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EP1519257B1 - Datenverarbeitungseinheit mit Entkopplungseinheit - Google Patents

Datenverarbeitungseinheit mit Entkopplungseinheit Download PDF

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Publication number
EP1519257B1
EP1519257B1 EP04022728.2A EP04022728A EP1519257B1 EP 1519257 B1 EP1519257 B1 EP 1519257B1 EP 04022728 A EP04022728 A EP 04022728A EP 1519257 B1 EP1519257 B1 EP 1519257B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
data
display
data processing
processing unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04022728.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1519257A2 (de
EP1519257A3 (de
Inventor
Markus Herzog
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10344864A external-priority patent/DE10344864A1/de
Priority claimed from DE20314961U external-priority patent/DE20314961U1/de
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1519257A2 publication Critical patent/EP1519257A2/de
Publication of EP1519257A3 publication Critical patent/EP1519257A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1519257B1 publication Critical patent/EP1519257B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
    • G09G5/003—Details of a display terminal, the details relating to the control arrangement of the display terminal and to the interfaces thereto
    • G09G5/006—Details of the interface to the display terminal
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2330/00—Aspects of power supply; Aspects of display protection and defect management
    • G09G2330/06—Handling electromagnetic interferences [EMI], covering emitted as well as received electromagnetic radiation

Definitions

  • the invention relates to a data processing unit with a decoupling unit.
  • Technical facilities are controlled and operated by means of digital, programmable data processing systems.
  • any type of technical equipment and systems both in single arrangement and in data networking, e.g. understood by a fieldbus.
  • technical devices in an industrial application are to be understood as individual devices, such as e.g.
  • a technical device can also be an entire production plant in which locally distributed resources are used to operate an entire technical process, e.g. a chemical plant, a production line or a processing plant.
  • HMI devices ie Human Machine Interface
  • B + B devices devices for "operator control and monitoring” technical equipment
  • HMI device is a generic term and also includes all components belonging to this group of devices, in particular also an HMI display panel or also short HMI panel.
  • HMI display panel or also short HMI panel.
  • HMI devices e.g. "Operator Panels”, often referred to as “operator panels” or “OPs” for short, and referred to as HMI devices or associated programming devices used industrial personal computer IPC.
  • HMI devices take over because of their special functionality, e.g. In a networked automation system, functions that can generally be regarded as specification and postprocessing of data of the technical equipment to be controlled. This feature is called “Supervisor Control and Data Acquisition” (SCADA). For this purpose, a special software is executed by an HMI device.
  • SCADA Supervisor Control and Data Acquisition
  • HMI devices e.g. interactive process images of the technical equipment to be operated visualized and operated, but also projected and generated.
  • a selective display of reactions of the technical equipment is possible on the one hand, mostly in the form of measured values and messages.
  • plant-specific configurations can also be possible with an HMI device, e.g. the configuration of interactive process images.
  • a data processing unit for example an HMI device, in particular an HMI display panel, is generally composed of a control unit, for example a printed circuit board, and a display unit, for example a display.
  • the display is connected to the printed circuit board via a ribbon cable, also called foil cable.
  • the display, especially the LCD display, of the HMI device is connected via the ribbon cable driven.
  • the display has, for example, an integrated display controller with integrated image memory. This image memory is updated with a desired change of the image content. Data from the CPU to the display controller need only be transmitted if the image content of the display, in particular LCD displays, is to be changed. With constant image content, the data as well as any control signals may be static.
  • the printed circuit board has a central processing unit (CPU) and other components, for example a RAM memory, which are connected to a data bus, for example a CPU address and data bus.
  • CPU central processing unit
  • data bus for example a CPU address and data bus.
  • the components of the printed circuit board are controlled by the CPU or data is exchanged via this data bus.
  • This data traffic constantly signal edges are connected to the lines, which cause a corresponding noise emission.
  • the display controller is usually connected directly to the CPU address and data bus via the ribbon cable.
  • the show US 2001/0050659 A1 and the US Pat. No. 6,510,525 B1 a data processing unit similar to that of an HMI device.
  • the cable, in particular ribbon cable usually involves a relatively long cable, which can cover several centimeters, depending on the design and cable installation, there may be strong but at least permanent interference emissions.
  • Object of the present invention is to provide a data processing unit, such as HMI device, in which the control of the display unit, such as display, by the control unit, such as printed circuit board, is improved.
  • the display unit for example the display, in particular the display controller
  • the command unit for example CPU
  • the data transmission device consists, for example, of a CPU address and data bus and a connected ribbon cable , is interrupted. Data or signals which are transmitted via the data bus are therefore not automatically applied to the display controller because the decoupling unit can be activated or deactivated.
  • the data processing unit is provided for data transmission between the command unit and the display unit when the decoupling unit is activated.
  • the command unit and the display unit are physically decoupled when the decoupling unit is deactivated. For this purpose, the decoupling unit assumes a high-impedance state.
  • the decoupling unit ensures that signals or data transmitted via the data bus are only transmitted to the display unit, for example display controllers, when the decoupling unit is activated, ie. only if the data or signals are also provided for the display.
  • the decoupling unit remains deactivated, ie in the high-resistance state, ie. the data traffic on the CPU address and data bus remains invisible to the display controller since in these cases there is no physical connection between the command unit, for example the CPU, and the display unit, for example the display, in particular the display controller. As a result, no interference radiation is generated on the ribbon cable in these cases.
  • the decoupling unit has means which effect a self-activation of the decoupling unit in a transmission of data which are intended for the display unit, and / or cause deactivation of the decoupling unit when the data transmission to the display unit has ended.
  • This has the advantage that this does not have to be controlled externally, for example, but is automatic.
  • the decoupling unit is a driver module.
  • the decoupling unit has at least one resistor, wherein the resistor is a pull-up or a pull-down resistor. Due to the combination with such resistors, the edge steepness in the activated state is lowered during the signal or data transmission to the display unit. This results in a lower noise radiation on the ribbon cable.
  • Driver chips are very inexpensive and can be easily combined with resistors, in particular pull-up or pull-down resistors, so that conventional data processing units, For example, HMI devices can be retrofitted very easily and inexpensively.
  • Noise emissions or interference radiation via the ribbon cable therefore only occur in the direct data or signal transmission to the display unit, wherein the noise emissions is minimized by the combination of the driver module with pull-up or pull-down resistors beyond. This also results in a lower dispersion of the emission values for the individual HMI devices of a series.
  • the CPU data address bus experiences less capacitive loading through the LCD display and the ribbon cable. Cost-intensive shielding measures of the ribbon cables, for example, by ferrites, can be completely dispensed with in the inventive arrangement. Due to the inventively lower noise radiation on the ribbon cable between the LCD display and, for example, printed circuit board, there are also further cost advantages due to shorter development times that would otherwise be incurred in reducing the noise emission.
  • the data processing unit is an HMI device, which is also provided for use in an automation system. It can be used particularly advantageously for operating and monitoring of or in industrial installations, in particular automation installations.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a known data processing unit 1, for example, HMI device, in particular HMI display panel.
  • HMI device 1 consists of a control unit 5, for example, printed circuit board, and a display unit 2, for example a display, in particular an LCD display, via a data transmission device 4, 4a, for example consisting of a CPU address and data bus and a connected ribbon cables are interconnected.
  • the display 2 in this case has an integrated display controller 2a, which evaluates and converts control signals or data that are transmitted by the printed circuit board 5.
  • the display 2, in particular LCD display, of the HMI device 1 is thus called via the ribbon cable 4 a, or also called film line.
  • the printed circuit board 5 has a command unit 3, for example CPU (Central Processing Unit), and further components 8a, 8b, 8c, for example RAM memory, etc., which are connected to a data bus 4, for example a CPU address and data bus , Via the data bus 4, the components 8a, 8b, 8c, the printed circuit board 5 are controlled by the CPU 3 or exchanged data. Thus, there is constant traffic on the data bus 4.
  • a command unit 3 for example CPU (Central Processing Unit)
  • components 8a, 8b, 8c for example RAM memory, etc.
  • the data bus 4 is connected directly to the ribbon cable 4a and this with the display controller 2a directly.
  • the ribbon cable 4 a all signals which are transmitted via the data bus 4 are then also present on the display 2 if the signals or data are not available for the display. Controller 2a and the display 2, but for example, for the components 8a, 8b, 8c, are determined.
  • the constant traffic is also on the display controller 2a. With this traffic, a constant change of signal edges is connected to the lines, which cause a corresponding noise radiation 9. Since it is the ribbon cable 4 a usually a relatively long line, which may include several centimeters, is, depending on the design and cable laying to possibly strong, but at least permanent noise emissions. 9
  • FIG. 2 shows an exemplary comparison of the data traffic on the data bus 4 and the ribbon cable 4a of the known HMI device 1.
  • the diamonds of the respective data traffic 11, 12 symbolize the data, or signals, such as control signals via the data bus 4 and the ribbon cable 4a are transmitted.
  • the numbers in the diamonds of the respective traffic 11, 12 symbolize the respective recipients, according to the names from the FIG. 1 , This shows that the data traffic 11 on the data bus 4 is identical to the data traffic 12, which is applied via the ribbon cable 4 a to the display controller 2 a of the display 2.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an HMI device according to the invention 1.
  • a decoupling unit 6, for example a driver module is installed between the data bus 4 and the ribbon cable 4a, so that the direct connection between the display 2, in particular the display controller 2a, and the CPU 3 is interrupted. Data or signals which are transmitted via the data bus 4 are thus not automatically applied to the display controller 2a.
  • the driver module 6 is both activated and deactivated. According to the invention, data transmission to the display controller 2 a, for example from the CPU 3, is possible only in the activated state of the driver module 6. In the deactivated state of the driver module 6, CPU 3 and display 2 are physically decoupled. For this purpose, the driver module 6 must be able to be switched to a high-impedance state.
  • the driver module 6 activates itself in the case of a transmission of data intended for the display controller 2a. If the data transmission to the display controller 2a has ended, the driver module automatically switches itself back into the deactivated state. An external control is not necessary.
  • the control signals for activating or deactivating the driver module 6 can of course also be transmitted from the CPU 3 via the data bus 4 to the driver module 6.
  • driver module 6 with a resistor 7, for example, a pull-up or a pull-down resistor, coupled.
  • a resistor 7 for example, a pull-up or a pull-down resistor
  • the edge steepness in the signal or data transmission to the display controller is lowered during the transition from the activated state to the deactivated state of the driver component 6.
  • Driver chips 6 are very inexpensive and can be easily combined with resistors 7, in particular pull-up or pull-down resistors, so that conventional data processing units 1, for example HMI devices, can be retrofitted very easily and inexpensively.
  • Noise emissions or interference radiation via the ribbon cable 4 a thus only exist in the case of direct data or signal transmission to the display controller 2 a or the display 2, in which case the noise emissions due to the combination of the driver module 6 with pull-up or Pull-down resistors 7 is minimized. This also results in a lower dispersion of the emission values for the individual HMI devices of a production series.
  • the data bus 4 experiences a lower capacitive load through the display 2 and the ribbon cable 4a.
  • Cost-intensive shielding measures of the ribbon cable 4a for example, by ferrites, can be completely dispensed with in the inventive arrangement. Due to the inventively lower interference radiation 9 on the ribbon cable 4 a between the display 2, in particular LCD display, and printed circuit board 5, there are also further cost advantages due to shorter development times, which would otherwise be incurred in reducing the noise emission 9 by constructive measures.
  • the HMI device 1 according to the invention can be used for operating and monitoring of or in industrial plants, in particular automation plants.
  • FIG. 4 shows an exemplary comparison of the data traffic on the data bus 4 and the ribbon cable 4a of the HMI device according to the invention 1.
  • the diamonds of the respective data traffic 11, 12 symbolize according to FIG. 2 the data or signals, for example control signals, which are transmitted via the data bus 4 or the ribbon cable 4 a.
  • the numbers in the diamonds of the respective data traffic 13, 14 again symbolize the respective recipients, according to the names from the FIG. 1 , This shows that the data traffic 14, which rests on the display controller 2a of the display 2 via the ribbon cable 4a, in comparison to the data traffic 13 which rests on the data bus 4, by the inventive arrangement on the transmission of data to the display controller 2a is limited. All other data transfers are only on the data bus 4.
  • the present invention relates to a data processing unit 1, for example HMI device, with a decoupling unit 6, for example a driver module.
  • the HMI device 1 consists of a control unit 5, for example, printed circuit board, and a display unit 2, for example display, which are connected to each other via a ribbon cable 4 a.
  • the driver module 6 according to the invention ensures that interference emissions 9 which occur during data transmission between the printed circuit board 5 and the display 2 on the ribbon cable 4 a are minimized.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenverarbeitungseinheit mit einer Entkopplungseinheit.
  • Technische Einrichtungen werden mit Hilfe von digitalen, programmierbaren Datenverarbeitungssystemen gesteuert und bedient. Unter einer technischen Einrichtung wird jede Art von technischen Geräten und Systemen sowohl in Einzelanordnung als auch in einer datentechnischen Vernetzung z.B. über einen Feldbus verstanden. So sind unter technischen Einrichtungen bei einer industriellen Anwendung einzelne Betriebsmittel zu verstehen, wie z.B. Antriebe, Bearbeitungsmaschinen, intelligente Messgeber, Sensoren, u.v.m.. Eine technische Einrichtung kann aber auch eine gesamte Produktionsanlage sein, bei der mit lokal verteilten Betriebsmitteln ein gesamter technischer Prozess betrieben wird, z.B. eine chemische Anlage, eine Fertigungsstraße oder eine verarbeitende Anlage.
  • Technische Einrichtungen werden mittels digitaler, programmierbarer Datenverarbeitungssystemen gesteuert und bedient, die vielfach als ein Automatisierungssystem bzw. ein Bestandteil davon ausgeführt sind. Dabei weisen Automatisierungssysteme spezielle Geräte auf, welche die Schnittstelle zwischen einem Bediener und dem System bilden. Solche Geräte werden als HMI-Einrichtung bezeichnet, d.h. Human Machine Interface. Weiterhin werden diese Geräte als Vorrichtungen zum "Bedienen- und Beobachten" technischer Einrichtungen bezeichnet, abgekürzt "B+B Geräte". Diese sind den zur direkten Steuerung der technischen Einrichtung dienenden Geräten vorgelagert, z.B. den "PLC" Programmable Logic Controllern. Hierdurch wird eine zentrale Steuereinrichtung entlastet, z.B. eine speicherprogrammierbare Steuerung SPS.
  • Der Begriff HMI-Gerät ist ein Oberbegriff und umfasst auch alle zu dieser Gruppe von Geräten gehörigen Komponenten, insbesondere auch ein HMI-Anzeigepanel oder auch kurz HMI-Panel. Als Beispiele für derartige Komponenten sollen z.B. "Operator Panels", die häufig als "Bedienpanels" bzw. kurz als "OP" bezeichnet werden, und als HMI-Geräte bzw. dazugehörige Programmiergeräte eingesetzte Industrie-Personal-Computer IPC genannt werden. HMI-Geräte übernehmen wegen ihrer besonderen Funktionalität z.B. in einem vernetzten Automatisierungssystem Funktionen, die allgemein als Vorgabe und Nachbearbeitung von Daten der zu steuernden technischen Einrichtung angesehen werden können. Diese Funktion wird mit "Supervisor Control and Data Akquisition" (SCADA) bezeichnet. Hierzu wird von einem HMI-Gerät eine spezielle Software ausgeführt. Hiermit werden Funktionen bereitgestellt, die Komfort, Qualität und Sicherheit einer Bedienung durch eine Bedienperson verbessern, z.B. die Übersicht über die zu bedienende Einrichtung und die Fehlerfreiheit von Bedienungen. So können über HMI-Geräte z.B. interaktive Prozessabbilder der zu bedienenden technischen Einrichtung visualisiert und bedient, aber auch projektiert und generiert werden. Hiermit ist einerseits eine selektive Anzeige von Reaktionen der technischen Einrichtung möglich, meist in Form von Messwerten und Meldungen. Andererseits wird es durch gezielte Vorgabe von Bedienhandlungen ermöglicht, die technische Einrichtung in gewünschte Zustände zu überführen. Zusätzlich zu diesen Funktionen "Beobachten und Bedienen" können mit einem HMI-Gerät auch anlagenspezifische Projektierungen möglich sein, z.B. die Projektierung von interaktiven Prozessabbildern.
  • Eine Datenverarbeitungseinheit, beispielsweise ein HMI-Gerät, insbesondere HMI-Anzeigepanel, setzt sich in der Regel aus einer Steuereinheit, beispielsweise einer Flachbaugruppe, und einer Anzeigeeinheit, beispielsweise einem Display, zusammen. Das Display ist mit der Flachbaugruppe über ein Flachbandkabel, auch Folienleitung genannt, verbunden. Das Display, insbesondere LCD-Display, des HMI-Geräts wird über das Flachbandkabel angesteuert. Dabei weist das Display beispielsweise einen integrierten Display Controller mit integriertem Bildspeicher auf. Dieser Bildspeicher wird bei einer gewünschten Veränderung des Bildinhaltes aktualisiert. Daten von der CPU zum Display Controller brauchen lediglich dann übertragen werden, wenn der Bildinhalt des Displays, insbesondere LCD-Displays, verändert werden soll. Bei gleichbleibendem Bildinhalt können die Daten wie auch etwaige Steuersignale statisch anliegen.
  • Die Flachbaugruppe weist eine Befehlseinheit (Central Processing Unit - CPU) und weitere Komponenten, beispielsweise einen RAM Speicher, auf, die an einen Datenbus, beispielsweise einem CPU-Adress- und Datenbus angeschlossen sind. Über diesen Datenbus werden die Komponenten der Flachbaugruppe von der CPU angesteuert bzw. werden Daten ausgetauscht. Somit liegt ständiger Datenverkehr auf dem Bus vor. Mit diesem Datenverkehr sind ständig Signalflanken auf den Leitungen verbunden, die eine entsprechende Störabstrahlung bewirken.
  • Bei gegenwärtig verfügbaren HMI-Geräten ist in der Regel der Display Controller über das Flachbandkabel direkt mit dem CPU-Adress- und Datenbus verbunden. Beispielsweise zeigen die US 2001/0050659 A1 und die US 6 510 525 B1 eine Datenverarbeitungseinheit ähnlich die eines HMI-Gerätes auf. Es sind somit keine aktiven Bauteile zwischen der CPU und dem Display. Über das Flachbandkabel liegen demnach alle Signale, die über den Datenbus übertragen werden am Display an, auch wenn die Signale bzw. Daten, die über den CPU-Adress- und Datenbus übertragen werden, nicht für den Display-Controller bestimmt sind. Da es sich bei der Leitung, insbesondere Flachbandkabel, meist um eine relativ lange Leitung, die mehrere Zentimeter umfassen kann, handelt, kommt es je nach Konstruktion und Kabelverlegung zu u.U. starken zumindest aber permanenten Störabstrahlungen.
  • Nachteil dieser Anordnung ist insbesondere, dass die Kabelverlegung von HMI-Gerät zu HMI-Gerät einer Bauserie zwischen
  • Display und CPU unterschiedlich erfolgt, sodass die Störabstrahlung nicht gleich ist. Dadurch sind verschiedene, zusätzliche und kostenaufwändige Maßnahmen, wie beispielsweise eine Ferritabschirmung über das Flachbandkabel, notwendig, um einen entsprechend hohen Störabstand zu gewährleisten.
  • Auch in der GB 2 152 761 A werden Abschirmungsmaßnahmen für ein Fernsehgerät mit einem LCD-Display vorgeschlagen, wohingegen sich die US 6 237 056 B1 nur mit einer Datenübertragungsstrecke zwischen zwei Leiterplatten beschäftigt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Datenverarbeitungseinheit, beispielsweise HMI-Gerät anzugeben, bei der die Ansteuerung der Anzeigeeinheit, beispielsweise Display, durch die Steuereinheit, beispielsweise Flachbaugruppe, verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Datenverarbeitungseinheit mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1.
  • Vorteil dieser Anordnung ist insbesondere, dass dadurch die Anzeigeeinheit, beispielsweise das Display, insbesondere der Display-Controller keine direkte Verbindung zur Befehlseinheit, beispielsweise CPU, hat, da die Datenübertragungsvorrichtung, die beispielsweise aus einem CPU-Adress- und Datenbus und einem angeschlossenen Flachbandkabel besteht, unterbrochen ist. Daten bzw. Signale die über den Datenbus übertragen werden, liegen somit nicht automatisch am Display-Controller an, weil die Entkopplungseinheit aktivierbar oder deaktivierbar. Darüber hinaus ist die Datenverarbeitungseinheit zur Datenübertragung zwischen der Befehlseinheit und der Anzeigeeinheit bei aktivierter Entkopplungseinheit vorgesehen. Weiterhin sind die Befehlseinheit und die Anzeigeeinheit bei deaktivierter Entkopplungseinheit physikalisch entkoppelt. Dazu nimmt die Entkopplungseinheit einen hochohmigen Zustand an.
  • Dadurch wird gewährleistet, dass Signale bzw. Daten, die über den Datenbus übertragen werden, nur dann zur Anzeigeeinheit, beispielsweise Display-Controller übertragen werden, wenn die Entkopplungseinheit aktiviert ist, d.h. nur dann, wenn die Daten bzw. Signale auch für das Display vorgesehen sind. Bei der Übertragung anderer Daten bleibt die Entkopplungseinheit deaktiviert, also im hochohmigen Zustand, d.h. der Datenverkehr auf dem CPU-Adress- und Datenbus bleibt für den Display-Controller unsichtbar, da in diesen Fällen keine physikalische Verbindung zwischen Befehlseinheit, beispielsweise CPU, und Anzeigeeinheit, beispielsweise Display, insbesondere Display-Controller existiert. Dadurch entsteht in diesen Fällen auch keine Störstrahlung auf dem Flachbandkabel.
  • Hierfür weist die Entkopplungseinheit Mittel auf, die eine Selbstaktivierung der Entkopplungseinheit bei einer Übertragung von Daten, welche für die Anzeigeeinheit bestimmt sind, bewirken und/oder eine Deaktivierung der Entkopplungseinheit bewirken, wenn die Datenübertragung an die Anzeigeeinheit beendet ist. Dies hat den Vorteil dass dies beispielsweise nicht extern gesteuert werden muss, sondern automatisch vor sich geht.
  • Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Entkopplungseinheit ein Treiberbaustein. Darüber hinaus weist die Entkopplungseinheit wenigstens einen Widerstand auf, wobei der Widerstand ein Pull-Up- oder ein Pull-Down-Widerstand ist. Durch die Kombination mit solchen Widerständen wird im aktivierten Zustand die Flankensteilheit bei der Signal- bzw. Datenübertragung an die Anzeigeeinheit erniedrigt. Dadurch entsteht eine geringere Störabstrahlung auf dem Flachbandkabel. Treiberbausteine sind sehr kostengünstig und können sehr einfach mit Widerständen, insbesondere Pull-Up- oder Pull-Down-Widerständen kombiniert werden, so dass herkömmliche Datenverarbeitungseinheiten, beispielsweise HMI-Geräte sehr leicht und kostengünstig nachgerüstet werden können.
  • Störabstrahlungen bzw. Störstrahlungen über das Flachbandkabel einstehen also nur noch bei der direkten Daten- bzw. Signalübertragung an die Anzeigeeinheit, wobei die Störabstrahlungen durch die Kombination des Treiberbausteins mit Pull-Up- oder Pull-Down-Widerständen darüber hinaus minimiert wird. Dadurch kommt es ebenfalls zu einer geringeren Streuung der Abstrahlwerte bei den einzelnen HMI-Geräten einer Serie. Darüber hinaus erfährt der CPU-Daten-Adressbus eine geringere kapazitive Belastung durch das LCD-Display und das Flachbandkabel. Auf kostenintensive Abschirmungsmaßnahmen der Flachbandkabel, beispielsweise durch Ferrite, kann in der erfindungsgemäßen Anordnung gänzlich verzichtet werden. Durch die erfindungsgemäß geringere Störabstrahlung auf dem Flachbandkabel zwischen LCD-Display und beispielsweise Flachbaugruppe kommt es darüber hinaus zu weiteren Kostenvorteilen durch verkürzte Entwicklungszeiten, die ansonsten bei der Reduzierung der Störabstrahlung anfallen würden.
  • Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Datenverarbeitungseinheit ein HMI-Gerät, welches darüber hinaus zum Einsatz in einem Automatisierungssystem vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft kann es zum Bedienen und Beobachten von bzw. in Industrieanlagen, insbesondere Automatisierungsanlagen eingesetzt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist der Betrieb eines Automatisierungssystems mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinheit im industriellen Umfeld.
  • Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Soweit in unterschiedlichen Figuren Elemente mit gleichen Funktionalitäten beschrieben sind, sind diese mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen:
    • FIG 1
    eine schematische Darstellung einer bekannten Datenverarbeitungseinheit, beispielsweise HMI-Gerät,
    FIG 2
    einen beispielhaften Vergleich des Datenverkehrs auf dem Datenbus und dem Flachbandkabel des bekannten HMI-Geräts,
    FIG 3
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Datenverarbeitungseinheit, beispielsweise HMI-Gerät und
    FIG 4
    einen beispielhaften Vergleich des Datenverkehrs auf dem Datenbus und dem Flachbandkabel des erfindungsgemäßen HMI-Geräts
  • FIG 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bekannten Datenverarbeitungseinheit 1, beispielsweise HMI-Gerät, insbesondere HMI-Anzeigepanel. Ein solches HMI-Gerät 1 besteht aus einer Steuereinheit 5, beispielsweise Flachbaugruppe, und einer Anzeigeeinheit 2, beispielsweise einem Display, insbesondere einem LCD-Display, die über eine Datenübertragungsvorrichtung 4, 4a, beispielsweise bestehend aus einem CPU-Adress- und Datenbus und einem angeschlossenen Flachbandkabel, miteinander verbunden sind. Das Display 2 weist dabei einen integrierten Display-Controller 2a auf, der Steuersignale bzw. Daten, die von der Flachbaugruppe 5 übertragen werden, auswertet und umsetzt. Das Display 2, insbesondere LCD-Display, des HMI-Geräts 1 wird also über das Flachbandkabel 4a, oder auch Folienleitung genannt, angesteuert.
  • Die Flachbaugruppe 5 weist eine Befehlseinheit 3, beispielsweise CPU (Central Processing Unit), und weitere Komponenten 8a, 8b, 8c, beispielsweise RAM Speicher, etc., auf, die an einem Datenbus 4, beispielsweise einem CPU-Adress- und Datenbus angeschlossen sind. Über den Datenbus 4 werden die Komponenten 8a, 8b, 8c, der Flachbaugruppe 5 von der CPU 3 angesteuert bzw. Daten ausgetauscht. Somit liegt ständiger Datenverkehr auf dem Datenbus 4 vor.
  • In der FIG 1 ist weiterhin gezeigt, dass der Datenbus 4 direkt mit dem Flachbandkabel 4a und dieses mit dem Display Controller 2a direkt verbunden ist. Es befinden sich somit keine aktiven Bauteile zwischen der CPU 3 und dem Display 2. Über das Flachbandkabel 4a liegen demnach alle Signale, die über den Datenbus 4 übertragen werden auch dann am Display 2 an, wenn die Signale bzw. Daten nicht für den Display-Controller 2a bzw. das Display 2, sondern beispielsweise für die Komponenten 8a, 8b, 8c, bestimmt sind. Somit liegt der ständige Datenverkehr auch am Display-Controller 2a an. Mit diesem Datenverkehr ist ein ständiger Wechsel von Signalflanken auf den Leitungen verbunden, die eine entsprechende Störabstrahlung 9 bewirken. Da es sich bei dem Flachbandkabel 4a meist um eine relativ lange Leitung, die mehrere Zentimeter umfassen kann, handelt, kommt es je nach Konstruktion und Kabelverlegung zu u.U. starken, zumindest aber permanenten Störabstrahlungen 9.
  • FIG 2 zeigt einen beispielhaften Vergleich des Datenverkehrs auf dem Datenbus 4 und dem Flachbandkabel 4a des bekannten HMI-Geräts 1. Die Rauten des jeweiligen Datenverkehrs 11, 12 symbolisieren dabei die Daten, bzw. Signale, beispielsweise Steuersignale, die über den Datenbus 4 bzw. das Flachbandkabel 4a übermittelt werden. Die Zahlen in den Rauten des jeweiligen Datenverkehrs 11, 12 symbolisieren die jeweiligen Empfänger, gemäß der Bezeichnungen aus der FIG 1. Dabei zeigt sich dass der Datenverkehr 11 auf dem Datenbus 4 identisch mit dem Datenverkehr 12 ist, welcher über das Flachbandkabel 4a am Display-Controller 2a des Displays 2 anliegt.
  • FIG 3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen HMI-Geräts 1. Dabei wird erfindungsgemäß eine Entkopplungseinheit 6, beispielsweise ein Treiberbaustein, zwischen dem Datenbus 4 und dem Flachbandkabel 4a eingebaut, so dass die direkte Verbindung zwischen dem Display 2, insbesondere dem Display-Controller 2a, und der CPU 3 unterbrochen ist. Daten bzw. Signale, die über den Datenbus 4 übertragen werden, liegen somit nicht automatisch am Display-Controller 2a an. Der Treiberbaustein 6 ist sowohl aktivierbar als auch deaktivierbar. Erfindungsgemäß ist eine Datenübertragung an den Display-Controller 2a, beispielsweise von der CPU 3, nur im aktivierten Zustand des Treiberbausteins 6 möglich. Im deaktivierten Zustand des Treiberbausteins 6 sind CPU 3 und Display 2 physikalisch entkoppelt. Dazu muss der Treiberbaustein 6 in einen hochohmigen Zustand geschaltet werden können.
  • Durch die erfindungsgemäße Entkopplung kommt es auf dem Flachbandkabel 4a zu keinem Signalflankenwechsel, während beispielsweise die CPU 3 auf andere Komponenten 8a, 8b, 8c, beispielsweise den RAM Speicher, zugreift, wodurch auch die Störabstrahlung 9 auf dem Flachbandkabel 4a in diesen Fällen vermieden wird, da während des CPU-Zugriffs auf andere Komponenten 8a, 8b, 8c, die Verbindung der CPU 3 zum Display 2 quasi unterbrochen ist, d.h. der Datenverkehr auf dem Datenbus 4 in diesen Fällen für den Display-Controller 2a bzw. das Display 2 unsichtbar bleibt. Signale bzw. Daten werden nur dann zum Display-Controller 2a übertragen, wenn der Treiberbaustein 6 aktiviert ist, d.h. nur dann, wenn eine Übertragung von Daten bzw. Signale an das Display 2 vorgesehen sind.
  • Vorteilhafterweise aktiviert sich der Treiberbaustein 6 bei einer Übertragung von Daten, welche für den Display-Controller 2a bestimmt sind, selbst. Ist die Datenübertragung an den Display-Controller 2a beendet, versetzt sich der Treiberbaustein automatisch selbst wieder in den deaktivierten Zustand. Eine externe Steuerung ist dazu nicht notwendig. Die Steuersignale zur Aktivierung bzw. Deaktivierung des Treiberbausteins 6 können selbstverständlich auch von der CPU 3 über den Datenbus 4 an den Treiberbaustein 6 übermittelt werden.
  • Darüber hinaus ist der Treiberbaustein 6 erfindungsgemäß mit einem Widerstand 7, beispielsweise einem Pull-Up- oder einem Pull-Down-Widerstand, gekoppelt. Durch die Kombination mit einem solchen Pull-Up-Widerstand wird beim Übergang vom aktivierten Zustand in den deaktivierten Zustand des Treiberbausteins 6 die Flankensteilheit bei der Signal- bzw. Datenübertragung an den Display-Controller erniedrigt. Dadurch entsteht eine geringere Störabstrahlung 9 auf dem Flachbandkabel 4a. Treiberbausteine 6 sind sehr kostengünstig und können sehr einfach mit Widerständen 7, insbesondere Pull-Up- oder Pull-Down-Widerständen kombiniert werden, so dass herkömmliche Datenverarbeitungseinheiten 1, beispielsweise HMI-Geräte, sehr leicht und kostengünstig nachgerüstet werden können.
  • Störabstrahlungen bzw. Störstrahlungen über das Flachbandkabel 4a einstehen also nur noch bei der direkten Daten- bzw. Signalübertragung an den Display-Controller 2a bzw. das Display 2, wobei in diesem Fall die Störabstrahlungen durch die Kombination des Treiberbausteins 6 mit Pull-Up- oder Pull-Down-Widerständen 7 minimiert wird. Dadurch kommt es ebenfalls zu einer geringeren Streuung der Abstrahlwerte bei den einzelnen HMI-Geräten einer Fertigungsserie. Darüber hinaus erfährt der Datenbus 4 eine geringere kapazitive Belastung durch das Display 2 und das Flachbandkabel 4a. Auf kostenintensive Abschirmungsmaßnahmen des Flachbandkabels 4a, beispielsweise durch Ferrite, kann in der erfindungsgemäßen Anordnung gänzlich verzichtet werden. Durch die erfindungsgemäß geringere Störabstrahlung 9 auf dem Flachbandkabel 4a zwischen Display 2, insbesondere LCD-Display, und Flachbaugruppe 5 kommt es darüber hinaus zu weiteren Kostenvorteilen durch verkürzte Entwicklungszeiten, die ansonsten bei der Reduzierung der Störabstrahlung 9 durch konstruktive Maßnahmen anfallen würden.
  • Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße HMI-Gerät 1 zum Bedienen und Beobachten von bzw. in Industrieanlagen, insbesondere Automatisierungsanlagen eingesetzt werden.
  • FIG 4 zeigt einen beispielhaften Vergleich des Datenverkehrs auf dem Datenbus 4 und dem Flachbandkabel 4a des erfindungsgemäßen HMI-Geräts 1. Die Rauten des jeweiligen Datenverkehrs 11, 12 symbolisieren dabei gemäß FIG 2 die Daten, bzw. Signale, beispielsweise Steuersignale, die über den Datenbus 4 bzw. das Flachbandkabel 4a übermittelt werden. Die Zahlen in den Rauten des jeweiligen Datenverkehrs 13, 14 symbolisieren wieder die jeweiligen Empfänger, gemäß der Bezeichnungen aus der FIG 1. Dabei zeigt sich dass der Datenverkehr 14, welcher über das Flachbandkabel 4a am Display-Controller 2a des Displays 2 anliegt, im Vergleich zum Datenverkehr 13, der auf dem Datenbus 4 anliegt, durch die erfindungsgemäße Anordnung auf die Übertragung von Daten an den Display-Controller 2a beschränkt ist. Alle anderen Datenübertragungen liegen nur am Datenbus 4 an.
  • Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung eine Datenverarbeitungseinheit 1, beispielsweise HMI-Gerät, mit einer Entkopplungseinheit 6, beispielsweise einem Treiberbaustein. Das HMI-Gerät 1 besteht aus einer Steuereinheit 5, beispielsweise Flachbaugruppe, und einer Anzeigeeinheit 2, beispielsweise Display, die über ein Flachbandkabel 4a miteinander verbunden sind. Der erfindungsgemäße Treiberbaustein 6 sorgt dafür, dass Störabstrahlungen 9, die bei der Datenübertragung zwischen Flachbaugruppe 5 und Display 2 auf dem Flachbandkabel 4a entstehen, minimiert werden.

Claims (9)

  1. Datenverarbeitungseinheit (1) mit wenigstens einer Anzeigeeinheit (2) und einer Befehlseinheit (3), wobei die Befehlseinheit (3) und die Anzeigeeinheit (2) mittels einer Datenübertragungsvorrichtung (4,4a) zur Übermittlung von Daten miteinander verbunden sind,
    wobei die Anzeigeeinheit (2) einen Display-Controller (2a) aufweist,
    wobei die Datenübertragungsvorrichtung (4,4a) einen Datenbus (4) und ein Flachbandkabel (4a) aufweist,
    wobei der Display-Controller (2a) über das Flachbandkabel (4a) mit dem Datenbus (4) in Verbindung steht,
    dadurch gekennzeichnet , dass eine Entkopplungseinheit (6) zwischen dem Datenbus (4) und dem Flachbandkabel (4a) angeordnet ist,
    wobei die Entkopplungseinheit (6) aktivierbar oder deaktivierbar ist,
    wobei bei aktivierter Entkopplungseinheit (6) eine Datenübertragung zwischen der Befehlseinheit (3) und der Anzeigeeinheit (2) vorgesehen ist,
    wobei die Befehlseinheit (3) und die Anzeigeeinheit (2) bei deaktivierter Entkopplungseinheit (6) physikalisch entkoppelt sind und die Entkopplungseinheit (6) Mittel aufweist, die eine Selbstaktivierung der Entkopplungseinheit (6) bei einer Übertragung von Daten, welche für die Anzeigeeinheit (2) bestimmt sind, bewirken und/oder eine Deaktivierung der Entkopplungseinheit (6) bewirken, wenn die Datenübertragung an die Anzeigeeinheit (2) beendet ist.
  2. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Entkopplungseinheit (6) einen hochohmigen Zustand annehmen kann.
  3. Datenverarbeitungseinheit nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Entkopplungseinheit (6) ein Treiberbaustein ist.
  4. Datenverarbeitungseinheit nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Entkopplungseinheit (6) wenigstens einen Widerstand (7) aufweist.
  5. Datenverarbeitungseinheit nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Widerstand (7) ein Pull-Up- oder ein Pull-Down-Widerstand ist.
  6. Datenverarbeitungseinheit nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Datenverarbeitungseinheit (1) ein HMI-Gerät ist.
  7. Datenverarbeitungseinheit nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Anzeigeeinheit (2) ein LCD-Display ist.
  8. Datenverarbeitungseinheit nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Datenverarbeitungseinheit (1) zum Einsatz in einem Automatisierungssystem vorgesehen ist.
  9. Automatisierungssystem mit wenigstens einer Datenverarbeitungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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