CN105359463B - 用于位置固定的设备与至少一个位置能变化设备部件的通讯的滑接导线网络 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于位置固定的设备部件(101)与至少一个位置能变化的设备部件(102)的通讯的滑接导线网络(100)。根据本发明提出，为数据传输装置(51，52，53，54)分配各一个接收范围(E1，E2，E3，E4)，其中接收范围(E1，E2，E3，E4)映射到距离上，该距离由一个滑接导线区段(10，20，30，40)的长度(11，12，13，14)加上第一重叠长度(111)和第二重叠长度(112)得出，在此，连接到相应的滑接导线区段(10，20，30，40)的数据传输装置(51，52，53，54)如下地设计，使得数据信号的由数据传输装置发射的电平与相应的接收范围(E1，E2，E3，E4)如下地协调，从而基于通过沿着导线(1，2)和耦合元件(11，12，13，14)的线路衰减引起的电平的减弱，电平在位于接收范围(E1，E2，E3，E4)外部的位置能变化的设备部件(102)的接收装置(56)中不再能够评估为有效的信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于位置固定的设备部件与至少一个位置能变化的设备部件的通讯的滑接导线网络。具有：
-多个滑接导线区段，其中每个区段具有第一导线和第二导线，在第一导线和第二导线上能够传输用于位置能变化的设备部件的供给电压和通讯数据，
-多个电压源，其分别连接到第一导线和第二导线，以用于提供供给电压，
-多个数据传输装置，其同样地连接到第一和第二导线处，以用于在位置固定的设备部件和位置能变化的设备部件之间的数据传输；
-多个耦合元件，其中一个耦合元件在过渡部位处使第一滑接导线区段与第二滑接导线区段耦合，其中该耦合元件如下地设计，使得在滑接导线区段之间尽管能够传输数据，但所接通的供给电压被阻塞。
本发明还涉及一种在已述的滑接导线网络中在位置固定的设备部件和位置能变化的设备部件之间实施通讯的方法。
背景技术
在本发明的意义中应该将运输车理解为位置能变化的设备部件，其在运输系统中移动，其中，固定地安装的控制系统用于运输系统的上一级的控制是位置固定的设备部件。在这种传输系统中，运输轨道、例如汇流排系统划分成部段，优选分成区段，其中在这种区段上，车辆或运输车能够以基本上任意数量移动。为了使运输系统内的运输车辆的性能和由此的行驶特性、例如用于汽车制造的生产设备能够匹配于不同的生产过程，在中央设备控制和运输车之间的通讯是必要的，
在西门子公司的手册“PRB区段控制器用户说明书，12/2005出版,6ES7972-4AA50-0XA0”中已经描述了一种滑接导线网络和用于位置能变化的设备部件与位置固定的设备部件的通讯的方法。然而，作为通讯方法在此使用过程现场总线(PROFIBUS)通讯。PROFIBUS通讯涉及一种传输系统，其使用根据令牌环网(TokenRing)或主从控制(Master-Slave)的访问方法。在每个时间点，仅仅允许参与者访问传输介质。在PROFIBUS通讯中，传输速度达到从9.6kBit/s到500kBit/s。由此，利用PROFIBUS通讯的现场总线系统是作为较窄带的通讯方法。
发明内容
由此本发明的目的是，提供一种用于位置固定的设备部件与至少一个位置能变化的设备部件的通讯的滑接导线网络或用于实施通讯的方法，其中能够实现更高的传输率。
对于开头所述的滑接导线网络，该目的由此实现，即为每个数据传输装置分配接收范围，其中接收范围映射到距离上，该距离由滑接导线区段的长度加上第一重叠长度和第二重叠长度的长度得出，在此，连接到相应的滑接导线区段处的数据传输装置如下地设计，使得数据信号的由数据传输装置发射的电平与相应的接收范围中如下地协调，从而基于通过沿着导线和耦合元件的线路衰减引起的电平的减弱，使得电平在位于接收范围外部的位置能变化的设备部件的接收装置中不再能够评估为有效信号。这样设计的滑接导线网络允许新的通讯方法，即基于以太网(Ethernet)技术的PROFIBUS通讯方法。极大有利地，现在在提高数据传输率时能够附加地使用还更长的区段。对此，在滑接导线区段更大地延展时和整个滑接导线网络更大地延展以及参与者数量附加地更多时，其中，将参与者看做位置能变化的设备部件，实现了在设备中的多个点处的数据信号的输送。也就是说，例如经由固定地分配给滑接导线区段的数据传输装置输送数据信号。由此，对数据信号的经由数据传输装置的每个输送部位都得到接收范围，在其内部实现了与位置能变化的设备部件的通讯。
优选的实施方案提出，在第一滑接导线区段和第二滑接导线区段之间构造第一重叠范围，在第一重叠范围中由第一数据传输装置发射的第一电平和由第二数据传输装置发射的第二电平在位置能变化的设备部件的接收装置中能够分别评估为有效信号。其提供了以下优点，在位置能变化的设备部件的从一个区段到另一个区段的过渡时不出现通讯故障。
优选地，为每个数据传输装置分配通讯通道，其中第一替代设计方案中，为每个数据传输装置分配用于逻辑地分开数据传输的唯一的区段号，并且在第二替代方案中，为每个数据传输装置分配用于数据传输的唯一的频带。
在具有唯一频带的设计方案中优选使用复合频率，其中每个数据传输装置在为其固定分配的频带中将其数据传输到导线上。
在具有用于逻辑地分开滑接导线区段的唯一的区段号的变体中，例如为每个数据传输装置分配唯一的网络管理秘钥。利用该网络管理密钥能够实现将滑接导线网络划分成独立的逻辑网络、即滑接导线区段。
在滑接导线网络特别鲁棒的实施方案中，至少一个位置能变化的设备部件经由滑动触点连接到第一和第二导线处，并且接收装置如下地设计，即存在第一调制解调器和第二调制解调器，其设计用于维持与一个数据传输装置的第一通讯连接并且构建与另一个数据传输装置的第二通讯连接，并且在构建有存在的第二通讯连接后解除第一传输装置。为了在位置能变化的设备部件从滑接导线区段到滑接导线区段地经过时没有通讯中断，具有其两个调制解调器的接收装置如下地配置，即维持经由第一通讯通道的在第一调制解调器和第一数据传输装置之间的通讯连接，而同时构建经由第二调制解调器与另外的滑接导线区段的第二数据传输装置的第二通讯连接。在第二连接存在后，能够解除第一连接。
有利地设计以下滑接导线网络，其具有数据传输装置和至少一个接收装置，该接收装置根据以太网(Ethernet)技术工作。
更确切地说，利用之前提到的滑接导线网络实现以下的优点：
能够放弃使用基于无线电的解决方案，因为在基于无线电的解决方案中能够实现在多个这样的设备之间的串扰。
能够放弃经由槽空心导线的公知的通讯方法，特别是能够避免沿着导轨的不同的线路类型(例如：用于功率的滑接导线和用于数据的空心导线)。
具有从若干100m到几公里长度的的滑接导线网络的延展现在是可行的。
利用新型的通讯方法能够在滑接导线网络中实现更多的参与者、优选在150到250之间。
开头所述的目的也能够通过用于在位置固定的设备部件和位置能变化的设备部件之间实施通讯的方法来实现，其中，多个滑接导线区段一次地布置，其中，在每个滑接导线区段中经由第一导线和第二导线为位置能变化的设备部件传输通讯数据和供给电压，其中使用电压源以便输送供给电压到相应的第一和第二导线中，其中使用数据传输装置，其同样地连接到第一和第二导线处，用于在位置固定的设备部件和位置能变化的设备部件之间进行数据传输，其中滑接导线区段经由耦合元件互相耦合，其中耦合元件尽管传输数据，但阻塞了所接通的供给电压，在此，为每个数据传输装置分配接收范围，其中接收范围映射到距离上，该距离由滑接导线区段的长度加上第一重叠长度和第二重叠长度得出，在此连接到相应的滑接导线区段的数据传输装置如下地运行，即数据信号的由数据传输装置发射的电平与相应的接收范围如下地协调，从而基于电平的、通过沿着导线和耦合元件的线路衰减引起的减弱，电平在位于接收范围外部的位置能变化的设备部件的接收装置中不再能够评估为有效信号。
在此优选地，在第一滑接导线区段和第二滑接导线区段之间产生第一重叠范围，在第一重叠范围中从第一数据传输装置发射出的第一电平和从第二数据传输装置发射出的第二电平在位置能变化的设备部件的接收装置中分别识别为有效信号。
优选地，用于区分相应的有效信号，为每个数据传输装置分配通讯通道。
对此，一方面为每个数据传输装置分配用于逻辑地分开数据传输的唯一的区段号或者另一方面为每个数据传输装置分配用于数据传输的唯一频带。
另外优选地，该方法如下地实施，即当至少一个位置能变化的设备部件经由滑动触点连接到第一和第二导线处时，接收装置如下地运行，即在重叠范围内部如下地运行第一调制解调器和第二调制解调器；即首先维持与数据传输装置的第一通讯连接，并且构建与另一个数据传输装置的第二通讯连接，并且在构建有存在的第二通讯连接后解除第一通讯连接。
用于在位置固定的设备部件和位置能变化的设备部件之间实施通讯的方法，优选地利用数据传输装置和至少一个接收装置运行，其根据以太网技术运行。
附图说明
附图示出了本发明的实施例的详细的说明，图中示出
图1示出纵向延伸的滑接导线网络的剖面，
图2示出在封闭的椭圆形的实施方案中具有四个滑接导线区段的的滑接导线网络，以及
图3示出数据传输装置的发射信号的电平变化。
具体实施方式
根据图1示出了用于位置固定的设备部件101与位置能变化的设备部件102的通讯的滑接导线网络100的剖面图。位置能变化的设备部件102例如设计为运输车，其经由母线与第一滑接导线区段10的第一导线1和第二导线2连接并且在行进方向F上前移。
对于运输车通过多个区段的运输，提供第一滑接导线网络10，第二滑接导线网络20，第三滑接导线网络30和第四滑接导线网络40，其中每个区段都具有第一导线1和第二导线2，在第一导线和第二导线上能够传输用于位置能变化的设备部件102的通讯数据和供给电压。
在第一滑接导线区段10处，第一电压源61连接在第一导线1和第二导线2处，以用于提供供给电压；第二电压源62连接在第二滑接导线区段20处的第一导线1和第二导线2处，以用于为第二滑接导线区段20提供供给电压。对于数据传输，第一数据传输装置51在第一滑接导线区段10处连接在相应的第一导线1和第二导线2处。同样地，在第二滑接导线区段20处，第二传输装置52连接在第二滑接导线区段20的第一导线1和第二导线2处。第一数据传输装置51和第二数据传输装置52与位置固定的设备部件101相连，该设备部件例如设计为控制系统或控制主机。
第一滑接导线区段10经由第一耦合元件11与第二滑接导线区段20耦合，为了从第二滑接导线区段20过渡到第三滑接导线区段30上，第二滑接导线区段20经由第二耦合元件21与第三耦合元件30耦合，为了从第一滑接导线区段10过渡到第四滑接导线区段40上，二者经由第四耦合元件41耦合。
为第一数据传输装置51分配第一接收范围E1，其中，第一接收范围E1映射到距离上，其由第一滑接导线区段10的第一区段长度11加上第一重叠长度111和第二重叠长度112得出。第一接收范围E1因此基本上反映在第一滑接导线区段10的第一区段长度11上，其中已提及的第一接收范围E1如下地设计，即其利用第一重叠长度111伸入到第四滑接导线区段40中，并且利用第二重叠长度112从第一滑接导线区段10中出发伸入到第二滑接导线区段20中。
第一数据传输装置51在此如下地设计，即数据信号的从其发出的电平与第一接收范围E1如下地协调，从而基于通过沿着导线1，2和第四耦合元件41或第一耦合元件11的线路衰减引起的电平的减弱，电平在位于第一接收范围E1外部的位置能变化的设备部件102的接收装置56中不再能够评估为有效信号。或者，关于可评估的有效信号，从第一数据传输装置51发出的电平不仅仅在第一导线和第二导线2上越过第一区段长度11地可接收，而是也在延伸到第四滑接导线区段40中的第一重叠长度111的范围内，其或也在延伸到第二滑接导线区段20中的第二重叠长度112的范围内仍然可评估。
因此，在第一滑接导线区段10和第二滑接导线区段20之间得到第一重叠范围UB1，在第一重叠范围中从第一数据传输装置51中发出的第一电平和从第二数据传输装置52发出的第二电平在位置能变化的设备部件102的接收装置56中能分别评估为有效信号。
在此应注意，为第二滑接导线区段20分配第二接收范围E2，其由第二区段长度12加上附属的第一重叠长度121和第二附属的重叠长度122得出。
在第二滑接导线区段20和第三滑接导线区段30之间构造第二重叠范围UB2，其通过第二接收范围E2和第三接收范围E3的重叠得到，第三接收范围属于第三滑接导线区段30。类似地，在第四滑接导线区段40和第一滑接导线区段10之间的区段边界处得到第四重叠范围UB4，其通过第四接收范围E4与第一接收范围E1的重叠获得。
位置能变化的设备部件102和在其中包括的接收装置56(参见图2)如下地设计，即当该设备部件位于第一重叠范围UB1中时，仍维持与第一传输装置51的第一通讯连接并且尝试构建与第二数据传输装置52的第二通讯连接，其中在第二通讯连接成功构建且第二通讯连接持续存在后，解除第一通讯连接。
与不同的数据传输装置的通讯连接的构建和解除在不同的传输范围可以看做类似的。
图2示出具有四个滑接导线区段10，20，30，40的滑接导线网络100的另一个图示。四个滑接导线区段10，20，30，40连接成一个椭圆形。在滑接导线区段的区段边界处，为了耦合滑接导线区段分别在滑接导线区段之间接通第一耦合元件11、第二耦合元件21、第三耦合元件31和第四耦合元件41。
为数据传输装置51，52，53，54分别分配用于逻辑地分开数据传输的唯一的区段号S1，S2，S3，S4。
根据图2在运输设备的多个位置处、即几乎在具有第一传输装置51的第一滑接导线区段10的中心中、几乎在具有第二数据传输装置52的第二滑接导线区段20的中心中、几乎在具有第三数据传输装置53的第三滑接导线区段30的中心中、和几乎在具有第四数据传输装置54的第四滑接导线区段40的中心中，实现经由数据传输装置输送数据信号。由此，对于每个数据传输装置或对于每个数据的输送位置来说，得到接收范围E1，E2，E3，E4，在接收范围内部实现与位置能变化的设备部件102的通讯。因为接收范围E1，E2，E3，E4在其边界处重叠，移动的参与者能够在设备连续运行时依次登录各个接收范围E1，E2，E3，E4。优选地，为每个数据传输装置分配一个网络管理秘钥(NMK)。由此，滑接导线网络100的划分能够以独立的逻辑网络实现。数据传输装置51，52，53，54在此代表逻辑网络，其分别使用不同的网络管理秘钥。
为了保障所决定的传输性能，需要为每个移动的参与者始终固定地分配一个数据传输装置。为了避免在数据传输装置之间的冲突，此外需要的是，每个数据传输装置的逻辑网络与另外的数据传输装置的另外的逻辑网络如下地分开，使得数据传输装置能够彼此不相干地且彼此同时地访问滑接导线区段的导线，以用于传输数据。
为了构建逻辑网络，现在能够使用例如HPAV标准。其提出，为了加密数据交换而能够分配密码，也就是所谓的网络管理秘钥(NMK)。由此参与者仅能够利用同一网络管理秘钥(NMK)互相通讯。除了NMK之外，借助网络ID(NID)能够将调制解调器组合成网络。
通过HPAV方法使用在2MHz到30MHz范围中的频率，数据信号能够经由耦合元件11，21，31，41在已知的边界从滑接导线区段传输到另外的滑接导线区段上。此外，使用的频率范围的上频率在相邻的滑接导线区段上、也就是越过耦合位置，能够与其他的导线过临界耦合。因此，通过这种过临界耦合机制，发射出的信号的有效距离并不直接通过区段长度11限界。
利用图3示出了在以米为单位的距离上的所发出的接收电平。电平变化过程4清楚地示出，电平随着增加的区段长度而减少。区段的最大长度由此提供，即电平变化过程4切割出了对于最小的电平的限制线3。
Claims (14)
1.一种用于位置固定的设备部件(101)与至少一个位置能变化的设备部件(102)的通讯的滑接导线网络(100)，具有：
-多个滑接导线区段(10，20，30，40)，其中，每个区段都具有第一导线(1)和第二导线(2)，在所述第一导线和所述第二导线上能够传输用于所述位置能变化的设备部件(102)的供给电压和通讯数据，
-多个电压源(61，62，63，64)，所述电压源分别连接到所述第一导线和所述第二导线处，以用于提供所述供给电压，
-多个数据传输装置(51，52，53，54)，所述数据传输装置同样连接到所述第一导线和所述第二导线处，以用于在所述位置固定的设备部件(101)和所述位置能变化的设备部件(102)之间传输数据，
-多个耦合元件(11，12，13，14)，其中，一个所述耦合元件(11)使第一滑接导线区段(10)在过渡部位处与第二滑接导线区段(20)耦合，其中，所述耦合元件(11，12，13，14)设计为，使得在所述滑接导线区段(10，20，30，40)之间尽管能够传输数据，但阻塞了所接通的供给电压，
其特征在于，
为每个所述数据传输装置(51，52，53，54)分配接收范围(E1，E2，E3，E4)，其中所述接收范围(E1，E2，E3，E4)映射到距离上，所述距离由一个所述滑接导线区段(10，20，30，40)的长度(11，12，13，14)加上第一重叠长度(111)和第二重叠长度(112)得出，在此，连接到相应的所述滑接导线区段(10，20，30，40)处的所述数据传输装置(51，52，53，54)设计为，使得数据信号的从该数据传输装置发射出的电平与相应的所述接收范围(E1，E2，E3，E4)协调，从而基于通过沿着导线(1，2)和所述耦合元件(11，12，13，14)的线路衰减引起的所述电平的减弱，所述电平在位于所述接收范围(E1，E2，E3，E4)外部的所述位置能变化的设备部件(102)的接收装置(56)中不再能评估为有效信号。
2.根据权利要求1所述的滑接导线网络(100)，其中，在所述第一滑接导线区段(10)和所述第二滑接导线区段(20)之间构成第一重叠范围(UB1)，在该第一重叠范围中，从第一数据传输装置(51)发射出的第一电平和从第二数据传输装置(52)发射出的第二电平在所述位置能变化的设备部件(102)的所述接收装置(56)中能够分别评估为有效信号。
3.根据权利要求2所述的滑接导线网络(100)，其中，为每个所述数据传输装置(51，52，53，54)分配通讯通道。
4.根据权利要求3所述的滑接导线网络(100)，其中，为每个所述数据传输装置(51，52，53，54)分配用于逻辑地分开数据传输的唯一的区段号(S1，S2，S3，S4)。
5.根据权利要求3所述的滑接导线网络(100)，其中，为每个所述数据传输装置(51，52，53，54)分配用于数据传输的唯一的频带。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的滑接导线网络(100)，其中，至少一个所述位置能变化的设备部件(102)经由滑动触点连接到所述第一导线和所述第二导线处，并且所述接收装置(56)设计为，使得存在第一调制解调器(56a)和第二调制解调器(56b)，所述第一调制解调器和所述第二调制解调器设计用于维持与一个所述数据传输装置(51，52，53，54)的第一通讯连接并且构建与另一个所述数据传输装置(51，52，53，54)的第二通讯连接，并且在构建有存在的所述第二通讯连接后解除所述第一通讯连接。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的滑接导线网络(100)，所述滑接导线网络配有所述数据传输装置(51，52，53，54)和至少一个所述接收装置(56)，所述接收装置根据以太网技术工作。
8.一种用于在位置固定的设备部件(101)和位置能变化的设备部件(102)之间实施通讯的方法，其中
-依次地布置多个滑接导线区段(10，20，30，40)，其中，在每个所述滑接导线区段(10，20，30，40)中经由第一导线(1)和第二导线(2)传输用于所述位置能变化的设备部件(102)的供给电压和通讯数据，其中
-使用电压源(61，62，63，64)，以便将供给电压输送到相应的所述第一导线和所述第二导线中，其中
-使用数据传输装置(51，52，53，54)，所述数据传输装置同样连接到所述第一导线和所述第二导线处，以用于在所述位置固定的设备部件(101)和所述位置能变化的设备部件(102)之间进行数据传输，
其中，所述滑接导线区段(10，20，30，40)经由耦合元件(11，12，13，14)互相耦合，其中，所述耦合元件(11，12，13，14)尽管传输数据，但阻塞了所接通的供给电压，
其特征在于，
为每个所述数据传输装置(51，52，53，54)分配接收范围(E1，E2，E3，E4)，其中，所述接收范围(E1，E2，E3，E4)映射到距离上，所述距离由一个所述滑接导线区段(10，20，30，40)的长度(11，12，13，14)加上第一重叠长度(111)和第二重叠长度(112)得出，在此，运行连接到相应的所述滑接导线区段(10，20，30，40)处的所述数据传输装置(51，52，53，54)，使得数据信号的从该数据传输装置发射出的电平与相应的所述接收范围(E1，E2，E3，E4)协调，从而基于通过沿着导线(1，2)和所述耦合元件(11，12，13，14)的线路衰减引起的所述电平的减弱，所述电平在位于所述接收范围(E1，E2，E3，E4)外部的所述位置能变化的设备部件(102)的接收装置(56)中不再能评估为有效信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在第一滑接导线区段(10)和第二区段(20)之间产生第一重叠范围(UB1)，在该第一重叠范围中，从第一数据传输装置(51)发射出的第一电平和从第二数据传输装置(52)发射出的第二电平在所述位置能变化的设备部件(102)的所述接收装置(56)中分别识别为有效信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，为每个所述数据传输装置(51，52，53，54)分配通讯通道。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，为每个所述数据传输装置(51，52，53，54)分配用于逻辑地分开数据传输的唯一的区段号(S1，S2，S3，S4)。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，为每个所述数据传输装置(51，52，53，54)分配用于数据传输的唯一的频带。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其中，至少一个所述位置能变化的设备部件(102)经由滑动触点连接到所述第一导线和所述第二导线处，并且运行所述接收装置(56)，使得在重叠范围(UB1)内部运行第一调制解调器(56a)和第二调制解调器56b)，从而首先维持与一个所述数据传输装置(51，52，53，54)的第一通讯连接并且构建与另一个所述数据传输装置(51，52，53，54)的第二通讯连接，并且在构建有存在的所述第二通讯连接后解除所述第一通讯连接。
14.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其中，所述数据传输装置(51，52，53，54)和至少一个所述接收装置(56)根据以太网技术运行。
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