DE3714503C2 - Steuerschaltung für einen gepulsten Gas-Laser und Verfahren zum Initialisieren der Steuerschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für zumindest einen gepulsten Gas-Laser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patent­ anspruchs 1. Eine solche Steuerschaltung ist aus der Veröffentli­ chung VAN SCOY, Richard L.: Designers Handbook, Designing the "Industrial Strength" Laser, Part 2, in US-Z.: Photonics Spectra, Mai 1985, S. 67-70, bekannt.

Im Stand der Technik sind gepulste Gas-Laser unterschiedlicher Art bekannt, z. B. N₂-Laser, CO₂-Laser und Excimer-Laser. Bei derartigen gepulsten Gas-Lasern sind eine Vielzahl von Sensoren und Steuerorganen erforderlich. Unter einem Sensor ist in diesem Sinne ein Meßinstrument zu verstehen, mit dem ein Ist-Zustand des Lasers gemessen wird, also z. B. der Druck des Arbeitsgases des Lasers, die Spannung zwischen den Elektroden oder auch die in einem Laser-Puls enthaltene Energie. Unter Steuerorganen (Aktoren) sind solche Mittel zu verstehen, mit denen wahlweise Parameter des Lasers, wie der Gasdruck (mittels eines Ventils) die Spannung zwischen den Elektroden oder auch andere optische Größen einstellbar sind. Das System aus Sensoren und Steuerorga­ nen einschließlich der zugehörigen Steuerschaltung kann als ein Satz von Regelkreisen aufgefaßt werden, mit dem die genannten Parameter des Lasers so eingestellt werden, daß gewünschte Werte, z. B. hinsichtlich der Energie der Laser-Pulse, des Gasdruckes etc., erreicht werden.

Bei einem Gas-Laser der eingangs genannten Art sind somit eine Vielzahl von Sensoren und Steuerorganen erforderlich, die jeweils über Leitungen mit einer zentralen Steuerungseinheit verbunden sind. Da aber ein gepulster Gas-Laser durch die auftretenden hohen Stromspitzen bei der Entladung eine starke elektromagneti­ sche Störquelle darstellt, erfordern die Verbindungsleitungen, insbesondere bei Sensoren mit schwachen analogen Signalen, einen großen Abschirmaufwand zur Störungsunterdrückung. Überdies ist bei den bekannten Steuerschaltungen für gepulste Gas-Laser nach­ teilig, daß für jeden einzelnen Sensor und jedes Steuerorgan jeweils ein eigener Steckverbinder zum Anschluß an die zentrale Steuerungseinheit erforderlich ist, so daß ein relativ großer Platzbedarf besteht. Daneben haben bekannte Steuerschaltungen für gepulste Gas-Laser den Nachteil, daß eine nachträgliche Umrüstung und insbesondere die Hinzufügung zusätzlicher Sensoren und Steuerorgane mit sehr viel Aufwand verbunden ist. Auch ist die Fehlersuche und Reparatur bei den bekannten Steuerschaltungen sehr aufwendig.

Aus der Veröffentlichung GAEBLER, W.: Einführung in die optische Nachrichtentechnik und faseroptische Sensorik, in DE-Z.: Laser und Optoelektronik, Nr. 1, 1985, S. 34-50, sind optische Über­ tragungssysteme mit Lichtwellenleitern bekannt. Es werden allge­ mein die Eigenschaften solcher Lichtwellenleiter beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerschaltung für gepulste Gas-Laser bereitzustellen, mit der bei einwandfreier Funktion die Anzahl der erforderlichen Verbindungsleitungen und Steckverbindungen reduziert werden kann. Daneben soll durch die Erfindung auch die Fehlersuche und die Reparatur der Steuerschal­ tung erleichtert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Durch die Zusammenfassung von zusammengehörigen Sensoren und Steuerorganen in einem kompakten Modul verkürzt sich die Länge der abzuschirmenden Leitungen erheblich, da die einzelnen Module direkt in der Nähe der Sensoren und Steuerorgane angeordnet werden können.

Die Verbindungen der einzelnen Module über Lichtwellenleiter benötigen keine Abschirmungen gegen elektromagnetische Störungen und gewährleisten auch bei größeren Leitungslängen eine sichere Signalübertragung.

Durch die Verbindung der einzelnen Module mit der zentralen Steuerungseinheit mittels einer aus Lichtwellenleitern gebildeten Ringstruktur wird erreicht, daß ein zusätz­ liches Modul auf einfache Weise eingebaut werden kann. Überdies ist an der zentralen Steuerungseinheit unabhängig von der Anzahl der verwendeten Module nur ein einziger Eingang und ein einziger Ausgang für Lichtwellenleiter erforderlich.

In einer kostengünstigen Ausgestaltung der Erfindung werden die Module und die zentrale Steuerungseinheit durch Kunststoff-Licht­ wellenleiter verbunden.

Eine besonders gute Störsicherheit bei der Signalübertragung wird dann erreicht, wenn die Sensor-Signale in den Modulen digitalisiert werden und nur digitale Signale auf den Lichtwel­ lenleitern übertragen werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung überwacht die zentrale Steuerungseinheit die Funktion des Lichtwellenleiter- Ringes durch Abgeben eines Signals an ihrem Ausgang und Über­ prüfen des an ihrem Eingang ankommenden Signales, welches den Lichtwellenleiter-Ring passiert hat. Auf diese Weise kann ein Defekt eines Lichtwellenleiters oder eine gelockerte Steckver­ bindung eines Lichtwellenleiters oder auch ein Defekt in einem der optischen Sender und Empfänger erkannt und ein Alarm ausgelöst werden.

Zur Erleichterung des Datenverkehrs auf dem Lichtwellenleiter- Ring kann jedes Modul mit einem Pufferspeicher versehen werden, welcher von der zentralen Steuerungseinheit ausgelesen und/oder beschrieben wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jedes Modul eine Überwachungsschaltung mit einem Zeitglied aufweist, das periodisch rückgesetzt wird und bei fehlender Rücksetzung nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ein Alarmsignal auslöst. Dabei spricht die zentrale Steuerungseinheit jedes Modul in regelmäßigen Zeitabständen an, fragt den Inhalt des Pufferspeichers ab und bei jedem Ansprechen des Moduls durch die zentrale Steuerungseinheit wird das Zeitglied durch den im Modul vorgesehenen Mikroprozessor rückgesetzt. Mit diesen Maßnahmen wird sowohl die einwandfreie Funktion des Lichtwellenleiter-Ringes als auch die Funktion der Mikroprozessoren in den einzelnen Modulen überwacht.

Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß jedes Modul bei Überschreiten vorgegebener Werte bei der Sicherheitsüberwachung selbsttätig das dem betreffenden Modul zugeordnete Steuerorgan in einen für den Laser unkritischen Zustand bringt und ein Alarmsignal in den zugehörigen Pufferspeicher einschreibt.

Um eine möglichst schnelle Datenübertragung auf dem Lichtwellen­ leiter-Ring zu ermöglichen, ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß jedes Modul an seinem Lichtwellen­ leiter-Eingang einen Wandler aufweist, der das optische Eingangs­ signal in ein elektrisches Signal umwandelt, welches vom Ausgang des Wandlers sowohl dem Mikroprozessor in dem betroffenen Modul als auch über eine Vorschaltung einem Ausgangswandler zugeführt wird, welcher das elektrische Signal wieder in ein optisches Signal wandelt. Mit dieser Anordnung wird die Signalübertragung nicht durch die Bearbeitungszeit im Mikroprozessor des Moduls verzögert, sondern ohne nennenswerte Verzögerung von einem Modul zum anderen weitergeleitet bis es auf dem geschlossenen Ring wieder zur zentralen Steuerungseinheit gelangt.

Ist der Laser mit einer Triggereinheit für das Zünden der Gas-Entladung versehen, so wird in einer bevorzugten Ausgestal­ tung der Erfindung diese Triggereinheit über einen gesonderten Lichtwellenleiter, der nicht in die Ringstruktur einbezogen ist, mit der zentralen Steuerungseinheit verbunden. Hierdurch wird gleichzeitig eine minimale Verzögerung bezüglich des Triggersignales und eine störsichere Übertragung desselben erreicht.

Um den Arbeitsaufwand bei einem Austausch eines Moduls oder bei einer Erweiterung der Instrumentierung des Lasers gering zu halten, ist in einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung ein Verfahren zum Initialisieren des Lasers vorgesehen, bei dem jedem Modul eine Adresse zugeordnet wird, die zentrale Steuerungs­ einheit beim Initialisieren nacheinander alle möglichen Adressen aufruft, die Module beim Aufruf ihrer Adresse ein Signal abgeben, aus dem die zentrale Steuerungseinheit die Art des Moduls und gegebenenfalls seine Ausführungsvariante entnehmen kann, und bei dem die zentrale Steuerungseinheit entsprechend den vorhandenen Modulen das zugehörige Steuerprogramm benutzt. Beim Austausch eines Moduls müssen dann nur die zugeordneten Sensoren und Aktoren und die beiden Lichtwellenleiter neu angeschlossen und eine neue Initialisierung durchgeführt werden ohne daß die Software umgeschrieben werden muß. Die zentrale Steuerungseinheit erkennt dann das neu eingesetzte Modul und kann eventuelle Parameteranpassungen bei einem nicht bauart­ identischen Modul selbsttätig vornehmen. Genauso kann die zentrale Steuerungseinheit beim Einbau eines zusätzlichen Moduls die Art dieses Moduls erkennen und ein entsprechendes Betriebsprogramm auswählen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Gas-Lasers einschließlich einer Steuerschaltung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines einzelnen Moduls;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Steuerschaltung für einen Gas-Laser und

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Initialisierungsverfahrens für eine Steuerschaltung gemäß den Fig. 1 bis 3.

Der in Fig. 1 in einem schematischen Blockschaltbild dargestell­ te Gas-Laser weist einen Laserresonator 1, zwei Elektroden 2 zur elektrischen Anregung des Arbeitsgases im Laserresonator und zwei Spiegel 3, 4 auf. Der hintere Spiegel 4 reflektiert annähernd 100% der einfallenden Strahlung, während der vordere Spiegel 3 einen Anteil von z. B. 90% der Strahlung hindurchläßt (bei einem Excimer-Laser) und zur Auskoppelung der Lichtleistung aus dem Laserresonator 1 dient. Die Arbeitsweise von gepulsten Gas-Lasern ist allgemein bekannt und braucht hier deshalb nicht näher erläutert zu werden.

Die Steuerschaltung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispieles weist drei Module auf. Unter einem Modul wird hier eine als Ganzes austauschbare, geschlossene Funktionseinheit verstanden. Es sind dies ein Hochspannungs-Modul 7, ein Gas-Modul 8 und ein Energie-Modul 11.

Das Hochspannungs-Modul 7 erzeugt eine Hochspannung für die Elektroden 2 des Lasers. Das Hochspannungs-Modul 7 weist als Sensor eine Meßeinrichtung für die zwischen den Elektroden 2 herrschende Hochspannung und als Steuerorgan eine Spannungs- Steuerschaltung auf, mit der die Hochspannung zwischen den Elektroden 2 einstellbar ist.

Eine Triggereinheit 6 zündet die Gasentladung zwischen den Elektroden 2.

Das Gas-Modul 8 weist als Sensor einen Druckaufnehmer 9 auf, mit dem der Druck des Gases im Laserresonator 1 gemessen wird. Als Steuerorgan ist dem Gas-Modul 8 ein Ventil 10 zugeordnet, mit dem der Druck des Gases im Laserresonator 1 einstellbar ist.

Das Energie-Modul 11 weist als Sensor einen Strahlungsdetektor 12 auf, auf den mittels eines teildurchlässigen Spiegels 5 ein geringer Anteil der optischen Ausgangsleistung des Lasers abgezweigt wird.

Die Module 7, 8 und 11 werden durch eine zentrale Steuerungs­ einheit 13 überwacht und gesteuert.

Zur Verbindung der einzelnen Module 7, 8 und 11 mit der zentra­ len Steuerungseinheit 13 weist jedes Modul einen Lichtwellen­ leiter-Eingang 14 und einen Lichtwellenleiter-Ausgang 15 auf. Entsprechend weist die zentrale Steuerungseinheit 13 einen Lichtwellenleiter-Eingang 16 und einen Lichtwellenleiter-Aus­ gang 17 auf. Die Eingänge und Ausgänge der Module 7, 8 und 11 sowie der zentralen Steuerungseinheit 13 sind über Lichtwel­ lenleiter 20 derart miteinander verbunden, daß insgesamt eine Ringstruktur gemäß Fig. 1 gebildet wird. Die Module 7, 8 und 11 sowie die zentrale Steuerungseinheit 13 sind somit in Bezug zueinander in Reihe geschaltet.

Nur die Triggereinheit 6 ist mit ihrem Eingang 19 über einen gesonderten Lichtwellenleiter 21 mit einem gesonderten Ausgang 8 der zentralen Steuerungseinheit 13 verbunden. Dadurch kann das besonders zeitkritische Triggersignal ohne Beeinträchtigung des Datenverkehrs auf dem aus den Lichtwellenleitern 20 und den Modulen 7, 8 und 11 gebildeten Ring übertragen werden.

Wie weiter unten noch anhand der Fig. 2 im einzelnen erläutert werden wird, geben die einzelnen Module 7, 8 und 11 ein an ihrem Eingang 14 ankommendes Signal unverändert und im wesent­ lichen unverzögert an ihren Ausgang 15 weiter, so daß ein am Ausgang 17 der zentralen Steuerungseinheit 13 abgegebenes Signal in einem ringförmigen Signalfluß über die Lichtwellen­ leiter 20 und die Module 7, 8 und 11 zum Eingang 16 der zentra­ len Steuerungseinheit 13 rückgeführt wird. Mit dieser Anordnung kann mittels der zentralen Steuerungseinheit 13 die einwandfreie Funktionstüchtigkeit des Lichtwellenleiter-Ringes einschließlich der zwischengeschalteten Lichtwellenleiter, Steckverbinder, Modulen sowie optischen Sender und Empfänger überwacht werden. Die zentrale Steuerungseinheit 13 braucht hierzu nur das am Eingang 16 empfangene Signal mit dem am Ausgang 17 abgegebenen Signal zu vergleichen.

Stimmt das am Eingang 16 der zentralen Steuerungseinheit 13 empfangene Signal nicht mit dem am Ausgang 17 abgegebenen Signal überein, so wird durch die zentrale Steuerungseinheit 13 eine entsprechende Fehlermeldung abgegeben.

Mit der erfindungsgemäßen, ringartigen Anordnung der Module ist es auch möglich, einen Defekt in einem der Module leicht zu lokalisieren. Hierzu braucht nur jeweils ein Modul aus dem Ring entfernt (überbrückt) zu werden. Auf diese Weise kann das fehlerhafte Modul oder der fehlerhafte Lichtwellenleiter leicht eingegrenzt werden.

Die Lichtwellenleiter bestehen bei den gezeigten Ausführungs­ beispielen aus Kunststoff (Plastik).

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines einzelnen Moduls. Die Anordnung des Moduls gem. Fig. 2 ist für das Hochspannungs- Modul 7, das Gas-Modul 8 oder auch das Energie-Modul 11 geeignet.

Am Lichtwellenleiter-Eingang 14 des Moduls gem. Fig. 2 ist zunächst ein Wandler 22 angeordnet, der das über den Lichtwel­ lenleiter 20 transportierte optische Signal in ein elektrisches Signal umformt. Das elektrische Signal gelangt über ein Tor 24, welches von einem Mikroprozessor 27 normalerweise offen gehalten wird, auf einen Wandler 23, der das elektrische Signal wieder in ein optisches Signal umformt, welches dann am Ausgang 15 auf den nächsten Lichtwellenleiter 20 weitergeleitet wird. Auf diese Weise wird das am Modul ankommende Signal ohne nennens­ werte Verzögerung an das nächste Modul bzw. an die zentrale Steuerungseinheit 13 weitergegeben.

Der Mikroprozessor 27 weist Pufferspeicher 25 und 26 auf. In den Pufferspeicher 25 kann die zentrale Steuerungseinheit 13 Daten und Befehle einschreiben, die anschließend vom Mikro­ prozessor 27 abgearbeitet werden. In den Pufferspeicher 26 kann der Mikroprozessor 27 Daten einschreiben, die von der zentralen Steuerungseinheit 13 abgerufen und ausgelesen werden. Die Einzelheiten der Datenübertragung, wie das Festlegen eines Übertragungsprotokolles mit Startzeichen, die Wahl der Adres­ sen- und Informationsbereiche kann der Fachmann ohne weiteres festlegen, so daß diese Einzelheiten nicht dargestellt zu werden brauchen.

Das in Fig. 2 dargestellt Modul (welches schematisch stellver­ tretend für eines der Module 7, 8 oder 11 steht) weist zur Verbindung mit dem zugeordneten Sensor (also z. B. einem Hoch­ spannungsmeßgerät beim Hochspannungs-Modul 7 oder einem Druck­ aufnehmer 9 beim Gas-Modul 8) einen Multiplexer 29 und einen Analog/Digital-Wandler 28 auf. Als Verbindung zu den Steueror­ ganen (also z. B. beim Gas-Modul 8 zum Gas-Ventil 10), welche ein digitales Steuersignal benötigen (wie z. B. Steuertransisto­ ren, Relais etc.) ist ein I/O-Port 30 vorgesehen. Für solche Steuerorgane, die ein analoges Signal erfordern, wie z. B. Stellventile, wird hinter das I/O-Port 30 noch ein Digital/Ana­ log-Wandler 31 geschaltet. Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungs­ beispiel eines Moduls ist nur beispielhaft und je nach Aufgabe des Moduls können einzelne Schaltungsteile weggelassen oder zusätzliche Schaltungsteile hinzugefügt sein.

Das in Fig. 2 gezeigte Modul ist weiterhin mit einer sog. Watchdog-Schaltung 32 versehen. Das Steuerprogramm des Mikro­ prozessors 27 bewirkt, daß der Kondensator 34 periodisch über die Leitung 33 auf einen Soll-Wert geladen wird. Dieser Ladevor­ gang des Kondensators 34 kann als Rück- oder Nullsetzung der Watchdog-Schaltung bezeichnet werden. Fällt die Rücksetzung, d. h. das Aufladen des Kondensators 34 auf den Soll-Wert, aus, so löst die Watchdog-Schaltung beim Unterschreiten einer bestimm­ ten Spannung am Kondensator 34 einen Alarm aus und setzt die dem betroffenen Modul zugeordneten Steuerorgane (z. B. das Ventil 10) in einen für den Laser unkritischen Zustand. Wird nun die Rücksetzung der Watchdog-Schaltung immer dann veran­ laßt, wenn der Mikroprozessor 27 erkennt, daß er von der zentralen Steuerungseinheit 13 angesprochen worden ist und spricht die zentrale Steuerungseinheit 13 jedes Modul 7, 8, 11 periodisch regelmäßig an, so überwacht die Watchdog-Schaltung auch das einwandfreie Erkennen der eigenen Adresse durch den Mikroprozessor 27. Auch beim Ausfall der zentralen Steuerungs­ einheit 13 schalten die Watchdog-Schaltungen alle Module bzw. die den Modulen zugeordneten Steuerorgane in einen unkritischen Zustand, da ja das Ansprechen der Module durch die zentrale Steuerungseinheit 13 fehlt.

Entsprechend kann auch der Mikroprozessor 27 als lokales Steuerelement beim Überschreiten von vorgegebenen Grenzwerten an den zugeordneten Sensoren die diesem Modul zugeordneten Steuerorgane (also z. B. das Ventil 10) in einen unkritischen Zustand setzen. Gleichzeitig schreibt der Mikroprozessor ein Alarmsignal in den Pufferspeicher 26, welches beim nächsten Abfragezyklus von der zentralen Steuerungseinheit 13 ausgelesen und verarbeitet wird. Somit können alle wichtigen Parameter des Lasers über die einzelnen Module spezifisch überwacht werden.

Fig. 3 veranschaulicht bei einem Vergleich mit Fig. 1, daß die bisher beschriebene Steuerschaltung leicht um weitere Module erweitert werden kann. Das im Vergleich mit dem Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 1 zusätzliche Hochspannungs-Modul 37 und das zusätzliche Energie-Modul 41 werden einfach in den Ring aus den Lichtwellenleitern 20 eingefügt. Die übrigen Module und die zentrale Steuerungseinheit 13 sind gegenüber dem Ausführungs­ beispiel gem. Fig. 1 unverändert und deshalb mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Das zusätzliche Hochspannungs-Modul 37 dient zur Erhöhung des Impulsspitzenstromes der Gasentladung im Lasersonator 1 und damit zur Vergrößerung der Ausgangsleistung des Lasers. Das zusätzliche Energiemeß-Modul 41 ist mit einem externen optischen Sensor 40 versehen, der direkt am Ort des Arbeitsprozesses, der durch den Laserstrahl durchgeführt werden soll, angeordnet ist. Mit einem direkt am Arbeitsort des Laserstrahles angeordneten Sensor 40 wird die Laserleistung direkt dort gemessen, wo sie eingesetzt wird und eventuelle Leistungsverluste auf dem Übertragungsweg vom Laser zum Arbeits­ ort werden berücksichtigt.

Die Erfindung ermöglicht somit ein einfaches Einfügen zusätz­ licher Module in die Ringschaltung aus Lichtwellenleitern und anderen Modulen.

Um bei einer derartigen Erweiterung der Steuerschaltung mit weiteren Modulen möglichst einfach ohne aufwendige Änderungen der Software durchführen zu können, wird ein besonderes Initialisierungsverfahren vorgeschlagen, das nachfolgend anhand des Flußdiagramms gem. Fig. 4 erläutert werden soll.

Wird der Initialisierungsbefehl gegeben, so setzt die zentrale Steuerungseinheit einen Adresszähler auf 0, sendet die Adresse 0 und einen speziellen Meldebefehl aus und prüft, ob diese am Sender 17 ausgesendeten Daten innerhalb einer gewissen Laufzeit am Empfänger 16 unverfälscht wieder angekommen sind. Ist dies nicht der Fall, so wird eine Fehlermeldung ausgegeben (z. B. "Lichtwellenleiter-Ring funktioniert nicht ordnungsgemäß"). Sind die Daten jedoch richtig angekommen, so wartet die zentrale Steuerungseinheit eine gewisse Zeit, die sich aus der bekannten Reaktionszeit eines Moduls ergibt, auf eine Antwort des angespro­ chenen Moduls Nr. 0. Die eventuelle Antwort wird in einem Konfigurationsspeicher gespeichert, bei fehlender Antwort wird eine 0 abgespeichert. Dieser Vorgang wiederholt sich mit der Adresse 1 usw., bis der maximale vorgegebene Adressenumfang erreicht ist (im Beispiel 0 . . . 255).

Jedem Modul ist für diese automatische Initialisierung eine Adressen-Nr. zugeordnet, dies kann bei Modulen, die immer nur einmal im Steuerungssystem vorhanden sind, eine feste Zuordnung sein, bei Modulen, die mehrmals vorhanden sein können - wie z. B. die Hochspannungs-Module - kann die Zuordnung z. B. durch Dippschalter innerhalb eines gewissen Bereiches erfolgen. Weiter enthalten die Module im Speicherbereich der eingebauten Mikroprozessoren verschlüsselte Informationen, aus denen die Art des Moduls und auch eventuelle verschiedene Bauformen, Baujahre etc. hervorgehen. Diese Informationen werden beim Empfang der dem Modul zugeordneten Adresse und des Meldebefehls vom Modul ausgesandt und von der zentralen Steuerungseinheit wie beschrieben empfangen und im Konfigurationsspeicher abge­ speichert.

Sind die Daten aller Module im Konfigurationsspeicher abgespei­ chert, so liest die zentrale Steuerungseinheit diese Daten aus und wählt das dafür vorgesehene Betriebsprogramm und lädt es in einen Arbeitsspeicher. (Die verschiedenen möglichen Betriebspro­ gramme können z. B. auf einer Diskette gespeichert sein, das ausgewählte Betriebsprogramm wird in ein EEPROM übernommen; dies gewährleistet sowohl die Abspeicherung einer großen Anzahl von Betriebsprogrammen als auch einen schnellen Zugriff auf das gerade laufende Betriebsprogramm.) Das Betriebsprogramm im Arbeitsspeicher wird dann abgearbeitet, genauso wie in dem Fall, daß zu Beginn kein Initialisierungsbefehl gegeben wurde.

Das Initialisierungsverfahren wurde im Vorstehenden nur in seinen wesentlichen Grundzügen beschrieben. Weitere Details, z. B. eine Überprüfung auf mehrfach mit Modulen belegte Adressen oder die Details der Codierung und Speicherung, kann jeder Elektronikfachmann leicht ergänzen.

Weiterhin ist es auch leicht möglich, die zentrale Steuerungsein­ heit so auszulegen, daß sie über einen Lichtwellenleiter-Ring die Module von zwei oder mehr Lasern steuert. Durch die darge­ stellte leichte Erweiterbarkeit des Lichtwellenleiter-Ringes ist dies leicht möglich, falls die zentrale Steuerungseinheit die größeren Datenmengen verarbeiten kann bzw. durch eine geringere Laserimpulsfolgefrequenz mehr Zeit zur Verarbeitung erhält.

Claims (10)

1. Steuerschaltung für zumindest einen gepulsten Gas-Laser mit

• - einer Hochspannungsversorgung (7, 37),
• - mehreren Sensoren (9, 12, 40) zur Erfassung des Ist-Zustandes des Lasers,
• - mehreren Steuerorganen (10) zur Steuerung des Lasers und mit
• - einer zentralen Steuerungseinheit (13) zur Verarbeitung der von den Sensoren (9, 12, 40) gelieferten Signale und zur Steuerung der Steuerorgane (10),
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - zusammengehörige Sensoren (9, 12, 40) und Steuerorgane (10) jeweils an ein gemeinsames Modul (7, 8, 11, 37, 41) angeschlossen sind, wobei
• - jedes Modul (7, 8, 11, 37, 41) mindestens einen Mikroprozessor (27) enthält,
• - die Module (7, 8, 11, 37, 41) und die zentrale Steuerungsein­ heit (13) je einen Eingang (14 bzw. 16) und einen Ausgang (15 bzw. 17) für Lichtwellenleiter (20) enthalten und daß
• - die Module (7, 8, 11, 37, 41) und die zentrale Steuerungsein­ heit (13) durch die Lichtwellenleiter (20) in einer Ringstruktur miteinander verbunden sind.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Module (7, 8, 11, 37, 41) und die zentrale Steuerungsein­ heit (13) durch Kunststoff-Lichtwellenleiter (20) verbunden sind.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Lichtwellenleiter (20) nur digitale Signale übertragen werden.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Steuerungseinheit (13) die einwandfreie Funktion des Lichtwellenleiter-Ringes überwacht, indem sie prüft, ob ein von ihr an ihrem Lichtwellenleiter-Ausgang (17) abgegebenes Signal an ihrem Lichtwellenleiter-Eingang (16) unverfälscht ankommt.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Module (7, 8, 11, 37, 41) Pufferspeicher (25, 26) enthal­ ten, die von der zentralen Steuerungseinheit (13) ausgelesen und/oder beschrieben werden.

6. Steuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modul (7, 8, 11, 37, 41) eine Überwachungsschaltung (32) mit einem Zeitglied (34) enthält, das periodisch rückgesetzt wird und bei fehlender Rücksetzung nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ein Alarmsignal auslöst, wobei die zentrale Steuerungseinheit (13) jedes Modul (7, 8, 11, 37, 41) in regelmäßigen Zeitabständen anspricht, den Inhalt des Pufferspeichers (26) abfragt und daß bei jedem Ansprechen des Moduls (7, 8, 11, 37, 41) durch die zentrale Steuerungseinheit (13) das Zeitglied durch den im Modul (7, 8, 11, 37, 41) vorhandenen Mikroprozessor (27) rückgesetzt wird.

7. Steuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modul (7, 8, 11, 37, 41) beim Überschreiten vorgegebener Meßwerte selbsttätig die ihm zugeordneten Steuerorgane (10) in einen unkritischen Zustand bringt und ein Alarmsignal in seinen Pufferspeicher (26) einschreibt.

8. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modul (7, 8, 11, 37, 41) an seinem Lichtwellenleiter-Ein­ gang (14) einen Wandler (22) aufweist, der das optische Eingangs­ signal in ein elektrisches Signal umwandelt, und daß das elektrische Signal vom Ausgang des Wandlers (22) sowohl dem Mikroprozessor (27) als auch über eine Torschaltung (24) einem Ausgangswandler (23), der das elektrische Signal wieder in ein optisches Signal verwandelt, zugeführt wird.

9. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Triggereinheit (6) für das Zünden des Lasers über einen gesonderten Lichtwellenleiter (21) direkt mit der zentralen Steuerungseinheit (13) verbunden ist.

10. Verfahren zum Initialisieren der Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Modul (7, 8, 11, 37, 41) eine Adresse zugeordnet wird, daß die zentrale Steuerungseinheit (13) beim Initialisieren nacheinander alle möglichen Adressen aufruft, daß die Module (7, 8, 11, 37, 41) beim Aufruf ihrer Adresse ein Signal abgeben, aus dem die zentrale Steuerungseinheit (13) die Art des Moduls (7, 8, 11, 37, 41) und gegebenenfalls seine Ausführungsvariante entnehmen, und daß die zentrale Steuerungseinheit (13) entsprechend den vorhandenen Modulen (7, 8, 11, 37, 41) das zugehörige Steuerungsprogramm abarbeitet.