CN108883891A - 带有通过求和帧方法进行通信的多个现场设备和中央控制单元的电梯设备 - Google Patents

Abstract

记载了一种电梯设备(1)，其具有：中央控制单元(13)，用于产生控制信号和/或处理传感器信号并控制电梯设备(1)的功能；多个现场设备(17a、17b、17c、17d)，其分布在接纳电梯设备(1)的建筑物(15)中，特别优选地沿电梯竖井(3)分布；以及具有电线(61‑68)的拓扑结构的现场总线系统(35)，用于在中央控制单元(13)和现场设备(17a、17b、17c、17d)之间交换传感器信号和/或控制信号。每个现场设备(17a、17b、17c、17d)可以例如是门开关等，并且设置用于输出由传感器产生的传感器信号和/或接收将需要由致动器执行的控制信号。现场设备(17a、17b、17c、17d)、中央控制单元(13)和具有闭环拓扑的现场总线系统(35)设计为，用于按照求和帧方法在中央控制单元(13)和所有现场设备(17a、17b、17c、17d)之间串行交换包括传感器信号和/或控制信号的数据包。其中每个现场设备(17a、17b、17c、17d)具有驱动器(33、33′)，用于将传感器信号插入数据包中或从数据包中提取控制信号。数据传输或信号传输由此可以例如在电梯设备的安全电路中快速且可靠地进行。

Description

带有通过求和帧方法进行通信的多个现场设备和中央控制单 元的电梯设备

技术领域

本发明涉及电梯设备，其中例如在电梯竖井中设置多个现场设备如门开关、安全开关等，其与中央控制单元进行通信。

背景技术

电梯设备通常用于能够将人例如在建筑物内部在不同楼层之间运送。为此，电梯轿厢通常可以在通常竖直的电梯竖井内移动。当电梯轿厢到达期望的楼层时，可以打开电梯门以及必要时的与其相关的楼层门，以使人们能够进入电梯轿厢或离开电梯轿厢。

电梯设备的功能，例如其用于移动电梯轿厢的驱动器的操作，通常由中央控制单元控制。中央控制单元可以考虑例如通过传感器信号的处理可以获得的信息。电梯设备的功能也可以由多于一个的控制单元控制，例如一个控制单元控制驱动器而另一个控制单元监控安全功能。下面，中央控制单元应理解处理传感器信号和/或产生控制信号的每个控制单元。传感器信号尤其可以源自诸如门开关或其他安全开关的设备，其分布在接纳电梯设备的建筑物中。以下将这种设备称为现场设备。此外，控制单元本身可以产生控制信号并且传输到在建筑物内分布的其他设备，所述其他设备可以例如具有用于执行控制信号的致动器。这种设备在下文中也称为现场设备。

EP 2 251 293 A1描述了一种具有现场总线接口的传统电梯控制装置。

WO2011/001197A1描述了一种电梯控制装置，其通过CAN总线与多个现场设备通信。

发明内容

由于对电梯设备的功能的正确控制对于电梯设备的安全性而言通常是必要的，因此可能需要一种电梯设备，其中可以快速且可靠地执行中央控制单元与电梯设备的多个现场设备之间的通信。此外，可能需要将电梯设备配置成使得其控制单元及其现场设备可以容易地和/或廉价地安装和/或维护。

根据独立权利要求的电梯设备可满足这种需要。在从属权利要求和以下描述中阐述了有利的实施方案。

本发明的一个方面涉及一种电梯设备，其具有中央控制单元、多个现场设备和现场总线系统。中央控制单元设计用于产生控制信号和/或处理传感器信号并控制电梯设备的功能。现场设备分布在接纳电梯设备的建筑物中，特别优选地沿电梯竖井分布。每个现场设备被设置为读入由传感器产生的传感器信号并将它们输出到现场总线和/或通过现场总线接收由连接的致动器执行的控制信号。在这种情况下，传感器和/或致动器可以集成到现场设备中，或者可以在外部布置并且以能够传输信号的方式连接到现场设备。现场总线系统设计为具有电线拓扑结构，用于在中央控制单元和现场设备之间交换传感器信号和/或控制信号。在这种情况下，现场设备、中央控制单元和现场总线系统设计有闭环拓扑，用于专门使用所谓的求和帧方法在中央控制单元和所有现场设备之间串行交换包括传感器信号和/或控制信号的数据包。在这种情况下，每个现场设备具有驱动器，用于将传感器信号插入数据包中或从数据包中提取控制信号。还可行的是除了中央控制单元之外还在现场总线系统中接入另一个控制单元，该控制单元不输出传感器信号并且不接收控制信号，而且还评估传感器信号并且在必要时产生控制信号。

尤其是，并且在不限制本发明的情况下，可以认为本发明的实施方案的可能的特征和优点基于下面描述的想法和认识。

如开篇简要提到的，在传统的电梯设备中，通常已经存在大量的现场设备，这些现场设备被设计用于以传感器方式检测电梯设备的操作状态和/或借助于致动器主动地影响所述操作状态。按照常规，这些现场设备通常很简单地构造。例如，可以设置简单的门开关，以识别电梯门或楼层门当前是否打开或关闭。门开关在这种情况下用作传感器，其通常只有两种状态，即打开或关闭。除了这种门开关之外，还可以在电梯设备中设置多种其他以传感器方式起作用的现场设备，例如为了能够检测电梯设备的绳状牵引机构当前是机械张紧的或是松弛下垂的(所谓的松弛绳索开关)，是否辅助设备如电梯竖井中的梯子已正确清理等。

特别地，监控电梯设备的安全性的传感器和开关可以在电梯设备的所谓的传统的或常规的安全电路中彼此连接。例如，门开关和其他安全监控传感器可以彼此串联连接。在这种情况下，安全电路只有在例如所有门开关都关闭时才完全闭合。因此，与此相关的所有楼层门和电梯门关闭的信息可以通过安全电路容易地传导到中央控制单元，然后中央控制单元可以例如借助电梯设备的驱动装置允许和控制电梯轿厢的移动。一旦至少一个门开关断开并因此指示未完全关闭的楼层门或电梯门，则将整个安全电路断开，然后中央控制单元通过适当地控制驱动器来防止电梯轿厢的进一步移动。

然而，当使用传统的仅检测二元状态的门触点时，例如在传统的安全电路内，通常不能识别当前打开了哪个楼层门或电梯门并因此将此处的门开关设置在其打开状态。也无法区分安全电路例如是否已断开，因为门开关之一已设置在其断开状态，或者是否已这样做，因为例如存放在电梯竖井梯中的梯子没有正确清理，因此此处的安全开关(它也是安全电路的一部分)仍然是断开的。

因此，当在传统安全电路中使用这种“简单切换的开关、传感器或其他现场设备时，例如不能根据具体情况确定应当如何响应安全电路的中断。例如，尽管在梯子未正确清理的情况下至少在电梯井的远离该梯子的那些区域中仍然完全可以允许电梯轿厢的移动，但是对于楼层门未正确关闭的情况应立即停止电梯设备的运行操作。

即使是对于例如安全电路中包含的开关或其他现场设备之一应该有缺陷的情况下的故障分析，在传统安全电路中的简单切换的现场设备的情况下也可能被证明是困难且耗时的，因为可能必须检查所有现场设备。

因此，已经发现有利的是“更智能”地配置用于电梯设备中的现场设备或者将它们更智能地彼此连接和与控制单元连接和使其通信。

例如，现场设备可以被配置为在现场设备要输出来自传感器的传感器信号的情况下，以使得所述传感器信号标示传感器的方式提供传感器信号或将其插入数据包中。在现场设备要接收需要由致动器执行的控制信号的情况下，现场设备可以被设计为接收和评估来自数据包的标示致动器的控制信号。

换句话说，输出传感器数据的现场设备不仅可以“盲”生成传感器数据并将其转发给控制单元，而且现场设备可以以某种方式生成传感器数据和/或将其转发给控制单元，使得控制单元可以识别该具体数据源自多个现场设备中的哪一个。为此，现场设备可以将数据例如在具体现场设备的特定位置插入到总和框架的数据包中，使得控制单元可以从传感器数据位于数据包中的位置识别此传感器数据源自哪个现场设备。替代地或另外地，现场设备可以以对于该具体现场设备独一无二的方式提供或修改传感器数据，使得控制单元可以根据传感器数据的类型和设计来识别具体数据源自哪个现场设备。

类似地，数据包中的控制数据可以在一个位置和/或以一种方式集成，使得接收和评估该控制数据的现场设备可以识别出包含在总和框架的数据包中的特定控制数据正好是针对该具体现场设备提供的。

相对于控制单元标示或确认各个现场设备的这种可能性的设置通常既能够实现根据具体情况的动作或反应，也能够实现简化的故障分析。

可以根据传感器数据或控制数据被包括在数据包中的位置来进行具体现场设备的标示，传感器数据源于该具体现场设备或者控制数据要交付到该具体现场设备。每个可能的位置都明确地分配给现场设备之一。

或者，标示传感器或致动器的信号可以是例如与现场设备单义相关的识别码，它们例如可以存储在现场设备本身中并且在需要时可以从现场设备读出和/或可以转发到控制单元。

例如，现场设备可以被设计为除了传感器信号之外还产生其他信号，或者除了控制信号之外还接收和评估其他信号。换句话说，可以提出，用作传感器的现场设备不仅产生其传感器信号并将它们转发到中央控制单元，而且还产生其他信号，这些信号例如能够实现根据具体情况的反应或故障分析。类似地，设置有致动器的现场设备除了控制信号之外还可以接收和评估其他信号，以便例如能够针对性地由控制单元调用或者能够例如根据具体情况进行动作。

另外，鉴于电梯设备越来越多地用于更大的建筑物中，并且在此例如必须满足越来越高的安全要求，使用“更智能”的现场设备或将它们智能地结合到现场总线系统中也可能是有利的。由于这种电梯设备的尺寸，其中要设置大量的现场设备，它们必须被可靠地监视。特别是在故障的情况下，在这样大量的现场设备的情况下可能难以识别有缺陷的现场设备。此外，大型电梯设备中的现场设备通常必须经过长的距离到与中央控制单元连接，并且其传感器信号或控制信号必须能够长距离可靠传输。

因此，可以在现代电梯设备中设置现场总线系统，其中电线的拓扑结构用于在控制单元和现场设备之间交换传感器信号和/或控制信号。这种现场总线系统通常是物理上显著的总线系统，其特别是为自动化、生产技术、楼宇自动化和/或汽车技术而开发。它通常是有线串行总线系统，现场设备可以通过该总线系统与控制单元或所谓的主机连接，并且通过它们可以在组件之间进行快速数据交换。现场总线在此主要按照主从操作方式工作，其中主站形式的控制单元承担过程和协议的控制，并且从站形式的一个或多个现场设备承担任务的处理。

参考电梯设备，现场总线系统可以设计成将例如由控制单元产生的控制信号适当地传递给现场设备，从而使得它们能够将控制信号在此转发给执行控制信号的致动器。可选地或另外地，现场总线系统可以被配置为从现场设备接收传感器信号并且将其适当地转发到中央控制单元，所述现场设备具有集成的传感器或者与外部传感器连接。现场总线系统还可以设计为转发测试信号，例如用于测试各个现场设备的功能性的测试信号。

现场总线系统可以尤其在其拓扑结构、其用于信号传输的介质以及它们使用的传输协议方面有所不同。尤其是，在面向消息的方法和所谓的求和帧方法之间进行区分。此外，可用的拓扑结构分为环形拓扑、树状拓扑、总线拓扑或星形拓扑。

现在已经以非显而易见的方式认识到，为了用于电梯设备中，现场总线系统和相关的现场设备或相关的中央控制单元有利地用闭环拓扑实现，并且应当设计成按照求和帧方法串行地在中央控制单元和所有现场设备之间交换包括传感器信号和/或控制信号的数据包。在这种情况下，每个现场设备应当借助于驱动器能够单独地将由其提供的传感器信号插入到数据包中或者单独从数据包中提取它将执行的控制信号。要在相应设计的数据传输协议的框架内传输的数据包也称为求和帧，因为在其中多个现场设备的信号数据的总和被组合在共同的数据包中。

在本文中，求和帧方法可以被理解为这样一种方法：其中中央控制单元和所有与传感器或致动器连接的现场设备按照逻辑环形拓扑彼此连接，并且数据流在一个方向上进行，如在移位寄存器中那样。在这种情况下，数据通过整个环从节点到节点依次推送。在此，要传输的数据包或数据块包含用于所有现场设备的数据或信号，并且具有优选地相对较低的开销，所述开销由环回、实际传感器或致动器数据和可选的校验和字段组成。包含所有节点数据的这种数据包或数据帧称为求和帧。在这种情况下，求和帧通常以环回开始。如果它已经通过整个环推动并且在中央控制单元的接收寄存器中等候，则所有节点数据，即在当前情况下电梯设备的现场设备的所有数据，处在中央控制单元处。传送脉冲可以使节点数据到相应的致动器的传送或传感器数据从相应传感器到移位寄存器环中的接收同步。

在所使用的现场总线系统中使用环形拓扑以及使用求和帧方法使得可以在电梯设备中、特别是在安全相关任务的实施中例如保持响应时间短。例如，在用作现场设备的门触点检测到楼层门打开的时间与该信息已经被转发到中央控制单元并且可以在那里适当地处理的时间之间的时间段可以保持非常短。现场总线系统的各个节点中的故障或缺陷，即在各个容纳于环形拓扑中的现场设备中，也可以快速且优选地针对设备进行识别。

根据一种实施方案，现场设备按顺序先后布置。例如，现场设备可以沿着电梯竖井按顺序在空间上先后布置。然而，现场设备也可以仅关于信号传输路径顺序地先后彼此连接，其中这种关于信号传输的布置不一定必须与现场设备的空间布置相关联。在这种情况下，多个现场设备分为两组。每组包括至少一个现场设备。在从控制单元出发到布置得离控制单元最远的现场设备的环形拓扑的去路上，只有第一组的现场设备如此接入环形拓扑，使得向它们的驱动器提供数据包。与此相对，第二组的现场设备没有接入去路上，而是在从布置得离控制单元最远的现场设备出发到控制单元的环形拓扑的回路上如此接入环形拓扑，使得向它们的驱动器提供数据包。

换句话说，具有其闭环拓扑结构的现场总线系统和容纳在其中的现场设备应当以这样的方式配置：至少一个或一些现场设备在到达距离控制单元最远的现场设备的去路上接入到环形拓扑中，并且可以通过它们的驱动器接收待分配给它们的控制数据接收或转发其传感器数据，与此相对，至少一个或一些其他现场设备只有从该最远的现场设备返回到控制单元的回路上才接入环形拓扑中并可以借助其驱动器从所传输的求和帧数据包中提取相应的信号或可以将相应的信号插入其中。

该实施方案基于以下考虑：现场总线系统的环形拓扑内的物理信号路径长度应当尽可能在该环形拓扑的所有节点之间大小类似。

因此应该避免的是，例如所有现场设备在从中央控制单元到空间距离最远的现场设备的去路上集成到环形拓扑中，并且可以通过它们的驱动器接收或输出信号。在这种情况下，从最远的现场设备返回到中央控制单元的环形拓扑内的数据路径将非常长。通过相应长的返回线路返回到中央控制单元的数据传输与紧密相邻的其他现场设备之间的数据传输相比对驱动器模块的提出明显更高的要求，例如在其性能、所需的边缘陡度和边缘检测、连接线的结构方面，例如在电缆阻抗、终止和串音性能方面。满足更高要求的驱动器模块和连接线通常比必须满足较低要求的驱动器模块和连接线更昂贵。“相邻的”现场设备在这里是指在空间上或局部上相邻布置的现场设备。但由于通过环形拓扑串行地进行全部数据传输，因此在环形拓扑的仅两个节点之间的这种长期数据传输将显着降低现场总线系统内的总数据传输速率。

因此，提出将电梯设备中提供的全部现场设备中的至少一个或一些分配到第二组，并且只在从距离控制单元最远的现场设备返回控制单元的回路上才将它们集成到环形拓扑中。因此，环形拓扑的各个节点之间的距离，即相邻现场设备之间或现场设备与中央控制单元之间的数据传输路径的长度可以或多或少地统一。从而可以相应地提高环形拓扑内的信号传输中的时钟频率。

根据一个具体实施方案，第一组现场设备仅具有从控制单元到最远现场设备的控制单元的环形拓扑路径上的每隔一个的现场设备。特别地，第一组现场设备具有直接与控制单元相邻布置的现场设备，并且由此出发具有每个在环形拓扑中的下下个现场设备。

换句话说，位于中央控制单元和最远的现场设备之间的现场设备被交替地分配给第一组和第二组现场设备。因此，彼此相邻的现场设备属于不同的组。换句话说，现场设备以这样的方式在环形拓扑的去路和回路中分布地接入环形拓扑中，使得只有每隔一个的现场设备用其驱动器在从中央控制单元到最远的现场设备的去路中获得数据包，与此相对，另外的每隔一个的现场设备用其驱动器在回路上接入环形拓扑中。接入在环形拓扑中的现场设备的两个驱动器之间的在信号传输过程中桥接的路径长度可以以这种方式在很大程度上统一和最小化。这实现环形拓扑内的信号传输过程中的高时钟频率。以这种方式可以最大化信号传输速率。

根据一种实施方案，每个现场设备具有至少第一、第二、第三和第四电端子。在这种情况下，在现场设备中，驱动器电连接到第一端子和第四端子，并且第二端子通过循环直接电连接到第三端子。在这种情况下，在第一组的现场设备中，驱动器被设计为经由第一端子接收数据包并经由第四端子输出数据包，而在第二组的现场设备中，驱动器被设计为经由第四端子接收数据包，并通过第一端子输出数据包。在空间上最接近控制单元的现场设备的第一和第二端子连接到控制单元的端子。在每个现场设备中，除了在空间上距离控制单元最远的现场单元之外，第三端子电连接到直接相邻的现场设备的第一端子，第四端子电连接到直接相邻的现场设备的第二端子。在距离控制单元最远的现场设备中，第三端子电气短路地连接到同一现场设备的第四端子。

换句话说，如在下面参考附图对优选实施方案的描述中可以更容易地看到的，这意味着集成到现场总线系统的环形拓扑中的所有现场设备可以就设置于其上的端子而言以相同的方式构造，并且相邻的现场设备可以分别以相同的方式彼此电连接。特别地，在相邻的现场设备之间建立电连接的电缆中不需要提供扭绞或交错。这可以显著简化现场设备的安装和现场设备之间的电连接，并最小化错误接线的风险。

然而，在这种情况下，要在现场设备中提供的驱动器和/或第一组现场设备的现场设备的驱动器的布置可以或应该不同于第二组现场设备的现场设备的驱动器。尽管在现场设备的第一和第四端子之间分别提供驱动器，但是驱动器接收数据包并且驱动器将输出数据包的方向不同。在第一组的现场设备中，驱动器被设计为通过第一端子接收数据包并通过第四端子输出，而这在第二组现场设备的情况下正好相反。

例如，为了防止必须提供用于电梯设备的在硬件方面不同的现场设备(这将增加制造和物流成本)，现场设备可以根据一种实施方案设计成可调地反转其驱动器的数据传输方向。换句话说，可以在现场设备上设置合适的技术措施，借此可以导致现场设备的驱动器从第一端子接收信号并将它们转发到第四端子，并因此将现场设备归为第一组现场设备，或者驱动器从第四端子接收信号并将它们输出到第一端子，并因此将现场设备归为第二组现场设备。

例如，现场设备可以具有开关，以设置其驱动器的数据传输方向。例如，这种开关可以作为DIP开关提供，该DIP开关安置在集成在现场设备中的印刷电路板上，以便能够根据需要将相关驱动器的数据传输方向切换到一个方向或另一个方向上。或者，开关也可以以跳线的形式实现。

可能的情况下，现场设备或其驱动器也可以设计为自动识别要转发传感器数据的方向或者要接收控制数据的方向，并且能够相应地自动修改其数据传输方向。

根据一种实施方案，现场设备的驱动器可以在印刷电路板上提供，并且驱动器和第一至第四端子之间的电连接在这种情况下可以通过印刷电路板的导体带进行。换句话说，驱动器可以例如被设计为相应地专门设计的组件。于是，驱动器的电端子可以通过承载相应元件的电路板的导体带与现场设备的从外部可访问的第一至第四端子连接，使得现场设备的驱动器可以通过这些从外部可访问的端子和与此相应地连线的相邻现场设备电连接。在这种情况下，通过适当地配置印刷电路板上的导体带，可以容易地实现驱动器从第一或第四端子接收信号并相应地分别转发到第四或第一端子的数据传输方向。

根据另一实施方案，每个现场设备还具有至少一个第一、第二、第三和第四电端子。然而，与上述一些实施方案不同，在这种情况下，第一组和第二组的现场设备不一定彼此不同。相反，在第一组的现场设备和第二组的现场设备中，驱动器均可以电连接到第一端子和第三端子，并且被配置为经由第一端子接收数据包并经由第三端子输出数据包。在这种情况下，第二端子通过循环直接与第四端子电连接。最靠近控制单元的现场设备的第一和第二端子在这种情况下连接到控制单元的端子。与第二组的相邻现场设备连接的第一组的每个现场设备在这种情况下用其第三端子连接到相邻现场设备的第四端子，并且用其第四端子连接到相邻现场设备的第三端子，和/或用其第一端子连接到相邻现场设备的第二端子并用其第二端子连接到相邻现场设备的第一端子。

换句话说，在该实施方案中，要在电梯设备中使用的现场设备可以全部具有相同的设计，也就是说第一组的现场设备和第二组的现场设备可以设计为相同的。然而，为了实现第一组的现场设备在从控制单元到最远的现场设备的去路上接入环形拓扑中，而第二组的现场设备接入在环形拓扑的相应回路上，将不同组的相邻现场设备之间的电连接配制成交叉的或交错的。

因此，由于仅需要提供一种类型的现场设备，可以简化提供现场设备时的制造和物流。然而，环形拓扑内的相邻布置的现场设备的布线可能更昂贵并且必须小心地进行，因为必要时必须注意以怎样的配置将相邻现场设备的彼此连接。这可能导致布线成本提高，特别是如果除了用于连接第一至第四信号传输端子的线缆之外还要提供另外的布线，例如用于现场设备的供电，并且相邻现场设备的电连接将通过统一的插头来进行。

根据一种实施方案，现场设备形成电梯设备的安全电路的部分。在电梯设备的安全电路中，快速且可靠的信号传输通常是特别重要的，使得对于该应用目的，在此提出的应用以及现场总线系统与环形拓扑和其中要实施的求和帧方法的具体适配可以具有特别有利的效果。

此外，控制单元可以设计为电梯设备的安全监控单元。用作安全监控单元的控制单元在这种情况下可以借助从现场设备发送的传感器信号的安全相关操作参数来监控，或者借助由控制信号控制的致动器来转换安全相关的操作状态。

至少一些现场设备可以例如是门开关，其分别用于监控电梯设备的门的关闭状态。例如，现场设备在此可以形成“智能”门开关。例如，每个现场设备可以设计为将其表示关闭状态的数据插入数据包内的单独为该现场设备设置的位置处。此外，可以将现场设备设计成不仅在两个状态即“门打开”和“门关闭”之间进行区分，而且还可以向控制单元传送进一步的信息和信号，例如关于其身份和/或其操作状态和/或任何存在的故障。

应当指出的是，这里参考不同的实施方案描述了本发明的一些可能的特征和优点。本领域技术人员将认识到，可以适当地组合、调整或替换这些特征，以得到本发明的其他实施方案。

附图说明

下面参考附图描述本发明的实施方案，其中附图和描述都不应被解释为限制本发明。

图1示出了根据本发明的一种实施方案的电梯设备。

图2示出了根据本发明的电梯设备的部件，其具有设计为闭环拓扑的现场总线系统。

图3和图4分别示出了根据本发明的电梯设备的组件，其具有按照环形拓扑的现场总线系统，其中现场设备分成第一组和第二组，并且在现场设备内设置交错的线路走向。

图5示出了根据本发明的具有按照环形拓扑的现场总线系统的电梯设备的组件，其中现场设备分成第一组和第二组，并且在相邻设备之间设置交错的线路走向。

这些附图仅仅是示意图而非按比例绘制。相同的附图标记在不同的附图中表示相同或功能相同的特征。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的电梯设备1。电梯设备1包括电梯竖井3，在其中电梯轿厢5和对重7可以移动。为此，电梯轿厢5和对重7保持在绳索或带状吊具9上，该吊具可以通过驱动机器11移动。电梯设备1的功能、特别是驱动机器11的操作功能可以借助中央控制单元13来控制。

为了能够确保电梯设备1的正确功能以及特别是安全性，在容纳电梯设备1的建筑物15中容纳多个现场设备17。在此，现场设备17分布在建筑物15上。现场设备17可以是例如门开关19，其可以监控电梯设备1的门21、特别是楼层门的关闭状态。例如，在电梯竖井3的底部或凹坑附近，还可以存放梯子25，其在电梯竖井3的侧壁上的正确清理的定位例如借助用作现场设备17的监控开关23进行监控。现场设备17可以是电梯设备1的安全电路27的一部分，并且例如通过串行配线29连接到中央控制单元13，或者特别是连接到集成地设置在那里的安全监控单元31。

每个现场设备17被配置为输出由传感器产生的传感器信号和/或接收由致动器转换的控制信号。在这种情况下，现场设备17例如本身具有传感器和/或致动器，并且通过外部端子将由传感器产生的传感器信号输出到其他设备，特别是中央控制单元，或者通过其他设备、特别是中央控制单元13的外部端子将接收的控制信号引至致动器，以便它可以执行其中包含的控制指令。或者，现场设备17仅可以用作节点，该节点可以例如从外部传感器或从另一现场设备接收传感器信号，然后将它们输出到其他设备或者可以从其他设备接收控制信号，然后将它们转发到外部致动器，以便它可以执行控制信号。

图2至图5中示出了作为中央控制单元13的一部分的安全监控单元31以及用于根据本发明的电梯设备1中的以不同的配置与其电连接的多个现场设备17a、17b、17c、17d。现场设备17a、17b、17c、17d在此仅示意性地示出。

每个现场设备17a、17b、17c、17d具有驱动器33、33′，借助所述驱动器可以将信号插入提供给现场设备17a、17b、17c、17d的数据包中或者可以将其提取。换句话说，已经到达现场设备17的数据包可以借助驱动器33补充例如由传感器产生的传感器信号，或者附加地或替代地，从数据包提取要需要由致动器执行的控制信号。驱动器33、33′在此通常设计成使得它可以接收来自一个方向的数据包，然后将信号引入数据包中，然后沿另一方向输出。这在图中用针对驱动器33、33′给出的箭头表示。

每个现场设备17a、17b、17c、17d具有至少四个优选地从外部可接触的端子，即第一端子51a、51b、51c、51d、第二端子52a、52b、52c、52d、第三端子53a、53b、53c、53d和第四端子54a、54b、54c、54d。端子51a、51b、51c、51d-54a、54b、54c、54d-54中的两个分别可以组合成端子对。通过这些端子可以将数据包发送到现场设备17或由现场设备17转送。

这些端子中的至少一个与驱动器33、33′处于电连接，使得可以从其接收数据包，与此相对，至少一个其他端子电连接到驱动器33、33′，使得驱动器33、33′可以通过该端子将数据包向外转发。

在图2所示的配置中，作为示例，三个现场设备17a、17b、17c连接到中央控制单元13。为此，设置现场总线系统35，其具有电线61、62、63、64的拓扑结构，用于在中央控制单元13和现场设备17a、17b、17c之间交换传感器信号和/或控制信号。现场设备17a、17b、17c、中央控制单元13和现场总线系统35在此设计有环形拓扑结构，以便能够将包括传感器信号和/或控制信号的数据包串行地在中央控制单元13和所有现场设备17a、17b、17c之间按照求和帧方法交换。

换句话说，现场设备17a、17b、17c(包括其内部布线)和现场总线系统的线路61、62、63、64都被设计成使得来自中央控制单元13的数据包串行地依次引导通过所有现场设备17a、17b、17c，并且在现场设备17a、17b、17c中的一个的相应驱动器33中，传感器信号因此分别可以插入到数据包中或者可以从数据包提取控制信号，此后将数据包基于闭环拓扑结构最终再引导回控制单元13。

在图2所示的实施方式中，通过将最靠近中央控制单元13的现场设备17a用其第一端子51a通过第一电连接61连接到控制单元13的端子41，进行闭环拓扑的实施。因此，与该第一端子51a电连接的驱动器33可以从控制单元13接收数据包并且在必要时对其进行修改，以便然后将其转发到现场设备17a的第三端子53a。从那里，它可以通过另一电线63引导到相邻的现场设备17b，从那里它以类似的方式转发到离控制单元13最远的现场设备17c。然后将该最远的现场设备17c的第三端子53c环回地电连接到该现场设备17c的第四端子54c。由于该配置中的所有现场设备17a、17b、17c的第四端子54a、54b、54c和第二端子52a、52b、52c直接循环地彼此连接并且通过相应的电线在相邻的现场设备17a、17b、17c之间连接，以这种方式将环形拓扑连接直至中央控制单元13。

通过现场设备17a、17b、17c和现场总线系统35按照闭环拓扑的特定配置以及通过使用求和帧方法穿过该环形拓扑从一个到下一个现场设备17a、17b、17c传递数据包，所以总体上实现快速且可靠的从每个现场设备17a、17b、17c向中央控制单元13的数据传输，反之亦然。

现场总线系统的设置还使得彼此相邻的现场设备17a、17b、17c能够以很简单的方式彼此电连接。特别是，可以使用简单的多极电缆连接来建立电连接61、62、63、64。例如，双极电缆可以在现场设备17a的第一和第二端子51a、52a与控制单元13的端子41、42之间形成连接。原则上相同配置的双极电缆也可以在第一现场设备17a的第三和第四端子53a、54a与相邻的第二现场设备17b的第一和第二端子51b、52b之间形成电连接63、64。总体上，以这种方式，所有现场设备17a、17b、17c可以用简单的多极电缆以及必要时的分别相同的、安置在电缆端部上的插接器彼此连接。

必要时，可以在现场设备17a、17b、17c上设置另外的端子55、56、57、58，通过它们可以将用于供电的电线65、66、67、68连接到现场设备17a、17b、17c上。在这种情况下，简单的4极电缆可以将相邻的现场设备17a、17b、17c彼此连接。例如，在这种4极电缆的末端，插接器可以设置有四个与关联端子51a、51c；52a、52c；55a、55c；56a、56c或者关联端子53a、54a、57a、58a适配的对接端子。

然而，在图2所示的配置中，可能出现这样的问题：在距离中央控制单元13最远的现场设备17c中处理的数据包必须经过相对长的路径返回到中央控制单元13。特别是，在用于高层建筑物的电梯设备1中的应用情形中，其中例如多个楼层门21上的门开关19沿着电梯竖井3分布在数十米甚至数百米上，从最远的现场设备17c到中央控制单元13的这种数据包回送通过相对较长的线进行。特别是，这种数据包传输与在向着最远的现场设备17c的去路上在直接相邻的现场设备17a、17b、17c之间进行的数据包传输相比对连接线和时间行为提出更高的要求。由于现场总线系统35内的数据传输通常必须采用均匀的频率，因此从最远的现场设备17c单独进行这样需要长时间的数据包回送可能会减慢现场总线系统内的整体数据传输速率。

出于这个原因，提出了替代性的闭环拓扑结构，如图3至图5中所示例性表示。

在图3和4所示的配置中，类似于图2中的配置，多个现场设备17a、17b、17c、17d按顺序先后布置。在此，图3和4的配置主要在现场设备的数量方面不同，其中图3例示了偶数个现场设备，图4例示了奇数个现场设备。

然而，与图2的配置相对，在此并非所有现场设备17a、17b、17c、17d具有相同的设计并且彼此电连接。相反，可以认为现场设备17a、17b、17c、17d被分成两组。在第一组中，其在示例中包括现场设备17a和17c，现场设备17a、17c在从控制单元13到距离控制单元13最远的图3中的现场设备17d和图4中的现场设备17c的环形拓扑的去路上接入到环形拓扑中，使得数据包被输送给它们的驱动器33。第二组现场设备17b(以及图3中的17d)在从距离控制单元13最远的现场设备17d或17c到控制单元13的回路上接入环形拓扑中，使得数据包只在此回路上被输送给它们的驱动器33′。在这种情况下，在空间方面看，第一组现场设备包括在从控制单元13到距离该控制单元13最远的现场设备17d或17c的环形拓扑的去路上的每隔一个的现场设备17a、17c，与此相对，第二组包括环形拓扑的回路上的其余现场设备17b(以及存在时的17d)。因此，在接入环形拓扑的去路中的两个现场设备17a、17c之间，分别容纳接入环形拓扑的回路中的现场设备17b。

在此，在图3和4中所示的配置中，在一方面的现场设备17a、17b、17c、17d的第一和第二端子51a、51b、51c、51d与另一方面的现场设备17的第三和第四端子53、54之间发生一种交叉或交错。第一组的现场设备17a、17c在此设计成使得它们的驱动器33可以通过第一端子51接收数据包并且再通过第四端子54输出数据包。第二组的现场设备17b、17d配置为使得它们的驱动器可以通过第四输出54接收数据包并且通过第一端子51输出数据包。换句话说，在第一组的现场设备17a、17c中，通过驱动器33的数据传输恰好在与第二组的现场设备17b、17d及其驱动器33′相反的方向上发生。

不与驱动器33、33′电连接的第二和第三端子52a、52b、52c、52d；53a、53b、53c、53d通过循环直接彼此连接，使得数据包在此可以在第二和第三端子之间传送，而不被驱动器33、33′修改。

现场设备17a、17b、17c、17d的第一和第二端子51a、51b、51c、51d、52a、52b、52c、52d与第三和第四端子53a、53b、53c、53d、54a、54b、54c、54d之间的信号线交叉或交错可以在现场设备17a、17b、17c、17d内实现。在环形拓扑的去路上待连接的第一组的现场设备17a、17c在这种情况下可以在内部布线方面、在其驱动器33、33′可以在端子之间移动数据的数据传输方向方面和/或在四个触点51a、51b、51c、51d；52a、52b、52c、52d；53a、53b、53c、53d；54a、54b、54c、54d的几何配置和/或布置方面不同。例如，驱动器33、33′可以分别设置在印刷电路板37上，并且驱动器33、33′的端子与现场设备17a、17b、17c、17d的从外部可访问的端子51a、51b、51c、51d；52a、52b、52c、52d；53a、53b、53c、53d；54a、54b、54c、54d的电连接可以借助于设置在印刷电路板37上的导体带39进行。

为了不必为两组现场设备制造和维护多个不同类型的现场设备17，可以提出可改变地配置驱动器33的数据传输方向，例如借助开关，特别是DIP开关69(仅示例性地在图4中示出)，以及适当设计的布线。

在这种情况下，对于所有现场设备17a、17b、17c、17d，将相邻的现场设备17a、17b、17c、17d彼此电连接的布线或线路61-68的配置可以实施为相同的。除了第一和最后的现场设备17a、17c(或17d)之外，在图3中的每个现场设备17b、17c中，图3中的第一和第二端子51b、51c、图3中的52b、52c连接到图3中的相邻现场设备17a、17b的图3中的第三和第四端子53a、53b、图3中的54a、54b，并且图3中的第三和第四端子53b、53c、图3中的54b、54c连接到图3中的在另一侧相邻的现场设备17c、17d的图3中的第一和第二端子51c、51d。第一现场设备17a的第一端子51a连接到控制单元13的端子41，第一现场设备17a的第二端子52a连接到控制单元13的端子42。图3中的最后一个现场设备17d、17c的图3中的第三端子53d、53c连接到图3中的其第四端子54d、54c。

为了构造环形拓扑，两组的所有现场设备17a、17b、17c、17d因此可以用统一的多极电缆彼此连接。这可以极大地简化多个现场设备17a、17b、17c、17d的布线，并且可以预防这种布线中的错误。

图5示出了形成为环形拓扑的多个现场设备17a、17b、17c、17d以及中央控制单元13的替代性配置。在该配置中，类似于图2所示的配置，所有现场设备17a、17b、17c、17d被相同地配置，但是以不同的方式、特别是以不同的数据传输方向接入现场总线系统的环形拓扑中。另外，这里只有每隔一个的现场设备17a、17c在环形拓扑的去路上被接入，与此相对，另外的每隔一个的现场设备17b、17d在该环形拓扑的回路上被接入。

然而，在现场设备17a、17b、17c、17d内不进行如图3和4所示的配置那样为此所需的信号线交错。相反，这种交错或交叉的走线发生在将相邻的现场设备17a、17b、17c、17d彼此连接的布线或连接61-64中。在这种情况下，每隔一个的现场设备17a、17b、17c、17d被“镜像”地围绕水平轴接入到环形拓扑中。

优选地，这里还使用多极电缆将相邻的现场设备17a、17b、17c、17d彼此连接。但是，至少将现场设备17a、17c的第三和第四端子53a、53c；54a、54c与相邻的现场设备17b、17d的第三和第四端子53b、53d；54b、54d连接的引线63、64不是直通的，而是一次交叉的。换句话说，现场设备17a、17c的第三端子53a、53c未连接到相邻的现场设备17b、17d的第三端子53b、53d，并且第四端子54a、54c未连接到相邻的现场设备17b、17d的第四端子54b、54d，而是在为此而设置的引线63、64的交错之后，现场设备17a、17c的第三端子53a、53c连接到相邻的现场设备17b、17d的第四端子54b、54d，并且现场设备17a、17c的第四端子54a、54c连接到相邻的现场设备17b、17d的第三端子53b、53d。

另外，在为此而设置的引线的交错之后，现场设备17b的第一端子51b连接到相邻的现场设备17c的第二端子52c，并且现场设备17b的第二端子52b连接到相邻的现场设备17c的第一端子51c。

第一现场设备17a的第一端子51a连接到控制单元13的端子42，第一现场设备17a的第二端子52a连接到控制单元13的端子41。引线61和62也为此而交叉。最后的现场设备17d的第一端子51d连接到其第二端子52d。

图5所示的配置可以是有利的，因为所有现场设备17a、17b、17c、17d可以设计为相同的。但是，在相邻的现场设备17a、17b、17c、17d的布线中，必须注意进行引线63、64的正确交错，即在实践中例如应正确插入插头和/或应正确使用适当交错的多极电缆类型。

最后，应当注意，诸如“具有”、“包括”等术语不排除其他元件或步骤，诸如“一”或“一个”的术语不排除复数。还应当指出，参考上述实施例之一描述的特征也可以与上述其他实施例的其他特征组合使用。权利要求中的附图标记不应视为限制。

附图标记列表

1 电梯设备

3 电梯竖井

5 电梯轿厢

7 对重

9 吊具

11 驱动机器

13 中央控制单元

15 建筑物

17 现场设备

19 门开关

21 楼层门

23 安全开关

25 梯子

27 安全电路

29 布线

31 安全监控单元

33 驱动器

33′ 反向驱动器

35 现场总线系统

37 印刷电路板

39 导体带

41 控制单元的第一端子

42 控制单元的第二端子

51 现场设备的第一端子

52 现场设备的第二端子

53 现场设备的第三端子

54 现场设备的第四端子

61-68 电线

69 DIP开关

Claims (15)

1.一种电梯设备(1)，其具有：

中央控制单元(13)，用于产生控制信号和/或处理传感器信号并控制电梯设备(1)的功能；

多个现场设备(17a、17b、17c、17d)，其分布在接纳电梯设备(1)的建筑物(15)中，特别优选地沿电梯竖井(3)分布，

其中，每个现场设备(17a、17b、17c、17d)被设置为输出由传感器产生的传感器信号和/或接收需要由致动器执行的控制信号；

具有电线(61-68)的拓扑结构的现场总线系统(35)，用于在中央控制单元(13)和现场设备(17a、17b、17c、17d)之间交换传感器信号和/或控制信号；

现场设备(17a、17b、17c、17d)、中央控制单元(13)和具有闭环拓扑的现场总线系统(35)设计为，用于按照求和帧方法在中央控制单元(13)和所有现场设备(17a、17b、17c、17d)之间串行交换包括传感器信号和/或控制信号的数据包；

每个现场设备(17a、17b、17c、17d)具有驱动器(33、33′)，用于将传感器信号插入数据包中或从数据包中提取控制信号。

2.根据权利要求1所述的电梯设备，其中现场设备(17a、17b、17c、17d)按顺序先后布置，

其中多个现场设备(17a、17b、17c、17d)分为包括至少一个现场设备的第一组(17a、17c)和包括至少一个现场设备的第二组(17b、17d)，

其中在从控制单元(13)出发到布置得离控制单元最远的现场设备(17c；17d)的环形拓扑的去路上，只有第一组的现场设备(17a、17c)如此接入环形拓扑，使得向它们的驱动器(33)提供数据包，

与此相对，第二组的现场设备(17b、17d)在从布置得离控制单元(13)最远的现场设备(17c、17d)出发到控制单元(13)的环形拓扑的回路上如此接入环形拓扑，使得向它们的驱动器(33′)提供数据包。

3.根据权利要求2所述的电梯设备，其中第一组现场设备仅包括从控制单元(13)到布置得离控制单元最远的现场设备(17c、17d)的环形拓扑路径上的每隔一个的现场设备(17a、17c)。

4.根据权利要求2和3中的任一项所述的电梯设备，其中每个现场设备(17a、17b、17c、17d)具有至少第一、第二、第三和第四电端于(51a、51b、51c、51d；52a、52b、52c、52d；53a、53b、53c、53d；54a、54b、54c、54d)，

其中在现场设备(17a、17b、17c、17d)中，驱动器(33、33′)电连接到第一端子(51a、51b、51c、51d)和第四端子(54a、54b、54c、54d)，并且第二端子(52a、52b、52c、52d)通过循环直接电连接到第三端子(53a、53b、53c、53d)，

其中在第一组的现场设备(17a、17c)中，驱动器(33)被设计为经由第一端子(51a、51c)接收数据包并经由第四端子(54a、54c)输出数据包，并且在第二组的现场设备(17b、17d)中，驱动器(33′)被设计为经由第四端子(54b、54d)接收数据包，并通过第一端子(51b、51c)输出数据包，

并且最接近控制单元(13)的现场设备(17a)的第一和第二端子(51a、52a)连接到控制单元(13)的端子(41、42)；

其中在每个现场设备(17a、17b、17c)中，除了距离控制单元(13)最远的现场单元(17c、17d)之外，第三端子(53a、53b、53c)电连接到直接相邻的现场设备(17b、17c、17d)的第一端子(51b、51c、51d)，并且第四端子(54a、54b、54c)电连接到直接相邻的现场设备(17b、17c、17d)的第二端子(52b、52c、52d)；

其中在距离控制单元(13)最远的现场设备(17c、17d)中，第三端子(53c、53d)电气短路地连接到同一现场设备(17c、17d)的第四端子(54c、54d)。

5.根据权利要求4所述的电梯设备，其中第一组现场设备的现场设备(17a、17c)的驱动器(33、33′)和/或驱动器(33、33′)的布置不同于第二组现场设备的现场设备(17b、17d)。

6.根据权利要求4和5中的任一项所述的电梯设备，其中现场设备(17a、17b、17c)设计成可调地反转其驱动器(33、33′)的数据传输方向。

7.根据权利要求6所述的电梯设备，其中现场设备(17a、17b、17c)具有开关(69)，以调整其驱动器(33、33′)的数据传输方向。

8.根据权利要求2和3中的任一项所述的电梯设备，其中每个现场设备具有至少一个第一、第二、第三和第四电端子(51a、51b、51c、51d；52a、52b、52c、52d；53a、53b、53c、53d；54a、54b、54c、54d)，

其中在第一组的现场设备(17a、17c)和第二组的现场设备(17b、17d)中，驱动器(33)均电连接到第一端子(51a、51b、51c、51d)和第三端子(53a、53b、53c、53d)，并且被配置为经由第一端子(51a、51b、51c、51d)接收数据包并经由第三端子(53a、53b、53c、53d)输出数据包，并且第二端子(52a、52b、52c、52d)通过循环直接与第四端子(54a、54b、54c、54d)电连接，

其中最靠近控制单元(13)的现场设备(17a)的第一和第二端子(51a、52a)连接到控制单元(13)的端子(41、42)；

其中与第二组的相邻现场设备(17b、17d)连接的、第一组的每个现场设备(17a、17c)：

-用其第三端子(53a、53c)连接到相邻现场设备(17b、17d)的第四端子(54b、54d)，并且用其第四端子(54a、54c)连接到相邻现场设备(17b、17d)的第三端子(53b、53d)，和/或

-用其第一端子(51a、51c)连接到相邻现场设备(17b、17d)的第二端子(52b、52d)并用其第二端子(52a、52c)连接到相邻现场设备(17b、17d)的第一端子(51b、51d)。

9.根据权利要求8所述的电梯设备，其中第一组的现场设备(17a、17c)和第二组的现场设备(17b、17d)设计为相同的。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的电梯设备，其中现场设备(17a、17b、17c、17d)形成电梯设备(1)的安全电路(27)的部分。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的电梯设备，其中控制单元(13)设计为电梯设备(1)的安全监控单元(31)。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的电梯设备，其中至少一些现场设备(17a、17b、17c、17d)是门开关，其用于监控电梯设备(1)的门(21)的关闭状态。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的电梯设备，其中现场设备(17a、17b、17c、17d)被配置为，在现场设备(17a、17b、17c、17d)之一要输出来自传感器的传感器信号的情况下，以使得所述传感器信号标示传感器的方式提供传感器信号或将其插入数据包中，或者在现场设备(17a、17b、17c、17d)之一要接收需要由致动器执行的控制信号的情况下，接收和评估来自数据包的标示致动器的控制信号。

14.根据权利要求1至14中的任一项所述的电梯设备，其中现场设备(17a、17b、17c、17d)被设计为除了传感器信号之外还产生其他信号，或者除了控制信号之外还接收和评估其他信号。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的电梯设备，其中现场设备(17a、17b、17c、17d)的驱动器(33、33′)在印刷电路板(37)上提供，并且驱动器(33、33′)和第一至第四端子(51a、51b、51c、51d；52a、52b、52c、52d；53a、53b、53c、53d；54a、54b、54c、54d)之间的电连接通过印刷电路板(37)的导体带进行。