• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Um bei einer industriellen Anlage mit räumlich weit verteilten dezentralen Einheiten (2a, 2b, 2c) eine hochgenaue Zeitstempelung von Signalen (S¶a¶, S¶b¶, S¶c¶) zu ermöglichen, die von den dezentralen Einheiten (2a, 2b, 2c) abgegeben werden, ist eine unmittelbare dezentrale Zeitstempelung an der jeweiligen Einheit (2a, 2b, 2c) vorgesehen. Hierbei wird insbesondere auf einen allen Einheiten (2a, 2b, 2c) zur Verfügung stehenden Bustakt eines Bussystems (6) zurückgegriffen. In einer zentralen Erfassungseinheit (4) erfolgt die Umrechnung des jeweiligen Zeitstempels (t¶a¶, t¶b¶, t¶c¶) auf absolute Zeitangaben. Weiterhin ist eine Synchronisation der Buszeit mit der Systemzeit der zentralen Erfassungseinheit (4) vorgesehen.In order to enable highly accurate time stamping of signals (S¶¶¶, S¶¶¶, S¶¶¶) in an industrial installation with spatially widely distributed decentralized units (2a, 2b, 2c), which are provided by the decentralized units (2a, 2b). 2b, 2c), an immediate decentralized time stamping is provided at the respective unit (2a, 2b, 2c). In this case, use is made in particular of a bus clock of a bus system (6) available to all units (2a, 2b, 2c). In a central registration unit (4), the conversion of the respective time stamp (t¶a¶, t¶b¶, t¶c¶) to absolute time data takes place. Furthermore, a synchronization of the bus time with the system time of the central detection unit (4) is provided.
    公开号:DE102004012506A1
    申请号:DE200410012506
    申请日:2004-03-15
    公开日:2005-10-13
    发明作者:Rupert Maier；Ralf Sykosch
    申请人:Siemens AG；
    IPC主号:G05B19-042
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Signalen innerhalbeiner zentralen Erfassungseinheit, wobei die Signale von räumlich getrenntangeordneten dezentralen Einheiten abgeben werden.TheThe invention relates to a method for detecting signals withina central detection unit, the signals being spatially separatedbe issued decentralized units.
    [0002] Derartigedezentrale Einheiten sind beispielsweise Anlagenkomponenten, Kontroll-oder Überwachungsgeräte in einerindustriellen Anlage. Bei einer automatisierten industriellen Anlagemit räumlichweit voneinander getrennten dezentralen Einheiten ist für die Steuerungund Überwachungdes industriellen Prozesses die zeitliche Abfolge der von den einzelnendezentralen Einheiten abgegebenen Signale von Bedeutung. Insbesonderebei einer Störungist zur Ermittlung der auslösendenUrsache eine hochgenaue Erfassung der zeitlichen Abfolge der vonden dezentralen Einheiten abgegebenen Signale erforderlich.suchDecentralized units are, for example, plant components, controlor monitoring devices in oneindustrial plant. In an automated industrial plantwith spatialwidely separated decentralized units is for the controllerand monitoringof the industrial process, the time sequence of the individualdecentralized units emitted signals of importance. Especiallyin case of a faultis to determine the triggeringCause a highly accurate recording of the time sequence ofThe decentralized units emitted signals required.
    [0003] Umdies zu ermöglichen,wird üblicherweise ineiner zentralen Erfassungseinheit, in der die Einzelsignale zusammenlaufenund ausgewertet werden, eine so genannte Zeitstempelung der Signale vorgenommen.Die dezentral abgegebenen Signale werden in der Zentraleinheit alsomit einem Zeitstempel versehen, d. h. den eingehenden Signalen wird eineUhrzeit zugewiesen. Dies ermöglichteine spätereAuswertung der Signale im Hinblick auf ihre zeitliche Abfolge.Aroundto enable thisis usually ina central detection unit in which the individual signals convergeand evaluated, a so-called time stamping of the signals made.The decentralized signals are in the central unit sowith a time stamp, d. H. the incoming signals becomes oneTime assigned. this makes possiblea later oneEvaluation of the signals with regard to their time sequence.
    [0004] Beiräumlichweit getrennten dezentralen Einheiten, die beispielsweise mehrere100 Meter und darüberauseinander liegen, besteht allerdings das Problem, dass z. B. aufGrund der unterschiedlichen Laufzeiten der Signale von den dezentralenEinheiten zu der zentralen Erfassungseinheit die Zeitstempelungeine gewisse Unschärfeaufweist, so dass unter Umständen eineklare Aussage überdie zeitliche Abfolge zweier Signale nicht möglich ist.atspatialwidely separated decentralized units, for example several100 meters and aboveapart, however, there is the problem that z. B. onReason for the different durations of the signals from the decentralizedUnits to the central registration unit the time stampa certain blurso that may have aclear statement aboutthe time sequence of two signals is not possible.
    [0005] DerErfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine hochgenaue Zeitstempelungzu ermöglichen.Of theThe invention is therefore based on the object, a highly accurate time stampingto enable.
    [0006] Gemäß der Erfindungwird diese Aufgabe gelöstdurch ein Verfahren zur Erfassung von Signalen in einer zentralenErfassungseinheit, die von räumlichgetrennt angeordneten dezentralen Einheiten abgegeben werden, wobeidie Signale dezentral an den jeweiligen Einheiten mit einem an allenEinheiten zur Verfügungstehenden Zeitstempel versehen werden. Die Signale werden also dezentralmit einer Zeitangabe versehen.According to the inventionthis task is solvedby a method for detecting signals in a centralRegistration unit, by spatiallyseparated decentralized units are delivered, whereinthe signals decentralized to the respective units with one at allUnits availablebe provided with a timestamp. The signals become decentralizedprovided with a time.
    [0007] DieErfindung geht hierbei von der Überlegungaus, Fehler in der Zeitstempelung der erfassten Signale dadurchzu eliminieren, dass der Zeitstempel unmittelbar vor Ort, also dezentralvorgenommen wird. Da die einzelnen Signale bereits an der dezentralenEinheit den Zeitstempel aufweisen, ist die Datenübertragungszeit zu der zentralenErfassungseinheit unkritisch. Da weiterhin der Zeitstempel an allen Einheitenzur Verfügungsteht ist zudem gewährleistet,dass beispielsweise gleichzeitig auftretende gleichen Ereignisseauch mit dem gleichen Zeitstempel, also mit der Zeitangabe versehenwerden. Die hochgenaue Abbildung der zeitlichen Abfolge der Signale istdaher gegeben. Unter hochgenau wird hierbei eine μsec-genaueZeitstempelung verstanden, so dass selbst Signale, die lediglicheine μsecoder weniger beabstandet sind, im Hinblick auf ihre zeitliche Abfolgeausgewertet werden können.TheInvention is based on the considerationoff, error in the time stamping of the detected signals therebyTo eliminate that timestamp on the spot, ie decentralizedis made. Since the individual signals already at the decentralizedUnit have the time stamp, the data transfer time to the centralDetection unit uncritical. Since there is still the timestamp on all unitsto disposalis also guaranteedthat, for example, coincidental same eventsalso with the same timestamp, so provided with the timebecome. The highly accurate mapping of the timing of the signals istherefore given. Under high precision, this is a μsec-accurateTimestamping understood so that even signals that onlyone μsecor less spaced, in terms of their timingcan be evaluated.
    [0008] Gemäß einerzweckdienlichen Weiterbildung ist vorgesehen, die dezentralen Einheiten über ein Bussystemmiteinander zu verbinden und überdas Bussystem den Zeitstempel zur Verfügung zu stellen. Diese Ausgestaltungnutzt daher üblichetechnische und insbesondere standardisierte Komponenten der Datenübertragungaus, um die gleichzeitige Verfügbarkeitder Zeit stempelung an den dezentralen Einheiten zu gewährleisten.Da die dezentralen Einheiten üblicherweisesowieso miteinander vernetzt sind, ist hierfür allenfalls ein geringer Mehraufwandnotwendig. Die Verbindung überdas Bussystem kann hierbei drahtgebunden oder drahtlos erfolgen.According to oneexpedient further development is provided, the decentralized units via a bus systemto connect with each other and overthe bus system to provide the time stamp. This embodimenttherefore uses usualtechnical and in particular standardized components of data transmissionoff to simultaneous availabilityto ensure the time stamping on the decentralized units.As the decentralized units usuallyanyway networked with each other, this is at best a small extra effortnecessary. The connection overThe bus system can be wired or wireless.
    [0009] Zweckdienlicherweisewird der Bustakt des Bussystems als Zeitangabe für den Zeitstempel herangezogen.Der Bustakt gibt daher unmittelbar und direkt die Zeit an, mit derdas jeweilige Signal versehen wird. Es wird also auf ein standardmäßig im Bussystemintegriertes Zeitelement zurückgegriffen, so dass die Zeitstempelung ohne besonderen Mehraufwanderfolgen kann.Conveniently,the bus clock of the bus system is used as a time for the time stamp.The bus clock therefore indicates directly and directly the time with whichthe respective signal is provided. So it's going to default to the bus systemintegrated time element backgripped, so the time stamping without any extra effortcan be done.
    [0010] Bevorzugtzählt derBustakt periodisch von 0 auf eine vorgegebene Endzeit hoch. Beider Zeitstempelung überden Bustakt handelt es sich daher um eine relative Zeitstempelung,da die überden Bustakt abgegebenen Zeitangaben sich nach Durchlauf einer Bustakt-Periodewiederholen.Preferscounts theBus clock periodically from 0 to a predetermined end time high. atthe time stamping overthe bus clock is therefore a relative time stamp,because the overthe bus clock given time after passing through a bus clock periodto repeat.
    [0011] Insbesonderehandelt es sich hierbei um ein standisiertes Bussystem, insbesondereum das Bussystem mit der Bezeichnung IEEE 1394. Dieses Bussystemist auch unter dem Namen Firewire bekannt und wird beispielsweisein der Unterhaltungselektronik fürVideogeräteeingesetzt. Der Vorteil insbesondere von IEEE 1394 ist u. a. darinzu sehen, dass überden zur Verfügunggestellten Bustakt eine besonders hochgenaue Zeitangabe und damitZeitstempelung möglichist.Especiallythis is a standardized bus system, in particularto the bus system called IEEE 1394. This bus systemis also known as Firewire and becomes, for examplein consumer electronics forvideo equipmentused. The advantage of IEEE 1394 in particular is u. a. in thisto see that overavailableAsked bus clock a particularly high-precision time and thusTime stamping possibleis.
    [0012] Umden an den dezentralen Einheiten über den Bustakt mit einer relativenZeitangabe versehenen Signalen auch absolute Zeiten zuordnen zukönnen,ist gemäß einerzweckdienlichen Weiterbildung vorgesehen, dass die vom Bustakt vorgegebene Zeitangabedes Zeitstempels in der Erfassungseinheit in eine absolute Zeitangabeumgerechnet wird. Dies ist mit vergleichsweise geringem Aufwandmöglich,da lediglich die einzelnen Perioden des Bustakts in der zentralenErfassungsein heit mitgezähltund die vom Bustakt übermitteltenZeitangaben aufaddiert werden müssen.Aroundat the decentralized units via the bus clock with a relativeTime assigned signals also assign absolute timescan,is according to oneexpedient development provided that specified by the bus clock timeof the time stamp in the registration unit in an absolute timeis converted. This is comparatively low costpossible,since only the individual periods of the bus clock in the centralAcquisition unit countedand those transmitted by the bus clockTimes must be added up.
    [0013] Uminsbesondere bei einer Störungdie die Störungverursachende dezentrale Einheit ausfindig machen zu können, istvorzugsweise vorgesehen, dass die mit dem Zeitstempel versehenenSignale im Hinblick auf ihre zeitliche Abfolge ausgewertet werden.Aroundespecially in the event of a faultthe the disorderBeing able to locate causal decentralized unit ispreferably provided that the provided with the time stampSignals are evaluated in terms of their timing.
    [0014] Beider Umrechnung der vom Bustakt vorgegebenen relativen Zeitangabeauf eine von der zentralen Erfassungseinheit vorgegebene absoluteZeitangabe besteht das Problem, dass zwei unterschiedliche Zeitsystememiteinander abgeglichen werden müssen.Allgemein formuliert besteht das Problem, dass mehrere zu einemGesamtsystem verbundene digitale Teilsysteme mit einer für alle Teilsystemegleichen Gesamtsystemzeit arbeiten sollen. In diesem Fall muss eineSynchronisation der einzelnen Teilsystemzeiten erfolgen. Üblicherweisewird hierbei die Uhrzeit eines Teilsystems, das so genannte Zielsystem,als gemeinsame Uhrzeit verwendet und die Systemzeiten der anderenTeilsysteme, die als Quellsysteme bezeichnet werden, werden aufdie Uhrzeit des Zielsystems abgebildet, also synchronisiert. Beider Analyse von Störungenoder der Optimierung in Automatisierungsanlagen mittels verteiltenEinheiten ist füreine genaue Datenauswertung eine Synchronisation bis auf Mikrosekundengenau notwendig.atthe conversion of the relative time specified by the bus clockto an absolute predetermined by the central detection unitTime specification is the problem that two different time systemshave to be compared with each other.Generally formulated the problem exists that several to oneOverall system connected digital subsystems with one for all subsystemssame total system time to work. In this case, one mustSynchronization of the individual subsystem times done. UsuallyHere, the time of a subsystem, the so-called target system,used as the common time and the system times of the othersSubsystems, which are called source systems, will openthe time of the target system is mapped, ie synchronized. atthe analysis of disordersor the optimization in automation systems by means of distributedUnits is foran accurate data evaluation a synchronization down to microsecondsexactly necessary.
    [0015] Beider Synchronisation müssenhierbei insbesondere zwei Probleme gelöst werden. Zum einen bestehenUnterschiede in der Geschwindigkeit der Zeitgeber, die für die Ermittlungder jeweiligen Systemzeit herangezogen werden. Diese resultierenaus Unterschieden oder Ungenauigkeiten bei den als Zeitgeber vorgesehenenQuarzen. Ein weiteres Problem der Synchronisation besteht darin,dass Ungenauigkeiten in der Zeitnehmung bestehen, da der Zeitpunktder Zeitnehmung bei räumlichgetrennten Systemen in der Regel nicht identisch bestimmt werdenkann.atneed to syncIn particular, two problems are solved here. On the one handDifferences in the speed of the timers used for the determinationthe respective system time are used. These resultfrom differences or inaccuracies in the timersQuartz. Another problem with synchronization is thatthat inaccuracies exist in the timekeeping since the timingtimekeeping at spatialseparate systems usually not identically determinedcan.
    [0016] Beidem beschriebenen Verfahren zur Zeitstempelung der Signale über denBustakt werden daher gemäß einerbevorzugten Ausgestaltung der Zeitgeber des Zeitstempels, also derBustaktgeber, und ein weiterer Zeitgeber der Erfassungseinheit miteinandersynchronisiert. Durch die Synchronisation wird hierbei insbesondereauch eine hochgenaue Aussage überden absoluten Zeitabstand zwischen den Zeitangaben zweier Zeitstempelermöglicht.Bei Fehlen einer solchen Synchronisation wäre nämlich beispielsweise nichtgewährleistet,dass der überden Bustakt ermittelte zeitlich Abstand zweier Zeitstempel tatsächlich auchdem absoluten zeitlichen Abstand in der Gesamtsystemzeit, also inder absoluten Zeit der zentralen Erfassungseinheit, entspricht.atthe described method for time stamping the signals over theBus clock are therefore according to apreferred embodiment of the timer of the time stamp, so theBus clock, and another timer of the detection unit with each othersynchronized. Due to the synchronization is in this case in particularalso a highly accurate statement aboutthe absolute time interval between the times of two timestampsallows.For example, in the absence of such a synchronization would not beguaranteedthat overthe bus clock determined time interval of two timestamps actually alsothe absolute time interval in the total system time, ie inthe absolute time of the central registration unit.
    [0017] ZurSynchronisation ist vorzugsweise vorgesehen, dass zu verschiedenenMesszeitpunkten eine jeweilige von dem weiteren Zeitgeber der Erfassungseinheitvorgegebenen Sollzeit oder Zielzeit mit einer jeweiligen Istzeitoder Quellzeit des Zeitgeber des Zeitstempels verglichen wird. Ausdiesem Vergleich wird dann ein Fitparameter für eine Approximation der Abbildungder Istzeit auf die Sollzeit ermittelt. Der Fitparameter wird dabeiwiederholt ermittelt, so dass er und damit die Abbildung zunehmendgenauer wird.toSynchronization is preferably provided that to differentMeasuring times a respective of the other timer of the detection unitpredetermined target time or target time with a respective actual timeor source time of the timestamp timer is compared. OutThis comparison then becomes a fit parameter for an approximation of the mappingthe actual time is determined to the target time. The fit parameter is includedrepeatedly determined so that he and thus the figure increasingbecomes more accurate.
    [0018] Durchdiese Maßnahmewerden daher Abweichungen in den Geschwindigkeiten der einzelnen Zeitgeberberücksichtigt,so dass überden Umrechnungsfaktor des Fitparameters aus der Istzeit die tatsächlicheSollzeit abgeleitet werden kann.ByThis measureTherefore, deviations in the speeds of each timerconsidered,so that overthe conversion factor of the fit parameter from the actual time to the actual oneTarget time can be derived.
    [0019] Umeine möglichsteinfache Abbildung der Istzeit (Quellzeit oder Quellsystem) aufdie Sollzeit (Zielzeit oder Zielsystem) zu ermöglichen, wird gemäß einerzweckdienlichen Weiterbildung eine lineare Approximation vorgenommen.Bevorzugt wird hierbei die Approximation abschnittsweise für jedes Messintervallzwischen zwei Messzeitpunkten wiederholt vorgenommen, so dass derFitparameter überdie lineare Approximation zusehends genauer bestimmt wird.Aroundone possiblesimple mapping of the actual time (source time or source system)To allow the target time (target time or target system) is, according to aexpedient training made a linear approximation.In this case, the approximation is preferred in sections for each measurement intervalrepeated between two measuring times, so that theFit parameters overthe linear approximation is more accurately determined.
    [0020] Dievorgesehene abschnittsweise Approximation der Abbildung der Istzeitauf die Sollzeit erfolgt dabei vorzugsweise gemäß Patentanspruch 12 und insbesonderegemäß den Formelnnach Patentanspruch 13.Theprovided sectionwise approximation of the mapping of the actual timeon the target time is preferably carried out according to claim 12 and in particularaccording to the formulasaccording to claim 13.
    [0021] Diehier beschriebene Synchronisation zweiter Uhren kann allgemein für die Synchronisation zweierZeitsysteme, die innerhalb eines Gesamtsystems auf eine gemeinsameGesamtsystemzeit abgebildet werden sollen, verwendet werden. DieSynchronisation ist daher nicht auf den Anwendungsfall der Zeitstempelung über dasBussystem beschränkt.TheSynchronization second clocks described here can generally for the synchronization of twoTime systems that are based on a common system within an overall systemTotal system time to be mapped to be used. TheSynchronization is therefore not based on the application of time stamping over theBus system limited.
    [0022] Ausführungsbeispieleder Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Eszeigen jeweils in schematischen und stark vereinfachten Darstellungen:embodimentsThe invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. Itshow each in schematic and highly simplified representations:
    [0023] 1 eineausschnittsweise Blockbild-Darstellung einer industriellen Anlagemit räumlichweitverteilten dezentralen Einheiten und einer zentralen Erfassungseinheit,und 1 a fragmentary block diagram representation of an industrial plant with spatially widely distributed decentralized units and a central detection unit, and
    [0024] 2 einDiagramm zur Erläuterungder linearen abschnittsweisen Approximation zur Synchronisationzweier Uhren. 2 a diagram for explaining the linear section-wise approximation for synchronization of two clocks.
    [0025] Gemäß 1 umfasstein System mehre dezentrale Einheiten 2a, 2b, 2c sowieeine zentrale Erfassungseinheit 4. Die dezentralen Einheiten 2a, 2b, 2c sind über einBussystem 6, insbesondere dem so genannten Bussystem IEEE1394, miteinander verbunden. Hierüber stehen die Einheiten 2a, 2b, 2c in Kommunikationsverbindung,wie durch die Doppelpfeile angedeutet ist. Über dieses Bussystem 6 ist bevorzugtauch die zentrale Erfassungseinheit 4 angebunden, wie durchdie gestrichelte Linie angedeutet ist.According to 1 one system comprises several decentralized units 2a . 2 B . 2c as well as a central registration unit 4 , The decentralized units 2a . 2 B . 2c are via a bus system 6 , in particular the so-called bus system IEEE 1394, interconnected. Above it are the units 2a . 2 B . 2c in communication connection, as indicated by the double arrows. About this bus system 6 is preferably also the central detection unit 4 tethered, as indicated by the dashed line.
    [0026] Dasschematisch dargestellte System ist beispielsweise ein Mess-, Diagnose-und/oder Automatisierungssystem eines indus triellen Prozesses. Das Systemist insbesondere Teil einer großindustriellen Anlagemit räumlichweit voneinander angeordneten einzelnen Komponenten. Die dezentralenEinheiten 2a, 2b, 2c können einzelneAnlagenkomponenten, wie Maschinen, Kontroll- oder Messapparate zur Überwachungdes industriellen Prozesses sein. Von diesen dezentralen Einheitenwerden Datensignale Sa, Sb,Sc an die zentrale Erfassungseinheit 4 übermitteltund dort ausgewertet.The schematically illustrated system is, for example, a measuring, diagnostic and / or automation system of an industrial process. The system is particularly part of a large-scale industrial plant with spatially widely spaced individual components. The decentralized units 2a . 2 B . 2c can be individual plant components, such as machines, control or measuring devices for monitoring the industrial process. From these decentralized units, data signals S a , S b , S c to the central detection unit 4 transmitted and evaluated there.
    [0027] Umeinen Aufschluss überdie zeitliche Abfolge der unterschiedlichen an den dezentralen Einheiten 2a,b, c ablaufenden Prozesse zu erhalten, werden die Signale Sa, Sb, Sc miteinem Zeitstempel ta, tb, tc, versehen. Diese Zeitstempelung wird unmittelbar ander jeweiligen dezentralen Einheit 2a, b, c vorgenommen.Als Zeitangabe fürdie Zeitstempelung wird hierbei direkt auf den Bustakt zurückgegriffen,der gleichermaßenallen dezentralen Einheiten 2a, b, c zur Verfügung steht.Durch die Verwendung des Bustaktes zur Zeitstempelung ist dahereine hochgenaue Zeitstempelung bis hinein in den Nanosekundenbereichvorgenommen.To get an idea of the chronological order of the different decentralized units 2a , b, c to obtain expiring processes, the signals S a , S b , S c are provided with a time stamp t a , t b , t c . This time stamping becomes directly at the respective decentralized unit 2a , b, c made. As a time stamp for the time stamping, the bus clock is used directly, which equally applies to all decentralized units 2a , b, c is available. By using the bus clock for time stamping, therefore, a highly accurate time stamping is carried out down to the nanosecond range.
    [0028] DerBustakt wird hierbei von einem Zeitgeber 8, dem so genanntenBustaktgeber, vorgegeben. Der Bustaktgeber wird von einer der dezentralenEinheiten 2a, b, c, zur Verfügung gestellt, im Ausführungsbeispielvon der dezentralen Einheit 2a. Bei der Verwendung desBussystems IEEE 1394 zähltder Zeitgeber 8 periodisch von 0 auf 128 Sekunden hoch. Über denBustaktgeber steht daher eine relative Zeitstempelung zur Verfügung.The bus clock is from a timer 8th , the so-called bus clock, given. The bus clock is from one of the decentralized units 2a , b, c, provided in the embodiment of the decentralized unit 2a , When using the IEEE 1394 bus system, the timer counts 8th periodically from 0 to 128 seconds high. Therefore, relative time stamping is available via the bus clock.
    [0029] Diemit dem hochgenauen Zeitstempel versehenen Signale Sa(ta), Sb(tb),Sc(tc) werden andie zentrale Erfassungseinheit 4 übermittelt. Dort wird die Zeitangabeder relativen Zeitstempelung in eine absolute Zeitangabe umgewandelt.Hierzu wird die Systemzeit der zentralen Erfassungseinheit 4 herangezogen,die wiederum von einem der Erfassungseinheit 4 zugeordnetenweiteren Zeitgeber 10 bestimmt ist. Jedem Signal Sa(ta), Sb(tb), Sc(tc)wird daher eine hochgenaue absolute Zeitangabe zugewiesen.The signals S a (t a ), S b (t b ), S c (t c ) provided with the highly accurate time stamp are sent to the central detection unit 4 transmitted. There, the time specification of the relative time stamping is converted into an absolute time specification. For this, the system time of the central registration unit 4 used in turn by one of the detection unit 4 associated additional timer 10 is determined. Each signal S a (t a ), S b (t b ), S c (t c ) is therefore assigned a high-precision absolute time.
    [0030] Durchdie beschriebe Zeitstempelung unmittelbar an der dezentralen Einheit 2a, 2b, 2c insbesondere über dasBussytem 6 und die nachfolgende zentrale Umwandlung ineinen absoluten Zeitstempel ist ein einfaches und kostengünstigesSystem zur hochgenauen Zeitstempelung gebildet. Die wesentlichenVorteile sind darin zu sehen, dass mit üblichen Standard-Komponenten und Produkten,insbesondere dem standardisierten Bussystem 6, in einfacher Weiseeine hochgenaue Zeitstempelung dezentral vorgenommen wird. Aufgrundder dezentralen Zeitstempelung spielen Laufzeitunterschiede derSignale Sa, Sb,Sc zu der zentralen Erfassungseinheit 4 keine Rolle.Die Datenübertragungsowie deren Weiterverarbeitung kann mit einfachen und damit kostengünstigenMaßnahmenund Komponenten durchgeführt werden,ohne dass die Genauigkeit der Zeitstempelung beeinflusst ist. Dieeigentliche Übertragungder Signaldaten erfolgt vorzugsweise, jedoch nicht zwingend über dasBussystem 6.By the described time stamping directly on the decentralized unit 2a . 2 B . 2c in particular via the bus system 6 and the subsequent central conversion to an absolute timestamp is a simple and inexpensive system for highly accurate time stamping. The main advantages are to be seen in that with conventional standard components and products, in particular the standardized bus system 6 , in a simple way, a highly accurate time stamping is done decentralized. Due to the decentralized time stamping run time differences of the signals S a , S b , S c play to the central detection unit 4 not matter. The data transmission and its further processing can be carried out with simple and thus cost-effective measures and components without affecting the accuracy of the time stamping. The actual transmission of the signal data is preferably, but not necessarily via the bus system 6 ,
    [0031] Umzu gewährleisten,dass beispielsweise Zeitdifferenzen zwischen den relativen Zeitangaben der über denBustakt vorgenommen Zeitstempelung auch tatsächlich den absoluten Zeitdifferenzenin der Systemzeit der zentralen Erfassungseinheit 4 entsprechen,ist ein Abgleich, also eine Synchronisation der beiden Zeitgeber 8, 10 gemäß einemweiteren Aspekt der Erfindung vorgesehen. Die Synchronisation derbeiden Zeitgeber 8, 10 wird im folgenden anhandder 2 näherererläutert.Die Systemzeit der Erfassungseinheit bildet hierbei die Zielzeitoder das Zielsystem und das Bussystem mit dem Bustakt bilden dasQuellsystem oder die Quellzeit.In order to ensure that, for example, time differences between the relative time specifications of the time stamping performed via the bus clock also actually the absolute time differences in the system time of the central registration unit 4 is a match, so a synchronization of the two timers 8th . 10 provided according to a further aspect of the invention. The synchronization of the two timers 8th . 10 will be explained below using the 2 explained in more detail. The system time of the detection unit here forms the target time or the target system and the bus system with the bus clock form the source system or the source time.
    [0032] Indem dargestellten Diagramm ist auf der Ordinate die Zeit tZ im Zielsystem gegenüber der Zeit tQ imQuellsystem aufgetragen. Bei identisch ausgebildeten Zeitgebern 8, 10 undgleicher Taktgeschwindigkeit der Quarze würden sich die Zei ten in denbeiden Systemen entsprechen und es würde sich die als durchgezogeneGerade eingezeichnete Ideallinie I ergeben. Bei Nichtidentität der Zeitgeber 8, 10 laufen diebeiden Zeiten im Zielsystem und im Quellsystem auseinander. Diesführt dazu,dass zu einem Messzeitpunkt M2 die vom Zielsystemvorgegebene Sollzeit t2,soll von der aufdas Zielsystem abgebildeten Istzeit des Quellsystems t2,ist abweicht.In the illustrated diagram, the time t Z in the target system is plotted against the time t Q in the source system on the ordinate. With identically formed timers 8th . 10 and the same clock speed of the quartzes, the times in the two systems would correspond and the ideal line I drawn as a solid line would result. For non-identity of the timer 8th . 10 The two times in the target system and in the source system diverge. As a result, at a measuring time M 2, the setpoint time t 2 predetermined by the target system should be deviated from the actual time of the source system t 2 mapped to the target system.
    [0033] ZurSynchronisation also zur Abbildung des Quellsystems auf das Zielsystem,wird eine lineare abschnittsweise Approximation vorgenommen. Hierbeiwird folgendermaßenvorgegangen: Ausgehend von einer Startzeit 0 werden nach Durchlaufeneines Messintervalls ΔMzyklisch zu Messzeitpunkten M1, M2 usw. zeitgleich die Istzeit t2,ist unddie Sollzeit t2,soll erfasst. Aus der Differenzim Zielzeitsystem zwischen der Sollzeit tx+1,soll zumMesszeitpunkt Mx+1 und der Istzeit tx,ist zum vorhergehenden Messzeitpunkt Mx wird ein Fitparameter mx für eine lineare Approximationermittelt. Hierzu wird die Differenz mit dem Messintervall ΔM zwischenden Messzeitpunkten Mx und Mx+1 zurBestimmung des einen Steigungswert charakterisierenden Fitparametersmx nach folgender Gleichung gewichtet: mx =(tx+1,soll – tx,ist)/(tx+1,soll – Mx) (1) For synchronization so for mapping the Source system to the target system, a linear section-wise approximation is made. The procedure is as follows: Starting from a start time 0, after passing through a measuring interval ΔM, the actual time t 2, and the set time t 2, shall be recorded simultaneously at measuring times M 1 , M 2 , etc. From the difference in the target-time system between the target time t x + 1, to the time of measurement M x + 1 and the actual time t x, is the previous time of measurement M x is a fit parameter is m x obtained by a linear approximation. For this purpose, the difference with the measurement interval ΔM between the measurement times M x and M x + 1 for the determination of the fit parameter m x characterizing a slope value is weighted according to the following equation: m x = (t x + 1, to - t x, ) / (T x + 1, to - M x ) (1)
    [0034] DerIndex x gibt hierbei einen Laufindex für die Messintervalle ΔM an, wobeidas Messintervall ΔMzwischen den Messzeitpunkten M1 und M2 den Laufindex 1 zugewiesen bekommt. M istdie Variable fürden Messzeitpunkt, tist die zum Messzeitpunkterfasste Istzeit im Zielsystem und tsoll diezum Messzeitpunkt gemessene Sollzeit im Zielsystem. Zur Bestimmungder Zeit tx+1,soll wird auf die Zeit tx,soll das angenommene Messintervall ΔM (z. B.100 sec) aufsummiert.The index x indicates a running index for the measuring intervals ΔM, the measuring interval ΔM being assigned the running index 1 between the measuring times M 1 and M 2 . M is the variable for the time of measurement, t is the actual time recorded in the target system at the time of measurement, and t is the target time measured at the time of measurement in the target system. To determine the time t x + 1, is intended to time t x, the measuring interval should .DELTA.M adopted (eg., 100 sec) summed.
    [0035] Dernach Formel (1) ermitteltet Fit- oder Approximationswert wird indie folgende Gleichung eingesetzt: tZ(tQ)[imIntervall Mx bis Mx+1]= tx,ist + mx-1·(tQ – Mx) (2)tZ(tQ) ist hierbeidie auf die Sollzeit im Zielsystem abgebildete Istzeit tQ im Quellsystem für das Messintervall ΔM zwischenden Messzeitpunkten MX und MX+1. DerVerlauf der Approximationskurve A für die nach obigen Formeln abgebildeteIstzeit tZ(tQ) nähert sich durchdie wiederholten Approximationsschritte für die einzelnen Messintervalle ΔM abschnittsweiseder Ideallinie I an. Die lineare Approximation wird also sukzessiveund abschnittsweise fürweitere Messintervalle ΔMvorgenommen, so dass der Fitparameter mx zunehmendgenauer wird und die Quellsystemzeit genau auf die Zielsystemzeitabgebildet wird.The fit or approximate value determined according to formula (1) is inserted into the following equation: t Z (t Q ) [in the interval M x to M x + 1 ] = t x, + m x-1 · (T Q - M x ) (2) t Z (t Q ) is the actual time t Q in the source system for the measurement interval ΔM between the measurement times M X and M X + 1, which is mapped to the target time in the target system. The profile of the approximation curve A for the actual time t Z (t Q ) mapped according to the above formulas approaches the ideal line I in sections by the repeated approximation steps for the individual measurement intervals ΔM. The linear approximation is thus carried out successively and in sections for further measurement intervals ΔM, so that the fit parameter m x becomes increasingly accurate and the source system time is mapped exactly to the target system time.
    [0036] DieMessintervalle ΔMzwischen zwei Messzeitpunkten sind vorzugsweise in etwa gleich groß, wobeidies nicht zwingend erforderlich ist. Die Messintervall-Zeiten werdenvorzugsweise möglichst groß und insbesondereim Bereich von einigen zehn Sekunden gewählt, um die Fehler bei derBestimmung des Fitparameters mx möglichstgering zu halten. Durch die Wahl eines großen Messintervalls ΔM ist esfür dieGüte derApproximation auch nicht entscheidend, dass die Erfassung von tist und tsoll hochgenauzeitgleich erfolgen.The measuring intervals ΔM between two measuring times are preferably approximately the same, although this is not absolutely necessary. The measuring interval times are preferably selected as large as possible, and in particular in the range of a few tens of seconds, in order to minimize the errors in the determination of the fit parameter m x . By choosing a large measuring interval ΔM, it is also not decisive for the quality of the approximation that the detection of t is and t should be carried out with high precision at the same time.
    [0037] DasMessintervall ΔMist aus Eindeutigkeitsgründennach oben durch die Periode des Bustaktes begrenzt. Bei der Verwendungdes IEEE 1394-Bussystems zähltder Bustakt periodisch von 0 auf 128 Sekunden hoch, so dass Messintervalle ΔM bis über 100Sekunden eingestellt werden können.Die Messintervalle ΔMzwischen wiederholten Messzeitpunkten brauchen hierbei nicht identischzu sein.TheMeasuring interval ΔMis for reasons of claritybounded above by the period of the bus clock. When usingof the IEEE 1394 bus system countsthe bus clock periodically from 0 to 128 seconds high, so that measurement intervals ΔM to over 100Seconds can be set.The measuring intervals ΔMbetween repeated measurement times do not need to be identicalto be.
    [0038] Durchdiese hier beschriebene Synchronisation zweier Zeitsysteme, nämlich einerseitsdes durch den Zeitgeber 8 vorgegebenen Zeitsystems im Bussystem 6 undandererseits des durch den weiteren Zeitgeber 10 vorgegebenenZeitsystems der Erfassungseinheit 4, ist gewährleistet,dass die zu der 1 beschriebene hochgenaue lokaleund dezentrale Zeitstempelung auch noch nach der Umrechnung aufeine absolute Zeit in der zentralen Erfassungseinheit 4 erhaltenbleibt.By this described synchronization of two time systems, namely on the one hand by the timer 8th predetermined time system in the bus system 6 and on the other hand by the other timer 10 predetermined time system of the detection unit 4 , that is guaranteed to be to the 1 described highly accurate local and decentralized time stamping even after conversion to an absolute time in the central registration unit 4 preserved.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1]
    Verfahren zur Erfassung von Signalen (Sa, Sb, Sc)in einer zentralen Erfassungseinheit (4), die von räumlich getrenntangeordneten dezentralen Einheiten (Sa,Sb, Sc) abgegebenwerden, wobei die Signale (Sa, Sb, Sc) dezentralan den jeweiligen Einheiten mit einem an allen Einheiten (Sa, Sb, Sc,4) zur Verfügung stehendenZeitstempel (ta, tb,tc) versehen werden.Method for detecting signals (S a , S b , S c ) in a central recording unit ( 4 ), which are emitted from spatially separated decentralized units (S a , S b , S c ), wherein the signals (S a , S b , S c ) decentralized to the respective units with one on all units (S a , S b , S c , 4) available time stamp (t a , t b , t c ) are provided.
    [2]
    Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Einheiten(Sa, Sb, Sc) überein Bussystem (6) miteinander verbunden sind und über dasBussystem (6) der Zeitstempel (ta,tb, tc) zur Verfügung gestelltwird.Method according to Claim 1, in which the units (S a , S b , S c ) are connected via a bus system ( 6 ) are interconnected and via the bus system ( 6 ) the time stamp (t a , t b , t c ) is provided.
    [3]
    Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Bustakt desBussystems (6) als Zeitangabe für den Zeitstempel (ta, tb, tc)herangezogen wird.Method according to Claim 2, in which the bus clock of the bus system ( 6 ) is used as time for the time stamp (t a , t b , t c ).
    [4]
    Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Bustakt periodischvon null auf eine vorgegebene Endzeit hochzählt.The method of claim 3, wherein the bus clock is periodicfrom zero to a predetermined end time.
    [5]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem ein standardisiertesBussystem (6), insbesondere das IEEE 1394 Bussystem, vorgesehenist.Method according to one of Claims 2 to 4, in which a standardized bus system ( 6 ), in particular the IEEE 1394 bus system is provided.
    [6]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die vomBustakt vorgegebene Zeitangabe des Zeitstempels (ta,tb, tc) in der Erfassungseinheit (4)in eine absolute Zeitangabe umgewandelt wird.Method according to one of Claims 3 to 5, in which the time specification of the time stamp (t a , t b , t c ) specified by the bus clock is stored in the detection unit ( 4 ) is converted into an absolute time specification.
    [7]
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, beidem die mit dem Zeitstempel (ta, tb, tc) versehenenSignale ((Salta),Sp(tb), Sc(tc) ) im Hinblick aufihre zeitliche Abfolge ausgewertet werden.Method according to one of the preceding claims, in which the signals ((S a a ), S p (t b ), S c (t c )) provided with the time stamp (t a , t b , t c ) with respect to their temporal sequence are evaluated.
    [8]
    Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, beidem ein Zeitgeber (8) fürden Zeitstempel (ta, tb,tc) (Quellsystem) und ein weiterer Zeitgeber(10) der Erfassungseinheit (4) (Zielsystem) synchronisiertwerden.Method according to one of the preceding claims, in which a timer ( 8th ) for the time stamp (t a , t b , t c ) (source system) and another time giver ( 10 ) of the registration unit ( 4 ) (Target system).
    [9]
    Verfahren nach Anspruch 8, bei dem zur Synchronisationwiederholt zu verschiedenen Messzeitpunkten (Mx)eine jeweilige von dem weiteren Zeitgeber (10) der Erfassungseinheit(4) vorgegebene Sollzeit (tsoll)mit einer jeweiligen vom Zeitgeber (8) für den Zeitstempels(ta, tb, tc) vorgegebenen Istzeit (tist) imZielsystem verglichen und hieraus ein Fitparameter (mx)für eineApproximation der Abbildung der Istzeit (tist)auf die Sollzeit (tsoll) ermittelt wird.Method according to Claim 8, in which a respective one of the further timers (M x ) is repeatedly used for synchronization at different measuring times (M x ). 10 ) of the registration unit ( 4 ) predetermined target time (t soll ) with a respective one of the timer ( 8th ) for the time stamp (t a , t b , t c ) given actual time (t is ) compared in the target system and from this a fit parameter (m x ) for an approximation of the mapping of the actual time (t ist ) to the target time (t soll ) determined becomes.
    [10]
    Verfahren nach Anspruch 9, bei dem eine lineareApproximation vorgenommen wird.The method of claim 9, wherein a linearApproximation is made.
    [11]
    Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem die Approximationabschnittsweise fürjedes Messintervall (ΔM)zwischen zwei Messzeitpunkten (Mx, Mx+1 = MX + ΔM) vorgenommenwird.Method according to Claim 9 or 10, in which the approximation is performed in sections for each measuring interval (ΔM) between two measuring times (M x , M x + 1 = M x + ΔM).
    [12]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem – zu zweiMesszeitpunkten (Mx, Mx+1)die Istzeit (tist) und die Sollzeit (tsoll) erfasst werden, – die Differenzim Zielzeitsystem zwischen der Sollzeit (tx+1,soll)zum zweiten Messzeitpunkt (Mx+1) und derIstzeit (tx,ist) zum vorhergehenden erstenMesszeitpunkt Mx ermittelt wird und – die ermittelteDifferenz mit dem Messintervall zwischen den beiden Meßzeitpunkten(Mx, Mx+1) zur Bestimmungdes einen Steigungswert charakterisierenden Fitparameters (mx) gewichtet wird.Method according to one of claims 9 to 11, in which - the actual time (t is ) and the set time (t soll ) are detected at two measuring times (M x , M x + 1 ), - the difference in the target time system between the set time (t x + 1, soll ) at the second measuring time (M x + 1 ) and the actual time (t x, ist ) at the previous first measuring time M x is determined and - the difference determined with the measuring interval between the two measuring times (M x , M x +1 ) is weighted to determine the fit parameter (m x ) characterizing a slope value.
    [13]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei dem die Approximationnach folgenden Formeln vorgenommen wird: mx = (tx+1,soll – tx,ist)/(Tx+1,soll – Mx) (1) tZ(tQ)[im Intervall Mx,Mx+1] = tx,ist +mx-1·(tQ – Mx) (2)wobei xein Laufindex fürdie Messintervalle, m der Fitparameter M eine Variablefür denMesszeitpunkt, tist die zum Messzeitpunktbestimmte Istzeit, tsoll die zum Messzeitpunktbestimmte Sollzeit, tQ die IstzeittQ im Quellsystem und tZ(tQ) die auf die Sollzeit im Zielsystem abgebildete IstzeittQ im Quellsystem für das Messintervall zwischenden Messzeitpunkten MX und MX+1 ist.Method according to one of Claims 9 to 12, in which the approximation is carried out according to the following formulas: m x = (t x + 1, to - t x, ) / (T x + 1, to - M x ) (1) t Z (t Q ) [in the interval M x , M x + 1 ] = t x, + m x-1 · (T Q - M x ) (2) where x is a running index for the measuring intervals, m is the fit parameter M is a variable for the measuring time, t is the determined time at the time of measurement, t should be the target time determined at the time of measurement, t Q is the actual time t Q in the source system and t Z (t Q ) Actual time t Q in the source system for the measuring interval between the measuring instants M X and M X + 1 mapped to the setpoint time in the target system.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    EP2095336B1|2017-06-07|Fehlerprotokollierungsverfahren für eine beschichtungsanlage
    DE102004027503B4|2012-08-16|Method for establishing a global time base in a timed communication system and communication system
    EP1676153B1|2007-03-07|Zeitgenaue durchführung einer mess- oder steueraktion sowie synchronisation mehrerer solcher aktionen
    EP0654770B1|2000-02-02|Anordnung zur Früherkennung von Bränden
    EP2202498B1|2015-07-08|Einrichtung zur Erschütterungskompensation des Gewichtssignals eines Wägesensors
    DE10030329C1|2002-01-24|Redundant control system as well as control computer and peripheral unit for such a control system
    DE3637145C2|1989-01-19|
    EP0617391B1|2002-12-04|Anlage zur zentralen Erfassung von Energieverbrauchskosten
    DE10359988A1|2005-07-14|Measuring device, in particular temperature transmitter
    EP3114652B1|2020-12-02|Elektronische einheit für eine fahrzeugkommunikationsschnittstelle
    EP2034642B1|2011-10-26|Verfahren zur Übertragung von Synchronisationsnachrichten in einem Kommunikationsnetz
    EP2434674B1|2013-10-30|Verfahren zur Zeitsynchronisation in einem Kommunikationsnetz
    EP1253494B1|2009-09-30|Steuer- und/oder Regelungssystem mit Feldbus
    DE19526723C1|1997-02-13|Electricity meter
    WO2001063771A1|2001-08-30|Sensor und sigma-delta-konverter
    WO2003095956A2|2003-11-20|Schwingungssensor und verfahren zur zustandsüberwachung von rotierenden bauteilen und lagern
    DE112006003325T5|2009-02-05|Graphical application interface
    EP2343505A2|2011-07-13|Sensor
    EP2204014B1|2014-10-29|Kommunikationsverfahren und Master-Slave-System für einen nach dem AS-Interface Standard ausgeführten Feldbus
    EP1192614A1|2002-04-03|Messumformer mit korrigiertem ausgangssignal
    EP1405147B1|2009-10-28|Überwachung eines messsignals, insbesondere in der automatisierungstechnik
    WO2003078937A1|2003-09-25|Modulare kraftmesszelle für eine waage und waage
    EP1251357A1|2002-10-23|Widerstandsmessung
    EP2619599B1|2014-08-27|Elektrisches gerät und verfahren zur ermittlung eines phasenausfalls in dem elektrischen gerät
    DE112005001517T5|2007-05-03|Synchronization between low frequency and high frequency digital signals
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    WO2005091242A3|2005-12-01|
    DE102004012506B4|2006-08-10|
    WO2005091242A2|2005-09-29|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-13| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-02-08| 8364| No opposition during term of opposition|
    2014-01-23| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20131001 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410012506|DE102004012506B4|2004-03-15|2004-03-15|Method for detecting signals in a central detection unit|DE200410012506| DE102004012506B4|2004-03-15|2004-03-15|Method for detecting signals in a central detection unit|
    PCT/EP2005/051159| WO2005091242A2|2004-03-15|2005-03-15|Verfahren zur erfassung von signalen in einer zentralen erfassungseinheit|
    [返回顶部]