CN106415514A

CN106415514A - 一种电接口模块

Info

Publication number: CN106415514A
Application number: CN201580017372.8A
Authority: CN
Inventors: 皮特·肖尔茨; 皮特·维默拉尔斯
Original assignee: Phoenix Electric Manufacturing Co
Current assignee: Phoenix Electric Manufacturing Co
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2035-04-02
Also published as: DE102014206387A1; CN106415514B; US10585829B2; EP3126991A1; WO2015150521A1; US20170116145A1; EP3126991B1

Abstract

本发明公开了一种电接口模块（IM）。所述电接口模块（IM）具有用于存储数据的存储器（MEM）和使得数据对于外部读取设备（RW）可用的集成无线接口（IO），其中所述电接口模块（IM）可以经由所述集成无线接口（IO）与其它邻近的电接口模块（IM）交换数据，其中相邻的电接口模块（IM）经由所述集成无线接口（IO）形成逻辑上的双向数据总线，其中通过一个邻近的电接口模块（IM）或通过其它邻近的电接口模块（IM），经由所述集成无线接口（IO）以总线的方式，使得数据对于所述外部读取设备（RW）可用，并且其中经由所述集成无线接口每个电接口模块具有可用的唯一标识，使得每个电接口模块（IM）可被无歧义地识别。

Description

一种电接口模块

技术领域

本发明涉及一种电接口模块。

背景技术

电接口模块是公知的现有技术。它们常常被嵌入到大型电系统中。

在本发明的内容中，电接口模块通常应当被理解为例如用在工业系统的开关柜中的自动化技术中的电子部件。电接口模块的应用例子包括电子开关设备、引擎控制单元、（以太）网络元件、现场总线部件和系统、输入/输出设备、继电器保护设备、工业通信技术设备、过程控制和测量设备、监控设备和信号设备。

这会导致相应的问题，那就是这些部件需要在电路图中进行标记，在连接或者安装等装配中还需要提供全面的指示。每个单独的部件还必须包括测试记录等。

单独的部件的注释以及标识布置是麻烦的。甚至，有着相对较小安装空间的较大开关系统中，几乎没有足够的空间留给个别的标识。

一般来说，由于缺少安装空间，在安装和维修时并没有可用的特定于类型的装配指示，因此必须明确包括特定于类型的装配指示。

对安装空间不断增加的限制也使得很大程度上省略指示符，因为指示符占据了宝贵的安装空间。

与此同时，可能期望获取关于部件的额外数据以便使得能够基于老化的实际标志来事先计划部件更换或预先识别即将发生的故障，使得有问题的部件可以得到更换。

此外，可能期望能够容易地识别出部件的故障状态。尤其是，可能期望快速容易地进行更换部件的配置。

再者，可能期望例如从部件中读出通用数据，诸如状态数据和/或错误数据和/或配置数据，并且将这样的通用数据输入到这些部件中。对安装空间不断增长的需求逐渐限制了合适接口的可用性。部分部件被安装得非常难以接近而经常没有直接接近途径，这进一步加重了这样的效应。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的电接口模块，以一种创新的方式避免现有技术中的一个或者多个缺陷。

通过独立权利要求中的特征达到根据本发明的目的。从属权利要求中特别指明了本发明的有益实施例。

附图说明

接下来，在优选实施例的基础上结合附图更详细地说明本发明。

图1示出根据本发明的优选实施例的电接口模块的示意图，

图2示出根据本发明的电接口模块的示例性实施例的分解示意图，

图3示出根据本发明电的接口模型的另一个示例性实施例的分解示意图，

图4示出根据有关本发明的一个方面的各示例性实施例的多个电接口模块的分解示意图，

图5示出第一个示例性实施例中用于说明位置检测的电接口模块的示意图，

图6示出第二个示例性实施例中用于说明位置检测的电接口模块的示意图，

图7示出故障状态下第三个示例性实施例中用于说明位置检测的电接口模块的示意图，以及

图8示出故障状态下第三个示例性实施例中用于说明位置检测的电接口模块的示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一个优选实施例的电接口模块的接口管理（IM）。

电接口模块IM具有用于存储数据的存储器MEM。这里可以使用任何合适的存储器形式。例如，闪存或者NAND存储器都能用来作为存储器，因为即使脱电的情况下它们也能存储数据。在对应部件没有电流通过或者没有电源的情况下，这是非常有用的。

而且，电接口模块IM还具有集成无线接口IO，用于与外部读取设备或者读/写设备RW的数据交换。此结构对电流隔离的需求也能更容易实现。

无线接口IO具体可以实现为有源或者无源的NFC接口。在无源NFC接口IO的实施例中，不需要其自身的电源；而是通过数据读取设备或者写入设备的无线能量来为NFC接口IO提供电能。当对应部件无电流或者不存在（不再存在）正在运行的电源时，这是非常有利的。

对外部读取设备RW可用的数据选自包括以下的群组：产品数据，尤其是产品序列号和/或产品批次号和/或生产日期和/或厂商标识和/或者产地，操作指示，装配指示，网页指引，测试数据（尤其是最终生产测试的数据），状态数据（尤其是故障状态数据），老化，配置数据（尤其是参数数据）。

通过这样的方式，为根据本发明的电接口模块IM的用户提供了大量的产品具体数据，使得可以建立目标应用程序。尤其是，系统的启动可以得到充分的简化，因此不再需要提供装配计划。

而且，用户可以使用电接口模块IM的重要状态数据，诸如，例如故障状态、老化、配置数据，尤其是在小安装空间的基本条件下，尤其是传统显示器难以呈现的参数数据。

在本发明的另一个实施例中，对外部读取设备RW可用的数据选自包括以下的群组：启动数据，安装地点标识，内部测试数据，状态显示，通过外部读取设备RW的读值，所使用的外部读取设备RW的类型，安装地点气候数据，尤其是温度和/或空气湿度，线路电压故障，功能，参数数据，位置标识。

这些数据简化了已有系统的检查。而且，可以区分通过特殊的读取设备RW（例如，诸如图1下方示意性所示的笔记本电脑）还是智能手机应用（诸如，例如通过图1和图2、图3的上方示意性所示的移动手机8）读入或读出数据。但是，本发明不限于这些实施例；而是，其它实施例可以涉及例如将平板电脑作为读取设备8。读取设备RW的可能的方向可以不同，例如在图2和图3中相对于相应（平面）天线7所示，并且这可以取决于相应读取设备RW和/或移动电话8以及相应电接口模块IM的配置。

在本发明的另一个实施例中，集成无线接口IO实现为对外部读取设备RW可用并且存储在存储器MEM中。

在本发明此另一实施例中，优选地，对外部读取设备RW可用的数据选自包括以下的群组：产品数据，尤其是产品序列号和/或产品批次号和/或生产日期和/或厂商标识和/或者产地，操作指示，装配指示，网页指引，测试数据（尤其是最终生产测试的数据），从生产商再次下定单的数据。在制作电接口模块IM之后写入数据的设置使得可以存储所有相关的产品数据，尤其是测试数据和序列号，而无需对存储器MEM的物理接触类型接入。

在本发明的这个其它实施例中，同样优选地，通过外部读取设备RW的数据选自包括以下的群组：启动数据，安装地点标识，内部测试数据，通过外部读取设备RW的读值以及所使用的外部读取设备RW的类型。这些数据简化了已有系统的检查。

在本发明此其它实施例中，同样优选地，通过外部读取设备RW的数据包含：用于电接口模块IM的操作模式的配置数据。例如，配置数据可以包含各种温度特性、电压或电流范围，或其它客户专用设置。通过这种方式，电接口模块IM可借助无线接口IO进行定制或配置或参数设置。

这对于无线接口IO的无源操作模式特别有利，原因在于单独的配置数据可以以非接触方式事先写入存储器MEM中（例如甚至在电接口模块IM的封装状态下），并在启动时提供接口模块IM使用。

可以很容易地做如下设置，产品专用的数据的至少一部分以写入保护或密码保护的方式进行存储。安装专用的数据的一部分也可以以写入保护或密码保护的方式进行存储。可设置不同的保护机制和/或密码。

此外，还可以做如下设置，用于操作数据的数据区仅在使用无线接口时是只读的。

虽然写入设备和读取设备被描述为分开的设备，但是功能也可在一个设备中可用。

通过使用根据本发明的电接口模块IM，可在能够根据电路图标识电接口模块IM的同时通过数据传送很容易地将部件登记在电路图中。此外，根据本发明的电接口模块IM还使得有可能为连接或安装提供装配指示，使得在安装地点始终呈现装配指示。因此无需分开地存储或获得装配指示。此外，可随根据本发明的电接口模块IM附上测试记录等。

尤其是，在可用空间很少的大型开关系统中，通过本发明可以大大地或方便地简化标识。

也可以借助于根据本发明的电接口模块IM来实现其它指示符，这些指示符在其它情况下由于安装空间规格是不可能实现的。尤其是，本发明使得有可能获得电接口模块IM的额外数据，以便使得能够基于老化的实际标志来事先计划部件更换或预先识别即将发生的故障，使得有问题的部件可以得到更换。

使用无线接口IO也被证明是有利的，因为与本地小的显示器（由于可用安装空间的量很小）相比，可以使得更大量的数据可用。尤其是，可以将数据存储为xml格式的数据。

尤其是，所述构造能够实现扁平电接口模块IM的生产制造，由此在提供新的可用功能的同时，尽可能地减少对空间的需求。尤其是，所述构造使得所提供的电接口模块IM的宽度能够小于36 mm，特别是小于23 mm，特别是小于18 mm，特别是小于13 mm，尤其是优选地小于7 mm。

在例如宽度是7 mm的实施例中，此构造使得衬底2可以以SMD实现在至少一侧上，例如，具有无线接口IO和实际接口元件的印刷电路板。那么，这个衬底2可以很容易布置在窄的壳体中。而且，在衬底上指定不同区域3a、3b、3c，它们可用于电接口模块及其所需的部件的不同任务。可替代地或附加地，不同区域3a、3b和3c还可以指定彼此电隔离的不同电位组，例如，可以借助耦接元件进行耦接。这种示例性布置如图2和图3所示。

此外，还可以提供有线总线系统。尤其是，还可以提供示例性总线系统，其位于安装导轨11上，并且在被放置到安装导轨11上时被单独的电接口模块IM接触。

在另一个实施例中，做如下设置：衬底2具有用于集成无线接口IO的平面天线7。通过这种方式，可以改进各个电接口模块IM之间的交换，并可提供扁平接口模块IM。

例如，集成无线接口可以如图2和图3示意性所示进行构造。例如，除了存在于芯片6中的实际收发器单元，无线接口IO还可以具有平面天线7。在一些实施例中，芯片6还可以很容易地具有已集成的平面天线7，或者可以添加作为一个部件（例如作为线圈）的天线。很明显地是，用作天线7的这种线圈也可以被实现为SMD-即用部件或塑料壳体中的天线，或者它可以通过薄膜贴附到壳体壁上。平面天线也可以被实现为独立的部件；或者，平面天线7还可以由衬底2上的导电路径形成。此外，借助于合适的连接与电接口模块IM上的其它零件建立连接。作为示例，图2和图3示出了经由另一接口5连接到控制器4。除了1-线总线之外，示例性接口还可以具有其它串行或并行接口或其它接口，例如I²C总线。控制器可以是微控制器或任何其它逻辑电路。

图2、图3和图4示出了不同实施例的不同视图。电接口模块IM适合排列安装在安装导轨11上。示例性安装导轨11可以是，例如顶帽式导轨。

在如图2所示的实施例中，（平面）天线7布置在用于安装导轨11的安装区域附近。由此，留出了更多安装空间，用于相对区域中的实际接口部件、连接件和显示器。

在如图3所示的实施例中，（平面）天线7布置在正对着用于安装导轨11的安装区域的区域中。这有利于与外部读取设备RW进行通信，由此后者已经可以与距离较远的电接口模块IM进行通信，即，交换数据。

本领域技术人员很容易明白，（平面）天线7或芯片6可以设置在这两个位置之间的其它位置，以便至少部分地从相应优势中获益。

特别有利的是，相邻的电接口模块IM被布置成使得它们可以通过相应的集成无线接口IO与其邻近的电接口模块IM进行数据和/或电能交换。图4示出了一个这样的示例性布置，其中至少与相应的（平面）天线7有关的无线接口的一致设置是期望的但非必需的。出于举例的目的，图4示出了对齐设置的电接口模块IM，它们中的每个具有其自身的壳体1a、1b、1c，…。至少一个衬底2布置在壳体内，其上布置有（平面）天线7。为了便于说明，示出可能在各个电接口模块IM之间的数据和/或电能交换的过程中形成相应的磁通线。例如，由虚线表示的磁通线10a可能从位于壳体1a中的第一接口模块IM形成。这些磁通线10a可以接合到例如与第一接口模块相邻的第二接口模块的（平面）天线7中，从而借助磁场在相邻的接口模块之间实现电能和/或数据交换。第二接口模块也可能有类似的方式，此处为了加以区别，磁通线10b由点划线表示。当然磁通线也可以将电能和数据发送到相邻的接口模块以外。例如，间隙和/或有故障的电接口模块可以被跨接和/或甚至被标识为有故障的和/或重新配置的，如稍后将要描述的。

在一个示例性实施例中，相邻接口模块IM被实现为使得相邻电接口模块IM在集成无线接口IO上形成逻辑数据总线，该IO可以借助于带有更高级控制和/或监测单元的首模块或主控模块中的至少一个来寻址和/或控制。例如，一个接口模块可以被指定为主控模块的功能，或者用作主控的特殊首模块设置在相邻电接口模块IM的一侧上，或设置在相邻电接口模块IM之间。

在一个实施例中，例如，设置相邻电接口模块IM形成专有网络，其中一个相邻电接口模块IM承担主控功能并且与其相邻的其它电接口模块IM承担从属功能。在图4中，例如，由壳体1b以示意性形式表示的中间电接口模块IM，或由壳体1a或1c以示意性形式表示的一个外部电接口模块IM承担主控的角色，而相应的其余的各个模块作为相对于该电接口模块的从属。

主控可基于预定的程序来选择。例如，可以基于下列标准中的一个或多个来选择：

产品数据

配置数据

第一可操作接口模块

优先级

时间序列

应当注意，写入和/或读取设备RW当然也可承担主控功能，特别是在无线接口IO的情况下。

此外，写入和/或读取设备RW还可连接到最终用户或连接到首模块。

选择主控的一种可能性将作为参考无线接口IO的例子来简要描述。

在下文中，无线接口IO的CAN基站被作为多主控系统的例子。在无线接口IO的CAN基站中，每个用户都能够成为主控；即，该系统即通常所说的多主控系统。多主控系统的用户（即，除了其它电接口模块IM外）发送带有某个ID的数据，相应的其它用户能够对该数据进行评估。

例如，利用CAN，可以快速建立主控功能，因为只有具有最高优先级的主控在同时发送事件中获得总线接入。例如，在最低的地址是总线主控的情况下，这可以基于地址来确定。在这种情况下，其它用户可以退出。

为了实现这一点，可以确保在更高的协议层（例如，在应用程序层或第7层）其它用户（即，例如其它电接口模块IM）只在相应的主控提示它们发送的时候才发送。在相应的主控的一部分的故障事件中，则可设置，由另一个电接口模块IM承担该主控功能。

这在例如故障事件中随机确定主控时是有利的；毕竟，在这种情况下，并且如果主控模块由于检测到更高优先级的电报（例如，CAN）而无法终止其发送，则其它用户（即，电接口模块IM）将不得不一直等待直到它们收到来自新主控的发送请求等，这进而可以用上面相同的方式来例如基于最高优先级确定。

然后可设置，这也在更高的协议层上确保此时再次提示由于先前主控的故障不发挥作用的带有从属功能的电接口模块IM进行重新发送。

此外，可设置，相邻电接口模块IM可以借助于使用较高的网络协议的无线接口IO（即，使得只有例如物理层的一个或多个较低的层可用的ISO/OSI层模型中的无线接口IO）来交换数据，而上层或多个上层通过另一个协议可用。更高的网络协议的一些例子是旁路母线、I²C总线、RS232、ASI、…，这些网络协议的物理层例如通过无线接口IO的物理层可用。

在本发明的实施例中，还可设置，电接口模块IM存储至少一个直接相邻电接口模块IM的至少部分配置数据，并且对此直接相邻电接口模块IM的可用性进行监测。例如在图4中，由壳体1b以示意性形式表示的电接口模块可以监测由壳体1c以示意性形式表示的直接相邻电接口模块IM，并存储至少一部分其配置数据。可以以不同方式执行监测，例如，通过监测是否存在通信，或通过定向询问。虽然在上面的例子中描述了只在一个方向上监测和存储的实例，当然还可设置对其它相邻电接口模块IO/1a执行监测。此外，监测也可以建立为使得其不仅包括直接相邻的电接口模块，而且还包括多个远距离的电接口模块。例如，可设置，图4中的第一接口模块IM/1a还监测电接口模块IM/1c。

如果此时发现相邻的电接口模块IM具有缺陷，则该故障可以被通信给其它接口模块。尤其是，故障可以被通信到主控模块和/或首模块并得到显示。可替代地或附加地，还可设置，将故障通信给其它设备，诸如监测单元。

如果此时替换了有问题的电接口模块，则可设置，存储电接口模块IM/1b此时可选地通过经由无线接口IO的通信来检查此替代插入的电接口模块IM/1c相对于存储的配置数据的适用性。

如果设置这种检查并且检查成功，则可设置，将存储的配置数据发送到替换的电接口模块。这个步骤当然也可独立于检测来设置。

此外，还可设置，只要一旦配置完成并且此时完成的配置已经被发送到相应的存储相邻电接口模块，则它们此时会将接收到的配置与仍存储的配置进行比较，并且只在成功的类似配置（例如，借助于无线接口IO的相当的信令）的情况下实现替换的接口模块的操作释放。这种方法对于保护带有预定安全完整性等级的安全（子）系统（例如，根据IEC61508的SIL）是有利的。此外，更换有缺陷的电接口模块变得容易得多，因为不需要从外部得到进一步的影响，所以省去本来必要的重新配置的工作。

在另一个实施例中，能够确定在多个相邻电接口模块IM中的故障电接口模块IM的故障点。

确定故障点的一种可能性在于相邻电接口模块IM形成逻辑链。第一电接口模块IM或首模块KM或主控模块，例如，可以通过从一个电接口模块IM向下一个逻辑电接口模块IM不断转发链形式的转发信号直到已经达到链的末端或直到转发接收不到应答，来确定链的长度。例如，转发信号可以包含在成功转发时递增或递减的计数器。仍能达到的逻辑的最后元件响应回复其在逻辑链中的位置，使得相应的第一电接口模块或主控模块或首模块此时可以基于先前已知的逻辑链的长度来确定其是否匹配于确定的链长度，并且如果不匹配，则此时可以基于最后报告的位置将故障位置识别为紧接在链中最后响应元素之后。

在其它可替代或附加实施例中，还可进行如下设置：直接相邻的电接口模块IM如前所述监测电接口模块IM的状态，并且在出现故障的情况下，将此故障报告给第一电接口模块（例如，图7或图8中的1f）或主模块或首模块KM。

在主模块发生故障的情况下，可设置由相邻的或另一个电接口模块IM来承担该功能。

还可能出现的情况是，例如，对于在站内发生的故障，将该站划分成两个或n个自给自足的子系统，且在除了故障设备之外的其它设备中继续进行本地处理。

通过本发明，具有存储数据的存储器件MEM以及集成无线接口IO的电接口模块IM也是可用的。数据对外部读取设备RW是可用的。电接口模块IM包含衬底2，例如，将存储器件MEM以及集成无线接口IO布置在衬底上。电接口模块IM可经由集成无线接口IO与其它附近的电接口模块IM进行数据交换。相邻的电接口模块IM通过相应的集成无线接口IO形成逻辑双向数据总线，数据通过一个相邻的电接口模块IM或其它相邻的电接口模块IM，经由集成无线接口IO以总线的方式与直接或间接与读取设备RW或经由首模块KM进行数据交换，经由集成无线接口IO的每个电接口模块IM具有唯一标识，从而能够无歧义地识别每一个电接口模块IM。

图5示出了3个具有外壳形式1a、1b、1c的电接口模块的一种布置方式的示例，1a、1b、1c每个表示一个电接口模块。在下文中，还可使用壳体形式的附图标记表示相应的电接口模块。每个电接口模块IM都具有无线接口IO，其用符号黑色矩形表示。如电接口模块1a、1b、1c下方的箭头所示，电接口模块1a可以和电接口模块1b进行双向通信。电接口模块1c也可以和电接口模块1b进行双向通信。由于在空间上分开且其物理范围有限，因此，例如，电接口模块1a不能和电接口模块1c进行直接的双向通信。此时，经由所形成的总线BUS（示例性地表示为电接口模块上方的箭头），电接口模块1a可以借助于电接口模块1b与电接口模块1c进行通信，即数据交换，反之亦然。此时可以借助于此总线BUS的外部读取设备RW（无线地）连接至任何一点，因此总线中的所有设备都可使得数据对外部读取设备RW可用和/或所有电接口模块1a、1b、1c可以从外部读取设备RW接收数据而无需单独地耦接每个电接口模块1a、1b、1c。这大大提高了易管理性。

可以不同的方式设置将数据由一个电接口模块IM转发至其范围之外的另一个电接口模块IM。然而，优选地，由在空间上位于发送和接收电接口模块IM之间的一个或多个电接口模块IM以转发器的方式转发接收数据。

在其它实施例中，以循环电报为例，可设置在消息的特定区域中输入的数据，即，这种循环电报中的特定部分对每个电接口模块IM可用。

在图5所示的实施例中，单独的电接口模块IM都能确定相对彼此的位置。举例来说，电接口模块1a能够认识到，由于典型的近场通信接口IO的范围有限，其仅仅能够与一个其它电接口模块1b进行通信。只同样适用于电接口模块1c。也就是说，两个电接口模块1a、1c位于周边。与此相反，电接口模块1b以同样的无线接口IO范围可达到两个电接口模块1a、1c，并且由此可推断出，如给定直至一个相邻电接口模块IM的范围，则电接口模块1b处在中间位置上。

例如，电接口模块（IM）可接收附近电接口模块的消息，该消息具有发送电接口模块的唯一标识。则存在预先确定的等待时间以查看附近其它电接口模块是否有在预定时间内发送另一消息，此消息也具有当前的发送电接口模块的唯一标识。在预定时间结束时，电接口模块（IM）此时可基于接收到的唯一标识的数量对接收电接口模块在相对于相邻电接口模块的中间位置还是周边位置做出评估。

与图5不同，图6中有首模块KM。这时，例如，外部读取设备RW和外部读取设备RW可替代地通过如上所述的首模块KM耦接到总线BUS。

在图6所示的实施例中，由于电接口模块1c此时是能与首模块KM和另一电接口模块1b直接通信的唯一的电接口模块，所以还额外地从首模块KM的信息中确定出绝对位置。继而可将此信息用作检测信息，继续根据电接口模块的物理布置对它们进行逻辑排序（例如，从首模块KM开始）。例如，在发生故障的情况下，由此可对故障事件进行精确定位。

但是，即使不存在故障事件，能够实现定位也是有益的，因为通过对单独的电接口模块进行定位可以对安装情况进行虚拟快照；举例来说，沿着安装轨布置对应的电接口模块IM以及可选的首模块KM的逻辑顺序可在外部读取设备RW上得到视觉显示。

还应指出的是，外部读取设备RW也可以承担首模块KM的功能，因此耦接外部读取设备RW可以视觉显示沿安装轨布置对应的电接口模块IM以及可选的首模块KM的逻辑顺序或者在空间上确定故障点。

例如，可设置，电接口模块从首模块（KM）或读取设备（RW）接收一条信息，使得电接口模块（IM)成为逻辑链中的第一电接口模块，从而可基于在第一时间点通过无线接口识别的相邻电接口模块的数量和标识来生成相邻电接口模块的物理布置的逻辑表示。

例如，分别在图7和图8中示出的电接口模块1d对相邻电接口模块1c和1e（可选地还包括1b和1f，或甚至更远的模块，这取决于其范围）的运行进行监测。

例如可由在总线BUS上使用的总线系统对监测进行支持。举例而言，如果周期性地进行数据交换，则将无消息或对消息的响应视作故障状态。在其它情况下，在特定时间段对每个电接口模块的活动进行监测，如果没检测到活动，则主动询问被监测的电接口模块。

如果此时识别到一个相邻电接口模块的故障状态（图8中的电接口模块1e），则对识别的故障状态进行中继。既可设置仅在总线BUS内进行中继，也可设置转发至任何首模块KM或外部读取设备RW。

换言之，例如，能够在第一时间点基于经由无线接口IO检测到的相邻电接口模块的数量以及在第二时间点经由无线接口IO检测到的相邻电接口模块的数量对电接口模块故障状态进行识别。

除此之外，在图5的实施例中故障的相对定位也是可能的；例如，能够识别直接与故障点相邻的电接口模块IM。再有，在图6的实施例中可以指示出绝对故障点。

例如，在图7和图8中，假定无线接口IO（每个）的范围包括两个相邻的电接口模块。这通过将信号强度描绘为箭头长度在图7和图8示出。也就是说，在图7中，电接口模块不仅识别直接相邻的电接口模块1c和1e，而且识别某些更远距离的电接口模块1f和1b。

电接口模块1d此时监测这些相邻的电接口模块的运行。

例如，可以由总线BUS上使用的总线系统对此监测进行支持。举例而言，如果周期性地进行数据交换，则将无消息或对消息的响应视作故障状况。在其它情况下，在特定时间段对每个电接口模块进行监测以检测其活动，并且如果没有检测到任何活动，则主动询问被监测的电接口模块。

如果此时识别到一个相邻电接口模块的故障状况，则被识别的故障可以被中继。既可以设置只在总线BUS内进行中继，也可以设置转发至任何现有的首模块KM或外部读取设备RW。

换言之，例如，能够基于在第一时间点经由无线接口IO检测到的相邻电接口模块的数量和标识以及在第二时间点经由无线接口IO检测到的相邻电接口模块的数量对故障状况的电接口模块位置进行识别。

例如，在图8中，来自图7的电接口模块1e已经变成有缺陷的或者有意被移除的。

下面的表1示出根据图7在第一时间点处单独的电接口模块的识别矩阵。

表1

在这里，即便有每个方向中无线接口IO的受限范围，再次假定每个电接口模块IM能够分别地（仅）与至少两个相邻的电接口模块进行通信。

基于单独的电接口模块的数量和标识，可以从此矩阵中无歧义地衍生出这些相邻关系。也可以通过相对于信号的测量到的场强的定性指示对此进行进一步支持，从而使得单独的电接口模块IM能够更精确地识别它们的空间关系和相互间距。此外，电场强度的测量还使得能够衍生出其它数据，诸如异物或空隙的存在。例如，这可以通过仅对一个而不是两个相邻的电接口模块进行检测（在图8中，例如，假设没有安装电接口模块1e，则电接口模块1f或1d可以检测到空隙）来实现。

例如，借助于间距信息（例如，通过场强测量结果获得），也可以对更宽的接口模块进行识别。例如，也可以通过让每个模块经由总线系统传达其当前的安装宽度对此进行支持。

如果然后，根据图8故障发生在电接口模块1e中，则其结果显示在表2中，表2不同于表1。

表2

也就是说，此时有可能检测到空隙，即，在电接口模块1d和1f之间，并且通过与表1比较可以推断出电接口模块1e是有缺陷的或者已经被移除。

例如，电接口模块还能够在接收到消息时确定接收到的消息的电场强度，并且因此经过预定时间后仍然能够基于评估期间的电场强度来识别确定电接口模块相互之间的空隙或更大的空间距离。

在一个特别有利的实施例中，设置电接口模块IM可以经由集成无线接口IO与其相邻的电接口模块IM或其它接近的电接口模块IM吸取电能。例如，这使得监测单元能够在电接口模块内自给自足操作，因此不需要转接任何辅助的电源。

这在电接口模块IM出现故障状况中被证明是特别有利的。

在故障状况中，如果电接口模块IM也失去其对电接口模块IM接口的（辅助的）电源供应，那么经由集成无线接口IO可以替代地或附加地吸取电能。

这里假设在故障状况中无线接口IO本身并没有发生故障。经由无线接口IO“获得的”电能可以被用于将电接口模块IM的数据（例如故障数据或最近获取的配置数据）发送到相邻的电接口模块IM。在更换有问题的电接口模块之后，这极大地方便了故障诊断和重新配置。

因此，本发明使用了为相当静态应用的不断变化的环境固有设计的无线基础结构。然而，为了定位故障或空隙尤其利用了无线接口IO的范围特性。单独的电接口模块IM的无线接口IO使得双向数据链路连接可用。

电接口模块IM可以与若干个用户形成总线系统，其中电接口模块IM是可无歧义地识别的。

然后可以沿着虚拟“链”发送任何类型的数据，该虚拟“链”经由相应的无线接口IO产生与电接口模块IM的邻居关系。

以这种方式，可以克服通常几厘米的无线接口IO的物理受限范围，这是因为与相邻的电接口模块IM的通信和后续的数据转发使得该范围能够得到扩展。

再有，可以利用无线接口IO的物理受限范围以便沿着链确定相对定位。

因此，本发明使得自配置系统可用，在该自配置系统中新插入的电接口模块IM（或甚至新插入的首模块KM）可以被识别并且被添加到总线系统（热插拔性能）。然而另一方面，通过相邻的运行的电接口模块IM或首模块KM可以识别并报告有缺陷的电接口模块IM或者有故障的电接口模块IM。此报告可以保持在总线BUS之内或者被转发到首模块KM和/或转发到外部读取装置RW。

虽然无线接口IO通常通过它们自身的电接口模块IM用辅助电源进行供电，但是可选的可以设置经由相邻的电接口模块IM（或者几个相邻的电接口模块IM）的磁场使得电源也是可用的。

无线接口IO可以采取有源的形式也可以采取无源的形式。再有，单独的电接口模块IM在它们的使用期间也可以承担不同的作用；例如，电接口模块IM可以首先是类似主控的启动器并查询相邻的电接口模块IM，此时可以发生角色改变并且该启动电接口模块IM可以变成从属模块。

电接口模块IM自身的配置数据以及（拟连续）连续数据流可以经由BUS来进行交换。例如，这些数据可以是模块想要的信号。举例而言，悬置在接口模块的输入端处的标称信号（例如，4 mA - 20 mA）可以经由数据总线以数字形式发送并且进一步进行外部处理。例如在由（外部的）控制指示的故障状况情况下，还可以发送全局信息，诸如配置数据或关断数据。

总线可以很容易地配备一个或多个首模块KM。首模块KM可以转发数据给更高等级的系统或者配备其它的通信接口（例如，诸如WLAN或蓝牙等其它无线接口），或者它可以为（无线地连接的）外部读取设备RW提供更好的可访问性。

到目前为止，虽然参考了无线接口，但本发明并不限于近场通讯（NFC），其仅仅为近场传输技术的一个实例。近场传输技术的另一个实例为在kHz和MHz范围内的射频识别（RFID），其可以用作近场通讯（NFC）的替代方案。

也可以使用其它传输技术，诸如紫蜂（ZigBee）、低能量蓝牙（Bluetooth）或超高频射频识别（UHF-RFID），其不是直接基于近场传输技术，而是借助于发射功率和天线类型仅对于短距离进行设计和/或优化。

标注说明：

电接口模块 IM

存储器 MEM

集成无线接口 IO

外部读取设备 RW

壳体 1;1a,1b,1c,1d,1e,1f

衬底 2

不同区域 3a,3b,3c

控制器 4

接口 5

芯片 6

（平面）天线 7

移动手机，移动电话，读取设备 8

磁通线 10a,10b,10c

安装导轨 11

首模块 KM。

Claims

1.一种电接口模块（IM），其特征在于，所述电接口模块（IM）具有用于存储数据的存储器（MEM）和集成无线接口（IO），集成无线接口（IO）用于与外部读取设备（RW）和/或首模块（KM）进行数据交换，所述电接口模块（IM）能够经由所述集成无线接口（IO）与其相邻的电接口模块（IM）交换数据，相邻的电接口模块（IM）通过所述集成无线接口（IO）形成逻辑上的双向数据总线，数据通过一个相邻的电接口模块（IM）或通过其它相邻的电接口模块（IM），经由所述集成无线接口（IO）以总线的方式与所述外部读取设备（RW）和/或首模块（KM）进行数据交换，其中，经由所述集成无线接口的每个电接口模块具有的唯一标识，使得每个电接口模块（IM）能够被无歧义地识别。

2.根据权利要求1所述的电接口模块（IM），其特征在于，所述相邻的电接口模块（IM）借助于所述无线接口交换数据，一个电接口模块以转发器的方式将相邻的电接口模块的数据转发至另一个电接口模块。

3.根据前述权利要求任一项所述的电接口模块（IM），其特征在于，所述电接口模块监测一个或多个相邻的电接口模块的运行，并且在识别出一个或多个相邻的电接口模块故障状态的情况下，报告所识别的故障电接口模块。

4.根据权利要求3所述的电接口模块（IM），其特征在于，所述电接口模块（IM）通过所述无线接口（IO）在第一时间点检测到的相邻的电接口模块的数量和在第二时间点检测到的相邻的电接口模块的数量来识别电接口模块故障状态。

5.根据权利要求3或4所述的电接口模块（IM），其特征在于，所述电接口模块通过所述无线接口在第一时间点检测到的相邻的电接口模块的数量和在第二时间点检测到的相邻的电接口模块的数量来识别有故障的电接口模块位置。

6.根据前述权利要求任一项所述的电接口模块（IM），其特征在于，所述电接口模块通过所述无线接口在第一时间点经检测到的相邻的电接口模块的数量和标识来创建相邻的电接口模块的物理布局。

7.根据前述权利要求任一项所述的电接口模块（IM），其特征在于，所述电接口模块通过所述无线接口在一个方向上可与至少两个其它紧邻的电接口模块交换数据。

8.根据前述权利要求任一项所述的电接口模块（IM），其特征在于，所述电接口模块（IM）通过所述集成无线接口（IO）从与其相邻的电接口模块（IM）或其它接近的电接口模块（IM）吸取电能。

9.根据权利要求8所述的电接口模块（IM），其特征在于，所述电能在所述电接口模块（IM）出现故障的状态下用于将所述电接口模块（IM）的故障数据发送至相邻的电接口模块。

10.一种包含多个根据前述权利要求任一项所述的电接口模块（IM）的系统，其特征在于，所述电接口模块排列安装在安装导轨（11）上。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，系统进一步包括安装在首位的首模块（KM）。

12.一种在具有多个电接口模块系统中识别电接口模块相对位置的方法，所述电接口模块具有集成无线接口（IO），集成无线接口用于与外部读取设备（RW）和/或首模块（KM）进行数据交换，其中，所述电接口模块（IM）通过所述集成无线接口（IO）与其相邻的电接口模块（IM）交换数据，相邻的电接口模块（IM）通过所述集成无线接口（IO）形成逻辑上的双向数据总线，相邻的电接口模块（IM）或通过其它邻近的电接口模块（IM），经由所述集成无线接口（IO）以总线的方式与所述外部读取设备（RW）和/或首模块（KM）进行数据交换，其中每个电接口模块具有唯一标识，使得每个电接口模块（IM）被无歧义地识别，所述方法包括以下步骤：

接收邻近电接口模块的消息，且所述消息具有正在发送的电接口模块的唯一标识；

等待以观察其它邻近的电接口模块是否在预定时间内发送另一消息，此消息也具有此时正在发送的电接口模块的唯一标识；

经过所述预定时间，基于接收到的不同唯一标识，确定电接口模块相互之间的位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括确定接收的消息场强的步骤，根据所述场强确定电接口模块相互之间的空隙。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括从首模块（KM）或读取设备（RW）接收的第一条信息以便将发出该信息的所述电接口模块作为逻辑链的第一电接口模块，以及进一步包括将基于在第一时间点经由所述第一电接口模块无线接口识别的相邻电接口模块的数量和标识，生成相邻电接口模块逻辑链的物理布局步骤。