出力モジュールが接続されている少なくとも1つの別のバスが割当てられている。

0016

さらに、デジタル制御の構成の範囲内で、例えば測定値、目標値、中間結果又はフラグ等の伝送する情報に、優先順位の形のランクが割当てられる。

0017

従って、複数の伝送可能な装置が接続バスアクセスしようとすると、常に最高優先順位の情報が伝送される。このようにして、優先順位持続性アクセス特性を有するバスのうちの1つに接続されている装置の間で優先順位に依存して実時間でデータ転送することが可能である。

0018

図1において、空間的に広がり様式化されて示されているプロセス100に個数kの測定値発生器90/1〜90/k及び個数mの調整素子95/1〜95/mが接続されている。

0019

各測定値発生器90/1〜90/k及び各調整素子95/1〜95/mは、近辺に位置する以降において入出力装置と呼ぶ入出力機器80/11〜80/31の個数nの接続モジュール80/11−1〜80/31−nの1つに接続されている。

0020

データ入力のための接続モジュールと、データ出力のための接続モジュールとは区別される。接続モジュール80/11−1には測定値発生器90/1が接続されている。接続モジュール80/11−1〜80/31−nは入力接続モジュールである。接続モジュール80/11−2には調整素子95/1が接続されている。接続モジュール80/11−2は出力接続モジュールである。

0021

少なくとも1つの入出力装置80に、動作シーケンスの数及び時間順序に依存して中央演算処理装置40が割当てられている。図1には例として、中央演算処理装置40への入出力装置80の割当ての多数の可能な組合せのうちの3つが示されている。

0022

中央演算処理装置40/1は、以降において入出力バスと呼ぶ平行に走行するシリアルバス50/1,50/2及び50/3を介して2つの入出力装置80/11,80/12及び80/13に接続されている。

0023

このように形成されている接続は、多数のデータが、異なる接続モジュール80/11−1〜80/13−nと中央演算処理装置40/1との間を短時間で伝送され、動作シーケンスが簡単な命令シーケンスすなわちデータ伝送量データ処理量に比して大幅に大きい場合に非常に好適である。

0024

入出力バス50/1,50/2及び50/3のそれぞれは、中央演算処理装置40/1に割当てられている各入出力装置80/11,80/12及び80/13に接続されている。

0025

これにより、必要な場合には、接続されているすべての入出力装置80/11,80/12,80/13はデータを同時に送信又は受信でき、対応する要求がなされた場合には入出力装置80/11,80/12又は80/13のうちの1つがすべての入出力バス50/1,50/2及び50/3を介して同時にデータを送信又は受信できる。

0026

その上、個々の中央演算処理装置入出力バス50/1,50/2及び50/3のデータ伝送方向は、入出力装置80/11,80/12及び80/13のうちの1つとの間のデータ転送のために分割可能であり、これにより例えば入出力バス50/1及び50/2等の2つの入出力バスの上でデータが中央演算処理装置40/1からこれに対応する例えば入出力装置80/12等の入出力装置へ伝送されると同時にデータが入出力装置80/12から入出力バス50/3を介して中央演算処理装置40/1へ伝送されるか又は逆に伝送されることが可能である。

0027

中央演算処理装置40/2は入出力バス60を介して2つの入出力装置80/21及び80/22に接続されている。このように形成されている接続は、プロセス100の部分を制御するために、中央演算処理装置40/2でのデータ処理に比して小さいデータ伝送量を有する一連の測定値発生器90及び調整素子95を接続する場合に特に好適である。

0028

個々の入出力装置80/21及び80/22の測定値と、入出力装置80/21及び80/22への調整値とは別個に順次に伝送できる。

0029

中央演算処理装置40/3は、平行に走行する2つの入出力バス70/1及び70/2を介してただ1つの入出力装置80/31に接続されている。この構成は、比較的小さい数nの測定値発生器90及び調整素子95しか接続可能でないにもかかわらずデータ伝送量とデータ処理量とが、プロセスに起因して和としてはどちらも同様に大きい場合に特に有利である。

0030

2つの入出力バス70/1及び70/2を介して同時に測定値を入出力装置80/31から中央演算処理装置40/3へ伝送できるか、又は調整値を中央演算処理装置40/3から入出力装置80/31へ伝送できる。

0031

その上、同時に例えば70/1等の入出力バスのうちの1つを介して測定値を中央演算処理装置40/3へ伝送し、他方の中央演算処理装置70/2を介して調整値を入出力装置80/31へ伝送できる。

0032

入出力バス50/1〜70/2は、バスへの接続送信装置の優先順位持続性アクセスを可能にする伝送プロトコルを有するバスシステムである。ただし送信装置とは、各入出力バス50,60又は70に接続されている中央演算処理装置40及び入出力装置80のことである。

0033

有利には入出力バス50/1〜70/2のために、規格草案ISO/DIS11898に記載のCAN標準によるバスシステムを使用する。

0034

各入出力装置80/11〜80/31にはそれぞれ複数の接続モジュール80/11−1〜80/31−nが割当てられている。この場合、明瞭のために図1にはこの入出力装置80/11〜80/31に正確に個数nの接続モジュール80/11−1〜80/11−n...80/11−n〜80/31−nが割当てられている。

0035

本発明の具体的な実現の範囲内で、例えば80/11等の1つの接続モジュールに割当られている接続モジュールの個数nは、この場合には80/11−1〜80/11−nであるが、構造的プリセット値及び境界条件に依存し、また入出力装置ごとに異なることもある。

0036

その上、中央演算処理装置40/1〜40/3は、図1の監視領域内でそれぞれ1つの構成装置11,操作装置12及び観察装置13に接続されているシステムバス20に接続されている。これらの装置11,12及び13のためには通常はパーソナルコンピュータが使用される。

0037

制御するプロセスに依存して、監視領域内の装置11,12及び13の機能的割当てを組合せると好適である。例えば、操作と観察とを機器側で機能的に統合し、これにより、組合せられた1つ又は複数の操作/観察組合せ装置12,13をシステムバス20に接続することが可能である。

0038

制御するプロセス100が許容するならば、デジタル制御装置の構成も操作/観察組合せ装置12,13から行うことが可能である。

0039

システムバス20にはデータ転送速度に関して高い要求が課せられる。この場合、バスにデータ伝送を要求する事象と、実際のデータ伝送との間の制約関係は2次的な重要性である。従って、例えばDIN/ISOの第3部として規格のETHERNET等の非持続性アクセス特性を有するバスシステムがシステムバス20として適する。

0040

さらに図1には、すべての中央演算処理装置40/1〜40/3が接続されている第1の横方向バス30/1と、中央演算処理装置40/1及び40/2が接続されている第2の横方向バス30/2が接続されている。

0041

これらの横方向バス30/1及び30/2は、優先順位持続性アクセス特性を有する伝送プロトコルを有し、個々の中央演算処理装置40/1〜40/3の間の実時間のデータ伝送に用いられる。

0042

中央演算処理装置40の間を伝送するデータの量に依存して1つ又は複数の横方向バス30が設けられている。

0043

図1に示されているデジタル制御装置のために、プロセス固有に中央演算処理装置40/1と40/2との間には高いデータ転送量予測される。従って中央演算処理装置40/1及び40/2は2つの横方向バス30/1及び30/2を介して互いに接続されている。

0044

これに対して、中央演算処理装置40/3と中央演算処理装置40/1及び40/2との間にはプロセス固有に比較的小さいデータ転送量が予測され、従って中央演算処理装置40/3を横方向バス30/1及び30/2のうちの1つに接続するだけで十分要求に答えられる。

0045

図1では中央演算処理装置40/3は横方向バス30/1に接続されている。

0046

中央演算処理装置40/1〜40/3の間の時間的に定められたデータ伝送の必要性を示すために情報の流れを次に例に基づいて説明する。

0047

制御シーケンスの発生は中央演算処理装置40/1で行われる。この制御シーケンスにより応動可能な調整素子は調整素子95/1であり、この制御シーケンスのためのデータ源は測定値発生器90/kである。

0048

測定値発生器90/kは、入出力バス70/1及び70/2を介して中央演算処理装置40/3に接続されている入力接続モジュール80/31−nに接続されている。

0049

調整素子95/1は、入出力バス50/1〜50/3を介して中央演算処理装置40/1に接続されている出力接続モジュール80/11−2に接続されている。

0050

これは、測定値情報が測定値発生器90/kから入出力装置80/31の入力接続モジュール80/31−nと、入出力バス70/1又は70/2と、中央演算処理装置40/3と、横方向バス30/1を介して中央演算処理装置40/1に伝送され、しかも、測定値情報に割当てられている優先順位に依存してできるだけ遅延なしに伝送されることを意味する。

0051

中央演算処理装置40/1でこれらの測定値情報は処理され、目標値情報が発生される。

0052

この目標値情報は、自身に割当られている優先順位に応じて、入出力バス50/1〜50/3のうちの1つを介して、出力接続モジュール80/11−2を有する入出力装置80/11に伝送される。

0053

この動作は、システムバス20全体になんら作用せず、同時に監視領域10の中の装置の入力又は出力データパケットの伝送は可能である。

0054

図2には、中央演算処理装置40/1を例に中央演算処理装置40のブロック回路図が示されている。この中央演算処理装置40/1の主構成部分は、それぞれ1つのシステムバス制御器が接続されているプロセッサ41である。

0055

システムバス制御器42はシステムバス20に接続されている。さらにプロセッサ41には横方向バス43及び入出力バス制御器44が接続されている。

0056

図2に示されている中央演算処理装置40/1のために、それぞれ横方向バス30/1及び30/2のうちの1つに接続されている同一の2つの横方向バス制御器43と、それぞれ入出力バス50/1〜50/3のうちの1つに接続されている同一の3つの入出力バス制御器44とが設けられている。

0057

中央演算処理装置40/2(図1参照)は、横方向バス30/1及び30/2への接続のために2つの横方向バス制御器43を有する。しかし入出力バス60への接続のためには1つの入出力バス制御器44しか必要でない。

0058

中央演算処理装置40/3(図1参照)は、横方向バス30/1への接続のための1つの横方向バス制御器43と、それぞれ入出力バス70/1及び70/2のうちの1つに接続されている2つの入出力バス制御器44とを有する。

0059

図3に入出力装置80/11を例に入出力装置80のブロック回路図の第1の変形例が示されている。入出力装置80/11は、図示されていない測定値発生器及び調整素子の接続のためのn個の接続モジュール80/11−1〜80/11−nを有し、3つの入出力バス50/1〜50/3に接続されている。

0060

そして図3においては、各接続モジュール80/11−1〜80/11−nは入出力バス50/1〜50/3の中の1つに接続されている。

0061

その際有利には、接続モジュール80/11−1〜80/11−nは均等に入出力バス50/1〜50/3に分配されている。例えば3番目毎の接続モジュールを同一の入出力バスに接続することも可能である。

0062

プロセスによっては、伝送データ量に依存して接続モジュール80/11−1〜80/11−nを非均等に入出力バス50/1〜50/3に分配すると有利なこともある。

0063

各場合に各接続モジュール80/11−1〜80/11−nに入出力バス50/1〜50/3のうちのそれぞれ1つが固定して割当られている。

0064

本発明の別の実施例での入出力装置80のブロック回路図の第2の変形例が、図4に入出力装置80/11を例にとって示されている。

0065

入出力装置80/11は、図示されていない測定値発生器及び調整素子への接続のためのn個の接続モジュール80/11−1〜80/11−nをこの場合も有し、3つの入出力バス50/1〜50/3に接続されている。

0066

しかしさらに入出力装置80/11は、すべての入出力バス50/1〜50/3及びすべての接続モジュール80/11−1〜80/11−nに接続されているスイッチフレームを有する。このスイッチフレームを介して各入出力バス50/1〜50/3は各接続モジュール80/11−1〜80/11−nに接続可能である。

0067

従って各接続入出力バス50/1〜50/3を介して各接続モジュール80/11−1〜80/11−nでのデータの入出力が可能である。

0068

この実施例は、時間的に余裕のないデータの伝送のために特に有利である。何故ならば接続モジュール80/11−1〜80/11−nによる高い優先順位でのバスへのデータ伝送要求が、複数の接続入出力バス50/1〜50/3に分配可能であるからである。

0069

デジタル制御装置の構造的形成の範囲内で論理機能要素は、物的にモジュールに統合されて容器システムの中に配置される。有利には、デジタル制御装置のために、一連の物的構造部材を備えるモジュール担体が設けられている。

0070

各モジュール担体は、自身に割当られている論理機能に依存して異なる物的構造部材を備える複数の差し込み場所を有する。

0071

1つの実施例では、それぞれ10個の差し込み場所を有する19Zoll組込み技術(DIN 41494,第1部)が設けられている。

0072

好適には図5に示されているように物的構造部材として制御モジュール35及び入出力装置80が設けられている。

0073

図5には、システムバス20を介して1つの構成装置11と2つの操作/観察組合せ装置12,13とに接続されている5つの制御モジュール35/1〜35/5から成るデジタル制御装置が示されている。

0074

さらに制御モジュール35/4及び35/5は2つの入出力バス30/1及び30/2を介して互いに接続されている。

0075

3つの入出力バス50/1〜50/3を介して制御モジュール35/4に2つの入出力装置80/1及び80/2が接続されている。

0076

図9に示されているように各制御モジュール35/1〜35/5は、配線モジュール36、中央演算処理装置40及び8つの接続モジュールを有する。

0077

図9に示されている制御モジュール35は、例えば3つのアナログ出力接続モジュール82、2つのデジタル出力接続モジュール83及び3つのデジタル入力接続モジュール84を有し、これらにはそれぞれ調整素子又は測定値発生器が接続可能である。

0078

配線モジュール36を介して接続モジュール35はエネルギーを供給される。さらに、入出力装置80への接続のための入出力バス50/1〜50/3は配線モジュール36を介して中央演算処理装置40に接続されている。

0079

制御モジュール35に物質的に割当られている接続モジュール82,83及び84は、図1入出力論理機器80であり、入出力バス50/1〜50/3を介して中央演算処理装置40に接続されている。

0080

3つの入出力バス50/1〜50/3を接続モジュール82,83及び84に固定割当てし、中央演算処理装置40での入出力データの転送が一様である場合、例えば入出力バス50/1に3つのアナログ入力接続モジュール82が割当てられ、入出力バス50/2に3つのデジタル入力接続モジュール84が割当てられる等のように、2つの入出力バス50/1及び50/2がそれぞれ3つの接続モジュールに割当てられ、第3の入出力バス50/3には例えば2つのデジタル出力接続モジュール83等の残りの2つの接続モジュールが割当てられる。

0081

原理的に、入出力バス50/1〜50/3を接続モジュール82,83及び84に割当てることは自由に選択可能である。

0082

図5では、デジタル制御装置を拡張するために、空間的に離れ物質的に別個のモジュールを形成する入出力装置80/1及び80/2が設けられている。

0083

図10では、これらの入出力装置80/1及び80/2のそれぞれは、1つの配線モジュール36及び9つの接続モジュールを有する。

0084

図10には、2つのアナログ出力接続モジュール82、1つのデジタル出力接続モジュール63、3つのデジタル入力接続モジュール84及び3つのアナログ入力接続モジュール85が示されている。

0085

入出力バス50/1〜50/3は、配線モジュール36に案内されている。配線モジュール36から入出力バス50/1〜50/3は接続モジュール82〜85に分配される。

0086

3つの入出力バス50/1〜50/3が設けられており、中央演算処理装置40での入出力データの転送が一様である場合、それぞれ3つの接続モジュールが入出力バスに割当て可能である。

0087

例えば出力接続モジュール82及び83は入出力バス50/1に接続し、デジタル入力接続モジュール84は入出力バス50/2に接続し、アナログ入力接続モジュール85は第3の入出力バス50/3に接続する。

0088

本発明の別の1つの実施例が図6に示されている。5つの制御モジュール35/1〜35/5が設けられ、それぞれの制御モジュールは、システムバス20にも、2つの横方向バス30/1及び30/2にも3つの入出力バス50/1〜50/3を介して接続されている。

0089

制御モジュール35/1〜35/5の中の1つである制御モジュール35/4に2つの入出力装置80/1と80/2が入出力バス50/1〜50/3を介して接続されている。

0090

しかし、別の各制御モジュール35/1〜35/3及び35/5も、プロセスの必要に応じて場所的に離れている入出力装置80により拡張することが可能である。

0091

横方向バス30/1及び30/2として、規格草案ISO/DIS 11898に記載のCAN標準のバスシステムが設けられ、従って制御モジュール35/1〜35/5は局所的に分離されて、横方向バス30/1及び30/2のそれぞれ40mのケーブル全長まで配置可能である。

0092

図7の本発明の別の1つの実施例では、システムバス20に接続されている制御モジュール35/1〜35/5を群に分配する。

0093

制御モジュールの各群は、互いに分離している横方向バスを介して別個に接続されている。

0094

図7では、第1の群は、横方向バス30/3及び30/4に接続されている制御モジュール35/1〜35/5から形成されている。

0095

第2の群は、横方向バス30/1及び30/2に接続されている制御モジュール35/4及び35/5により形成されている。

0096

横方向バス30/1〜30/4のためにCAN標準のバスシステムを使用する場合、それぞれの横方向バスに群毎に接続されている制御モジュール35/1〜35/3さらに35/4及び35/5は、それぞれ40mのケーブル長まで互いに分離可能である。

0097

各制御モジュール35/1〜35/5は、制御モジュール35/4の例で示されているように、入出力バス50/1〜50/3を介してそれぞれの制御モジュール35/1〜35/5に接続されている外部の入出力装置80/1及び80/2により拡張可能である。

0098

制御モジュール35/1〜35/3それに35/4及び35/5の間の付加的間隔は、システムバス20の使用バスシステムにより決まる。

0099

図8には、システムバス20及び2つの横方向バス30/1及び30/2に接続されている制御モジュール35/4が示されている。制御モジュール35/4は、平行に配置されている3つの入出力バス50/1〜50/3を介して、離れて配置されている入出力装置80/1及び80/2に接続されている。

0100

入出力バス50/1〜50/3は、優先順位持続性アクセス特性(prioritaetspersistentes Zugriffsverfahren) を有するバスシステムである。有利にはCAN標準のバスシステムが使用される。

0101

有利には、制御モジュール35/4に割当られている入出力装置80/1及び80/2は、それぞれの入出力バス50/1〜50/3のための40mのケーブル全長まで制御モジュール35/4から離れて配置可能である。

図面の簡単な説明

0102

図1デジタル制御装置の構成要素の本発明による配置及び結合の原理図である。
図2中央演算処理装置のブロック回路図である。
図3入出力機器のブロック回路図である。
図4スイッチングフレームを有する入出力機器のブロック回路図である。
図5本発明の1つの実施例の概観図である。
図61つの実施されている伝送システムの概観図である。
図7本発明の1つの変形例の概観図である。
図8入出力バスの構造の概観図である。
図9中央モジュールの構造の概観図である。
図10周辺モジュールの構造の概観図である。

--

0103

10監視領域
11構成装置
12操作装置
13観察装置
20システムバス
30,30/1〜30/4 横方向バス
35,35/1〜35/5制御モジュール
40,40/1〜40/3中央演算処理装置
41プロセッサ
42 システムバス制御器
43 横方向バス制御器
44入出力バス制御器
50,50/1〜50/3 入出力バス
60 入出力バス
70,70/1,70/2入出力装置
80,80/11〜80/31 入出力装置
80/11−1〜80/11−n接続モジュール
81スイッチングフレーム
82アナログ出力接続モジュール
83デジタル出力接続モジュール
84デジタル入力接続モジュール
85アナログ入力接続モジュール
90,90/1〜90/k測定値発生器
95,95/1〜95/m調整素子
100 プロセス

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