Verfahren zum Übertragen umfangreicher Datenströme über Rotationsschnittstellen

Abstract

 Umfangreiche Meß- und Steuersignale können sicher und schnell über Rotationsschnittstellen hinweg übertragen und geeigneten Auswerteeinheiten zugeführt werden, wenn die Datensignale am rotierenden Anlagenteil zunächst in einen seriellen, mit zwei Strompfaden zu übertragenden Datenstrom aufbereitet werden, um dann als solcher zum statischen Anlagenteil über eine Rotationsschnittstelle übertragen und dort verarbeitet oder aber fernübertragen zu werden. Die Datenströme werden im statischen Anlagenteil ausgewertet zu Steuersignalen aufbereitet und dann über die gleiche Schnittstelle zurückübertragen. Eine entsprechende Anlage verfügt über die dem rotierenden Anlagenteil zugeordneten Meßwertaufnehmer, eine Meßwertaufbereitung, einer Rotationsschnittstelle sowie einer dem statischen Anlagenteil zugeordneten Datenfernübertragung bzw. einen Decoder und einer Anzeige.

Beschreibung

[0001] Zur Überwachung von Anlagen und Maschinen werden Meßwertfühler und Meßwertaufnehmer eingesetzt, die von ihnen ermittelten Datensignale sollen vom rotierenden auf das statische Anlagenteil übertragen werden. Hierbei entstehen Schwierigkeiten, weil bei den bekannten Verfahren und Anlagen nur eine vielkanalige Übertragung möglich ist. Diese ist nur mit Hilfe eines vielkanaligen Drehüberträgers realisierbar, der kostenintensiv und aufwendig ist, wobei darüber hinaus jeweils nur eine dem jeweiligen Drehüberträger entsprechende Anzahl von Signalen übertragen werden kann. Nachteilig dabei ist weiter, daß ein derartiger Schleifringdrehüberträger bei umfangreichen Meß- und Steuersignaldatenströmen eine genaue und sichere Übertragung der Daten nicht immer gewährleistet.

[0002] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur einfachen und sicheren Übertragung von großen Datenmengen über Rotationsschnittstellen zu konzipieren.

[0003] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Datensignale am rotierenden Anlagenteil in einen seriellen, mit zwei Stromfaden zu übertragenden Datenstrom aufbereitet werden, um dann als solcher zum statischen Anlagenteil übertragen zu werden.

[0004] Dieses Übertragungskonzept trägt Automatisierungsbestrebungen dahingehend Rechnung, daß die Verarbeitung und Erzeugung der verschiedenen Signaltypen sowohl im rotierenden als auch im statischen Anlagenteil und mittels Datenfernübertragung auch in räumlich entfernten Einrichtungen vorgenommen werden kann. Durch die Wandlung der Datensignale in einen seriellen Datenstrom vereinfacht sich die konstruktive Gestaltung der einzusetzenden Rotationsschnittstelle entscheidend, so daß über die Rotationsnahtstelle mit Hilfe eines einzigen Übertragungskanals umfangreiche Datenströme hinweggeleitet werden können. Gleichzeitig ist bei einem derartigen Verfahren eine hohe Störunempfindlichkeit zu verzeichnen, wodurch sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch für den Untertagebetrieb eignet. Mit Hilfe dieses Verfahrens können Gewinnungsmaschinen und Vortriebsmaschinen im untertägigen Berg- und Tunnelbau überwacht und gesteuert werden, und erlauben damit die Einbindung in Autoatisierungskonzepte.

[0005] Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der serielle Datenstrom am statischen Anlagenteil verarbeitet und/oder fernübertragen und aufbereitet wird. Damit ist es möglich, die vom rotierenden Anlagenteil erhaltenen Datenströme sofort auszuwerten und sichtbar zu machen oder sie aber dorthin zu leiten, wo sie zentral für größere Einheiten oder die gesamte Fabrik bzw. Anlage aufbereitet und ausgewertet werden können.

[0006] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung werden die notwendigen Steuer- und Rückmeldesignale in einen seriellen Datenstrom aufbereitet und dann zum rotierenden Anlagenteil übertragen. Mit Hilfe dieses Verfahrens können somit in beiden Richtungen umfangreiche Datenströme über Rotationsschnittstellen hin- und hergeleitet werden. Damit wird es möglich, aufgrund der ermittelten Daten sofort Steuersignale auszufertigen und auf dem gleichen Wege zurückzuleiten, um mit Hilfe von Steuersignalen die Gewinnungsmaschine bzw. das entsprechende Teil der Gewinnungsmaschine zweckmäßig und den Erfordernissen entsprechend zu führen.

[0007] In vorteilhafter Weise können die besonderen Bedingungen des untertägigen Bergbaus bezüglich des Explosionsschutzes gewahrt werden, indem der serielle Datenstrom optoelektronisch über die Rotationsschnittstelle übertragen wird. Damit kommt das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere gerade dem speziellen Sicherheitsbedürfnis des untertägigen Betriebes entgegen, wobei sich dadurch die Möglichkeit ergibt, auch dort mit entsprechend umfangreichen und verfeinerten Überwachungsverfahren und -einrichtungen zu arbeiten, wo dieses bisher aufgrund der Schutzvorschriften nicht möglich war.

[0008] Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Anlage, bei der dem rotierenden Anlagenteil ein oder mehrerer aktive und/oder passive Meßwertaufnehmer, eine Meßwertaufbereitung sowie eine Rotationsschnittestelle und dem statischen Anlagenteil eine Datenfernübertragung und/oder ein Decoder und eine Anzeige zugeordnet ist. Mit Hilfe einer derartigen Anlage können die Signale von dem auf dem rotierenden Anlagenteil angeordneten Meßwertaufnehmer ermittelt bzw. aufgenommen und dann über den statischen Anlagenteil direkt der Anlage zugeordnete Auswerteeinrichtungen oder Übertragungseinrichtungen zugeleitet werden. Die Daten werden seriell aufbereitet, so daß sie auf zwei Stromfaden über die Rotationsschnittstelle auf den statischen Anlagenteil übertragen werden können.

[0009] Nach einer zweckmäßigen Ausbildung besteht die Datenfernübertragung aus einer dem statischen Anlagenteil zugeordneten Anpassung, der Übertragungsstrecke und der dem Empfänger, d.h. der Meß- und Steuerwarte zugeordneten Anpassung. Über diese Teile ist es möglich, die ermittelten Datenströme störungsfrei über große Entfernungen zu leiten, um sie dort zentral auszuwerten, abzuspeichern und Steuersignale zu bilden.

[0010] Um auch die Steuersignale sicher auf dem umgekehrten Weg dem rotierenden Anlagenteil bzw. den dort vorhandenen Steuereinrichtungen wieder zuführen zukönnen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Meß- und Steuerwarte einen Signalgeber für Steuer- und Rückmeldesignale aufweist, der über die Übertragungsstrecke und den Drehüberträger mit einer dem rotierenden Anlagenteil zugeordneten Auswerte- und Steuerlogikzelle sowie Stelleinrichtungen signalmäßig zu verbinden ist. Auf diese Weise werden die Steuer- und Rückmeldesignale in einer solchen Form abgesendet, daß sie seriell wie die Signale auf dem Hinweg transportiert werden.

[0011] Zur Übertragung umfangreicher Meß- und Steuersignaldatenströme über Rotationsschnittstellen hinweg, bringt die vorliegende Erfindung ein sicheres und zweckmäßiges Verfahren und ein entsprechendes Anlagekonzept. Dabei ermöglicht es die Erfindung erstmalig, auch enorm große Datenströme gleichzeitig in beide Richtungen sicher zu übertragen, ohne daß die Rotationsschnittstelle als solche einen Problemkreis darstellt. Außerdem werden Möglichkeiten gegeben, den besonderen Einsatzbedingungen im untertägigen Berg- und Tunnelbau zu genügen, da es ohne weiteres möglich und auch zweckmäßig ist, die Signalübertragung optoelektronisch durchzuführen.

[0012] Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer einzigen schematischen Darstellung weiter erläutert. Dabei ist das rotierende Anlagenteil allgemein mit 1, das statische Anlagenteil allgemein mit 8 und die Meß- und Steuerwarte allgemein mit 13 be_- zeichnet.

[0013] Die Signale werden von dem auf dem rotierenden Anlagenteil 1 installierten aktiven und/oder passiven Meßwertaufnehrer 2 bzw. den Meßwertaufnehmern 2, 3 aufgenommen, dann in der Meßwertaufbereitung 4 einer Aufbereitung dahingehend unterzogen, daß sie durch multiplexes AD-Umsetzen und nachfolgendes parallelserielles Wandeln in einen seriellen Datenstrom überführt werden. Der so gewonnene Datenstrom gelangt über die Rotationsschnittstelle 5, hier biespielsweise dargestellt ein Drehübertrager, auf den statischen Anlagenteil 8, und zwar über die vorhandenen zwei Strompfade.

[0014] Anhand der Pfeile ist angedeutet, daß in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Datenströme in der einen und der anderen Richtung die Rotationsdrehübertrager durchlaufen. Die von den Meßwertaufnehmern 2, 3 und der Meßwertaufbereitung kommenden Datenströme werden im Bereich des statischen Anlagenteils der Datenfernübertragung 9 zugeführt und können nach Durchlaufen der Anpassung 10 über eine lange Übertragungsstrecke 11 und einer anschließenden Anpassung 12 einer zentralen Meß- und Steuerwarte 13 zugeführt werden. Hier ist eine Decodierung vorgesehen und eine Anzeige 13', über die die ermittelten Daten sichtbar gemacht werden können. Außerdem können mit Hilfe der Meß- und Steuerwarte 13 die ermittelten und erhaltenen Datennströme zur Reaktionsbildung herangezogen werden, d.h. zur Steuerung der überwachten Anlage bzw. Maschine.

[0015] Hierzu weist die Meß- und-Steuerwarte 13 einen Signalgeber 15 auf, über den Probleme, spezifische Steuer- und Rückmeldesignale über die Anpassung 12 und die Übertragungsstrecke 11 sowie die Anpassung 10 in digital-serieller Form sowohl auf eine auf dem statischen Anlagenteil befindliche Steuer- und Meldeinrichtung 15' als auch über den Drehüberträger 5 auf eine Auswerte-und Steuerlogikzelle 16 mit nachgeschalteten Stelleinrichtungen 17, 18 weitergegeben werden.

[0016] Der Auswerte- und Steuerlogikzelle 16 am rotierenden Anlagenteil 1 können, wie erwähnt, die entsprechenden Informationen zur Betätigung der Stelleinrichtungen 17, 18 entnommen werden oder über dieses automatisch den entsprechenden Stelleinrichtungen 17, 18 zugeführt werden.

[0017] Mit 20 ist eine Baueinheit bezeichnet, mit der die vom rotierenden Anlagenteil kommenden Datenströme auch sofort im Bereich des statischen Anlagenteils 8 ausgewertet bzw. sichtbar gemacht werden können. Diese Baueinheit 20 kann so ausgebildet und erweitert werden, daß gleichzeitig die ermittelten und hier ankommenden Datenströme zur Reaktionsbildung herangezogen werden können.

[0018] Die Energieversorgung der Baugruppen im dynamischen Anlagenteil erfolgt parallel zum Informationsfluß über den Rotationsdreh- überträger 5. Die Energieversorgung ist einmal dem statischen Anlagenteil zugeordnet und mit 21 bzw. der Meß- und Steuerwarte 13 und mit 22 bezeichnet.

Ansprüche

1. Verfahren zum Übertragen von Meß- und Steuersignalen über Rotationsschnittstellen, insbesondere zum Übertragen von Signalen, die an drehenden Anlagenteilen von Gewinnungsmaschinen im untertägigen Berg- und Tunnelbau gewonnen und auf statische Anlagenteile und Auswerteeinheiten übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensignale am rotierenden Anlagenteil in einen seriellen mit zwei Stromfaden zu übertragenden Datenstrom aufbereitet werden, um dann als solcher zum statischen Anlagenteil übertragen zu werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der serielle Datenstrom am statischen Anlagenteil verarbeitet und/oder fernübertragen und aufbereitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die notwendigen Steuer- und Rückmeldesignale in einen seriellen Datenstrom aufbereitet und dann zum rotierenden Anlagenteil übertragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der serielle Datenstrom optoelektronisch übertragen wird.

5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und/ oder einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem rotierenden Anlagenteil (1) eine oder mehrere aktive und/oder passive Meßwertaufnehmer (2, 3), eine Meßwertaufbereitung (4) sowie eine Rotationsschnittstelle (5) und dem statischen Anlagenteil (8) eine Datenfernübertragung (9) und/oder ein Decoder und eine Anzeige (20) zugeordnet ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenfernübertragung (9) aus einer dem statischen Anlagenteil (8) zugeordneten Anpassung (10), der Übertragungsstrecke (11) und der dem Empfänger, d.h. der Meß- und Steuerwarte (13) zugeordneten Anpassung (12) besteht.

7. Anlage nach Anspruch 5 und Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Steuerwarte (13) einen Signalgeber (15) für Steuer- und Rückmeldesignale aufweist, der über die Übertragungsstrecke (11) und die Rotationsschnittstelle (5) mit einer dem rotierenden Anlagenteil (1) zugeordnete Auswerte- und Steuerlogikzelle (16) sowie Stelleinrichtungen (17, 18) signalmäßig zu verbinden ist.

Zeichnung