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Schaltungsanordnung zur Uebertragung von Binaersignalen ueber eine analoge Stromschleife

IP.com Disclosure Number: IPCOM000011420D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 3 (2003-03-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-Mar-25
Document File: 2 page(s) / 257K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Durch eine besondere Anordnung einer Schaltung, die als Prozessinterface zur Erfassung von digitalen Prozesssignalen in der Prozesstechnik dient, kann eine Uebertragung von Binaersignalen ueber eine analoge Stromschleife realisiert werden. Dabei formt als zentrales Element ein Digital-Analog-Messumformer die am Prozessort anfallenden Digitalsignale (z.B. NAMUR-Signal oder die Kodierstellung eines Drehgebers) in ein Stromsignal (z.B. 4...20 mA) um. Durch diese Anordnung werden Leitungen zu den Erfassungsmodulen eingespart. Die acht digitalen Eingangssignale werden beispielsweise einem 10-Bit-Digital-Analogumsetzer zugefuehrt, der fuer die Kombination der Binaersignale (255 Moeglichkeiten) eine Gewichtung in ein analoges Signal vornimmt. Das auf diese Weise gewonnene Analogsignal mit 10-Bit-Stufung wird einem Analogeingabemodul mit groesserer Aufloesung zugefuehrt. Waehrend die analogen Eingaben mit einer groesseren Aufloesung (>10 Bit) verschluesseln, koennen so die Gewichtungsschritte aus dem Analogsignal ausdekodiert werden, um daraus wieder Binaerinformationen der einzelnen Schalter zu erhalten. Als Uebertragungssignal werden vorwiegend 4...20 mA empfohlen, da bei dieser Betriebsart eine Drahtbrucherkennung durch das Eingabemodul aufgrund des „Live Zero-Prinzips“ gegeben ist. Eine sicherheitstechnische Betrachtung an einem Ex(i)-Kanal einer Analogeingabe-Baugruppe ist einfacher als in der Kombination von n-Kanaelen an die Digitaleingaben. Die beschriebene Einheit stellt also einen Konzentrator fuer Digitalsignale dar, so dass lediglich ausgangsseitig ein analoges Stromsignal zur weiteren Verarbeitungseinheit zugefuehrt werden muss. Die Versorgung wird dabei aus der von der Analogeingabe zur Verfuegung gestellten Messumformerversorgung entnommen. Das nachfolgende Beispiel zeigt eine Musterschaltung, bei der acht NAMUR-Signale (NAMUR: Normen-Arbeitsgemeinschaft fuer Mess- und Prozesstechnik in der chemischen Industrie) erfasst und an eine Ex(i)-Analogeinheit fuer Messumformer gefuehrt werden koennen. Zur vereinfachten Darstellung ist eine 4-Draht-Version aufgebaut, die mit der Messumformerversorgung der Analogeingabe versorgt wird. Damit koennen dann 32 NAMUR-Signale erfasst und mit 4 x 3 Leistungen an eine Analogeingabe angeschlossen werden.

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S

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Schaltungsanordnung zur Uebertragung von Binaersignalen ueber eine analoge Stromschleife

Idea: Wolfgang Klumpp, DE-Karlsruhe

Durch eine besondere Anordnung einer Schaltung, die als Prozessinterface zur Erfassung von digitalen Prozesssignalen in der Prozesstechnik dient, kann eine Uebertragung von Binaersignalen ueber eine analoge Stromschleife realisiert werden.

Dabei formt als zentrales Element ein Digital-Analog-Messumformer die am Prozessort anfallenden Digitalsignale (z.B. NAMUR-Signal oder die Kodierstellung eines Drehgebers) in ein Stromsignal (z.B. 4...20 mA) um. Durch diese Anordnung werden Leitungen zu den Erfassungsmodulen eingespart. Die acht digitalen Eingangssignale werden beispielsweise einem 10-Bit-Digital-Analogumsetzer zugefuehrt, der fuer die Kombination der Binaersignale (255 Moeglichkeiten) eine Gewichtung in ein analoges Signal vornimmt. Das auf diese Weise gewonnene Analogsignal mit 10-Bit-Stufung wird einem Analogeingabemodul mit groesserer Aufloesung zugefuehrt.

Waehrend die analogen Eingaben mit einer groesseren Aufloesung (>10 Bit) verschluesseln, koennen so die Gewichtungsschritte aus dem Analogsignal ausdekodiert werden, um daraus wieder Binaerinformationen der einzelnen Schalter zu erhalten.

Als Uebertragungssignal werden vorwiegend 4...20 mA empfohlen, da bei dieser Betriebsart eine Drahtbrucherkennung durch das Eingabemodul aufgrund des "Live Zero-Prinzips" gegeben ist. Eine sicherhei...