WO2009063033A2 - Modem with improved receive power for connection to a two-wire current loop and measuring transducer, position controller and input and output unit comprising said modem - Google Patents

Modem with improved receive power for connection to a two-wire current loop and measuring transducer, position controller and input and output unit comprising said modem Download PDF

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WO2009063033A2
WO2009063033A2 PCT/EP2008/065523 EP2008065523W WO2009063033A2 WO 2009063033 A2 WO2009063033 A2 WO 2009063033A2 EP 2008065523 W EP2008065523 W EP 2008065523W WO 2009063033 A2 WO2009063033 A2 WO 2009063033A2
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modem
input
current loop
digital
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Thomas Hauschulz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/06—Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection
    • H04L25/061—Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection providing hard decisions only; arrangements for tracking or suppressing unwanted low frequency components, e.g. removal of dc offset
    • H04L25/063—Setting decision thresholds using feedback techniques only

Definitions

  • the invention relates to a modem with an analog signal connection for inputting frequency-shifted received data modulated onto an input signal with a desired sampling ratio to a receiving circuit and for outputting corresponding digital receiving data as a digital output signal at a digital signal terminal. It furthermore has the digital signal terminal for inputting digital transmission data to a transmission circuit arranged parallel to the reception circuit as a digital transmission input signal, and the analog signal connection for outputting corresponding frequency-summed transmission data to be modulated onto a transmission output signal.
  • the receiving circuit has an input-side high-pass filter for decoupling the DC component of the input signal and for generating a filter signal, a downstream amplifier and a downstream comparator for generating a digital output signal.
  • the two signal connections can each be designed as a common connection. They can alternatively be carried out separately. For example, such a modem can be completely integrated in a single electronic component.
  • the invention relates to a transmitter and a positioner for connection to a two-wire current loop, each with such a modem.
  • the invention also relates to an analog input module and an analog output module, in particular for a control center computer, wherein the modules have such a modem.
  • Frequency shift keying is the digital form of frequency modulation.
  • FSK modulation FSK for frequency shift keying
  • the frequency of a periodic sinusoidal oscillation is changed between a set of different, preferably two, discrete values.
  • the analog frequency-sampled input signals can originate, for example, from a telecommunication device or from devices of the measurement and control technology.
  • HART Highway Addressable Remote Transducer
  • an analog fieldbus system based on a standardized 4/20 mA two-wire current loop can be extended by means of such a HART communication.
  • HART ® is a standardized, widely used communication system for building industrial digital fieldbuses. It enables the digital communication of several devices (field devices) via a common digital fieldbus via the two-wire current loop according to the older 4/20 mA standard. Existing lines according to the 4/20 mA standard can be used directly and both systems can be operated in parallel.
  • the two-wire loop can alternatively also be provided only for the power supply of the connected field devices and for HART communication.
  • a standard signal that is, a DC component of the two-wire loop current
  • an AC signal having a current amplitude in the range of 0.8 mA to 1.2 mA in accordance with the HART protocol.
  • the modulation takes place by means of the previously described FSK method.
  • a modulation frequency of 2200 Hz for the value "0" and 1200 Hz for the value "1" is used in accordance with the binary value.
  • the aforementioned field devices are typically transducers and positioners, which are preferably used in plant and automation technology, in particular in the chemical industry, petrochemicals and in underground mining.
  • a transmitter e.g. of the type SITRANS P of the company Siemens
  • a positioner like e.g. Type SIPART PS2 from Siemens
  • the supplying remote station can be an analog input module or an analog output module of a control center computer, a process computer or a programmable logic controller (PLC).
  • the input or output module is provided in particular for plugging into a control station computer or process computer.
  • the latter can e.g. based on a personal computer (PC).
  • the analog input and output modules may be components of a PLC.
  • they can be designed as decentralized input and / or output unit for mounting on a DIN rail.
  • the aforementioned field devices as well as analog input and output modules have a modem, in particular a HART modem, which in each case has a receiving circuit for a frequency-keyed HART input signal and a transmission circuit arranged parallel thereto in terms of circuitry.
  • a modem is used for fieldbus connection to the two-wire current loop and for connection to a communication bus.
  • transmission data received by the communication bus can be modulated onto the two-wire direct current signal.
  • receive data from the two-wire current loop can be decoupled by means of the modem and these as transmission data to the communication bus be issued.
  • the modem can have, for example, a CAN bus interface with a CAN bus transceiver, an I 2 C bus interface or, more generally, a serial or parallel interface.
  • the modem is arranged on a printed circuit board with corresponding inputs and outputs for connection to the two-wire current loop and for connection to the communication bus.
  • the receiving circuit described above typically has an input-side high-pass filter for decoupling the DC component of the input signal, in particular the two-wire current loop signal, and for generating a filter signal. It also has a downstream amplifier and a downstream comparator for generating a digital output signal. If the receiving circuit is provided for receiving HART fieldbus signals, the desired duty cycle of the frequency-keyed input signal is 50%.
  • the input voltage range of such a receiving circuit is in accordance with the HART ® protocol in a range of 1.2V to 0,12V. The minimum voltage amplitude is thus 0.06V or 6OmV.
  • the switching threshold of the comparator is typically in the middle of the voltage.
  • signal distortions may already be present in a transmission signal which "on their own” have a changed duty cycle, such as 49:51 or 51:49, or even worse, together with the offset voltage of the semiconductor components Deviations of up to 5% from the setpoint value of the duty cycle can even occur due to a change in the duty cycle, which ultimately means that a transmitted HART ® signal can no longer be received correctly by the sending remote station.
  • the receiving circuit has an integrator to which the digital output signal is fed on the input side and which provides a correction signal on the output side.
  • the correction signal is fed back to the amplifier for setting a DC component of the filter signal.
  • the feedback of the correction signal in this case advantageously causes a compensation of the previously added offset errors in the receiving circuit.
  • Another advantage is that even comparatively weak received signals can still be detected and evaluated, even if they should already be distorted with regard to the desired sampling ratio.
  • the integrator has a time constant measured in such a way that the duty ratio of the digital output signal at least almost coincides with the desired duty cycle of the input signal. This can be done in particular by setting the time constant of the integrator.
  • the high-pass filter and the amplifier form a common high-pass amplifier.
  • the receiving circuit has a high-pass filter upstream low-pass filter for the suppression of high-frequency signal components in the input signal.
  • the receiving power of the receiving circuit is further increased.
  • the receive circuitry is based on a 1200Hz / 2200Hz frequency-keyed HART input signal with a 50% duty cycle. set.
  • the receiving circuit can be tuned to any frequency-keyed input signal taking into account the respectively required desired sampling ratio, the input voltage range and the signal bandwidth of the input signal.
  • the modem has a bus interface unit for outputting the digital receive data to a communication bus and for inputting the digital transmit data from the communication bus.
  • the bus interface unit may be, for example, a CAN bus, an SPI, an I 2 C bus interface or any other serial or parallel bus interface.
  • the modem has a
  • Stromschleifenanschaltiser for signal processing of originating from a two-wire current loop current signal in the received signal and for signal processing of originating from the transmission circuit Sen- output signal in the current signal.
  • the two-wire current loop is intended for the transmission of a measured value or a nominal value as well as for energy transmission.
  • the respective measured value range is preferably by corresponding impressed DC values of
  • Loop current in a range of 4 mA to 20 mA can be mapped.
  • the alternating current signal to be modulated by the current loop connection unit to the two-wire direct current signal has a current amplitude of max. 1.2 mA, in particular of approx. 1 mA.
  • the AC signal has an FSK frequency of 1200 Hz or 2200 Hz corresponding to the respective binary value of the serial sequence of the digital reception or transmission data.
  • the bi-directional data transfer is preferably based on a protocol of the HART ® standard.
  • the current loop connection unit has a transformer for potential-free extraction. Peln the received signal from the two-wire current loop and for coupling the transmission output signal in the two-wire current loop on.
  • the galvanic isolation advantageously avoids negative influences on the data transmission, eg due to inductive coupling in of ground loops or due to EMC couplings.
  • the object of the invention is further provided by a transmitter for connection to a two-wire current loop with at least one sensor unit for detecting at least one
  • Such a transmitter can be operated much further away from the supplying remote station because of the improved reception performance of the modem.
  • a transmitter has a current controller / energy output unit for impressing DC values of the loop current which correspond to one of the measured values into the two-port current loop.
  • the object of the invention is further achieved by a positioner for connection to a two-wire current loop with an actuator and with a series-connected to the two-wire current loop energy decoupling unit at least for the electrical supply of such a modem.
  • a positioner can also be operated as a field device much further away from the supplying remote station due to the improved reception performance of the modem.
  • such a positioner has a current measuring / energy decoupling unit for measuring DC values of the loop current in the two-wire current loop as well as for supplying energy and for setting the actuator of the positioner.
  • an analog input module in particular for a control center computer, solved which a current measuring / power supply unit for Detection of a transmitted over a two-wire current loop measured value and the power supply of a connected transmitter has.
  • the analog input module typically has such a modem connected in series with the current measuring / power supply unit, wherein the at least one modem can be connected to or connected to a communication bus of the control center computer.
  • the analog input module can be, for example, a plug-in card which can be plugged into a corresponding slot of the control station computer.
  • the input module may be a modular decentralized input module for mounting on a DIN rail.
  • an analog output module in particular for a control center computer, solved, which has a controllable current source for impressing a to be transmitted via a two-wire current loop setpoint and the power supply of a positioner.
  • the analog output module has such a, connected in series to the controllable current source modem, wherein the at least one modem is connectable to a communication bus of the control center computer or is connected.
  • the analog output module may, for example, be a plug-in card or, alternatively, a modular decentralized input module for mounting on a DIN rail.
  • an analog input module according to the invention and an analog output module can form a common analog input / output module or a common modular decentralized input / output module.
  • FIG. 1 shows by way of example a control center computer with an analog input and output module, with a connected transmitters and positioners and with two modems,
  • FIG. 2 shows, by way of example, a time profile of an analog DC signal and an AC signal of a two-wire loop current
  • FIG. 3 shows by way of example a time profile of a frequency-keyed input voltage and a digital output voltage
  • FIG. 5 shows an exemplary circuit diagram of a receiving circuit according to the prior art
  • FIG. 6 shows a detail of an example distorted frequency-encoded transmit signal as an input signal for a receiving circuit in the form of an input voltage
  • FIG. 7 shows a block diagram of a receiving circuit for a modem according to the invention.
  • FIG. 8 shows an exemplary circuit diagram of a receiving circuit for a modem according to the invention.
  • FIG. 1 shows by way of example a control center computer 100 with an analog input and output module 6, 7, with a measuring transducer 8 and positioner 9 connected thereto and two modems 10.
  • the control center computer 100 has an analog input module 6 according to the invention and an analog output module 7 according to the invention.
  • the former has a current measuring / power supply unit 60 for detecting a signal via a two-wire current loop. fe 5 transmitted measured value MW and the power supply of the connected transmitter 8.
  • the analog input module 6 also has a modem 10 which is connected in series with the current measuring / power supply unit 60 and which is connected to a communication bus B of the control station computer 100.
  • the communication bus B can be used to exchange transmission and reception data SD, RD, which may have, for example, diagnosis or configuration data, with the control center computer 100.
  • the current measuring / power supply unit 60 has a current source represented by the battery symbol and a measuring resistor 62 for current measurement.
  • Reference numeral 51 designates the line resistance of the two-wire current loop 5.
  • the measured value range of the measured value MW is represented by corresponding impressed direct current values of the loop current i, preferably in a range from 4 mA to 20 mA.
  • the modem 10 may, for example, be connected to a communication bus B of a remote station not further shown.
  • an inventive transmitter 8 connected to the two-wire current loop 5 into which the loop current i provided by the analog input module 6 flows, which then flows back again to the analog input module 6.
  • the transmitter 8 has a sensor unit (not shown) for detecting at least one measured value MW. It also has an energy decoupling unit 80 connected in series with the two-wire current loop 5, at least for the electrical supply of the modem 10 according to the invention.
  • the measuring transducer 8 has a current regulator / energy decoupling unit 80 connected via internal connections 81, 82 for impressing on a value corresponding to one of the measured values MW. the DC values of the loop current i in the two-wire current loop 5 on.
  • the modem 10 for exchanging transmission and reception data SD, RD via a communication bus B with a control unit of the transmitter 8 not shown further for data exchange.
  • an analog output module 7 according to the invention is shown. It has a controllable current source 70 for impressing a desired value SW to be transmitted via a further two-wire current loop 5 and for supplying energy - symbolized by the switching symbol of a battery 71 - of a positioner 9.
  • the analog output module 7 furthermore has a modem 10 which is connected in series with the controllable current source 70 and which is likewise connected to the communication bus B of the control center computer 100 shown for data exchange.
  • an inventive positioner 9 is shown through which the loop current i provided by the analogue output module 7 flows, which then flows back again to the analogue output module 7.
  • the positioner 9 is switched via the electrical connections 56, 57 into the two-wire current loop 5.
  • It has an actuator 93 as well as an energy decoupling unit 90 connected in series with the two-wire current loop 5, at least for the electrical supply of the modem 10 according to the invention.
  • it has a conventional current measuring / energy decoupling unit 90 connected via internal connections 91, 92 for measuring direct current values of the loop current i in the two-wire current loop 5 and for supplying energy and for setting the actuator 93 of the positioner 9.
  • the modem 10 is connected to the exchange of transmit and receive data SD, RD via a communication bus B with a control unit of the positioner 9 (not further shown) for data exchange.
  • FIG. 2 shows an example of a time course VDC, VAC an analog DC signal and an AC signal of a two-wire loop current i.
  • the current amplitude of the AC signal is exemplified 1 mA.
  • the alternating current signal is shown clearly exaggerated compared to the current value range of 4 mA to 20 mA of the DC signal for illustration purposes.
  • FIG. 2 further shows 1200 Hz or 2200 Hz wave trains which are used to code a binary "0" or "1" value.
  • the bit sequence 1001101 of a data word is transmitted.
  • FIG. 3 shows, by way of example, a time profile VUE, VUA of a frequency-sampled input voltage UE as an input signal for a receiving circuit and of a digital output voltage UA as a digital output signal.
  • VUE time profile
  • VUA of a frequency-sampled input voltage UE as an input signal for a receiving circuit
  • a digital output voltage UA as a digital output signal.
  • the sinusoidal input voltage UE is converted by voltage comparison into a digital output voltage UA.
  • the modem 10 has an analog signal connection 52, 53 for inputting frequency-shifted received data RD 'modulated onto an input signal ES.
  • the received data RD ' are forwarded in the example of FIG. 4 to a receiving circuit 1.
  • a digital signal terminal 41 of the modem 10 are the corresponding, received by the receiving circuit 1 signal processing digital reception data RD as a digital output signal AS available.
  • the modem 10 furthermore has a bus interface unit 4 for outputting the digital reception data RD to a communication bus B and for inputting the digital transmission data SD from the communication bus B.
  • the modem 10 shown has a Stromschleifenanschaltein- unit 3, which prepares a derived from a two-wire current loop 5 current signal i signal technology. It is then supplied as received signal ES of the receiving circuit 1.
  • the receiving circuit 1 shown in the example of FIG. 4 is configured to receive a frequency-swept input signal ES having a predetermined target sampling ratio of 50% for operation on a two-wire current loop 5.
  • the input signal ES is fed to an optional low-pass filter 11, which suppresses interference components in the input signal ES.
  • the input signal ES is subsequently fed to a high-pass filter 12 for decoupling its DC component.
  • An amplifier 16 connected downstream of the high-pass filter 12 amplifies the filtered input signal ES.
  • the high-pass filter 12 and the amplifier 16 are designed as a common high-pass amplifier 12 ', preferably in an operational amplifier circuit.
  • the filter signal FS is at.
  • the latter is fed to a downstream comparator 13, which is set to the desired sampling ratio of the input signal ES.
  • RS denotes a reference signal for setting the switching threshold of the comparator 13.
  • the digital signal terminal 41 is used to input digital transmission data SD to a parallel to the receiving circuit 1 arranged transmitting circuit 2.
  • Reference symbol SES is the digital transmission input signal SES belonging to the digital transmission data SD.
  • the frequency-sampled transmission data SD 'corresponding to a transmission output signal SAS is available for output at the analog signal connection 52, 53.
  • the current loop connection unit 3 prepares a transmission output signal SAS originating from the transmission circuit 2 in the current signal i.
  • the current loop connection unit 3 has a transformer for potential-free decoupling of the received signal ES from the two-wire current loop 5 and for coupling the transmission output signal SAS into the two-wire current loop 5.
  • the bidirectional transmission of the received and transmitted data RD, SD, RD ', SD ' is preferably based on the protocol of a HART standard.
  • FIG. 5 shows an exemplary circuit diagram of a receiving circuit 1 according to the prior art.
  • the frequency-converted input signal ES is supplied to the receiving circuit 1 by way of example in the form of an electrical input voltage UE. It can alternatively be supplied as a current signal.
  • a high-pass filter 12 is formed essentially of a series connection of a capacitor 14 and a filter resistor 15. Instead of the capacitive decoupling shown, an inductive decoupling can alternatively also be used.
  • FS ' is the associated, not yet amplified filter signal.
  • the high-pass filter 12 is already part of a high-pass amplifier 12 'in an operational amplifier circuit with an operational amplifier 16. At its output 23, the amplified filter signal FS is at. The adjustment of the gain via two resistors 15, 17 by corresponding feedback of the amplified filter signal FS to the input
  • the amplification may e.g. have the value of 2.5.
  • a series connection formed by two resistors 18, 19 provides a reference voltage or a comparison voltage UR at a central terminal 20. This is located in the middle between a positive supply voltage P and a ground potential M reference potential.
  • the reference voltage UR corresponds on the one hand to a reference signal RS for a subsequent comparator 13 at its input 24 and for centering the amplified filter signal FS on the value of the reference voltage UR by guiding the reference signal RS to a non-inverting input
  • FIG. 6 shows a section of an exemplary distorted frequency-shifted transmitted signal as input signal ES for a receiving circuit 1 in the form of an input voltage UE.
  • Reference symbols T 1, T 2 designate periods of time which differ slightly with respect to the points of intersection of the input voltage UE with the zero-volt line.
  • the second time duration T2 is slightly shorter than the first time duration T1.
  • the duty cycle formed by the two time periods T1, T2 has a value deviating from a desired time ratio of 50:50 to approximately 53:47. If such an input signal ES is supplied to a receiving circuit 1 according to the prior art, the resulting digital output signal AS no longer satisfies the requirements for the maximum permissible deviation of the pulse duty factor which are required there in the case of HART communication.
  • a standardized input signal with a low input level can also be converted into an output signal that is no longer in accordance with the standard by a conventional receiving circuit, if electronic standard components with offset voltages in the range of approximately 7 mV should be used.
  • FIG. 7 shows a schematic circuit diagram of a receiving circuit 1 for a modem according to the invention, the receiving circuit 1 already having on the input side an optional low-pass filter 11 for possible interference suppression of interference components in the unfiltered input signal ES.
  • the receiving circuit 1 has an integrator 30 to which the digital output signal AS is fed on the input side and which provides a correction signal KS on the output side.
  • the digital output signal AS is fed to a non-inverting input of the integrator 30.
  • a reference signal RS is fed to an inverting input of the integrator 30.
  • the correction signal KS is fed back to the amplifier 16 for setting a DC component of the filter signal FS.
  • the Feedback of the correction signal KS in this case advantageously effects a compensation of the total offset errors in the receiving circuit 1.
  • the output signal AS is fed back to the amplifier input via a feedback line 37 to an analogue addition node.
  • the unamplified filter signal FS ' is raised or lowered in such a way and then amplified that the digital output signal AS has at least almost the same pulse duty factor as the desired sampling ratio set by means of the two resistors 18, 19.
  • the integrator 30 has a correspondingly dimensioned time constant in order to regulate the fastest possible regulation of the actual operating ratio to the desired duty cycle of the input signal ES.
  • the control principle will be briefly explained below.
  • the integrator 30 supplies an output-side, unspecified integrator voltage, which is smaller in magnitude than the value of the reference voltage UR.
  • the integrator voltage fed back with the opposite sign to the amplifier input 16 effects an increase in a filter voltage UF corresponding to the amplified filter signal FS, so that its shift relative to the comparison voltage UR results in an actual sampling ratio with increasing values in the direction of the desired sampling ratio.
  • the digital output signal AS is regulated in terms of its nominal duty cycle after a few feedback cycles.
  • a single reference voltage UR is provided for generating a reference signal RS.
  • a first reference voltage (only) for the comparator 13 and a second reference voltage (only) for the internal tegrator 30 are used with different voltage values.
  • FIG. 8 shows an exemplary circuit diagram of a receiving circuit 1 for a modem according to the invention.
  • the left circuit part with the high-pass amplifier 12 'and the subsequent comparator 13 essentially corresponds to that of the receiving circuit 1 according to FIG. 5. It differs on the one hand by the circuitry connection of the feedback line 37 via a feedback resistor 38 to the inverting input 21 of the operational amplifier 16 of the high-pass amplifier 12 '. On the other hand, the left circuit part differs by the inversion of the inputs 24, 25 of the comparator 13.
  • the digital output signal AS is the form of an output voltage UA with an inverted compared to the output voltage UA of the receiving circuit 1 of FIG 5 voltage waveform at.
  • the output voltage UA is fed to an integrator 30, realized by an operational amplifier 31 with an integrating element formed by a resistor 35 and a capacitor 36.
  • the integrator 30 averages the voltage applied to its input 32.
  • the reference voltage or comparison voltage UR is applied to the non-inverting input 33.
  • exactly the integrated mean value of the output voltage UA, that is to say the reference voltage UR, is present at the output 34 of the integrator 30. In this case, there is no reaction to the high-pass amplifier 12 'via the feedback line 37.
  • the receiving circuit 1 shown for the modem according to the invention is in particular set to a 1200 Hz / 2200 Hz frequency-shifted HART input signal ES with a desired sampling ratio of 50%.

Abstract

A receiving circuit (1) is adapted to receive a frequency shift keyed input signal (ES) having a desired pulse duty factor. The receiving circuit comprises a high-pass filter (12) at the input side for decoupling the steady component of the input signal (UE) and for producing a filtered signal (FS), a downstream amplifier (16) and a downstream comparator (13) for producing a digital output signal (AS). The invention is characterized in that the receiving circuit (1) comprises an integrator (30) to which the digital output signal (AS) is supplied on the input side and which makes a correction signal (KS) available on the output side. The correction signal (KS) is retransmitted to the amplifier (16) for adjusting a steady component of the filtered signal (FS) to adjust deviations of the duty factor of the digital output signal (AS) from the desired duty factor.

Description

Beschreibungdescription
Modem mit verbesserter Empfangsleistung zum Anschließen an eine Zweileiter-Stromschleife sowie Messumformer, Stellungs- regier und Ein- und Ausgabebaugruppe mit einem derartigen ModemModem with improved reception power for connection to a two-wire current loop as well as transducers, positioner and input and output module with such a modem
Die Erfindung betrifft ein Modem mit einem analogen Signalan- schluss zur Eingabe von frequenzumgetasteten, einem Eingangs- signal mit einem Solltastverhältnis aufmodulierten Empfangsdaten an eine Empfangsschaltung sowie zur Ausgabe von korrespondierenden digitalen Empfangsdaten als digitales Ausgangssignal an einem digitalen Signalanschluss . Es weist weiterhin den digitalen Signalanschluss zur Eingabe von digitalen Sen- dedaten an eine parallel zur Empfangsschaltung angeordneten Sendeschaltung als digitales Sendeeingangssignal sowie den analogen Signalanschluss zur Ausgabe von korrespondierenden, einem Sendeausgangssignal aufzumodulierenden frequenzumgetasteten Sendedaten auf. Die Empfangsschaltung weist ein ein- gangsseitiges Hochpassfilter zur Entkopplung des Gleichanteils des Eingangssignals und zur Erzeugung eines Filtersignals, einen nachgeschalteten Verstärker sowie einen nachgeschalteten Komparator zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals auf. Die beiden Signalanschlüsse können jeweils als gemeinsamer Anschluss ausführt sein. Sie können alternativ separat ausgeführt sein. Ein derartiges Modem kann beispielsweise komplett in einem einzigen elektronischen Bauelement integriert sein.The invention relates to a modem with an analog signal connection for inputting frequency-shifted received data modulated onto an input signal with a desired sampling ratio to a receiving circuit and for outputting corresponding digital receiving data as a digital output signal at a digital signal terminal. It furthermore has the digital signal terminal for inputting digital transmission data to a transmission circuit arranged parallel to the reception circuit as a digital transmission input signal, and the analog signal connection for outputting corresponding frequency-summed transmission data to be modulated onto a transmission output signal. The receiving circuit has an input-side high-pass filter for decoupling the DC component of the input signal and for generating a filter signal, a downstream amplifier and a downstream comparator for generating a digital output signal. The two signal connections can each be designed as a common connection. They can alternatively be carried out separately. For example, such a modem can be completely integrated in a single electronic component.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Messumformer sowie einen Stellungsregler zum Anschließen an eine Zweileiter-Stromschleife mit jeweils einem derartigen Modem. Die Erfindung betrifft zudem eine analoge Eingabebaugruppe sowie eine analoge Ausgabebaugruppe, insbesondere für einen Leitstellen- rechner, wobei die Baugruppen ein derartiges Modem aufweisen.Furthermore, the invention relates to a transmitter and a positioner for connection to a two-wire current loop, each with such a modem. The invention also relates to an analog input module and an analog output module, in particular for a control center computer, wherein the modules have such a modem.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 343 899 A2 ist eine Schaltung zur Erzeugung einer Pulsfolge mit einem vorgegebe- nen, geregelten Tastverhältnis als Reaktion auf eine ein- gangsseitige Pulsfolge mit einem beliebigen Tastverhältnis bekannt. Die Schaltung ist vorzugsweise zur Signalaufbereitung eines Quartz- oder Oszillatorsignals zur Taktversorgung eines Mikroprozessors oder Mikrocomputers vorgesehen.From the European patent application EP 0 343 899 A2 a circuit for generating a pulse train with a predetermined NEN, controlled duty cycle in response to an input-side pulse train with any duty cycle known. The circuit is preferably provided for signal conditioning of a quartz or oscillator signal for clock supply of a microprocessor or microcomputer.
Empfangsschaltungen für ein frequenzumgetastetes Eingangssignal sind allgemein bekannt. Bei einer Frequenzumtastung handelt es sich um die digitale Form einer Frequenzmodulation. In der Fachsprache wird eine solche Modulation auch als FSK- Modulation (FSK für Frequency Shift Keying) bezeichnet. Dabei wird die Frequenz einer periodischen sinusförmigen Schwingung zwischen einem Satz unterschiedlicher, vorzugsweise zweier, diskreter Werte verändert. Die analogen frequenzumgetasteten Eingangssignale können beispielsweise von einem Telekommunikationsgerät oder von Geräten der Mess- und Regelungstechnik stammen .Receive circuits for a frequency-keyed input signal are well known. Frequency shift keying is the digital form of frequency modulation. In technical terminology such a modulation is also referred to as FSK modulation (FSK for frequency shift keying). The frequency of a periodic sinusoidal oscillation is changed between a set of different, preferably two, discrete values. The analog frequency-sampled input signals can originate, for example, from a telecommunication device or from devices of the measurement and control technology.
Besonderes Augenmerk der vorliegenden Anmeldung liegt auf Empfangsschaltungen, die zum Empfang eines sogenannten HART - Feldbussignals ausgebildet sind (HART für Highway Addressable Remote Transducer) . Hierzu kann ein analoges Feldbussystem, welches auf einer standardisierten 4/20 mA-Zweileiter-Strom- schleife basiert, mittels einer solchen HART -Kommunikation erweitert werden. HART® ist ein standardisiertes, weit verbreitetes Kommunikationssystem zum Aufbau industrieller digitaler Feldbusse. Es ermöglicht die digitale Kommunikation mehrerer Teilnehmer (Feldgeräte) über einen gemeinsamen digitalen Feldbus über die Zweileiter-Stromschleife entsprechend dem älteren 4/20 mA-Standard. Vorhandene Leitungen nach dem 4/20 mA-Standard können direkt benutzt und beide Systeme parallel betrieben werden. Die Zweileiter-Schleife kann alternativ auch nur zur Stromversorgung der angeschlossenen Feld- gerate und zur HART -Kommunikation vorgesehen sein. Typi- scherweise wird einem Normsignal, das heißt einem Gleichanteil des Zweileiter-Schleifenstroms, ein Wechselstromsignal mit einer Stromamplitude im Bereich von 0,8 mA bis 1,2 mA entsprechend dem HART -Protokoll aufmoduliert. Die Modulation erfolgt mittels des zuvor beschriebenen FSK-Verfahrens . Zur Übertragung eines binär kodierten Datenwortes wird entsprechend dem binären Wert eine Modulationsfrequenz von 2200 Hz für den Wert „0" und 1200 Hz für den Wert „1" verwendet.Particular attention of the present application is based on receive circuits which are designed to receive a so-called HART fieldbus signal (HART for Highway Addressable Remote Transducer). For this purpose, an analog fieldbus system based on a standardized 4/20 mA two-wire current loop can be extended by means of such a HART communication. HART ® is a standardized, widely used communication system for building industrial digital fieldbuses. It enables the digital communication of several devices (field devices) via a common digital fieldbus via the two-wire current loop according to the older 4/20 mA standard. Existing lines according to the 4/20 mA standard can be used directly and both systems can be operated in parallel. The two-wire loop can alternatively also be provided only for the power supply of the connected field devices and for HART communication. Typically, a standard signal, that is, a DC component of the two-wire loop current, is modulated on an AC signal having a current amplitude in the range of 0.8 mA to 1.2 mA in accordance with the HART protocol. The modulation takes place by means of the previously described FSK method. To transmit a binary coded data word, a modulation frequency of 2200 Hz for the value "0" and 1200 Hz for the value "1" is used in accordance with the binary value.
Die zuvor genannten Feldgeräte sind typischerweise Messumformer und Stellungsregler, die vorzugsweise in der Anlagen- und Automatisierungstechnik, insbesondere in der chemischen Industrie, Petrochemie und im Untertagebau, eingesetzt werden. Ein derartiger Messumformer, wie z.B. vom Typ SITRANS P der Fa. Siemens, sowie ein derartiger Stellungsregler, wie z.B. vom Typ SIPART PS2 der Fa. Siemens, können zur Übertragung eines Messwertes bzw. eines Sollwertes an einer Zweileiter- Stromschleife betrieben werden. Über letztere erfolgt auch die elektrische Energieversorgung. Die speisende Gegenstelle kann eine analoge Eingabebaugruppe bzw. eine analoge Ausgabebaugruppe eines Leitstellenrechners, eines Prozessrechners oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) sein. Die Eingabe- oder Ausgabebaugruppe ist insbesondere zum Einste- cken in einen Leitstellenrechner oder Prozessrechner vorgesehen. Letztere können z.B. auf einem Personal Computer (PC) basieren. Alternativ können die analogen Eingabe- und Ausgabebaugruppen Komponenten einer SPS sein. Sie können alternativ als dezentrale Ein- und/oder Ausgabebaueinheit zum An- bringen an einer Hutschiene ausgebildet sein.The aforementioned field devices are typically transducers and positioners, which are preferably used in plant and automation technology, in particular in the chemical industry, petrochemicals and in underground mining. Such a transmitter, e.g. of the type SITRANS P of the company Siemens, as well as such a positioner, like e.g. Type SIPART PS2 from Siemens can be used to transmit a measured value or setpoint to a two-wire current loop. About the latter is also the electrical energy supply. The supplying remote station can be an analog input module or an analog output module of a control center computer, a process computer or a programmable logic controller (PLC). The input or output module is provided in particular for plugging into a control station computer or process computer. The latter can e.g. based on a personal computer (PC). Alternatively, the analog input and output modules may be components of a PLC. Alternatively, they can be designed as decentralized input and / or output unit for mounting on a DIN rail.
Die zuvor genannten Feldgeräte sowie analogen Ein- und Ausga- bebaugruppen weisen ein Modem, insbesondere ein HART -Modem, auf, welches jeweils eine Empfangsschaltung für ein frequenz- umgetastetes HART -Eingangssignal sowie eine schaltungstechnisch parallel dazu angeordnete Sendeschaltung aufweist. Ein derartiges Modem dient zur Feldbusanschaltung an die Zweileiter-Stromschleife sowie zur Anschaltung an einen Kommunikationsbus. Über das Modem können von dem Kommunikationsbus emp- fangene Sendedaten dem Zweileiter-Gleichstromsignal aufmoduliert werden. In umgekehrter Richtung können mittels des Modems Empfangsdaten aus der Zweileiter-Stromschleife ausgekoppelt werden und diese als Sendedaten an den Kommunikationsbus ausgegeben werden. Das Modem kann z.B. eine CAN-Busschnitt- stelle mit einem CAN-Bus-Transceiver, eine I2C-Busschnitt- stelle oder ganz allgemein eine serielle oder parallele Schnittstelle aufweisen. Im einfachsten Fall ist das Modem auf einer Leiterplatte mit entsprechenden Ein- und Ausgängen zum Anschließen an die Zweileiter-Stromschleife und zum Anschließen an den Kommunikationsbus angeordnet.The aforementioned field devices as well as analog input and output modules have a modem, in particular a HART modem, which in each case has a receiving circuit for a frequency-keyed HART input signal and a transmission circuit arranged parallel thereto in terms of circuitry. Such a modem is used for fieldbus connection to the two-wire current loop and for connection to a communication bus. By means of the modem, transmission data received by the communication bus can be modulated onto the two-wire direct current signal. In the reverse direction, receive data from the two-wire current loop can be decoupled by means of the modem and these as transmission data to the communication bus be issued. The modem can have, for example, a CAN bus interface with a CAN bus transceiver, an I 2 C bus interface or, more generally, a serial or parallel interface. In the simplest case, the modem is arranged on a printed circuit board with corresponding inputs and outputs for connection to the two-wire current loop and for connection to the communication bus.
Die eingangs beschriebene Empfangsschaltung weist typischer- weise ein eingangsseitiges Hochpassfilter zur Entkopplung des Gleichanteils des Eingangssignals, insbesondere des Zweileiter-Stromschleifensignals, und zur Erzeugung eines Filtersignals auf. Sie weist zudem einen nachgeschalteten Verstärker sowie einen nachgeschalteten Komparator zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals auf. Ist die Empfangsschaltung zum Empfang von HART -Feldbussignalen vorgesehen, so beträgt das Solltastverhältnis des frequenzumgetasteten Eingangssignals 50%. Der Eingangsspannungsbereich einer solchen Empfangsschaltung liegt gemäß dem HART®-Protokoll in einem Bereich von 0,12V bis 1,2V. Die minimale Spannungsamplitude beträgt somit 0,06V bzw. 6OmV. Die Schaltschwelle des Komparators liegt typischerweise in der Spannungsmitte.The receiving circuit described above typically has an input-side high-pass filter for decoupling the DC component of the input signal, in particular the two-wire current loop signal, and for generating a filter signal. It also has a downstream amplifier and a downstream comparator for generating a digital output signal. If the receiving circuit is provided for receiving HART fieldbus signals, the desired duty cycle of the frequency-keyed input signal is 50%. The input voltage range of such a receiving circuit is in accordance with the HART ® protocol in a range of 1.2V to 0,12V. The minimum voltage amplitude is thus 0.06V or 6OmV. The switching threshold of the comparator is typically in the middle of the voltage.
Problematisch ist es, wenn aus Kostengründen preiswerte Stan- dard-Operationsverstärker zur Signalverstärkung sowie Stan- dard-Komparatoren zur Erzeugung des digitalen Ausgangssignals in einer Empfangsschaltung eingesetzt werden sollen. Derartige elektronische Bauelemente weisen typischerweise Offsetspannungen jeweils im Bereich von ca. 7 mV auf. Da der Kompa- rator dem Operationsverstärker nachgeschaltet ist, können sich die beiden Offsetspannungen auf ca. 14 mV addieren. Der Zeitpunkt, bei welchem der Ausgang des Komparators kippt, wird dann durch die gesamte wirkende Offsetspannung verschoben. Dies hat einen sowohl bei einem steigenden als auch bei einem fallenden Sinusabschnitt des verstärkten entkoppelten Eingangssignals auftretenden Zeitfehler zufolge. Mit anderen Worten verlängern sich die Zeitintervalle zwischen den Flanken um das Doppelte. So bewirkt eine Offsetspannung von den obengenannten typischen 14 mV eine Änderung des Tastverhältnisses um 3%, das heißt auf einen Wert von 47:53 bzw. 53:47. Derartige Werte sind hinsichtlich der geforderten Empfangsqualitäten einer Empfangsschaltung nicht mehr akzeptabel.It is problematic if cost-effective low-cost standard operational amplifiers for signal amplification as well as standard comparators for generating the digital output signal in a receiving circuit are to be used. Such electronic components typically have offset voltages each in the range of about 7 mV. Since the comparator is connected downstream of the operational amplifier, the two offset voltages can add up to approx. 14 mV. The time at which the output of the comparator flips is then shifted by the total acting offset voltage. This results in a time error occurring in both a rising and a falling sine section of the amplified decoupled input signal. In other words, the time intervals between flanks are doubled. So causes an offset voltage of the above-mentioned typical 14 mV a change of the duty cycle by 3%, that is to a value of 47:53 or 53:47. Such values are no longer acceptable with regard to the required reception qualities of a receiving circuit.
Hinzu kommt, dass bereits in einem Sendesignal Signalverzerrungen vorhanden sein können, welche „von sich aus" ein geändertes Tastverhältnis aufweisen, wie z.B. 49:51 bzw. 51:49, oder sogar noch schlechter. Zusammen mit der durch die Off- setspannung der Halbleiterbauelemente bedingten Änderung des Tastverhältnisses sind sogar Abweichungen bis zu 5 % vom Sollwert des Tastverhältnisses möglich. Dies hat letztendlich zur Folge, dass ein gesendetes HART®-Signal von der sendenden Gegenstelle nicht mehr fehlerfrei empfangen werden kann.In addition, signal distortions may already be present in a transmission signal which "on their own" have a changed duty cycle, such as 49:51 or 51:49, or even worse, together with the offset voltage of the semiconductor components Deviations of up to 5% from the setpoint value of the duty cycle can even occur due to a change in the duty cycle, which ultimately means that a transmitted HART ® signal can no longer be received correctly by the sending remote station.
Zwar können anstelle der preiswerten Operationsverstärker und Komparatoren qualitativ höherwertige Bauelemente zur Verminderung dieses Problems verwendet werden. Allerdings kosten derartige Bauelemente ein Vielfaches im Vergleich zu den preiswerten Bauelementen. Empfangsschaltungen mit derartigen Bauelementen sind daher sehr teuer.Although higher quality devices can be used to alleviate this problem instead of the low cost operational amplifiers and comparators. However, such components cost a lot compared to the inexpensive components. Receiving circuits with such components are therefore very expensive.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, ein Modem mit einer Empfangsschaltung für ein frequenzumgetastetes Eingangssignal anzugeben, welches eine höhere Empfangsleistung bei zugleich geringeren Bauteilkosten ermöglicht.It is therefore an object of the invention to provide a modem with a receiving circuit for a frequenzumgestastetes input signal, which allows a higher receiving power at the same time lower component costs.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Messumformer, einen Stellungsregel sowie eine geeignete analoge Einga- bebaugruppe und eine analoge Ausgabebaugruppe mit einem derartigen Modem anzugeben.It is another object of the invention to provide a transmitter, a positioner, and a suitable analog input module and an analog output module with such a modem.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Modem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprü- chen 2 bis 8 sind vorteilhafte Ausführungsformen des Modems genannt. Im Anspruch 9 ist ein Messumformer und im Anspruch 11 ein Stellungsregler mit einem derartigen Modem angegeben. In den abhängigen Ansprüchen 10 und 12 sind entsprechende vorteilhafte Ausführungsformen genannt. Im Anspruch 13 ist eine geeignete analoge Eingabebaugruppe und im Anspruch 14 eine geeignete analoge Ausgabebaugruppe, insbesondere für einen Leitstellenrechner, angegeben.The object of the invention is achieved by a modem having the features of patent claim 1. In the dependent claims 2 to 8 advantageous embodiments of the modem are called. In claim 9, a transmitter and in claim 11, a positioner is given with such a modem. In the dependent claims 10 and 12 are corresponding called advantageous embodiments. In claim 13, a suitable analog input module and in claim 14, a suitable analog output module, in particular for a control center computer, specified.
Erfindungsgemäß weist die Empfangsschaltung einen Integrator auf, welchem eingangsseitig das digitale Ausgangssignal zugeführt ist und welcher ausgangsseitig ein Korrektursignal bereitstellt. Das Korrektursignal ist zur Einstellung eines Gleichanteils des Filtersignals auf den Verstärker zurückgeführt. Die Rückführung des Korrektursignals bewirkt hierbei vorteilhaft eine Kompensation der zuvor aufaddierten Offsetfehler in der Empfangsschaltung.According to the invention, the receiving circuit has an integrator to which the digital output signal is fed on the input side and which provides a correction signal on the output side. The correction signal is fed back to the amplifier for setting a DC component of the filter signal. The feedback of the correction signal in this case advantageously causes a compensation of the previously added offset errors in the receiving circuit.
Ein weiterer Vorteil ist, dass auch vergleichsweise schwache Empfangssignale noch erfasst und ausgewertet werden können, selbst wenn diese hinsichtlich des Solltastverhältnisses bereits verzerrt sein sollten.Another advantage is that even comparatively weak received signals can still be detected and evaluated, even if they should already be distorted with regard to the desired sampling ratio.
Nach einer Ausführungsform weist der Integrator eine derart bemessene Zeitkonstante auf, dass das Tastverhältnis des digitalen Ausgangssignals zumindest nahezu mit dem Solltastverhältnis des Eingangssignals übereinstimmt. Dies kann insbesondere über die Einstellung der Zeitkonstanten des Integra- tors erfolgen.According to one embodiment, the integrator has a time constant measured in such a way that the duty ratio of the digital output signal at least almost coincides with the desired duty cycle of the input signal. This can be done in particular by setting the time constant of the integrator.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform bilden das Hochpassfilter und der Verstärker einen gemeinsamen Hochpassverstärker. Dadurch vereinfacht sich der schaltungstechnische Aufbau der Empfangsschaltung des erfindungsgemäßen Modems erheblich.According to a preferred embodiment, the high-pass filter and the amplifier form a common high-pass amplifier. As a result, the circuit design of the receiving circuit of the modem according to the invention simplifies considerably.
Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist die Empfangsschaltung ein dem Hochpassfilter vorgeschaltetes Tiefpassfilter zur Unterdrückung von hochfrequenten Signalanteilen im Eingangssignal auf. Dadurch wird die Empfangsleistung der Empfangsschaltung weiter gesteigert. Vorzugsweise ist die Empfangsschaltung auf ein 1200Hz/2200Hz-frequenzumgetastetes HART-Eingangssignal mit einem Solltastverhältnis von 50 % eingestellt. Alternativ kann die Empfangsschaltung auf ein beliebiges frequenzumgetastetes Eingangssignal unter Berücksichtigung des jeweils geforderten Solltastverhältnisses, des Eingangsspannungsbereichs sowie der Signalbandbreite des Ein- gangssignals abgestimmt werden.According to another embodiment, the receiving circuit has a high-pass filter upstream low-pass filter for the suppression of high-frequency signal components in the input signal. As a result, the receiving power of the receiving circuit is further increased. Preferably, the receive circuitry is based on a 1200Hz / 2200Hz frequency-keyed HART input signal with a 50% duty cycle. set. Alternatively, the receiving circuit can be tuned to any frequency-keyed input signal taking into account the respectively required desired sampling ratio, the input voltage range and the signal bandwidth of the input signal.
Nach einer Ausführungsform weist das Modem eine Busanschalteinheit zur Ausgabe der digitalen Empfangsdaten an einen Kommunikationsbus sowie zur Eingabe der digitalen Sendedaten von dem Kommunikationsbus auf. Die Busanschalteinheit kann beispielsweise eine CAN-Bus-, eine SPI-, eine I2C-Busschnitt- stelle oder eine beliebige andere serielle oder parallele Busschnittstelle sein.According to one embodiment, the modem has a bus interface unit for outputting the digital receive data to a communication bus and for inputting the digital transmit data from the communication bus. The bus interface unit may be, for example, a CAN bus, an SPI, an I 2 C bus interface or any other serial or parallel bus interface.
Nach einer besonderen Ausführungsform weist das Modem eineIn a particular embodiment, the modem has a
Stromschleifenanschalteinheit zur signaltechnischen Aufbereitung eines von einer Zweileiter-Stromschleife stammenden Stromsignals in das Empfangssignal sowie zur signaltechnischen Aufbereitung des von der Sendeschaltung stammenden Sen- deausgangssignals in das Stromsignal auf.Stromschleifenanschalteinheit for signal processing of originating from a two-wire current loop current signal in the received signal and for signal processing of originating from the transmission circuit Sen- output signal in the current signal.
Die Zweileiter-Stromschleife ist zur Übertragung eines Messwertes oder eines Sollwertes sowie zur Energieübertragung vorgesehen. Der jeweilige Messwertbereich ist vorzugsweise durch korrespondierende eingeprägte Gleichstromwerte desThe two-wire current loop is intended for the transmission of a measured value or a nominal value as well as for energy transmission. The respective measured value range is preferably by corresponding impressed DC values of
Schleifenstroms in einem Bereich von 4 mA bis 20 mA abbildbar. Insbesondere weist das von der Stromschleifenanschalteinheit dem Zweileiter-Gleichstromsignal aufzumodulierende Wechselstromsignal eine Stromamplitude von max . 1,2 mA, ins- besondere von ca. 1 mA, auf. Vorzugsweise weist das Wechselstromsignal eine FSK-Frequenz von 1200 Hz oder 2200 Hz entsprechend dem jeweiligen binären Wert der seriellen Folge der digitalen Empfangs- oder Sendedaten auf. Die bidirektionale Datenübertragung basiert vorzugsweise auf einem Protokoll des HART®-Standards.Loop current in a range of 4 mA to 20 mA can be mapped. In particular, the alternating current signal to be modulated by the current loop connection unit to the two-wire direct current signal has a current amplitude of max. 1.2 mA, in particular of approx. 1 mA. Preferably, the AC signal has an FSK frequency of 1200 Hz or 2200 Hz corresponding to the respective binary value of the serial sequence of the digital reception or transmission data. The bi-directional data transfer is preferably based on a protocol of the HART ® standard.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Stromschleifenanschalteinheit einen Übertrager zum potentialfreien Auskop- peln des Empfangssignals aus der Zweileiter-Stromschleife sowie zum Einkoppeln des Sendeausgangssignals in die Zweileiter-Stromschleife auf. Durch die galvanische Trennung werden negative Einflüsse auf die Datenübertragung, wie z.B. durch induktiv einkoppelnde Erdschleifen oder durch EMV-Einkopplun- gen, vorteilhaft vermieden.According to a further embodiment, the current loop connection unit has a transformer for potential-free extraction. Peln the received signal from the two-wire current loop and for coupling the transmission output signal in the two-wire current loop on. The galvanic isolation advantageously avoids negative influences on the data transmission, eg due to inductive coupling in of ground loops or due to EMC couplings.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch einen Messumformer zum Anschließen an eine Zweileiter-Stromschleife mit zumindest einer Sensoreinheit zur Erfassung zumindest einesThe object of the invention is further provided by a transmitter for connection to a two-wire current loop with at least one sensor unit for detecting at least one
Messwertes und mit einer in Reihe zur Zweileiter-Stromschleife geschalteten Energieauskoppeleinheit zumindest zur elektrischen Versorgung eines derartigen Modems gelöst. Ein derartiger Messumformer kann wegen der verbesserten Empfangs- leistung des Modems deutlich weiter entfernt von der speisenden Gegenstelle betrieben werden. Insbesondere weist ein derartiger Messumformer eine Stromregler-/Energieauskoppelein- heit zum Einprägen von mit einem der Messwerte korrespondierenden Gleichstromwerten des Schleifenstroms in die Zweilei- ter-Stromschleife auf.Measured value and solved with a series connected to the two-wire current loop energy decoupling unit at least for the electrical supply of such a modem. Such a transmitter can be operated much further away from the supplying remote station because of the improved reception performance of the modem. In particular, such a transmitter has a current controller / energy output unit for impressing DC values of the loop current which correspond to one of the measured values into the two-port current loop.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch einen Stellungsregler zum Anschließen an eine Zweileiter-Stromschleife mit einem Stellglied und mit einer in Reihe zur Zweileiter- Stromschleife geschalteten Energieauskoppeleinheit zumindest zur elektrischen Versorgung eines derartigen Modems gelöst. Auch ein derartiger Stellungsregler kann als Feldgerät aufgrund der verbesserten Empfangsleistung des Modems deutlich weiter entfernt von der speisenden Gegenstelle betrieben wer- den. Insbesondere weist ein derartiger Stellungsregler eine Strommess-/Energieauskoppeleinheit zur Messung von Gleichstromwerten des Schleifenstroms in der Zweileiter-Stromschleife sowie zur Energieversorgung und zum Stellen des Stellgliedes des Stellungsreglers auf.The object of the invention is further achieved by a positioner for connection to a two-wire current loop with an actuator and with a series-connected to the two-wire current loop energy decoupling unit at least for the electrical supply of such a modem. Such a positioner can also be operated as a field device much further away from the supplying remote station due to the improved reception performance of the modem. In particular, such a positioner has a current measuring / energy decoupling unit for measuring DC values of the loop current in the two-wire current loop as well as for supplying energy and for setting the actuator of the positioner.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch eine analoge Eingabebaugruppe, insbesondere für einen Leitstellenrechner, gelöst, welche eine Strommess-/Energieversorgungseinheit zur Erfassung eines über eine Zweileiter-Stromschleife übertragenen Messwertes und zur Energieversorgung eines angeschlossenen Messumformers aufweist. Die analoge Eingabebaugruppe weist in kennzeichnender Weise ein derartiges, in Reihe zur Strommess-/Energieversorgungseinheit geschaltetes Modem auf, wobei das zumindest eine Modem mit einem Kommunikationsbus des Leitstellenrechners verbindbar ist bzw. verbunden ist. Die analoge Eingabebaugruppe kann beispielsweise eine Steckkarte sein, welche in einen entsprechenden Slot des Leitstel- lenrechners eingesteckt werden kann. Alternativ kann die Eingabebaugruppe eine modulare dezentrale Eingabebaueinheit zur Montage an einer Hutschiene sein.Furthermore, the object of the invention by an analog input module, in particular for a control center computer, solved which a current measuring / power supply unit for Detection of a transmitted over a two-wire current loop measured value and the power supply of a connected transmitter has. The analog input module typically has such a modem connected in series with the current measuring / power supply unit, wherein the at least one modem can be connected to or connected to a communication bus of the control center computer. The analog input module can be, for example, a plug-in card which can be plugged into a corresponding slot of the control station computer. Alternatively, the input module may be a modular decentralized input module for mounting on a DIN rail.
In entsprechender Weise wird die Aufgabe der Erfindung durch eine analoge Ausgabebaugruppe, insbesondere für einen Leitstellenrechner, gelöst, welche eine regelbare Stromquelle zum Einprägen eines über eine Zweileiter-Stromschleife zu übertragenden Sollwertes und zur Energieversorgung eines Stellungsreglers aufweist. Die analoge Ausgabebaugruppe weist ein derartiges, in Reihe zur regelbaren Stromquelle geschaltetes Modem auf, wobei das zumindest eine Modem mit einem Kommunikationsbus des Leitstellenrechners verbindbar ist bzw. verbunden ist. Die analoge Ausgabebaugruppe kann wiederum beispielsweise eine Steckkarte oder alternativ eine modulare de- zentrale Eingabebaueinheit zur Montage an einer Hutschiene sein .In a corresponding manner, the object of the invention by an analog output module, in particular for a control center computer, solved, which has a controllable current source for impressing a to be transmitted via a two-wire current loop setpoint and the power supply of a positioner. The analog output module has such a, connected in series to the controllable current source modem, wherein the at least one modem is connectable to a communication bus of the control center computer or is connected. The analog output module may, for example, be a plug-in card or, alternatively, a modular decentralized input module for mounting on a DIN rail.
Darüber hinaus können eine erfindungsgemäße analoge Eingabebaugruppe und eine analoge Ausgabebaugruppe eine gemeinsame analoge Ein-/Ausgabebaugruppe bzw. eine gemeinsame modulare dezentrale Ein-/Ausgabebaueinheit bilden.In addition, an analog input module according to the invention and an analog output module can form a common analog input / output module or a common modular decentralized input / output module.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren näher be- schrieben. Es zeigenThe invention and advantageous embodiments of the invention will be described in more detail below with reference to the following figures. Show it
FIG 1 beispielhaft einen Leitstellenrechner mit einer analogen Eingabe- und Ausgabebaugruppe, mit einem daran angeschlossenen Messumformer und Stellungsregler sowie mit zwei Modems,1 shows by way of example a control center computer with an analog input and output module, with a connected transmitters and positioners and with two modems,
FIG 2 beispielhaft einen zeitlichen Verlauf eines analo- gen Gleichstromsignals sowie eines Wechselstromsignal eines Zweileiter-Schleifenstroms,2 shows, by way of example, a time profile of an analog DC signal and an AC signal of a two-wire loop current,
FIG 3 beispielhaft einen zeitlichen Verlauf einer fre- quenzumgetasteten Eingangsspannung und einer digi- talen Ausgangsspannung,3 shows by way of example a time profile of a frequency-keyed input voltage and a digital output voltage,
FIG 4 ein Prinzipschaltbild eines Modems nach dem Stand der Technik,4 shows a block diagram of a modem according to the prior art,
FIG 5 ein beispielhaftes Schaltbild einer Empfangsschaltung nach dem Stand der Technik,5 shows an exemplary circuit diagram of a receiving circuit according to the prior art,
FIG 6 einen Ausschnitt eines beispielhaft verzerrten fre- quenzumgetasteten Sendesignals als Eingangssignal für eine Empfangsschaltung in Form einer Eingangsspannung,6 shows a detail of an example distorted frequency-encoded transmit signal as an input signal for a receiving circuit in the form of an input voltage,
FIG 7 ein Prinzipschaltbild einer Empfangsschaltung für ein erfindungsgemäßes Modem und7 shows a block diagram of a receiving circuit for a modem according to the invention and
FIG 8 ein beispielhaftes Schaltbild einer Empfangsschaltung für ein erfindungsgemäßes Modem.8 shows an exemplary circuit diagram of a receiving circuit for a modem according to the invention.
FIG 1 zeigt beispielhaft einen Leitstellenrechner 100 mit ei- ner analogen Eingabe- und Ausgabebaugruppe 6, 7, mit einem daran angeschlossenen Messumformer 8 und Stellungsregler 9 sowie zwei Modems 10.1 shows by way of example a control center computer 100 with an analog input and output module 6, 7, with a measuring transducer 8 and positioner 9 connected thereto and two modems 10.
Im linken Teil der FIG 1 ist der Leitstellenrechner 100 dar- gestellt. Er weist eine erfindungsgemäße analoge Eingabebaugruppe 6 sowie eine erfindungsgemäße analoge Ausgabebaugruppe 7 auf. Erstere weist eine Strommess-/Energieversorgungsein- heit 60 zur Erfassung eines über eine Zweileiter-Stromschlei- fe 5 übertragenen Messwertes MW und zur Energieversorgung des angeschlossenen Messumformers 8 auf. Die analoge Eingabebaugruppe 6 weist zudem ein in Reihe zur Strommess-/Energiever- sorgungseinheit 60 geschaltetes erfindungsgemäßes Modem 10 auf, welches mit einem Kommunikationsbus B des Leitstellenrechners 100 verbunden ist. Über den Kommunikationsbus B können Sende- und Empfangsdaten SD, RD, welche z.B. Diagnoseoder Konfigurationsdaten aufweisen können, mit dem Leitstellenrechner 100 ausgetauscht werden. Zur Energieversorgung weist die Strommess-/Energieversorgungseinheit 60 eine mit dem Batteriesymbol dargestellte Stromquelle und einen Messwiderstand 62 zur Strommessung auf. Mit dem Bezugszeichen 51 ist der Leitungswiderstand der Zweileiter-Stromschleife 5 bezeichnet. Der Messwertbereich des Messwertes MW ist durch korrespondierende eingeprägte Gleichstromwerte des Schleifenstroms i, vorzugsweise in einem Bereich von 4 mA bis 20 mA, abgebildet .In the left part of FIG 1, the control center computer 100 is shown. It has an analog input module 6 according to the invention and an analog output module 7 according to the invention. The former has a current measuring / power supply unit 60 for detecting a signal via a two-wire current loop. fe 5 transmitted measured value MW and the power supply of the connected transmitter 8. The analog input module 6 also has a modem 10 which is connected in series with the current measuring / power supply unit 60 and which is connected to a communication bus B of the control station computer 100. The communication bus B can be used to exchange transmission and reception data SD, RD, which may have, for example, diagnosis or configuration data, with the control center computer 100. For power supply, the current measuring / power supply unit 60 has a current source represented by the battery symbol and a measuring resistor 62 for current measurement. Reference numeral 51 designates the line resistance of the two-wire current loop 5. The measured value range of the measured value MW is represented by corresponding impressed direct current values of the loop current i, preferably in a range from 4 mA to 20 mA.
Im mittleren oberen Bereich der FIG 1 ist ein weiteres erfin- dungsgemäßes Modem 10 gezeigt, das über zwei elektrische Anschlüsse 52, 53 in die Zweileiter-Stromschleife 5 geschaltet ist. Das Modem 10 kann beispielsweise an einem Kommunikationsbus B einer nicht weiter gezeigten Gegenstelle angeschlossen sein.1 shows a further inventive modem 10, which is connected via two electrical connections 52, 53 into the two-wire current loop 5. The modem 10 may, for example, be connected to a communication bus B of a remote station not further shown.
Im rechten oberen Teil der FIG 1 ist ein erfindungsgemäßer, an der Zweileiter-Stromschleife 5 angeschlossener Messumformer 8 dargestellt, in den der von der analogen Eingabebaugruppe 6 bereitgestellte Schleifenstrom i hineinfließt, der dann wieder zur analogen Eingabebaugruppe 6 zurückfließt. Der Messumformer 8 weist eine nicht weiter dargestellte Sensoreinheit zur Erfassung zumindest eines Messwertes MW auf. Er weist weiterhin eine in Reihe zur Zweileiter-Stromschleife 5 geschaltete Energieauskoppeleinheit 80 zumindest zur elektri- sehen Versorgung des erfindungsgemäßen Modems 10 auf. Insbesondere weist der Messumformer 8 eine über interne Anschlüsse 81, 82 angeschlossene Stromregler/Energieauskoppeleinheit 80 zum Einprägen von mit einem der Messwerte MW korrespondieren- den Gleichstromwerten des Schleifenstroms i in die Zweileiter-Stromschleife 5 auf. Weiterhin ist das Modem 10 zum Austausch von Sende- und Empfangsdaten SD, RD über einen Kommunikationsbus B mit einer nicht weiter gezeigten Steuereinheit des Messumformers 8 zum Datenaustausch verbunden.In the upper right part of FIG. 1, an inventive transmitter 8 connected to the two-wire current loop 5 is shown, into which the loop current i provided by the analog input module 6 flows, which then flows back again to the analog input module 6. The transmitter 8 has a sensor unit (not shown) for detecting at least one measured value MW. It also has an energy decoupling unit 80 connected in series with the two-wire current loop 5, at least for the electrical supply of the modem 10 according to the invention. In particular, the measuring transducer 8 has a current regulator / energy decoupling unit 80 connected via internal connections 81, 82 for impressing on a value corresponding to one of the measured values MW. the DC values of the loop current i in the two-wire current loop 5 on. Furthermore, the modem 10 for exchanging transmission and reception data SD, RD via a communication bus B with a control unit of the transmitter 8 not shown further for data exchange.
Im linken unteren Teil der FIG 1 ist eine erfindungsgemäße analoge Ausgabebaugruppe 7 dargestellt. Sie weist eine regelbare Stromquelle 70 zum Einprägen eines über eine weitere Zweileiter-Stromschleife 5 zu übertragenden Sollwertes SW und zur Energieversorgung - symbolisiert durch das Schaltzeichen einer Batterie 71 - eines Stellungsreglers 9 auf. Die analoge Ausgabebaugruppe 7 weist weiterhin ein in Reihe zur regelbaren Stromquelle 70 geschaltetes erfindungsgemäßes Modem 10 auf, welches gleichfalls mit dem Kommunikationsbus B des gezeigten Leitstellenrechners 100 zum Datenaustausch verbunden ist .In the lower left part of FIG 1, an analog output module 7 according to the invention is shown. It has a controllable current source 70 for impressing a desired value SW to be transmitted via a further two-wire current loop 5 and for supplying energy - symbolized by the switching symbol of a battery 71 - of a positioner 9. The analog output module 7 furthermore has a modem 10 which is connected in series with the controllable current source 70 and which is likewise connected to the communication bus B of the control center computer 100 shown for data exchange.
Im rechten unteren Teil der FIG 1 ist ein erfindungsgemäßer Stellungsregler 9 dargestellt, durch den der von der analogen Ausgabebaugruppe 7 bereitgestellte Schleifenstrom i hineinfließt, der dann wieder zur analogen Ausgabebaugruppe 7 zurückfließt. Der Stellungsregler 9 ist über die elektrischen Anschlüsse 56, 57 in die Zweileiter-Stromschleife 5 geschal- tet. Er weist ein Stellglied 93 sowie eine in Reihe zur Zweileiter-Stromschleife 5 geschaltete Energieauskoppeleinheit 90 zumindest zur elektrischen Versorgung des erfindungsgemäßen Modems 10 auf. Insbesondere weist er eine über interne Anschlüsse 91, 92 angeschlossene herkömmliche Strommess-/Ener- gieauskoppeleinheit 90 zur Messung von Gleichstromwerten des Schleifenstroms i in der Zweileiter-Stromschleife 5 sowie zur Energieversorgung und zum Stellen des Stellgliedes 93 des Stellungsreglers 9 auf. Weiterhin ist das Modem 10 zum Austausch von Sende- und Empfangsdaten SD, RD über einen Kommu- nikationsbus B mit einer nicht weiter gezeigten Steuereinheit des Stellungsreglers 9 zum Datenaustausch verbunden.In the bottom right-hand part of FIG. 1, an inventive positioner 9 is shown through which the loop current i provided by the analogue output module 7 flows, which then flows back again to the analogue output module 7. The positioner 9 is switched via the electrical connections 56, 57 into the two-wire current loop 5. It has an actuator 93 as well as an energy decoupling unit 90 connected in series with the two-wire current loop 5, at least for the electrical supply of the modem 10 according to the invention. In particular, it has a conventional current measuring / energy decoupling unit 90 connected via internal connections 91, 92 for measuring direct current values of the loop current i in the two-wire current loop 5 and for supplying energy and for setting the actuator 93 of the positioner 9. Furthermore, the modem 10 is connected to the exchange of transmit and receive data SD, RD via a communication bus B with a control unit of the positioner 9 (not further shown) for data exchange.
FIG 2 zeigt beispielhaft einen zeitlichen Verlauf VDC, VAC eines analogen Gleichstromsignals sowie eines Wechselstromsignals eines Zweileiter-Schleifenstroms i. Die Stromamplitude des Wechselstromsignals beträgt beispielhaft 1 mA. Das Wechselstromsignal ist dabei im Vergleich zu dem Stromwerte- bereich von 4 mA bis 20 mA des Gleichstromsignals zur Veranschaulichung deutlich überhöht dargestellt. FIG 2 zeigt weiterhin 1200 Hz- bzw. 2200 Hz-Wellenzüge, welche zur Kodierung eines binären „0"- oder „1"-Wertes verwendet werden. Im vorliegenden Beispiel wird die Bitfolge 1001101 eines Datenwor- tes übertragen.2 shows an example of a time course VDC, VAC an analog DC signal and an AC signal of a two-wire loop current i. The current amplitude of the AC signal is exemplified 1 mA. The alternating current signal is shown clearly exaggerated compared to the current value range of 4 mA to 20 mA of the DC signal for illustration purposes. FIG. 2 further shows 1200 Hz or 2200 Hz wave trains which are used to code a binary "0" or "1" value. In the present example, the bit sequence 1001101 of a data word is transmitted.
FIG 3 zeigt beispielhaft einen zeitlichen Verlauf VUE, VUA einer frequenzumgetasteten Eingangsspannung UE als Eingangssignal für eine Empfangsschaltung sowie einer digitalen Aus- gangsspannung UA als digitales Ausgangssignal. Wie FIG 3 zeigt, wird die sinusförmige Eingangsspannung UE durch Spannungsvergleich in eine digitale Ausgangsspannung UA umgesetzt .3 shows, by way of example, a time profile VUE, VUA of a frequency-sampled input voltage UE as an input signal for a receiving circuit and of a digital output voltage UA as a digital output signal. As FIG. 3 shows, the sinusoidal input voltage UE is converted by voltage comparison into a digital output voltage UA.
FIG 4 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Modems 10 nach dem4 shows a schematic diagram of a modem 10 after the
Stand der Technik. Das Modem 10 weist einen analogen Signal- anschluss 52, 53 zur Eingabe von frequenzumgetasteten, einem Eingangssignal ES aufmodulierten Empfangsdaten RD' auf. Die Empfangsdaten RD' werden im Beispiel der FIG 4 an eine Emp- fangsschaltung 1 weitergeleitet. An einem digitalen Signalan- schluss 41 des Modems 10 stehen die korrespondierenden, signaltechnisch durch die Empfangsschaltung 1 aufbereiteten digitalen Empfangsdaten RD als digitales Ausgangssignal AS zur Verfügung.State of the art. The modem 10 has an analog signal connection 52, 53 for inputting frequency-shifted received data RD 'modulated onto an input signal ES. The received data RD 'are forwarded in the example of FIG. 4 to a receiving circuit 1. At a digital signal terminal 41 of the modem 10 are the corresponding, received by the receiving circuit 1 signal processing digital reception data RD as a digital output signal AS available.
Im Beispiel der FIG 4 weist das Modem 10 weiterhin eine Busanschalteinheit 4 zur Ausgabe der digitalen Empfangsdaten RD an einen Kommunikationsbus B sowie zur Eingabe der digitalen Sendedaten SD von dem Kommunikationsbus B auf. Darüber hinaus weist das gezeigte Modem 10 eine Stromschleifenanschaltein- heit 3 auf, welche ein von einer Zweileiter-Stromschleife 5 stammendes Stromsignal i signaltechnisch aufbereitet. Es wird dann als Empfangssignal ES der Empfangsschaltung 1 zugeführt. Die im Beispiel der FIG 4 gezeigte Empfangsschaltung 1 ist zum Empfang eines frequenzumgetasteten Eingangssignals ES mit einem vorgegebenen Solltastverhältnis von 50 % zum Betrieb an einer Zweileiter-Stromschleife 5 ausgebildet. Das Eingangs- signal ES wird einem optionalen Tiefpassfilter 11 zugeführt, welcher Störanteile im Eingangssignal ES unterdrückt. Das Eingangssignal ES wird im Anschluss zur Entkopplung dessen Gleichanteils einem Hochpassfilter 12 zugeführt. Ein dem Hochpassfilter 12 nachgeschalteter Verstärker 16 verstärkt das gefilterte Eingangssignal ES.In the example of FIG. 4, the modem 10 furthermore has a bus interface unit 4 for outputting the digital reception data RD to a communication bus B and for inputting the digital transmission data SD from the communication bus B. In addition, the modem 10 shown has a Stromschleifenanschaltein- unit 3, which prepares a derived from a two-wire current loop 5 current signal i signal technology. It is then supplied as received signal ES of the receiving circuit 1. The receiving circuit 1 shown in the example of FIG. 4 is configured to receive a frequency-swept input signal ES having a predetermined target sampling ratio of 50% for operation on a two-wire current loop 5. The input signal ES is fed to an optional low-pass filter 11, which suppresses interference components in the input signal ES. The input signal ES is subsequently fed to a high-pass filter 12 for decoupling its DC component. An amplifier 16 connected downstream of the high-pass filter 12 amplifies the filtered input signal ES.
Im Beispiel der FIG 4 sind das Hochpassfilter 12 und der Verstärker 16 als gemeinsamer Hochpassverstärker 12' vorzugsweise in einer Operationsverstärkerschaltung ausgebildet. Am Ausgang des Hochpassverstärkers 12' steht das Filtersignal FS an. Letzteres wird einem nachgeschalteten, auf das Solltastverhältnis des Eingangssignals ES eingestellten Komparator 13 zugeführt. Am Ausgang des Komparators 13 steht dann ein digitales Ausgangssignal AS zur Verfügung. Mit RS ist ein Refe- renzsignal zur Einstellung der Schaltschwelle des Komparators 13 bezeichnet.In the example of FIG. 4, the high-pass filter 12 and the amplifier 16 are designed as a common high-pass amplifier 12 ', preferably in an operational amplifier circuit. At the output of the high-pass amplifier 12 ', the filter signal FS is at. The latter is fed to a downstream comparator 13, which is set to the desired sampling ratio of the input signal ES. At the output of the comparator 13 is then a digital output signal AS available. RS denotes a reference signal for setting the switching threshold of the comparator 13.
Auf umgekehrtem Wege dient der digitale Signalanschluss 41 zur Eingabe von digitalen Sendedaten SD an einer parallel zur Empfangsschaltung 1 angeordneten Sendeschaltung 2. Mit demConversely, the digital signal terminal 41 is used to input digital transmission data SD to a parallel to the receiving circuit 1 arranged transmitting circuit 2. With the
Bezugszeichen SES ist das zu den digitalen Sendedaten SD zugehörige digitale Sendeeingangssignal SES bezeichnet. Nach signaltechnischer Aufbereitung liegen an dem analogen Signalanschluss 52, 53 korrespondierende, einem Sendeausgangssignal SAS aufzumodulierende frequenzumgetastete Sendedaten SD' zur Ausgabe an. Weiterhin bereitet die Stromschleifenanschaltein- heit 3 ein von der Sendeschaltung 2 stammendes Sendeausgangssignal SAS in das Stromsignal i auf. Üblicherweise weist die Stromschleifenanschalteinheit 3 einen Übertrager zum potenti- alfreien Auskoppeln des Empfangssignals ES aus der Zweileiter-Stromschleife 5 und zum Einkoppeln des Sendeausgangssig- nals SAS in die Zweileiter-Stromschleife 5 auf. Die bidirektionale Übertragung der Empfangs- und Sendedaten RD, SD, RD' , SD' basiert vorzugsweise auf dem Protokoll eines HART -Standards .Reference symbol SES is the digital transmission input signal SES belonging to the digital transmission data SD. After signal processing, the frequency-sampled transmission data SD 'corresponding to a transmission output signal SAS is available for output at the analog signal connection 52, 53. Furthermore, the current loop connection unit 3 prepares a transmission output signal SAS originating from the transmission circuit 2 in the current signal i. Normally, the current loop connection unit 3 has a transformer for potential-free decoupling of the received signal ES from the two-wire current loop 5 and for coupling the transmission output signal SAS into the two-wire current loop 5. The bidirectional transmission of the received and transmitted data RD, SD, RD ', SD 'is preferably based on the protocol of a HART standard.
FIG 5 zeigt ein beispielhaftes Schaltbild einer Empfangs- Schaltung 1 nach dem Stand der Technik. Das frequenzumgetas- tete Eingangssignal ES wird der Empfangsschaltung 1 beispielhaft in Form einer elektrischen Eingangsspannung UE zugeführt. Es kann alternativ auch als Stromsignal zugeführt werden. Zur Gleichsignalentkopplung ist ein im Wesentlichen aus einer Reihenschaltung aus einem Kondensator 14 und einem Filterwiderstand 15 gebildetes Hochpassfilter 12 vorgesehen. Anstelle der gezeigten kapazitiven Entkopplung kann alternativ auch eine induktive Entkopplung verwendet werden. Mit FS' ist das zugehörige, noch nicht verstärkte Filtersignal bezeich- net. Das Hochpassfilter 12 ist bereits Teil eines Hochpassverstärkers 12' in einer Operationsverstärkerschaltung mit einem Operationsverstärker 16. An dessen Ausgang 23 steht das verstärkte Filtersignal FS an. Die Einstellung der Verstärkung erfolgt über zwei Widerstände 15, 17 durch entsprechende Rückführung des verstärkten Filtersignals FS auf den Eingang5 shows an exemplary circuit diagram of a receiving circuit 1 according to the prior art. The frequency-converted input signal ES is supplied to the receiving circuit 1 by way of example in the form of an electrical input voltage UE. It can alternatively be supplied as a current signal. For direct decoupling, a high-pass filter 12 is formed essentially of a series connection of a capacitor 14 and a filter resistor 15. Instead of the capacitive decoupling shown, an inductive decoupling can alternatively also be used. FS 'is the associated, not yet amplified filter signal. The high-pass filter 12 is already part of a high-pass amplifier 12 'in an operational amplifier circuit with an operational amplifier 16. At its output 23, the amplified filter signal FS is at. The adjustment of the gain via two resistors 15, 17 by corresponding feedback of the amplified filter signal FS to the input
21 des Operationsverstärkers 16. Die Verstärkung kann z.B. den Wert von 2,5 aufweisen.21 of the operational amplifier 16. The amplification may e.g. have the value of 2.5.
Weiterhin stellt eine aus zwei Widerständen 18, 19 gebildete Reihenschaltung eine Referenzspannung bzw. eine Vergleichsspannung UR an einem Mittelabriff 20 zur Verfügung. Diese liegt mittig zwischen einer positiven Versorgungsspannung P und einem auf Massepotential M liegenden Bezugspotential. Die Referenzspannung UR korrespondiert zum einen mit einem Refe- renzsignal RS für einen nachfolgenden Komparator 13 an dessen Eingang 24 sowie zur Zentrierung des verstärkten Filtersignals FS auf den Wert der Referenzspannung UR durch Führung des Referenzsignals RS auf einen nicht invertierenden EingangFurthermore, a series connection formed by two resistors 18, 19 provides a reference voltage or a comparison voltage UR at a central terminal 20. This is located in the middle between a positive supply voltage P and a ground potential M reference potential. The reference voltage UR corresponds on the one hand to a reference signal RS for a subsequent comparator 13 at its input 24 and for centering the amplified filter signal FS on the value of the reference voltage UR by guiding the reference signal RS to a non-inverting input
22 des Operationsverstärkers 16. Der nachfolgende Komparator 13 vergleicht dann das an seinem Eingang 25 zugeführte Filtersignal FS mit der Referenzspannung UR und stellt an einem Komparatorausgang 26 letztlich das digitale Ausgangssignal AS in Form einer digitalen Ausgangsspannung UA zur Verfügung. FIG 6 zeigt einen Ausschnitt eines beispielhaft verzerrten frequenzumgetasteten Sendesignals als Eingangssignal ES für eine Empfangsschaltung 1 in Form einer Eingangsspannung UE. Mit den Bezugszeichen Tl, T2 sind Zeitdauern bezeichnet, wel- che sich, bezogen auf die Schnittpunkte der Eingangsspannung UE mit der Nullvoltlinie, geringfügig unterscheiden. Im Beispiel der FIG 6 ist die zweite Zeitdauer T2 geringfügig kürzer als die erste Zeitdauer Tl. Das aus den beiden Zeitdauern Tl, T2 gebildete Tastverhältnis weist einen von einem SoIl- tastverhältnis von 50:50 abweichenden Wert von ca. 53:47 auf. Wird ein derartiges Eingangssignal ES einer Empfangsschaltung 1 nach dem Stand der Technik zugeführt, so erfüllt das resultierende digitale Ausgangssignal AS im Falle einer HART-Kom- munikation nicht mehr die dort geforderten Anforderungen an die maximale zulässige Abweichung des Tastverhältnisses.22 of the operational amplifier 16. The subsequent comparator 13 then compares the supplied at its input 25 filter signal FS with the reference voltage UR and provides at a comparator output 26 ultimately the digital output signal AS in the form of a digital output voltage UA available. FIG. 6 shows a section of an exemplary distorted frequency-shifted transmitted signal as input signal ES for a receiving circuit 1 in the form of an input voltage UE. Reference symbols T 1, T 2 designate periods of time which differ slightly with respect to the points of intersection of the input voltage UE with the zero-volt line. In the example of FIG. 6, the second time duration T2 is slightly shorter than the first time duration T1. The duty cycle formed by the two time periods T1, T2 has a value deviating from a desired time ratio of 50:50 to approximately 53:47. If such an input signal ES is supplied to a receiving circuit 1 according to the prior art, the resulting digital output signal AS no longer satisfies the requirements for the maximum permissible deviation of the pulse duty factor which are required there in the case of HART communication.
In gleicher Weise kann auch ein normgerecht zugeführtes Eingangssignal mit geringem Eingangspegel in ein nicht mehr normgerechtes Ausgangssignal durch eine herkömmliche Emp- fangsschaltung umgewandelt werden, wenn elektronische Standard-Bauelemente mit Offsetspannungen im Bereich von ca. 7 mV verwendet werden sollten.In the same way, a standardized input signal with a low input level can also be converted into an output signal that is no longer in accordance with the standard by a conventional receiving circuit, if electronic standard components with offset voltages in the range of approximately 7 mV should be used.
FIG 7 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Empfangsschaltung 1 für ein erfindungsgemäßes Modem, wobei die Empfangsschaltung 1 bereits eingangsseitig ein optionales Tiefpassfilter 11 zur möglichen Störunterdrückung von Störanteilen im ungefilterten Eingangssignal ES aufweist.7 shows a schematic circuit diagram of a receiving circuit 1 for a modem according to the invention, the receiving circuit 1 already having on the input side an optional low-pass filter 11 for possible interference suppression of interference components in the unfiltered input signal ES.
Erfindungsgemäß weist die Empfangsschaltung 1 einen Integrator 30 auf, welchem eingangsseitig das digitale Ausgangssignal AS zugeführt ist und welcher ausgangsseitig ein Korrektursignal KS bereitstellt. Das digitale Ausgangssignal AS ist einem nicht invertierenden Eingang des Integrators 30 zuge- führt. Zur Vergleichsbildung ist ein Referenzsignal RS an einen invertierenden Eingang des Integrators 30 geführt. Das Korrektursignal KS ist zur Einstellung eines Gleichanteils des Filtersignals FS auf den Verstärker 16 zurückgeführt. Die Rückführung des Korrektursignals KS bewirkt hierbei vorteilhaft eine Kompensation der in Summe wirkenden Offsetfehler in der Empfangsschaltung 1. Im Beispiel der FIG 7 ist das Ausgangssignal AS über eine Rückkoppelleitung 37 auf einen ana- logen Additionsknoten auf den Verstärkereingang zurückgeführt. Über entsprechende Gewichtung der Rückführung wird das unverstärkte Filtersignal FS' derart angehoben bzw. abgesenkt und anschließend verstärkt, dass das digitale Ausgangssignal AS zumindest nahezu das gleiche Tastverhältnis wie das mit- tels der beiden Widerstände 18, 19 eingestellte Solltastverhältnis aufweist. Der Integrator 30 weist hierzu eine entsprechend bemessene Zeitkonstante auf, um eine möglichst schnelle Regelung des Isttastverhältnisses auf das Solltastverhältnis des Eingangssignals ES zu regeln.According to the invention, the receiving circuit 1 has an integrator 30 to which the digital output signal AS is fed on the input side and which provides a correction signal KS on the output side. The digital output signal AS is fed to a non-inverting input of the integrator 30. For comparison formation, a reference signal RS is fed to an inverting input of the integrator 30. The correction signal KS is fed back to the amplifier 16 for setting a DC component of the filter signal FS. The Feedback of the correction signal KS in this case advantageously effects a compensation of the total offset errors in the receiving circuit 1. In the example of FIG. 7, the output signal AS is fed back to the amplifier input via a feedback line 37 to an analogue addition node. By way of corresponding weighting of the feedback, the unamplified filter signal FS 'is raised or lowered in such a way and then amplified that the digital output signal AS has at least almost the same pulse duty factor as the desired sampling ratio set by means of the two resistors 18, 19. For this purpose, the integrator 30 has a correspondingly dimensioned time constant in order to regulate the fastest possible regulation of the actual operating ratio to the desired duty cycle of the input signal ES.
Das Regelungsprinzip soll im Folgenden kurz erläutert werden. Es liegt beispielhaft an dem Ausgang des Operationsverstärkers 13 ein digitales Ausgangssignal AS mit einem Isttastverhältnis von nur 47 % im Vergleich zu einem Solltastver- hältnis von 50 % vor. Eine nachfolgende Mittelung durch den Integrator 30 liefert eine ausgangsseitige, nicht näher bezeichnete Integratorspannung, welche betragsmäßig kleiner ist als der Wert der Referenzspannung UR. Die mit umgekehrten Vorzeichen auf den Verstärkereingang 16 rückgekoppelte In- tegratorspannung bewirkt eine Anhebung einer mit dem verstärkten Filtersignal FS korrespondierenden Filterspannung UF, so dass durch deren Verschiebung relativ zur Vergleichspannung UR sich ein Isttastverhältnis mit ansteigenden Werten in Richtung zum Solltastverhältnis einstellt. Das digita- Ie Ausgangssignal AS ist in Bezug auf dessen Solltastverhältnis nach wenigen Rückkoppelzyklen regelungstechnisch eingeschwungen .The control principle will be briefly explained below. By way of example, at the output of the operational amplifier 13, there is a digital output signal AS with an actual sampling ratio of only 47% in comparison to a nominal sampling ratio of 50%. A subsequent averaging by the integrator 30 supplies an output-side, unspecified integrator voltage, which is smaller in magnitude than the value of the reference voltage UR. The integrator voltage fed back with the opposite sign to the amplifier input 16 effects an increase in a filter voltage UF corresponding to the amplified filter signal FS, so that its shift relative to the comparison voltage UR results in an actual sampling ratio with increasing values in the direction of the desired sampling ratio. The digital output signal AS is regulated in terms of its nominal duty cycle after a few feedback cycles.
Im Beispiel der FIG 7 ist eine einzige Referenzspannung UR zur Erzeugung eines Referenzsignals RS vorgesehen. Es können alternativ eine erste Referenzspannung (nur) für den Kompara- tor 13 und eine zweite Referenzspannung (nur) für den In- tegrator 30 mit voneinander abweichenden Spannungswerten verwendet werden.In the example of FIG. 7, a single reference voltage UR is provided for generating a reference signal RS. Alternatively, a first reference voltage (only) for the comparator 13 and a second reference voltage (only) for the internal tegrator 30 are used with different voltage values.
FIG 8 zeigt ein beispielhaftes Schaltbild einer Empfangs- Schaltung 1 für ein erfindungsgemäßes Modem.8 shows an exemplary circuit diagram of a receiving circuit 1 for a modem according to the invention.
Der linke Schaltungsteil mit dem Hochpassverstärker 12' und dem nachfolgenden Komparator 13 entspricht im Wesentlichen dem der Empfangsschaltung 1 gemäß FIG 5. Er unterscheidet sich zum einen durch die schaltungstechnische Anbindung der Rückkoppelleitung 37 über einen Rückkoppelwiderstand 38 an den invertierenden Eingang 21 des Operationsverstärkers 16 des Hochpassverstärkers 12' . Zum anderen unterscheidet sich der linke Schaltungsteil durch die Invertierung der Eingänge 24, 25 des Komparators 13. Am Ausgang 26 des Komparators 13 liegt das digitale Ausgangssignal AS in Form einer Ausgangsspannung UA mit einem im Vergleich zur Ausgangsspannung UA der Empfangsschaltung 1 der FIG 5 invertierten Spannungsverlauf an. Die Ausgangsspannung UA ist einem Integrator 30 zu- geführt, realisiert durch einen Operationsverstärker 31 mit einem aus einem Widerstand 35 und einem Kondensator 36 gebildeten Integrationsglied. Der Integrator 30 mittelt die an seinem Eingang 32 anliegende Spannung. An dem nicht invertierenden Eingang 33 liegt die Referenzspannung bzw. Vergleich- Spannung UR an. Im Falle einer anliegenden digitalen Ausgangsspannung UA mit einem idealen Solltastverhältnis liegt dann genau der integrierte Mittelwert der Ausgangsspannung UA, das heißt die Referenzspannung UR, am Ausgang 34 des Integrators 30 an. In diesem Fall erfolgt keine Rückwirkung auf den Hochpassverstärker 12' über die Rückkoppelleitung 37.The left circuit part with the high-pass amplifier 12 'and the subsequent comparator 13 essentially corresponds to that of the receiving circuit 1 according to FIG. 5. It differs on the one hand by the circuitry connection of the feedback line 37 via a feedback resistor 38 to the inverting input 21 of the operational amplifier 16 of the high-pass amplifier 12 '. On the other hand, the left circuit part differs by the inversion of the inputs 24, 25 of the comparator 13. At the output 26 of the comparator 13 is the digital output signal AS in the form of an output voltage UA with an inverted compared to the output voltage UA of the receiving circuit 1 of FIG 5 voltage waveform at. The output voltage UA is fed to an integrator 30, realized by an operational amplifier 31 with an integrating element formed by a resistor 35 and a capacitor 36. The integrator 30 averages the voltage applied to its input 32. The reference voltage or comparison voltage UR is applied to the non-inverting input 33. In the case of an applied digital output voltage UA with an ideal desired sampling ratio, exactly the integrated mean value of the output voltage UA, that is to say the reference voltage UR, is present at the output 34 of the integrator 30. In this case, there is no reaction to the high-pass amplifier 12 'via the feedback line 37.
Erst wenn die Spannung am Integrator 30 aufgrund eines abweichenden Isttastverhältnisses vom Solltastverhältnis über oder unter den Spannungswert der Referenzspannung UR steigt, wirkt diese als Kompensationssignal KS auf den Eingang 21 des Ope- rationsverstärkers 16 zurück. Dadurch wird eine Absenkung bzw. eine Erhöhung der am Eingang 24 des Komparators 13 anliegenden Filterspannung UF bewirkt. Die gezeigte Empfangsschaltung 1 für das erfindungsgemäße Modem ist insbesondere auf ein 1200Hz/2200Hz-frequenzumgetaste- tes HART-Eingangssignal ES mit einem Solltastverhältnis von 50% eingestellt. Only when the voltage at the integrator 30 rises above or below the voltage value of the reference voltage UR due to a deviating actual duty cycle from the nominal duty ratio does this act as a compensation signal KS to the input 21 of the operational amplifier 16. As a result, a reduction or an increase in the voltage applied to the input 24 of the comparator 13 filter voltage UF is effected. The receiving circuit 1 shown for the modem according to the invention is in particular set to a 1200 Hz / 2200 Hz frequency-shifted HART input signal ES with a desired sampling ratio of 50%.

Claims

Patentansprüche claims
1. Modem mit einem analogen Signalanschluss (52, 53) zur Eingabe von frequenzumgetasteten, einem Eingangssignal (ES) mit einem Solltastverhältnis aufmodulierten Empfangsdaten (RD' ) an eine Empfangsschaltung (1) sowie zur Ausgabe von korrespondierenden digitalen Empfangsdaten (RD) als digitales Ausgangssignal (AS) an einem digitalen Signalanschluss (41), und mit dem digitalen Signalanschluss (41) zur Eingabe von digi- talen Sendedaten (SD) an eine parallel zur Empfangsschaltung (1) angeordneten Sendeschaltung (2) als digitales Sendeein- gangssignal (SES) sowie mit dem analogen Signalanschluss (52, 53) zur Ausgabe von korrespondierenden, einem Sendeausgangs- signal (SAS) aufzumodulierenden frequenzumgetasteten Sendeda- ten (SD'), wobei die Empfangsschaltung (1) ein eingangsseiti- ges Hochpassfilter (12) zur Entkopplung des Gleichanteils des Eingangssignals (ES) und zur Erzeugung eines Filtersignals (FS), einen nachgeschalteten Verstärker (16) sowie einen nachgeschalteten Komparator (13) zur Erzeugung eines digita- len Ausgangssignals (AS) aufweist, dadurch gekennzeichnet,A modem having an analog signal terminal (52, 53) for inputting frequency-shifted received data (RD ') modulated to an input signal (ES) with a desired duty cycle to a receiving circuit (1) and outputting corresponding digital received data (RD) as a digital output signal (AS) at a digital signal connection (41), and with the digital signal connection (41) for inputting digital transmission data (SD) to a transmission circuit (2) arranged parallel to the reception circuit (1) as a digital transmission input signal (SES). and with the analog signal connection (52, 53) for outputting corresponding frequency-summed transmission data (SD ') to be modulated to a transmit output signal (SAS), wherein the receiving circuit (1) has an input-side high-pass filter (12) for decoupling the DC component the input signal (ES) and for generating a filter signal (FS), a downstream amplifier (16) and a downstream comparator (1 3) for generating a digital output signal (AS), characterized
- dass die Empfangsschaltung (1) einen Integrator (30) aufweist, welchem eingangsseitig das digitale Ausgangssignal- That the receiving circuit (1) comprises an integrator (30), which input side, the digital output signal
(AS) zugeführt ist und welcher ausgangsseitig ein Korrek- tursignal (KS) bereitstellt, und(AS) is supplied and which output side provides a correction signal (KS), and
- dass das Korrektursignal (KS) zur Einstellung eines Gleichanteils des Filtersignals (FS) auf den Verstärker (16) zurückgeführt ist, um Abweichungen des Tastverhältnisses des digitalen Ausgangssignals (AS) vom Solltastverhältnis aus- zuregeln.- That the correction signal (KS) for setting a DC component of the filter signal (FS) is fed back to the amplifier (16) to rule out deviations of the duty cycle of the digital output signal (AS) from the desired sampling.
2. Modem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Integrator (30) eine derart bemessene Zeitkonstante aufweist, dass das Tastverhältnis des digitalen Ausgangssignals (AS) im Sollzustand zumindest nahezu mit dem Solltastverhältnis des Eingangssignals (ES) übereinstimmt. 2. A modem according to claim 1, characterized in that the integrator (30) has a time constant dimensioned such that the duty cycle of the digital output signal (AS) in the desired state at least almost coincides with the desired sampling ratio of the input signal (ES).
3. Modem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochpassfilter (12) und der Verstärker (16) einen gemeinsamen Hochpassverstärker (12') bilden.3. A modem according to claim 1 or 2, characterized in that the high-pass filter (12) and the amplifier (16) form a common high-pass amplifier (12 ').
4. Modem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsschaltung (1) ein dem Hochpassfilter (12) vorgeschaltetes Tiefpassfilter (11) zur Unterdrückung von hochfrequenten Signalanteilen im Eingangssignal (ES) aufweist.4. A modem according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving circuit (1) has a high-pass filter (12) upstream low-pass filter (11) for the suppression of high-frequency signal components in the input signal (ES).
5. Modem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsschaltung (1) auf ein 1200Hz/ 2200Hz-frequenzumgetastetes HART-Eingangssignal mit einem Solltastverhältnis von 50% eingestellt ist.5. A modem according to any one of the preceding claims, characterized in that the receiving circuit (1) is set to a 1200Hz / 2200Hz frequency-keyed HART input signal having a target duty cycle of 50%.
6. Modem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modem eine Busanschalteinheit (4) zur Ausgabe der digitalen Empfangsdaten (RD) an einen Kommunikationsbus (B) sowie zur Eingabe der digitalen Sendedaten (SD) von dem Kommunikationsbus (B) aufweist.6. A modem according to any one of the preceding claims, characterized in that the modem has a Busanschalteinheit (4) for outputting the digital reception data (RD) to a communication bus (B) and for inputting the digital transmission data (SD) of the communication bus (B) ,
7. Modem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modem eine Stromschleifenanschalt- einheit (3) zur signaltechnischen Aufbereitung eines von ei- ner Zweileiter-Stromschleife (5) stammenden Stromsignals (i) in das Empfangssignal (ES) sowie zur signaltechnischen Aufbereitung des von der Sendeschaltung (2) stammenden Sendeaus- gangssignals (SAS) in das Stromsignal (i) aufweist.7. A modem according to one of the preceding claims, characterized in that the modem is a Stromschleifenanschalt- unit (3) for signal processing of a one of a two-wire current loop (5) derived current signal (i) in the received signal (ES) and the signal technical Processing of the transmission output from the transmission circuit (2) output signal (SAS) in the current signal (i).
8. Modem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die8. A modem according to claim 7, characterized in that the
Stromschleifenanschalteinheit (3) einen Übertrager zum potentialfreien Auskoppeln des Empfangssignals (ES) aus der Zweileiter-Stromschleife (5) und zum Einkoppeln des Sendeaus- gangssignals (SAS) in die Zweileiter-Stromschleife (5) auf- weist. Stromschleifenanschalteinheit (3) has a transformer for the potential-free decoupling of the received signal (ES) from the two-wire current loop (5) and for coupling the transmission output signal (SAS) in the two-wire current loop (5) up.
9. Messumformer zum Anschließen an eine Zweileiter-Stromschleife (5) mit zumindest einer Sensoreinheit zur Erfassung zumindest eines Messwertes (MW), mit einem Modem (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8 und mit einer in Reihe zur Zweileiter-Stromschleife (i) geschalteten Energieauskoppeleinheit (80) zumindest zur elektrischen Versorgung des Modems (10) .9. Transmitter for connecting to a two-wire current loop (5) with at least one sensor unit for detecting at least one measured value (MW), with a modem (10) according to one of the preceding claims 1 to 8 and with a series to two-wire current loop ( i) connected energy decoupling unit (80) at least for the electrical supply of the modem (10).
10. Messumformer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Messumformer eine Stromregler-/Energieauskoppel- einheit (80) zum Einprägen von mit einem der Messwerte (MW) korrespondierenden Gleichstromwerten des Schleifenstroms (i) in die Zweileiter-Stromschleife (5) aufweist.10. Transmitter according to claim 9, characterized in that the transmitter has a Stromregler- / Energieauskoppel- unit (80) for impressing with one of the measured values (MW) corresponding DC values of the loop current (i) in the two-wire current loop (5).
11. Stellungsregler zum Anschließen an eine Zweileiter-Stromschleife (5) mit einem Stellglied (93), mit einem Modem (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8 und mit einer in Reihe zur Zweileiter-Stromschleife (i) geschalteten Energieauskoppeleinheit zumindest zur elektrischen Versorgung des Modems (10) .11. Positioner for connecting to a two-wire current loop (5) with an actuator (93), with a modem (10) according to any one of the preceding claims 1 to 8 and with an in-line to two-wire current loop (i) connected energy output unit at least electrical supply of the modem (10).
12. Stellungsregler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellungsregler eine Strommess-/Energieauskoppel- einheit (90) zur Messung von Gleichstromwerten des Schleifen- Stroms (i) in der Zweileiter-Stromschleife (2) sowie zur12. positioner according to claim 11, characterized in that the positioner a current measuring / Energieauskoppel- unit (90) for measuring DC values of the loop current (i) in the two-wire current loop (2) and the
Energieversorgung und zum Stellen des Stellgliedes (93) des Stellungsreglers aufweist.Having power supply and for placing the actuator (93) of the positioner.
13. Analoge Eingabebaugruppe für einen Leitstellenrechner (100), welche eine Strommess-/Energieversorgungseinheit (60) zur Erfassung eines über eine Zweileiter-Stromschleife (5) übertragenen Messwertes (MW) und zur Energieversorgung eines angeschlossenen Messumformers (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die analoge Eingabebaugruppe ein in Reihe zur Strommess-/Energieversorgungseinheit (60) geschaltetes Modem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist und dass das zumindest eine Modem (10) mit einem Kommunikationsbus (B) des Leitstellenrechners (100) verbindbar ist. 13. An analog input module for a control center computer (100), which has a current measuring / power supply unit (60) for detecting a measured value (MW) transmitted via a two-wire current loop (5) and for the power supply of a connected measuring transducer (8), characterized in that the analog input module has a modem (10) connected in series with the current measuring / power supply unit (60) according to one of Claims 1 to 8, and that the at least one modem (10) can be connected to a communication bus (B) of the control center computer (100) ,
14. Analoge Ausgabebaugruppe für einen Leitstellenrechner (100), welche eine regelbare Stromquelle (70) zum Einprägen eines über eine Zweileiter-Stromschleife (5) zu übertragenden Sollwertes (SW) und zur Energieversorgung eines Stellungsreg- lers (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die analoge Ausgabebaugruppe ein in Reihe zur regelbaren Stromquelle (70) geschaltetes Modem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist und dass das zumindest eine Modem (10) mit einem Kommunikationsbus (B) des Leitstellenrechners (100) verbindbar ist. 14. An analogue output module for a control center computer (100), which has a controllable current source (70) for impressing a setpoint value (SW) to be transmitted via a two-wire current loop (5) and for supplying energy to a positioner (9), characterized in that the analogue output module has a modem (10) connected in series with the controllable current source (70) according to one of Claims 1 to 8 and that the at least one modem (10) can be connected to a communication bus (B) of the control center computer (100).
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