DE102006030706B4 - System and method for controlling bus-networked devices via an open fieldbus - Google Patents
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Abstract
System zur Steuerung von busvernetzten Geräten mit einem Gateway über einen offenen Feldbus mit folgenden Eigenschaften: das von einem Buscontroller des offenen Feldbusses (2) überwachte Gateway (20) hat mindestens folgende Merkmale: • es hat eine Schnittstelle zum (23) offenen Feldbus (2), • es hat eine Schnittstelle (22) zu einem Applikationsbus (10) zur Steuerung, AbAbfrage und Kommunikation mit mindestens einem auf dem Applikationsbus (10) liegenden Busteilnehmer (N1 ... Nn), • es hat einen Speicher zur remanenten Sicherung einer vom Buscontroller einschreibbaren Buskonfiguration und weiterhin zur Sicherung der vorliegenden Buskonfiguration des Applikationsbusses, • es hat eine Steuerleitung, die zum Ansprechen des ersten Busteilnehmers verwendet wird, • es ist über eine erste Einspeisebuchse (24) mit Versorgungsspannung (14) versorgt, • es hat eine zweite Einspeisebuchse (25) für eine Hilfsspannung (16), die an die Busteilnehmer (N1 ... Nn) durchgeleitet wird, • es hat mindestens eine Statusanzeige (28) für Betriebszustände von Busteilnehmern (N1 ... Nn) und der Buskommunikation, • es hat ein Betätigungselement (27) für den Start einer Buskonfiguration der über den Applikationsbus angeschlossenen Busteilnehmer (N1 ... Nn), wobei die Busteilnehmer (N1 ... Nn) als Aktoren mit folgenden Eigenschaften ausgebildet sind: • sie haben eine Steuer- und Programmiereinheit, die die Buskommunikation als auch die Funktionalität der Aktor-Applikation realisiert, • sie haben einen Steuereingang zur Abfrage des vorhergehenden Busteilnehmers, bzw. des Gateways und einen Steuerausgang zur Selektion des nachfolgenden Busteilnehmers, • sie leiten die Hilfsspannung (16) an eine Aktor-Applikation, • sie sind an eine Netzspannung (L1 L2 L3) anschließbar, • sie nehmen Aktorhandlungen vor und melden diese Aktorhandlungen auf den Applikationsbus (10), • sie melden Aktorstellungen auf den Applikationsbus (10), • ihnen ist vom Gateway (20) eine Kennnummer einschreibbar, • sie schleifen einen Datenstrom und die Hilfsspannung (16) an den nachfolgenden Busteilnehmer durch, und • sie haben eine Anzeige (58) für den eigenen Betriebsstatus.System for controlling bus-networked devices with a gateway via an open fieldbus with the following properties: the gateway (20) monitored by a bus controller of the open fieldbus (2) has at least the following properties: • it has an interface to (23) the open fieldbus (2 ), • It has an interface (22) to an application bus (10) for control, query and communication with at least one on the application bus (10) lying bus users (N1 ... Nn), • It has a memory for remanent backup bus configuration that can be written by the bus controller and also for securing the present bus configuration of the application bus, • it has a control line that is used to address the first bus participant, • it is supplied with supply voltage (14) via a first feed socket (24), • it has a second feed socket (25) for an auxiliary voltage (16), which is passed through to the bus users (N1 ... Nn), • it has at least a status display (28) for operating states of bus participants (N1 ... Nn) and the bus communication, • it has an actuating element (27) for starting a bus configuration of the bus participants connected via the application bus (N1 ... Nn), the bus participants (N1 ... Nn) are designed as actuators with the following properties: • they have a control and programming unit that implements the bus communication and the functionality of the actuator application, • they have a control input for querying the preceding bus subscriber or of the gateway and a control output for the selection of the subsequent bus participant, • they route the auxiliary voltage (16) to an actuator application, • they can be connected to a mains voltage (L1 L2 L3), • they carry out actuator actions and report these actuator actions to the application bus (10), • they report actuator positions on the application bus (10), • an identification number can be written to them by the gateway (20), • they loop NEN data stream and the auxiliary voltage (16) through to the subsequent bus user, and • they have a display (58) for their own operating status.
Description
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Steuerung von busvernetzten Geräten mit einem Gateway über einen offenen Feldbus. Der Gegenstand umfasst insbesondere die datentechnische Vernetzung, die Teilnehmerkonfiguration der Geräte und die elektrische Versorgung mit Energie an die Geräte. Als typische Geräte werden industrielle Schaltgeräte, wie Schütze, Motorstarter, Leistungsschalter und Mess-Sensoren und ähnliche Geräte verstanden.The invention relates to a system and a method for controlling bus-networked devices with a gateway via an open fieldbus. The subject matter includes in particular the data networking, the subscriber configuration of the devices and the electrical supply of energy to the devices. Typical devices are industrial switching devices such as contactors, motor starters, circuit breakers and measuring sensors and similar devices.
Vorerwähnte industrielle Schaltgeräte und andere werden in elektrischen Anlagen in der Regel zentral über ein Steuerungssystem, beispielsweise über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) geschaltet bzw. überwacht. Typischerweise werden die Schaltgeräte über die Steuerverdrahtungsleitungen an die Steuereinheit (z. B. die SPS) angebunden. Diese besteht in der Regel aus den Leitungen, die das Schaltgerät, hier vorzugsweise ein Schütz, ein- und ausschalten können und die gleichzeitig die notwendige Energie zum Schalten des Schaltgerätes bereitstellen und aus Leitungen, die die Signale von dem Schaltgerät zur Überwachung an die Steuereinheit zurückgeben. Beispiele für Signale für die Überwachung eines Schaltgerätes, hier wieder vorzugsweise für einen Motorstarter, ist der Status der Schützschaltstellung (ein/aus) oder der Status des Motorschutzschalters (ein/ausgelöst).The aforementioned industrial switching devices and others are usually switched or monitored centrally in electrical installations via a control system, for example via a programmable logic controller (PLC). Typically, the switching devices are connected via the control wiring lines to the control unit (eg the PLC). This usually consists of the lines that the switching device, here preferably a contactor, on and off and at the same time provide the necessary energy for switching the switching device and lines that return the signals from the switching device for monitoring to the control unit , Examples of signals for monitoring a switching device, here again preferably for a motor starter, is the status of the contactor position (on / off) or the status of the motor protection switch (on / off).
Beim Aufbau einer elektrischen Anlage (z. B. ein Schaltschrank) ist die Verdrahtung und Verschaltung der elektrischen Schaltgeräte mit dem Steuerungssystem Handarbeit, die typischerweise von Elektrofachkräften durchgeführt wird. Diese Arbeit kann häufig ein sehr zeitaufwendiger Teil des Schaltschrankaufbaus sein. Weiterhin ist die Verdrahtung über viele gleichartige Steuerleitungen fehleranfällig, da sie beispielsweise bei der Verlegung im Kabelkanal vertauscht und dann an Klemmen von falschen Geräten angeschlossen werden können. Darüber hinaus müssen die Steuerleitungen an die einzelnen Schaltgeräte gelegt werden, um sie dort elektrisch an zuschließen. Dazu ist weiterer Aufwand in der Form nötig, dass für die Verlegung der Leitungen Kabelkanäle auf Maß abgelängt und diese auf die Montageplatte montiert werden müssen, in die dann die einzelnen Steuerleitungen verlegt werden können.When installing an electrical system (eg a control cabinet), the wiring and interconnection of the electrical switching devices with the control system is manual work, which is typically carried out by electricians. This work can often be a very time-consuming part of the cabinet design. Furthermore, the wiring is error-prone over many similar control lines, as they can be interchanged, for example when laying in the cable channel and then connected to terminals of the wrong devices. In addition, the control cables must be connected to the individual switching devices in order to connect them electrically. For this purpose, further effort is necessary in the form that cut to length for laying the cables cable ducts and these must be mounted on the mounting plate, in which then the individual control cables can be installed.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein zuvor beschriebenes System und ein Verfahren derart zu vereinfachen, dass eine aufwändige Verdrahtung entfällt und der Anwender mit geringem Bedienaufwand das System überprüfen, konfigurieren und bei Fehlermeldungen neu starten kann.It is the object of the invention to simplify a previously described system and a method such that a complex wiring is eliminated and the user can check the system with little effort, configure and restart in error messages.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Weiterführungen Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen formuliert.The object is solved by the features of the independent claims. Further developments are formulated in the respective subclaims.
Die Erfindung betrifft ein System, mit dem Aktoren, vorzugsweise industrielle Schaltgeräte, wie z. B. Leistungsschalter oder Motorschutzschalter-Schütz-Kombinationen über ein Applikationsbus-System, hier vorzugsweise über den LIN-Bus, datentechnisch vernetzt werden, mit dem Ziel, die angeschlossenen industriellen Schaltgeräte zu steuern und zu überwachen. Das System weist mindestens ein Gateway auf, welches zwischen einem offenen Feldbus und Aktoren geschaltet ist.The invention relates to a system with the actuators, preferably industrial switching devices such. B. circuit breaker or motor protection switch contactor combinations via an application bus system, here preferably via the LIN bus, data networking, with the aim of controlling the connected industrial switching devices and monitor. The system has at least one gateway, which is connected between an open fieldbus and actuators.
Besondere Vorteile des vorgelegten Gegenstandes sind, dass die Steuerverdrahtung zu den industriellen Schaltgeräten durch ein steckbares und leicht montierbares Leitungsverbindungssystem ersetzt ist. Es werden aufwendige und fehleranfällige Installationen der Steuerverdrahtung eliminiert und der Einsatz von Kabelkanälen, die zur Leitungsverlegung notwendig sind, bzw. die Montage der Kanäle wird eingespart.Particular advantages of the presented subject matter are that the control wiring to the industrial switching devices is replaced by a pluggable and easily mountable line connection system. Expensive and error-prone installations of the control wiring are eliminated and the use of cable ducts, which are necessary for laying cables, or the installation of the channels is saved.
Solche Verdrahtungen betreffen die Steuerleitungen, hier vorzugsweise für ein Schütz, die Leitung zum Ein- und Ausschalten des Schützes, und die Statusleitungen, hier beispielsweise zum Abfragen der Schaltstellung des Schützes oder der Status eines Motorschutzschalters (ein, ausgelöst).Such wiring relates to the control lines, here preferably for a contactor, the line for switching on and off the contactor, and the status lines, here, for example, to query the switching position of the contactor or the status of a motor protection switch (on, triggered).
Es ist natürlich möglich, als Aktoren komplexere Geräte anzuschließen, welche mehr Informationen und Daten austauschen können. Solche Geräte können beispielsweise industrielle Schaltgeräte, wie Leistungsschalter, Motorstarter oder Frequenzumrichter sein.It is of course possible to connect more complex devices as actuators, which can exchange more information and data. Such devices may be, for example, industrial switching devices such as circuit breakers, motor starters or frequency converters.
Figurenbeschreibungfigure description
In den Figuren sind das vorgelegte System und das zugehörige Verfahren zur datentechnischen Vernetzung am Beispiel von Motorschutzschalter-Schütz-Kombinationen dargestellt. Der Gegenstand der Anmeldung soll jedoch durch die beispielhafte Darstellung nicht auf Motorschutzschalter-Schütz-Kombinationen, die auch als Motorstarter bezeichnet werden, beschränkt sein.In the figures, the presented system and the associated method for data technology networking using the example of motor protection switch contactor combinations are shown. However, the subject of the application is not intended by the exemplary representation on motor protection switch contactor Combinations, which are also referred to as motor starter, be limited.
In
Das Gateway besitzt eine Schnittstelle zu einem übergeordneten Steuerungssystem, beispielsweise zu einem offenen Feldbus
Für eine Motorschutzschalter-Schütz-Kombination wird ein Steck-Modul (SM,
- • es schaltet die
Hilfsspannung 16 an die Schützspule, - • es weist eine
mechanische Anzeige 46 zur Darstellung von Aktorstellungen auf, - • es hat eine
Anzeige 48 für den eigenen Betriebsstatus, - • es hat einen
digitalen Eingang 44 für den Anschluss eines potentialfreien Schaltkontakts, - • es weist eine
Stromkreisunterbrechung 45 für den Aktor auf.
- • it switches the
auxiliary voltage 16 to the contactor coil, - • It has a
mechanical display 46 for displaying actor positions, - • it has an
ad 48 for your own operating status, - • It has a
digital input 44 for the connection of a floating switch contact, - • It has a
circuit break 45 for the actor up.
Eine solche Stromkreisunterbrechung kann beispielsweise für die elektrische Verriegelung eines Wendestarters genutzt werden.Such a circuit interruption can be used for example for the electrical locking of a reversing starter.
Der Applikationsbus
Jeder Busteilnehmer hat eine Status-Anzeige (
Es soll noch auf
Am ersten Busteilnehmer N1, der (hier beispielhaft) als Motorschutzschalter-Schütz-Kombinationen zu verstehen ist, sind der Netzanschluss (L1 L2 L3) und die Last M eingezeichnet. Weiterhin stellt die obere Hälfte des Busteilnehmers einen Motorschutzschalter dar und die untere Hälfte das auf ein Schütz aufgesteckte Steckmodul
In
Der Pfad, welcher über 2 mal 'nein' nach links führt, zeigt die Situation, bei der kein Busteilnehmer vorhanden ist und dies als Sollkonfiguration vorgegeben ist. Der mittlere Pfad wird als Schleife solange durchlaufen, bis alle vom Gateway erwarteten (in der Konfiguration eingeschriebenen) Busteilnehmer erfasst sind.The path, which leads to the left 'no' two times, shows the situation in which no bus participant is present and this is specified as the target configuration. The middle path is looped until all the bus users expected by the gateway (written in the configuration) are detected.
Im Ergebnis gibt es die beiden Möglichkeiten: Ist-Konfiguration gleich Soll-Konfiguration und Ist-Konfiguration ungleich Soll-Konfiguration. Im ersten Fall ist das System betriebsbereit und der Status wird mit der statisch leuchtenden Status-LED
Hierbei wird jeder einzelne Teilnehmer vom Gateway abgefragt und die evtl. vorhandenen Parameter im Gateway gesichert. Weiterhin wird geprüft, ob die maximal zulässige Anzahl von Teilnehmern am Applikationsbus nicht überschritten wurde. Ist dies der Fall, so geht das Gateway wieder in den Fehlerstatus über. Wurden alle Teilnehmer erfasst, so geht das Gateway und die Teilnehmer in den normalen Betriebszustand über, in dem die Steuerdaten bzw. Statusdaten zwischen dem Gateway und den Teilnehmern ausgetauscht werden.In this case, each individual subscriber is queried by the gateway and the possibly existing parameters are saved in the gateway. It is also checked whether the maximum permissible number of nodes on the application bus has not been exceeded. If this is the case, the gateway reverts to the error status. If all participants have been detected, the gateway and the subscribers enter the normal operating state in which the control data or status data is exchanged between the gateway and the subscribers.
Die
In die lineare Reihe von Busteilnehmern kann optional an einer beliebigen Stelle ein Power Modul (PM) zwischengeschaltet werden (
Mit dem in den Busleitungsverbund geschalteten Power Modul (PM,
Mit dem vorgestellten System ist es nicht mehr nötig, eine konventionelle Steuerverdrahtung für vernetzte industrielle Schaltgeräte vorzunehmen. Vorzugsweise für Motorschutzschalter-Schütz-Kombinationen wird mit einer einzigen steckbaren Verbindungsleitung die Vernetzung vorgenommen. Die Verbindungsleitung
Funktion und Wirkungsweise des Systems anhand der
In der Zeichnung stellt ein heller Kreis mit der Kennzeichnung '' eine leuchtende LED
Für die Anbindung an das Feldbussystem
Über das Steckverbindersystem eines hier vorgesehenen 6adrigen Flachbandkabels
In
Nach
Die
Die einzelnen Busteilnehmer können nun über den Buscontroller des übergeordneten Feldbusses
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- offener Feldbusopen fieldbus
- 88th
- Verbindungsleitung (beispielsw. 6adriges Flachbandkabel)Connecting cable (eg 6-core ribbon cable)
- 1010
- Applikationsbus (LIN-BUS)Application bus (LIN-BUS)
- N1 bis Nn – xN1 to Nn - x
- Busteilnehmer (Aktor, Motorstarter, Leistungsschalter)Bus participant (actuator, motor starter, circuit breaker)
- 14 14'14 14 '
- Primärspannung (24 V DC)Primary voltage (24 V DC)
- 16 16'16 16 '
- Hilfsspannung (24 V DC)Auxiliary voltage (24 V DC)
- 2020
- Gatewaygateway
- 2323
- Steckerbuchsen für offenen FeldbusSockets for open fieldbus
- 2424
- Einspeisung Primärspannung (Schraubklemmen)Infeed primary voltage (screw terminals)
- 2525
- Einspeisung Hilfsspannung (Schraubklemmen)Infeed auxiliary voltage (screw terminals)
- 2727
- Konfigurationstasterconfiguration button
- 2828
- Status-LEDStatus LED
- 4040
- SM SteckmodulSM plug-in module
- 41 4241 42
- Steckerbuchsen für Verbindungsstecker an FlachbandleitungSockets for connecting plug to ribbon cable
- 44 4544 45
- Steckerbuchsen für SpannungsversorgungSockets for power supply
- 4646
- mechanische Anzeigemechanical display
- 4848
- Kontroll-LEDIndicator
- 4949
- Steckstifte zur Anordnung auf Schütz bei einem MotorstarterPlug pins for mounting on contactor with a motor starter
- 5050
- PM Power ModulPM Power Module
- 51 5251 52
- Steckerbuchsen für Verbindungsstecker an FlachbandleitungSockets for connecting plug to ribbon cable
- 54 5554 55
- Steckerbuchsen für SpannungsversorgungSockets for power supply
- 5858
- Kontroll-LEDIndicator
- L1 L2 L3L1 L2 L3
- Netzanschluss für Busteilnehmer (Aktor)Mains connection for bus participants (Actuator)
- MM
- Last (Motor) an NetzspannungLoad (motor) to mains voltage
Claims (11)
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