Verfahren zum zeitgleichen Übermitteln von digitalen Prozesswerten, Auswertungseinheit zur Verwendung in einem solchen Verfahren und Automatisierungsgerät mit einer solchen Aus ^¬ wertungseinheit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zeitgleichen Übermitteln von digitalen Prozesswerten. An einem solchen Ver- fahren sind mehrere Feldgeräte als Sender und mindestens ein Empfänger beteiligt. Der Empfänger wird hier und im Folgenden als Auswertungseinheit bezeichnet. Damit betrifft die Er ^¬ findung auch eine solche Auswertungseinheit zur Verwendung in einem Verfahren zum zeitgleichen, additiven Übermitteln von digitalen Prozesswerten. Die Übermittlung der digitalen Prozesswerte erfolgt über ein digitales Kommunikationssystem, insbesondere ein Bussystem mit so genannter unipolarer NRZ- Signalübertragung (NRZ = non-return-to-zero) . Jedes Feldgerät und die Auswertungseinheit sind an den Bus angeschlossen. Hinsichtlich der Auswertungseinheit kommt in Betracht, dass diese selbst Kommunikationsteilnehmer am Bus oder Bestandteil eines am Bus angeschlossenen Automatisierungsgerätes ist, wo ^¬ bei das Automatisierungsgerät der Kommunikationsteilnehmer am Bus ist. Insoweit betrifft die Erfindung schließlich auch ein Automatisierungsgerät mit einer solchen Auswertungseinheit.

Herkömmliche Messwertaufnehmer als Beispiele für Feldgeräte in der industriellen Automatisierungstechnik werden zumeist über eine analoge 4 bis 2 OmA-Schnittstelle in das jeweilige Automatisierungssystem eingebunden. Neben der hohen Betriebsbewährung hat diese Schnittstelle den Vorteil, dass bei ent ^¬ sprechender Auslegung mehrere Feldgeräte oder Messwertaufnehmer parallel an einen Eingang der übergeordneten Auswertungseinheit angeschlossen werden können. Legen nun mehrere paral- lel angeschlossene Feldgeräte ihr jeweiliges Ausgangssignal gleichzeitig an, ergibt sich am Eingang der Auswertungs ^¬ einheit ein Gesamtstrom, welcher der Summe der Ausgangsströme der einzelnen Feldgeräte entspricht. Sofern ein proportiona- ler Zusammenhang zwischen den Ausgangsströmen der Feldgeräte und den gemessenen Prozesswerten besteht, entspricht der bei der Auswertungseinheit eintreffende Gesamtstrom der Summe der von den einzelnen Feldgeräten jeweils gemessenen Werte für die Prozessgröße.

Bei der industriellen Automatisierung technischer Prozesse wird bei bestimmten Anwendungsfällen der Wert einer Prozessgröße durch eine gleichzeitige Messung an mehreren Stellen ermittelt. Als Beispiel sei hier die Wägetechnik genannt, bei der das Gewicht eines zu messenden Objektes auf mehreren Wägezellen nur für eine kurze Zeitspanne ruht und/oder ein kurzes Messintervall erforderlich ist. In solchen Situationen ist die schnelle und zeitgleiche Erfassung aller Messwerte zur Bestimmung des korrekten Gewichtes wichtig. Bisher sind solche Wägezellen mit einer analogen 4 bis 2 OmA-Schnittstelle ausgestattet und parallel an den gleichen Eingang einer Wäge ^¬ elektronik angeschlossen. In dieser speziellen Betriebsart übertragen alle Wägezellen gleichzeitig ihren Messwert in Form eines Stroms zwischen 4 und 20mA. Der Gesamtstrom wird durch die Summe der Teilströme gebildet. Dieser wird durch die Wägeelektronik gemessen und kann anschließend in ein Gesamtgewicht umgerechnet werden. Die analoge 4 bis 2 OmA-Schnittstelle wird allerdings zu ^¬ nehmend durch digitale Feldbussysteme ersetzt, über welche die einzelnen Messstellen in das Automatisierungssystem eingebunden sind. Bei der digitalen Übertragung auf herkömmlichen Feldbussystemen, bei der nur das zeitlich versetzte Übertragen der Daten möglich ist, ist eine Summenbildung, wie oben für den parallelen Anschluss mehrerer 4 bis 20mA-Aus- gänge an einem 4 bis 20mA-Eingang beschrieben, nicht möglich. Die Daten der einzelnen Messstellen müssen sequentiell, d. h. zeitlich versetzt, übertragen werden. Dies führt zum einen zu einer Erhöhung der für die Erfassung sämtlicher Messwerte benötigten Zeit, da bei mehreren Messstellen entsprechend mehrere Einzelwerte nacheinander übertragen werden müssen, um einen Gesamtwert zu bestimmen. Zudem wird ein erhöhter Auf- wand zur zeitlichen Synchronisation der Messstellen und der nachfolgenden Signalverarbeitung zur Bestimmung des zeitlich korrelierten Gesamtwertes aus den einzelnen Messwerten erforderlich .

Zum zeitgleichen Übertragen digitaler Signale kommen grundsätzlich so genannte Multiplexverfahren in Betracht. In der digitalen Feldbuskommunikation sind solche Verfahren, also z. B. so genannte Multiple Access Verfahren, wie FDMA (Fre- quency-Division Multiple Access) nicht gebräuchlich. Unabhängig von der Kodierung oder Modulation werden in bestehenden Feldbussystemen digitale Daten stets sequentiell übertragen. Beispiele dafür sind TDMA (Time-Division Multiple Access) sowie Request & Response. Eine gleichzeitige Über- tragung mehrerer digitaler Signale ist nicht möglich. Gerade für den oben beschriebenen Anwendungsfall der Wägetechnik wäre dies jedoch wünschenswert.

Entsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum zeitgleichen Übermitteln von digitalen Daten, insbesondere digitalen Prozesswerten anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu ist bei einem Verfahren zum zeit- gleichen Übermitteln von digitalen Prozesswerten durch eine Mehrzahl von Messwertaufnehmern über ein digitales Kommunikationssystem, insbesondere ein Bussystem oder einen Bus mit unipolarer NRZ-Signalübertragung, an eine Auswertungseinheit insbesondere Folgendes vorgesehen: Die von den Messwert- aufnehmern in das Kommunikationssystem bzw. auf den Bus gegebenen Prozesswerte beeinflussen additiv eine Modulations ^¬ größe der Messwertaufnehmer, z. B. einen Strom oder eine Spannung, insbesondere eine Busspannung, wobei im Folgenden ohne Verzicht auf die weitergehende Allgemeingültigkeit an- stelle von Kommunikations-/Bussystem/Bus häufig kurz nur der Begriff Bus verwendet wird. Die Auswertungseinheit vergleicht einen sich auf Grund der auf den Bus gegebenen Prozesswerte ergebenden Wert der Modulationsgröße, insbesondere also einen Wert der Busspannung, oder einen Wert einer Änderung der Modulationsgröße mit einer auf die Anzahl der angeschlossenen Messwertaufnehmer abgestimmten Anzahl von Schwellwerten. Für jeden Schwellwert ermittelt die Auswertungseinheit ein Bit- muster. Schließlich addiert die Auswertungseinheit die sich entsprechend der Anzahl der Messwertaufnehmer ergebenden Bitmuster .

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass über den Bus eine digitale Übermittlung der Prozesswerte möglich ist. Dies ist vorteilhaft angesichts der Tatsache, dass Messwert ^¬ aufnehmer immer häufiger in ein Automatisierungssystem über einen digitalen Bus eingebunden sind, über den z. B. auch eine Parametrierung und dergleichen der Messwertaufnehmer erfolgen kann. Folglich liefern die Messwertaufnehmer ihre Prozesswerte in digitaler Form an eine jeweils abfragende Einheit, z. B. ein Automatisierungsgerät. Bisher war dafür - wie oben skizziert - bei mehreren Messwertaufnehmern eine sequentielle Übertragung jeweils eines Prozesswertes von einem Messwertaufnehmer und anschließend eine Übertragung weiterer Prozesswerte von weiteren Messwertaufnehmern erforderlich. Dadurch, dass die von mehreren Messwertaufnehmern gleichzeitig in das Kommunikationssystem, also z. B. auf den Bus, gegebenen Prozesswerte additiv eine Modulationsgröße, insbesondere je nach Modulationsverfahren und Anschaltung der Messwertaufnehmer an den Bus einen Busstrom bzw. eine Busspannung, beeinflussen, z. B. den Modulationshub vergrößern, lässt sich die Modulationsgröße unter Zugrundelegung einer Mehrzahl von Schwellwerten auswerten. Die Anzahl der Schwell- werte ist dabei auf die Anzahl der angeschlossenen Messwert ^¬ aufnehmer, zumindest die Anzahl der gleichzeitig Prozesswerte auf den Bus gebenden Messwertaufnehmer, abgestimmt, so dass für jeden gleichzeitig sendenden Messwertaufnehmer ein

Schwellwert angesetzt wird. Die Auswertungseinheit kann auf dieser Basis anhand der Modulationsgröße für jeden Schwell ^¬ wert ein Bitmuster ermitteln und die sich entsprechend der Anzahl der Messwertaufnehmer bzw. der Anzahl der Schwellwerte ergebenden Bitmuster addieren. Die Addition der Bitmuster ergibt sodann die Summe der einzelnen Prozesswerte, so dass die Addition ein Maß für die jeweilige Mehrzahl der gleichzeitig übertragenen Prozesswerte und insbesondere die Summe der gleichzeitig übertragenen Prozesswerte darstellt.

Das Verfahren und seine Ausgestaltungen eignen sich z. B. bei einer Verwendung in der Wägetechnik. Exemplarisch sei dafür angenommen, dass als Messwertaufnehmer drei Wägezellen als digitalen Prozesswert jeweils einen Messwert eines aktuell erfassten Gewichtes auf den Bus geben. Die Wägezellen/Mess ^¬ wertaufnehmer sind parallel an den Bus angeschlossen. Als Modulationsgröße wird der Busstrom genutzt. Angesichts der gleichzeitig sendenden drei Wägezellen/Messwertaufnehmer sind auf Seiten der Auswertungseinheit drei Schwellwerte vorge- sehen. Anhand dieser drei Schwellwerte ermittelt die Aus ^¬ wertungseinheit anhand des additiv durch die auf den Bus gegebenen Prozesswerte beeinflussten Busstromes drei Bit ^¬ muster. Diese drei Bitmuster werden durch die Auswertungseinheit addiert, z. B. bitweise mit einem so genannten Halb- oder Volladdierer, und das Ergebnis der Addition entspricht der Summe der von den Wägezellen/Messwertaufnehmern auf den Bus gegebenen Prozesswerte/Messwerte, also dem im jeweiligen Messzeitpunkt oder Messintervall erfassten Gesamtgewicht. Der Vorteil der Erfindung liegt neben der durchgängigen digitalen Signal- und/oder Datenübertragung vom oder zum jeweiligen Messwertaufnehmer auch darin, dass die Übertragung und somit auch die Erfassung der Prozesswerte gleichzeitig erfolgt und sich damit eine Zeitersparnis gegenüber einer sonst notwendigen sequentiellen Verarbeitung digitaler Messwerte ergibt. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn z. B. in der Wägetechnik über ein Förderband oder dergleichen Material oder Gegenstände transportiert werden und sich diese damit nur in einem von der Transportgeschwindigkeit abhängi- gen Zeitfenster im Bereich der Wägezellen befinden. Bei der auf Grund des Ansatzes gemäß der Erfindung möglichen gleichzeitigen Verarbeitung der Prozesswerte kann die Transportgeschwindigkeit entsprechend deutlich höher sein, als dies bei einer sequentiellen Übermittlung der Prozesswerte möglich wäre .

Die oben genannte Aufgabe wird ebenfalls mit einer Auswer- tungseinheit mit Mitteln zur Verwendung in dem Verfahren wie hier oder nachfolgend beschrieben gelöst, wobei die Mittel eine Busanschaltung, einen Empfänger und einen Addierer umfassen, wobei die Auswertungseinheit über die Busanschal ^¬ tung an einen Bus, insbesondere einen Bus mit unipolarer NRZ- Signalübertragung, anschließbar ist, wobei durch den Empfänger anhand der Modulationsgröße der Messwertaufnehmer oder einer Änderung der Modulationsgröße der Messwertaufnehmer für jeden Schwellwert ein Bitmuster ermittelbar ist und durch den Addierer die sich entsprechend der Anzahl der Schwellwerte ergebenden Bitmuster durch Addition kombinierbar sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspru- ches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist. Wenn die Auswertungseinheit an eine Mehrzahl von über den Bus erreichbaren Messwertaufnehmern ein Prozesswerteanforderungs- signal abgibt und jeder Messwertaufnehmer seinen digitalen Prozesswert als Antwort auf das Prozesswerteanforderungs- signal auf den Bus gibt, ist durch eine zentrale Abgabe eines dafür vorgesehenen Signals eine Synchronizität der Prozess ^¬ werte am Bus gewährleistet, so dass anhand der jeweiligen Schwellwerte eine unmittelbare Ableitung der jeweiligen Bit ^¬ muster und eine unmittelbare Addition der sich ergebenden Bitmuster möglich ist. Andere Möglichkeiten zur Gewährleistung einer solchen synchronen Übermittlung der Prozesswerte sind insbesondere synchrone Uhren oder gleiche Zeitbasen bei allen Kommunikationsteilnehmern, zumindest den jeweils zum gleichzeitigen Senden vorgesehenen Messwertaufnehmern.

Wenn der Vergleich der Modulationsgröße, d. h. des Busstromes bzw. der Busspannung, oder einer Änderung der Modulationsgröße mit einer der auf die Anzahl der angeschlossenen Messwertaufnehmer abgestimmten Anzahl von Schwellwerten mit jeweils einem Komparator für jeden Schwellwert erfolgt, ergeben sich auf Seiten der Auswertungseinheit vergleichsweise ein ^¬ fache Verhältnisse für eine schaltungstechnische Realisierung dieses Aspektes des hier vorgeschlagenen Verfahrens.

Wenn der Vergleich der Modulationsgröße, d. h. des Busstromes bzw. der Busspannung, oder einer Änderung der Modulationsgröße mit einer auf die Anzahl der angeschlossenen Messwertaufnehmer abgestimmten Anzahl von Schwellwerten mit einem Analog-Digital-Wandler und einem Vergleich eines Ausgangs des Analog-Digital-Wandlers mit jedem Schwellwert erfolgt, kann dieser Aspekt des hier vorgeschlagenen Verfahrens z. B. auch in Software oder in Soft- und Hardware implementiert sein, so dass sich einfache Verhältnisse im Hinblick auf Wartung, Mo ^¬ difikation, Parametrierung und dergleichen ergeben.

Wenn die Messwertaufnehmer die digitalen Prozesswerte insbesondere als Festkommazahl mit dem niederwertigsten Bit voran auf den Bus geben, kann unmittelbar mit dem Empfang der Prozesswerte auf Seiten der Auswertungseinheit die Addition der sich sukzessive ergebenden Bitmuster beginnen. Die Bitmuster sind zu dem Zeitpunkt, wenn für jeden Prozesswert dessen erstes Bit empfangen ist, selbstverständlich zunächst noch unvollständig, dennoch kann für das jeweils empfangene Bit die Addition unmittelbar durchgeführt werden, so dass das Additionsergebnis unmittelbar zur Verfügung steht, sobald zu jedem Prozesswert das letzte Bit empfangen wurde. Auch dies bedeutet einen nochmaligen Zeitgewinn im Gegensatz zu einer Lösung, bei der bei einer mit dem höchstwertigen Bit beginnenden Übertragung eine Zwischenspeicherung der Bitmuster erforderlich wäre und die Addition erst beginnen könnte, wenn die Prozesswerte sämtlich vollständig empfangen wurden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch mit einem Automati ^¬ sierungsgerät mit einer Auswertungseinheit wie hier und nach ^¬ folgend beschrieben gelöst. Das Automatisierungsgerät kann die Auswertungseinheit als separates Funktionsmodul umfassen. Die Funktionalität der Auswertungseinheit kann dabei in Hard ^¬ ware oder in Software implementiert sein. Soweit die Funktio ^¬ nalität der Auswertungseinheit in Software implementiert ist, ist die Erfindung damit auch ein entsprechendes Computer ^¬ programm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcode- anweisungen sowie ein Speichermedium mit einem derartigen

Computerprogramm sowie schließlich ein Automatisierungsgerät mit einem Speicher und einer Verarbeitungseinheit nach Art eines Mikroprozessors oder dergleichen, wobei in den Speicher ein solches Computerprogramm geladen oder ladbar ist, das im Betrieb des Automatisierungsgerätes durch die Verarbeitungs ^¬ einheit als Mittel zur Durchführung des Verfahrens ausgeführt wird oder ausführbar ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Einander entsprechende Ge ^¬ genstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den glei ^¬ chen Bezugszeichen versehen.

Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschrän- kung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten und Kombi ^¬ nationen, die z. B. durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziel- len Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrens ^¬ schritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.

Es zeigen

FIG 1 einen technischen Prozess mit drei Wägezellen als

Beispiel für gleichzeitig digitale Prozesswerte über ^¬ tragende Messwertaufnehmer, FIG 2 eine Überlagerung einer Busspannung bei gleichzeitig über einen Bus übertragenen digitalen Prozesswerten,

FIG 3,

FIG 4 und

FIG 5 exemplarische Prozesswerte von den in FIG 1 gezeigten

Messwertaufnehmern,

FIG 6 eine gleichzeitige Darstellung der Prozesswerte aus

FIG 3 bis FIG 5,

FIG 7 eine Darstellung einer additiven Überlagerung der

Prozesswerte aus FIG 3 bis FIG 5,

FIG 8 eine sich auf Grund der Überlagerung gemäß FIG 7 er- gebende Busspannung mit mehreren zur Auswertung der

Busspannung vorgesehenen Schwellwerten,

FIG 9 eine Darstellung einzelner sich bei der Auswertung der Busspannung gemäß FIG 8 anhand der Schwellwerte ergebender Bitmuster und die zugrunde liegenden

Prozesswerte sowie ein Ergebnis einer Addition der Prozesswerte einerseits und der Bitmuster anderer ^¬ seits, FIG 10 ein von einer Auswertungseinheit abgegebenes Prozess- werteanforderungssignal zur Gewährleistung einer zeitgleichen Übertragung der Prozesswerte über den Bus und

FIG 11 weitere Details der Auswertungseinheit. FIG 1 zeigt schematisch stark vereinfacht einen automatisierten technischen Prozess und ein dafür vorgesehenes Automati ^¬ sierungssystem. Das Automatisierungssystem umfasst ein Automatisierungsgerät 10 mit einer Auswertungseinheit 12. Das Automatisierungsgerät 10 bzw. dessen Auswertungseinheit 12 ist über eine Busanschaltung 14 an einen Bus 16, insbesondere einen Feldbus, angeschlossen. Bei dem Bus 16 handelt es sich z. B. um einen Bus oder Feldbus mit unipolarer NRZ-Signal- übertragung. An den Bus 16 sind als weitere Kommunikations ^¬ teilnehmer beim hier dargestellten Beispiel als Messwert- aufnehmer 18 drei Wägezellen angeschlossen. Die Messwertaufnehmer 18 sind einem Teilabschnitt des technischen Prozes ^¬ ses, nämlich einem Transportband 20, zugeordnet, auf dem Gegenstände 22 oder Material bewegt werden, wobei während der Bewegung in einem Abschnitt des Transportbandes 20 über die Messwertaufnehmer 18 das Gewicht auf dem Transportband 20 erfasst wird. Diese Gewichtserfassung kann z. B. zur Qualitätskontrolle, zur Vereinzelung der mit dem Transportband 20 transportierten Gegenstände 22 usw. verwendet werden. Für ein durch die Messwertaufnehmer 18 jeweils erfasstes Gewicht wird als Gewichtsmesswert ein diesbezüglicher Prozesswert auf den Bus 16 gegeben. Die Prozesswerte werden dabei gleichzeitig auf den Bus gegeben, und zwar als digitale Prozesswerte. Die auf den Bus 16 gegebenen digitalen Prozesswerte beeinflussen additiv einen Modulationshub und damit insgesamt eine sich am Bus 16 ergebende Busspannung.

Dazu ist zur Verdeutlichung in FIG 2 eine Busspannung U über der Zeit t aufgetragen. Dargestellt ist eine Situation, bei der ab einem mit tl bezeichneten Zeitpunkt ein Messwert- aufnehmer 18 Prozesswerte auf den Bus 16 gibt. Es ergibt sich damit ein erster Modulationshub 26, der die Busspannung U ausgehend von ihrer Nennspannung 24 reduziert. Ab einem mit t2 bezeichneten Zeitpunkt beginnt auch ein zweiter Messwert- aufnehmer 18, digitale Prozesswerte auf den Bus 16 zu geben. Es resultiert ein zweiter Modulationshub 28, der den ersten Modulationshub 26 additiv überlagert und die Busspannung U ausgehend von ihrer Nennspannung 24 weiter reduziert.

Ein Verfahren zum Aufprägen von digitalen Prozesswerten auf eine Modulationsgröße wie den Busstrom oder die Busspannung ist z. B. durch die beiden, ebenfalls auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung zurückgehenden Patentanmeldungen mit dem Titel „Übertragungssystem, Zentraleinheit oder Feldgerät in einem solchen Übertragungssystem und Verfahren zum Betrieb des Systems" (= amtliches Aktenzeichen: PCT/EP2011/055830) bzw. mit dem Titel „Übertragungssystem und Verfahren zum Betrieb des Systems" (= amtliches Aktenzeichen:

PCT/EP2011/055833) der Erfinder Hammer und Hauschulz vorgeschlagen worden, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Datenübertragung am Bus und der Beeinflussung der Busspannung durch die übertragenen Daten hiermit als in diese Anmeldung aufgenommen gelten soll.

Bei der dort vorgeschlagenen Buskommunikation wird ein so genanntes UART-Signal direkt auf den Busstrom bzw. die Bus ^¬ spannung als unipolares NRZ-Signal moduliert. Die dortigen Feldgeräte, also z. B. Messwertaufnehmer, stellen dabei Stromsenken dar. Wie bei einer analogen 4 bis 2 OmA-Schnitt- stelle mit parallel geschalteten Messstellen bewirkt die gleichzeitige Kommunikation mehrerer an den Bus angeschlos ^¬ sener Feldgeräte eine Summation der Teilströme zu einem

Gesamtstrom. Im Fall der in den oben genannten parallelen Patentanmeldungen vorgestellten Kommunikationsschnittstelle führt dies zu einer diskreten Erhöhung der Modulationsspannung auf dem Bus 16, die in einer Zentraleinheit, hier also einer Auswertungseinheit, detektiert werden kann. Während im Normalfall eine solche Überlagerung zu einer Störung der Übertragung führt, wird dies beim hier vorgestellten Ansatz gezielt ausgenutzt. Die FIG 3, 4 und 5 stellen im Folgenden beispielhaft jeweils digitale Prozesswerte 30, 32 bzw. 34 dar, wie sie von den im hier dargestellten Beispiel drei Messwertaufnehmern 18

(FIG 1) gleichzeitig auf den Bus 16 gegeben werden. Für jeden digitalen Prozesswert 30, 32, 34 ist mit jeweils „0" und „1" der Wert der einzelnen von dem digitalen Prozesswert 30, 32, 34 umfassten Bits und mit „1", „2", „3", „4", „5", „6", „7" und „8" eine Ordnungszahl der jeweiligen Bits zur leichteren Identifikation dargestellt. Zur besseren Unterscheidung sind jeweils auch unterschiedliche Prozesswerte 30, 32, 34 ge ^¬ zeigt .

FIG 6 zeigt zu Veranschaulichungszwecken eine Darstellung aller drei digitalen Prozesswerte aus den FIG 3, 4 und 5 bei gleicher Zeitbasis t. FIG 7 zeigt schließlich das Ergebnis einer additiven Überlagerung aller drei digitaler Prozesswerte 30, 32, 34 und die damit bewirkte additive Beeinflus ^¬ sung der Spannung über den Bus 16 (Busspannung U) . Die Busspannung ist damit ein Beispiel für eine Modulationsgröße der Messwertaufnehmer 18.

FIG 8 ist im Wesentlichen eine Wiederholung der Darstellung aus FIG 7. Zusätzlich eingezeichnet sind drei Schwellwerte 36, 38, 40, wobei sich die Anzahl der Schwellwerte 36, 38, 40 hier aufgrund der Anzahl der angeschlossenen Messwertaufnehmer 18 (FIG 1) ergibt. Bei mehr als drei angeschlossenen Messwertaufnehmern sind zur Auswertung der Modulationsgröße, hier der Busspannung U, entsprechend mehr Schwellwerte er ^¬ forderlich. Die Schwellwerte 36, 38, 40 sind hier äquidistant beabstandet, was auf der Annahme beruht, dass jeder Messwert ^¬ aufnehmer 18 mit seinem auf den Bus 16 gegebenen digitalen Prozesswert 30, 32, 34 die Busspannung in gleicher Weise be- einflusst. Sollten hier ausnahmsweise Unterschiede vorliegen, wäre dies mit einem entsprechenden Abstand der Schwellwerte 36, 38, 40 zu berücksichtigen.

FIG 9 zeigt zu dieser Auswertung anhand der Schwellwerte 36, 38, 40 auf der rechten Seite der Matrix ein sich zu jedem Schwellwert 36, 38, 40 ergebendes Bitmuster 42, 44, 46. Ein erstes Bitmuster 42 „111101110" gehört dabei zum in FIG 8 zuoberst eingezeichneten ersten Schwellwert 36. Ein zweites Bitmuster 44 „110101000" gehört zum in FIG 8 in der Mitte eingezeichneten zweiten Schwellwert 38 und ein drittes Bit ^¬ muster 46 „000001000" gehört entsprechend zum in FIG 8 zu ^¬ unterst eingezeichneten dritten Schwellwert 40. Diesen Bitmustern 42, 44, 46 gegenübergestellt sind in der Darstellung in FIG 9 die zugrunde liegenden Prozesswerte 30, 32, 34 (vgl. auch FIG 3, FIG 4 und FIG 5) . Man erkennt, dass die durch

Auswertung der Busspannung U anhand der Schwellwerte 36, 38, 40 erhaltenen Bitmuster 42, 44, 46 von den ursprünglich auf den Bus gegebenen digitalen Prozesswerten 30, 32, 34 abweichen. Die Bitmuster 42, 44, 46 werden allerdings von der Aus- wertungseinheit 12 (FIG 1) addiert, wobei die Addition für jedes Bit eine Bitaddition mit Übertrag ist und der jeweilige Übertrag ggf. durch eine hochgestellte, kleine „1" darge ^¬ stellt ist, so dass sich als Additionsergebnis binär der Wert „010111001" ergibt. Dies entspricht hexadezimal dem Wert „013A", wie es in der Darstellung in FIG 9 unterhalb des Additionsergebnisses in Binärdarstellung eingetragen ist. Wenn die gleiche Bitaddition für die der Datenübertragung über den Bus 16 zugrundeliegenden Prozesswerte 30, 32, 34 ausgeführt wird, ergibt sich ein identisches Ergebnis, also „010111001" oder „013A". Die additive Überlagerung der auf den Bus gegebenen Prozesswerte 30, 32, 34 hat also hinsicht ^¬ lich des Gesamtergebnisses zu keiner Verfälschung geführt und für den Fall, dass die Prozesswerte 30, 32, 34 z. B. Mess ^¬ werte von Wägezellen darstellen, kann aus dem Gesamtergebnis, hier also „013A", das momentan erfasste Gewicht abgeleitet werden .

Die Darstellungen in den FIG 2 bis 9 basieren darauf, dass die Prozesswerte 30, 32, 34 als Festkommazahl, z. B. als unsigned Integer-Datentyp, mit ihrem niederwertigsten Bit, dem so genannten least-significant-bit (LSB) , zuerst auf den Bus 16 gegeben werden. Dies hat den Effekt, dass unmittelbar mit dem Empfang des ersten Bits sämtlicher zeitgleich auf den Bus 16 gegebener Prozesswerte 30, 32, 34 mit der Addition wie in FIG 9 dargestellt begonnen werden kann. Abweichend zu den Darstellungen in den FIG 2 bis 8 ist in der Darstellung in FIG 9 noch ein Bit mit der Ordnungszahl „8" dargestellt, das hier einem höchstwertigen Bit, dem so genannten most- significant-bit (MSB), folgt und als Übertrag fungiert.

Die Darstellung in FIG 10 wiederholt nochmals einzelne Aspek ^¬ te aus der Darstellung in FIG 1 und illustriert, dass zur Gewährleistung einer gleichzeitigen Übertragung der Prozesswerte 30, 32, 34 über den Bus 16 die Auswertungseinheit 12 z. B. zunächst ein Prozesswerteanforderungssignal 48 auf den Bus 16 gibt, das alle Messwertaufnehmer 18 empfangen und aufgrund dessen jeder Messwertaufnehmer 18 seinen Prozesswert 30, 32, 34 auf den Bus 16 gibt. Dies gewährleistet die Syn- chronizität der Prozesswerte 30, 32, 34 am Bus 16, die die unmittelbare Addition der nach der Auswertung der Modulationsgröße anhand der Schwellwerte 36, 38, 40 gewonnenen Bit ^¬ muster 42, 44, 46 erlaubt. Die Auswertungseinheit 12 umfasst dafür z. B. einen an sich bekannten, nicht dargestellten

Signalgenerator als Mittel zum Erzeugen eines Prozesswerte ^¬ anforderungssignals und/oder einer Prozesswerteanforderungs- nachricht 48 und die Busanschaltung 14 als Mittel zum Aus ^¬ geben des Prozesswerteanforderungssignals 48 über den Bus 16. Das Prozesswerteanforderungssignal 48 kann insbesondere ein Einzelsignal oder ein zur Anforderung von Prozesswerten ausgesandtes Datenpaket sein.

FIG 11 zeigt schließlich schematisch stark vereinfacht eine Ausführungsform der Auswertungseinheit 12, wie sie z. B. als Bestandteil eines Automatisierungsgerätes 10 (FIG 1) vorge ^¬ sehen sein kann. Die Auswertungseinheit 12 ist der Bus ^¬ anschaltung 14 nachgeordnet und über die Busanschaltung 14 wird der Auswertungseinheit 12 die dem Bus 16 eingeprägte Modulationsgröße (der Busstrom I bzw. die Busspannung U) zugeführt (vgl. auch die Darstellungen in FIG 2 bis FIG 8 und die dort jeweils über der Zeit t als Modulationsgröße auf ^¬ getragene Busspannung U) . Die Auswertungseinheit 12 vergleicht die auf den Bus 16 ge ^¬ gebenen Prozesswerte 30, 32, 34, also die durch diese additiv beeinflusste Modulationsgröße (hier die Busspannung U) , mit einer auf die Anzahl der angeschlossenen Messwertaufnehmer 18 (FIG 1) abgestimmten Anzahl von Schwellwerten 36, 38, 40. Bei der in FIG 11 exemplarisch dargestellten Ausführungsform der Auswertungseinheit 12 ist zum Vergleich der Modulationsgröße mit jeweils einem Schwellwert 36, 38, 40 jeweils ein Kompara- tor 50 dargestellt. Die Komparatoren 50 bilden zusammen einen Empfänger 52. An den Ausgängen der Komparatoren 50 stellt sich das sich aufgrund jedes Schwellwertes 36, 38, 40 er ^¬ gebende Bitmuster 42, 44, 46 ein. Die Bitmuster 42, 44, 46 werden daraufhin einem Addierer 54 als Beispiel einer möglichen Implementation einer Additionsfunktionalität zugeführt und an einem Ausgang 56 des Addierers 54 ergibt sich das Er ^¬ gebnis der Überlagerung der Bitmuster 42, 44, 46 so wie in FIG 9 auf der rechten Seite dargestellt. Die Funktionalität des Addierers 54 kann in Software, Hardware und/oder Firmware realisiert sein. Die Funktionalität des Addierers 54 kann dabei in an sich bekannter Art und Weise auch Bestandteil einer anderen Funktionseinheit sein und die Darstellung des Addierers 54 in Form eines separaten Funktionsblocks in der Prinzipdarstellung in FIG 11 ist ausdrücklich nicht als Hinweis auf eine Notwendigkeit eines Addierers 54 in Form eines separaten elektronischen Bauteils zu verstehen.

Alternativ zu der Ausführung des Empfängers 52 der Auswertungseinheit 12 mit Komparatoren 50 kommt auch eine Ausfüh ^¬ rung mit einem Analog-Digital-Wandler in Betracht, der die jeweils momentane Busspannung U in einen äquivalenten Digitalwert umwandelt und dessen numerischer Wert mit ebenfalls numerisch vorgegebenen Schwellwerten 36, 38, 40 in an sich bekannter Art und Weise verglichen werden kann. Es ergeben sich sodann - ähnlich wie in FIG 11 dargestellt - die Bit- muster 42, 44, 46, die nach einer Addition zu dem in FIG 9 auf der rechten Seite dargestellten Ergebnis führen. Die Komparatoren 50 oder der A/D-Wandler sind Beispiele für Mittel zur Detektion des Wertes der Modulationsgröße, hier der Busspannung.

Das vorgeschlagene Übertragungsverfahren hat im Wesentlichen zwei physikalische Grenzen, nämlich zunächst den maximal zu ^¬ lässigen Gesamtstrom am Bus und dann eine minimale Busspannung. Wenn die am Bus 16 angeschlossenen Messwertaufnehmer 18 über den Bus 16 mit Energie versorgt werden, ergibt sich die minimale Busspannung aus der für den Betrieb erforderlichen Mindestspannung der Messwertaufnehmer 18. Erfolgt die Energieversorgung der Messwertaufnehmer 18 nicht über die Busspannung, ergibt sich auch hier eine minimale Spannung, die für die einwandfreie Funktionalität einer der Auswertungs ^¬ einheit 12 vorgeschalteten Empfängerstufe benötigt wird. Im Regelfall sollte die minimale Busspannung oberhalb von 0 Volt liegen .

Wenngleich auch mit Bezug auf die o.g. weiteren Patentanmel ^¬ dungen der Anmelderin auf ein Datenübertragungsverfahren über einen UART-Frame, der direkt auf die Busspannung aufmoduliert wird, verwiesen wurde, ist das hier vorgestellte Verfahren nicht auf diese Art der Datenübertragung beschränkt. Die di ^¬ gitalen Prozesswerte 30, 32, 34 können also z. B. auch über einen I/O-Pin auf den Bus 16 gegeben werden. Grundsätzlich kommt also jedes digitale Kommunikationssystem in Betracht, bei dem die physikalischen Eigenschaften des Übertragungsmediums eine additive Überlagerung und Auswertung der Modu ^¬ lationsgröße erlauben. Wichtig ist allerdings, dass die Bits aller Messwertaufnehmer 18 synchron übertragen werden. Als Beispiel für eine Synchronisierungsmaßnahme ist das zentrale Versenden eines Prozesswerteanforderungssignals 48 (FIG 10) erläutert worden. Andere Synchronisierungsmaßnahmen (interner synchroner Takt für alle beteiligten Kommunikationsteilnehmer, eine Synchronisation aller beteiligten Kommunikations- teilnehmer über zyklisch diesbezüglich über den Bus übertragene Telegramme usw.) sind zusätzlich oder alternativ ebenfalls möglich. Das hier vorgestellte Übertragungsverfahren ist besonders günstig für Situationen mit drei bis vier angeschlossenen Messwertaufnehmern 18, welche das als Beispiel vorausgesetzte Szenario aus der Wägetechnik normalerweise voll abdeckt.

Theoretisch sind auch mehr als vier Messwertaufnehmer 18 möglich, sofern dafür die physikalischen Randbedingungen eingehalten werden. Bei einer Strommodulation durch die Messwertaufnehmer (und folglich einer Parallelschaltung der Messwertaufnehmer am Bus) lässt sich die maximale Anzahl gleich- zeitig sendender Messwertaufnehmer wie folgt berechnen: max . Anzahl von Messwertaufnehmern = min ( L I_max/I_mod J, L (U -U_min) /U_hub J ) , wobei I_max den maximalen Gesamtstrom und I_mod den Modula ^¬ tionsstrom eines Messwertaufnehmers 18 sowie U die nominale Busspannung, U_min die minimale Busspannung und U_hub den Modulationshub eines Messwertaufnehmers 18 bezeichnen. Von den beiden Strom- und Spannungskoeffizienten stellt der ab- gerundete kleinere Wert die maximal mögliche Anzahl gleich ^¬ zeitig sendender Messwertaufnehmer 18 dar.

Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereich ^¬ ten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammen- fassen: Angegeben wird ein Verfahren zum zeitgleichen Übermitteln von digitalen Prozesswerten 30, 32, 34 durch eine Mehrzahl von Messwertaufnehmern 18 an eine Auswertungseinheit 12 über einen Bus 16, wobei die von den Messwertaufnehmern 18 auf den Bus 16 gegebenen Prozesswerte 30, 32, 34 additiv eine Modulationsgröße beeinflussen, und eine nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung, also z. B. eine solche Auswertungs ^¬ einheit 12, bei dem bzw. bei der die Auswertungseinheit 12 die auf den Bus 16 gegebenen Prozesswerte 30, 32, 34 anhand der Modulationsgröße mit einer auf die Anzahl der angeschlos- senen Messwertaufnehmer 18 abgestimmten Anzahl von Schwellwerten 36, 38, 40 vergleicht, die Auswertungseinheit 12 an ^¬ hand der Modulationsgröße für jeden Schwellwert 36, 38, 40 ein Bitmuster 42, 44, 46 ermittelt und die Auswertungseinheit 12 die sich entsprechend der Anzahl der Messwertaufnehmer ergebenden Bitmuster 42, 44, 46 addiert.