DE10032868A1 - System, especially automation system, with wireless communications between base station and sensors has base station combined with at least one actuator to form actuator/base station - Google Patents
System, especially automation system, with wireless communications between base station and sensors has base station combined with at least one actuator to form actuator/base stationInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein System, insbesondere ein Automatisierungssystem, mit drahtloser Kommunikation zwischen einer Basisstation und mehreren Sensoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Aktor/Basisstation hierzu.The invention relates to a system, in particular an automation system, with wireless communication between a base station and several sensors according to the preamble of claim 1 and an actuator / base station for this.
Die Erfindung kann beispielsweise zur drahtlosen Informationsübertragung mittels Hochfrequenzsignalen (Funksignalen) bei einem Industrieroboter, einem Herstellungs automaten oder Fertigungsautomaten verwendet werden, welcher eine Vielzahl von Näherungssensoren/Näherungsschaltern aufweist. Dabei kann es sich um induktive, kapazitive oder photoelektrische Näherungssensoren oder um auf dem Ultraschalleffekt oder auf dem Halleffekt beruhende Näherungssensoren handeln. Die Erfindung ermög licht eine drahtlose Informationsübertragung zwischen einer Aktor/Basisstation und ei ner Vielzahl von Teilnehmern, vorzugsweise Näherungssensoren/Näherungsschaltern. Als Teilnehmer können beispielsweise auch Temperaturmeßsensoren, Druckmeßsen soren, Strommeßsensoren oder Spannungsmeßsensoren verwendet werden.The invention can be used, for example, for wireless information transmission High-frequency signals (radio signals) in an industrial robot, a manufacturing automats or manufacturing machines are used, which a variety of Has proximity sensors / proximity switches. It can be inductive, capacitive or photoelectric proximity sensors or around on the ultrasonic effect or act on proximity sensors based on the Hall effect. The invention enables light a wireless information transfer between an actuator / base station and an egg ner plurality of participants, preferably proximity sensors / proximity switches. For example, temperature measuring sensors and pressure measuring devices can also be used as participants sensors, current measuring sensors or voltage measuring sensors are used.
Außer bei Industrierobotern, Herstellungsautomaten und Fertigungsautomaten kann die Erfindung auch bei Steuer/Regelsystemen, Fernsteuersystemen, Schutz- und Sicher heitssystemen (beispielsweise bei Freiluft- oder Innenraum-Schaltanlagen), Alarmsy stemen, Zustandsüberwachungs-Systemen, in der Robotertechnik oder ganz allgemein bei Maschinen/Maschinensystemen zum Einsatz gelangen.Except for industrial robots, manufacturing machines and manufacturing machines, the Invention also in control systems, remote control systems, protection and security systems (for example for outdoor or indoor switchgear), alarm systems systems, condition monitoring systems, in robotics or in general are used for machines / machine systems.
Aus der WO 98/017797 ist ein Prozeßautomatisierungssystem bekannt, bei dem Ter minals in einer Bedien- und Beobachtungsebene und Automatisierungseinrichtungen in einer prozeßnahen Automatisierungsebene über Sende/Empfangseinrichtungen und ein Datenübertragungsmedium (Funkverbindung, Telekommunikationsnetz) mit einem Leitrechner kommunizieren. Dieser Leitrechner kann als Superrechner in einem Re chenzentrum stehen und weitere Prozeßautomatisierungssysteme steuern.A process automation system is known from WO 98/017797, in which Ter minals in one operating and monitoring level and automation facilities in a process-level automation level via transmitting / receiving devices and a data transmission medium (radio link, telecommunications network) with a Communicate master computer. This master computer can be used as a supercomputer in a Re stand center and control other process automation systems.
Aus der WO 99/66473 ist ein Automatisierungssystem mit einer Steuerungsvorrichtung zur Steuerung einer Verarbeitungsvorrichtung, insbesondere einer Fertigungsvorrich tung bekannt, wobei mindestens ein Sensor zur Übertragung von Sensordaten von der Verarbeitungsvorrichtung an die Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist. Zur Verringe rung des Aufwands bei der Installation von Sensoren wird vorgeschlagen, daß die Sen soren eine Funksendevorrichtung und eine Funkempfangsvorrichtung aufweisen, die zur drahtlosen Übertragung der Sensordaten an die mit der Steuerungsvorrichtung ver bundene Empfangsvorrichtung vorgesehen ist.From WO 99/66473 is an automation system with a control device for controlling a processing device, in particular a production device device known, at least one sensor for transmitting sensor data from the Processing device is provided to the control device. To reduce tion of the effort involved in installing sensors, it is proposed that the sen sensors have a radio transmission device and a radio reception device, the for wireless transmission of the sensor data to the ver with the control device bound receiving device is provided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System, insbesondere ein Automatisie rungssystem, mit drahtloser Kommunikation zwischen einer Basisstation und mehreren Sensoren der eingangs genannten Art mit vereinfachtem Aufbau anzugeben.The invention has for its object a system, in particular an automation system, with wireless communication between one base station and several Specify sensors of the type mentioned with a simplified structure.
Des weiteren soll eine Aktor/Basisstation hierzu angegeben werden.Furthermore, an actuator / base station should be specified for this.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Systems in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angege benen Merkmale gelöst.This task is related to the system in connection with the characteristics of the According to the invention in the characterizing part of claim 1 characteristics resolved.
Die Aufgabe wird bezüglich der Aktor/Basisstation durch die im Anspruch 5 angegebe nen Merkmale gelöst. The task is specified with respect to the actuator / base station in claim 5 Features resolved.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich unter Zuhilfenahme des vorgeschlagenen Systems, insbesondere Automatisierungssystems, mit drahtloser Kommunikation zwischen einer Aktor/Basisstation und mehreren Senso ren für einfache Regelungen komplett drahtlose Lösungen sehr einfach aufbauen las sen, was die Projektierung, Herstellung und Montage vereinfacht, wodurch sich Ko stenvorteile ergeben. Vorteilhaft sind zusätzliche Steuer/Regeleinrichtungen nicht er forderlich.The advantages that can be achieved with the invention consist in particular in that Using the proposed system, especially the automation system, with wireless communication between an actuator / base station and several Senso For simple controls, you can easily set up completely wireless solutions sen, which simplifies project planning, manufacture and assembly, which makes Ko advantages. Additional control devices are not advantageous conducive.
Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further advantages are evident from the description below.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich net.Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims net.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the embodiment shown in the drawing Examples explained. Show it:
Fig. 1 ein Automatisierungssystem mit Aktor/Basisstation und Sensoren, Fig. 1 shows an automation system with an actuator / base station and sensors,
Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer Aktor/Basisstation, Fig. 2 shows a first embodiment of an actuator / base station,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Aktor/Basisstation. Fig. 3 shows a second embodiment of an actuator / base station.
In Fig. 1 ist ein Automatisierungssystem mit Aktor/Basisstation und Sensoren darge stellt. Es ist eine Steuerungstechnik 1 (speicherprogrammierbare Steuerung SPS) zu erkennen, an welche über einen Feldbus 2 und eine I/O-Einheit 3 (Input/Output-Einheit, Eingabe/Ausgabe-Einheit) eine Aktor/Basisstation 4.1 erster Ausführungsform ange schlossen ist. Des weiteren oder auch alternativ hierzu kann eine Aktor/Basisstation 4.2 zweiter Ausführungsform mit dem Feldbus 2 verbunden sein. Beide Ausführungsformen der Aktor/Basisstation 4.1, 4.2 weisen einen Funkempfänger und gegebenenfalls zu sätzlich einen Funksender oder eine kombinierte Sende/Empfangseinrichtung auf, wel che Funksignale empfängt und abgibt. In Fig. 1, an automation system with actuator / base station and sensors is Darge. A control technology 1 (programmable logic controller PLC) can be seen, to which an actuator / base station 4.1 of the first embodiment is connected via a fieldbus 2 and an I / O unit 3 (input / output unit, input / output unit) , Furthermore, or alternatively, an actuator / base station 4.2 of the second embodiment can be connected to the fieldbus 2 . Both embodiments of the actuator / base station 4.1 , 4.2 have a radio receiver and possibly additionally a radio transmitter or a combined transceiver which receives and emits radio signals.
Es erfolgt eine drahtlose Kommunikation zwischen der Aktor/Basisstation 4.1 und/oder 4.2 und einer Vielzahl von Sensoren 5.1 . . . 5.n (n = beliebige ganze Zahl) über ein Über tragungsmedium 8, wobei diese Sensoren 5.1 . . . 5.n einem Gerät, einer Maschine oder Anlage zugeordnet sind. Im konkreten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Ge fäß 10 zur Aufnahme einer Flüssigkeit, wobei diese Flüssigkeit einen oberen Flüssig keitsstand 11 des Gefäßes nicht überschreiten und einen unteren Flüssigkeitsstand 12 des Gefäßes nicht unterschreiten soll.There is wireless communication between the actuator / base station 4.1 and / or 4.2 and a plurality of sensors 5.1 . , , 5 .n (n = any integer) via a transmission medium 8 , these sensors 5.1 . , , 5. Are assigned to a device, machine or system. In the specific embodiment, it is a Ge vessel 10 for receiving a liquid, this liquid should not exceed an upper liquid level 11 of the vessel and should not fall below a lower liquid level 12 of the vessel.
Der aktuelle Flüssigkeitsstand und insbesondere die beiden Flüssigkeitsstände 11 bzw. 12 werden unter Einsatz der Sensoren 5.1, 5.m erfaßt und überwacht. Die drahtlose Kommunikation zwischen der Aktor/Basisstation 4.1 und/oder 4.2 und den einzelnen Sensoren 5.1 bis 5.n erfolgt vorzugsweise über 2-Weg Funkverbindungen. Jeder Sen sor 5.1 . . . 5.n ist hierzu mit einem Funksender 6.1 . . . 6.n und/oder einem Funkempfänger 7.1 . . . 7.n oder einer kombinierten Sende/Empfangseinrichtung ausgestattet, die Funksi gnale abgibt und empfängt. Beispielsweise geben die Sensoren Sensorsignale, d. h. Funksignale hinsichtlich des aktuellen Zustandes/Schaltzustandes, hier der aktuellen Flüssigkeitsstände ab und empfangen Parametersätze über Funk, wie vorgegebene Sensor-Schaltschwellen bzw. Schalthysteresen und/oder vorgegebene Korrekturfakto ren für unterschiedliche zu identifizierende Materialien bei Näherungssensoren. Die Funksignale zu allen Sensoren 5.1 . . . 5.n bzw. von allen Sensoren werden von der Ak tor/Basisstation 4.1 und/oder 4.2 als zentraler Sende/Empfangseinrichtung der Auto matisierungseinrichtung abgegeben bzw. empfangen.The current liquid level and in particular the two liquid levels 11 and 12 are recorded and monitored using sensors 5.1 , 5 .m. The wireless communication between the actuator / base station 4.1 and / or 4.2 and the individual sensors 5.1 to 5 .n preferably takes place via two-way radio connections. Each sensor 5.1 . , , 5 .n is for this purpose with a radio transmitter 6.1 . , , 6 .n and / or a radio receiver 7.1 . , , 7 .n or a combined transceiver that transmits and receives radio signals. For example, the sensors emit sensor signals, ie radio signals with regard to the current state / switching state, here the current liquid levels and receive parameter sets via radio, such as predetermined sensor switching thresholds or switching hysteresis and / or predetermined correction factors for different materials to be identified in proximity sensors. The radio signals to all sensors 5.1 . , , 5 .n or from all sensors are emitted or received by the actuator / base station 4.1 and / or 4.2 as the central transmitting / receiving device of the automation device.
Liegt der aktuelle Flüssigkeitsstand unter dem unteren Flüssigkeitsstand 12, so steuert die Aktor/Basisstation 4.1 und/oder 4.2 eine Pumpe 9 an bzw. führt dieser Pumpe 9 elektrische Energie zu, worauf die Pumpe 9 solange über ein Rohrsystem Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in das Gefäß 10 fördert, bis der obere Flüssigkeitsstand 11 erreicht ist.If the current liquid level is below the lower liquid level 12 , the actuator / base station 4.1 and / or 4.2 controls a pump 9 or supplies electrical power to this pump 9 , whereupon the pump 9 continues to use liquid from a storage container into the vessel via a pipe system 10 delivers until the upper liquid level 11 is reached.
In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform einer Aktor/Basisstation dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Aktor/Basisstation eine separate I/O-Einheit 3 vorgeschaltet. In FIG. 2, a first embodiment of an actuator / base station is shown. In this embodiment, the actuator / base station is preceded by a separate I / O unit 3 .
Die Aktor/Basisstation 4.1 weist einen Aktor 13, beispielsweise ein Schaltschütz, mit einem Energieversorgungsanschluß 14 und einem Lastanschluß 15 (im Ausführungs beispiel für den Anschluß der Pumpe 9) auf. Ein extern mit der I/O-Einheit 3 verbunde ner Kommunikationsanschluß 16 der Aktor/Basisstation ist geräteintern mit einer Verar beitungseinheit 22, einem Demodulator/Decodierer 17 und einem Modulator/Codierer 20 verbunden. An den Demodulator/Decodierer 17 ist ein Funkempfänger 18 ange schlossen, während ein Funksender 21 mit dem Modulator/Codierer 20 verbunden ist. Funkempfänger 18 und Funksender 21 sind vorzugsweise an dieselbe Antenne 19 an geschlossen.The actuator / base station 4.1 has an actuator 13 , for example a contactor, with a power supply connection 14 and a load connection 15 (in the embodiment, for example, for connecting the pump 9 ). An externally connected to the I / O unit 3 ner communication port 16 of the actuator / base station is internally connected to a processing unit 22 , a demodulator / decoder 17 and a modulator / encoder 20 . To the demodulator / decoder 17 , a radio receiver 18 is connected, while a radio transmitter 21 is connected to the modulator / encoder 20 . Radio receiver 18 and radio transmitter 21 are preferably closed to the same antenna 19 .
In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform einer Aktor/Basisstation dargestellt. Bei Ein satz dieser zweiten Ausführungsform kann eine separate I/O-Einheit zwischen Feldbus 2 und Aktor/Basisstation 4.2 vorteilhaft entfallen und der Kommunikationsanschluß 16 wird über ein geeignetes Vebindungskabel direkt mit dem Feldbus 2 verbunden. Der Kommunikationsanschluß 16 ist geräteintern mit einer Verarbeitungseinheit 23 verbun den, in welche eine I/O-Einheit integriert ist. Diese Verarbeitungseinheit 23 ist anderer seits mit dem Aktor 13, mit dem Demodulator/Decodierer 17 und mit dem Modula tor/Codierer 20 verbunden. Der übrige Aufbau der Aktor/Basisstation 4.2 mit Energie versorgungsanschluß 14, Lastanschluß 15, Funkempfänger 18, Funksender 21 und Antenne 19 ist unverändert gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig. 2.In Fig. 3 shows a second embodiment of an actuator / base station is shown. When using this second embodiment, a separate I / O unit between fieldbus 2 and actuator / base station 4.2 can advantageously be omitted and the communication connection 16 is connected directly to the fieldbus 2 via a suitable connecting cable. The communication port 16 is internally connected to a processing unit 23 in which an I / O unit is integrated. This processing unit 23 is on the other hand connected to the actuator 13 , to the demodulator / decoder 17 and to the modulator / encoder 20 . The remaining structure of the actuator / base station 4.2 with power supply connection 14 , load connection 15 , radio receiver 18 , radio transmitter 21 and antenna 19 is unchanged from the embodiment according to FIG. 2.
Bei den Aktor/Basisstationen 4.1 und/oder 4.2 handelt es sich vorzugsweise um Geräte mit "intelligenten" Aktoren, bei denen der Aktor 13 einfache Steuerungsfunktionen selbst ohne explizite Vorgabe durch die Steuerungstechnik 1 ausführen kann. In den Verarbeitungseinheiten 22, 23 sind dementsprechende Zusatzfunktionen implementiert, insbesondere Zeitfunktionen zur Ein- und Ausschaltverzögerung des Aktors und/oder Zeitfunktionen zur Erzeugung einer bestimmten Frequenz und/oder automatische Er zeugung eines vorgegebenen Einschalt/Ausschalt-Zeitprofils. Die Übertragung von Pa rametern für diese Zusatzfunktionen erfolgt über den Feldbus 2.The actuator / base stations 4.1 and / or 4.2 are preferably devices with "intelligent" actuators, in which the actuator 13 can carry out simple control functions even without an explicit specification by the control technology 1 . Corresponding additional functions are implemented in the processing units 22 , 23 , in particular time functions for delaying the activation and deactivation of the actuator and / or time functions for generating a specific frequency and / or automatic generation of a predetermined activation / deactivation time profile. Parameters for these additional functions are transmitted via fieldbus 2 .
In einer einfacheren, nur zur drahtlosen 1-Weg Kommunikation mit Sensoren geeigne ten Ausführungsform weist die Aktor/Basisstation 4.1 und/oder 4.2 lediglich einen Funkempfänger 18 auf, während jeder Sensor 5.1 . . . 5.n lediglich mit einem Funksender 6.1 . . . 6.n versehen ist, Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die erfaßten Sensor daten als Sensorsignale drahtlos an die Aktor/Basisstation zu übermitteln.In a simpler embodiment suitable only for wireless 1-way communication with sensors, the actuator / base station 4.1 and / or 4.2 only has one radio receiver 18 , while each sensor 5.1 . , , 5 .n only with a radio transmitter 6.1 . , , 6 .n is provided. In this embodiment, it is possible to transmit the detected sensor data wirelessly to the actuator / base station as sensor signals.
Als Aktoren können allgemein beispielsweise mikromechanische, piezoelektrische, elektrochemische, magnetostriktive, elektrostriktive, elektrostatische oder elektroma gnetische Aktoren verwendet werden, wie sie in Aktoren-Systemen oder Maschinen, beispielsweise bei Steuer/Regelsystemen, in Fernsteuersystemen, in der Robotertech nik, bei Herstellungsautomaten bzw. Fertigungsautomaten, als Anzeigeelemente und in Schutz- und Sicherheitssystemen (beispielsweise bei Freiluft- oder Innenraum- Schaltanlagen) zum Einsatz gelangen.In general, micromechanical, piezoelectric, electrochemical, magnetostrictive, electrostrictive, electrostatic or electroma magnetic actuators are used, such as those used in actuator systems or machines, for example in control systems, in remote control systems, in robot technology nik, in manufacturing machines or manufacturing machines, as display elements and in Protection and security systems (e.g. for outdoor or indoor Switchgear) are used.
Claims (5)
- - einem Funkempfänger (18) mit nachgeschaltetem Demodulator/Decodierer (17) und vorgeschalteter Antenne (19) und/oder
- - einem Funksender (21) mit vorgeschaltetem Modulator/Codierer (20) und nachgeschalteter Antenne (19),
- - mindestens einem Aktor (13) mit Energieversorgungsanschluß (14) und Lastanschluß (15),
- - einer Verarbeitungseinheit (22, 23), gegebenenfalls mit integrierter In put/Output-Einheit und
- - einem Kommunikationsanschluß (16) zum Anschluß an die Steuerungs technik (1).
- - A radio receiver ( 18 ) with a downstream demodulator / decoder ( 17 ) and an upstream antenna ( 19 ) and / or
- - A radio transmitter ( 21 ) with an upstream modulator / encoder ( 20 ) and a downstream antenna ( 19 ),
- - at least one actuator ( 13 ) with energy supply connection ( 14 ) and load connection ( 15 ),
- - A processing unit ( 22 , 23 ), optionally with an integrated input / output unit and
- - A communication connection ( 16 ) for connection to the control technology ( 1 ).
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