CN202679389U - 用于自动化网络的网络节点、能量供给模块和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于自动化网络的网络节点（300），具有：至少一个数据线路（308）；包裹网络节点的壳体；在壳体中的用于能量供给模块（100）的安装孔道（302），能量供给模块通过至少一个数据线路为自动化网络的至少一个网络设备提供电能；在安装孔道中用于能量供给模块的接口（304）；用于自动化网络的多个网络端口（306），其中，当能量供给模块位于安装孔道中时，网络节点通过接口与能量供给模块相连接。此外实用新型还涉及一种能量供给模块和一种包括该网络节点和能量供给模块的系统。

Description

用于自动化网络的网络节点、能量供给模块和系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于自动化网络的网络节点、一种能量供给模块和一种包括该网络节点和能量供给模块的系统。 

背景技术

在自动化网络中，可以借助以太网供电（PoE）为网络组件供电。在此，电流通过电缆连接的线路可供使用。所谓的PoE喷射器负责为网络部件供电。这种PoE喷射器的安装，常常导致与占用位置以及将喷射器集成到现有系统和开关盒方案中有关的问题。 

实用新型内容

与此相对，本实用新型的基本目的在于，实现一种改进的网络节点和一种改进的能量供给模块、一个由网络节点和能量供给模块组成的改进的系统。 

本实用新型涉及一种用于自动化网络的网络节点，具有至少一个数据线路、包裹网络节点的壳体和在壳体中用于能量供给模块的安装孔道，该能量供给模块通过至少一个数据线路为自动化网络的至少一个网络设备供给电能。包裹网络节点的壳体中的安装孔道设计成使供电模块能够易于推入安装孔道的形状。此外，当能量供给模块在安装孔道中时，网络节点通过位于安装孔道中的、用于能量供给模块的接口与能量供给模块相连接。当能量供给模块因此位于安装孔道中时，在网络节点与能量供给模块 之间自动通过接口建立连接。这可以通过适合地设计安装孔道来机械地实现。另外，网络节点包括多个用于自动化网络的网络端口。接口与至少一个数据线路电连接，并且数据线路可以与至少一个网络端口电连接。 

网络节点用于通过网络端口在自动化网络内部传输第一数据。另外，网络节点还用于通过接口将第二数据传输给能量供给模块。 

由于能够轻易地装入和取出能量供给模块，因此这种网络节点具有优越性。除此之外，还可以采用高质量的、具有能量供给模块的实施方式提供网络节点。当网络节点需要在开关盒中运行时，将能量供给模块集成到网络节点中是特别有利的。通过能量供给模块的安装孔道，使能量供给模块与网络节点之间的间距不会大到有可能无法集成到开关盒中的程度。 

自动化网络可以例如设计为工业自动化网络。这种工业自动化网络例如可以设计、安排和/或设置用于控制和/或调节工业设备（例如生产设备、传送设备等）、机器和/或仪器。特别是自动化网络或工业自动化网络具有用于至少在参与控制和/或调节任务的组件之间（例如在控制单元与待控制的设备和/或机器之间）进行通讯的实时通讯协议（例如Profinet、Probus、实时以太网）。同样也充分考虑到了数据通过存储介质的安全传输。 

另外，除了实时通讯协议，还可以在自动化网络或工业自动化网络中，也仍提出至少另一种通讯协议（例如不需要具有实时性），例如用于对自动化网络中的一个或多个控制单元进行监督、安排、改变程序或/或改变参数。 

自动化网络可以包括例如有线的通讯组件和/或无线的通讯组件。另外，自动化网络包括至少一个自动化装置。 

自动化装置例如可以是计算机、个人电脑和/或有控制任务或控制能力的控制器。自动化装置尤其可以例如是工业自动化装置，其例如可以专 门设计、安排和/或设置用于控制和/或调节工业设备。这种自动化装置或工业自动化装置尤其可以具有实时功能，也就是说，能够实时控制或调节。为此，自动化装置或工业自动化装置可以包括例如实时操作系统，和/或至少另外支持用于通讯（例如Profinet、Profibus、实时以太网）的实时通讯协议。 

自动化网络包括多个传感器和促动器。促动器和传感器由至少一个控制装置控制。促动器、传感器和至少一个控制装置之间彼此交换数据。为了交换数据而使用自动化协议。至少一个控制装置控制促动器、传感器和数据交换，使在其中例如生产一种产品的机器生产过程不断进行。 

工业自动化装置可以是或者包括例如可编程控制器、可编程控制器的模块或一部分、集成在计算机或个人电脑中的编程控制器以及相应的现场装置、传感器和/或执行元件、输入和/或输出设备或用于连接在可编程控制器上的类似物。 

本实用新型的自动化协议可以理解为任何一种协议，其设置、适于和/或安排用于根据本说明书和自动化-装置进行通讯。这种自动化协议可以例如是Profi-Bus协议（例如根据IEC 61158/EN50170）、Profi-Bus-DP协议、Profi-Bus-PA协议、Profi-Net协议、Profi-Net-IO协议、根据AS-Interface的协议、根据IO-Link的协议、KNX协议、根据多点接口（Multipoint-Interface，MPI）的协议、用于点对点（Point-to-Point，PtP）连接的协议、根据S7通讯特点的协议（例如设计和安排用于西门子公司的可编程控制器之间的通讯），也或者是工业以太网协议或实时以太网协议或其它用于与自动化装置通讯的特殊协议。根据本说明书，也可以将上述多种协议任意组合设计为自动化协议。 

这里的网络节点特别是指一种用于自动化网络的两个子网络之间耦合的耦合节点。网络节点的作用是将数据从一个子网络继续传输到另一个子网络。网络节点的另一个作用是分别在两个子网络内部继续传输数据。 网络节点包括多个网络端口，通过这些网络端口继续传输数据。网络节点可以通过自动化网络的网络端口和数据线路与自动化网络的一个或多个网络设备相连接。 

根据本实用新型的实施方式，安装孔道设计用于容纳整个能量供给模块。这十分有利，因为这样一来，能量供给模块的任何一部分都不会伸出网络节点的壳体，而且不会使网络节点很难或根本不可能集中到一个开关盒内。 

根据本实用新型的实施方式，第二数据包括关于为至少一个网络设备提供能源所需的能源的提示。因此例如网络设备可以连接在网络节点上，其将第二数据传递给网络节点。然后，将第二数据通过接口从网络节点传输给能量供给模块。第二数据可以例如是由网络设备的用户手动输入的数据，第二数据包括关于为另一个网络设备提供能源所需的功率的提示。这可以例如是另一个网络设备的型号、功率等级，但或者也可以是所需功率的具体瓦数。 

关于为另一个网络设备提供能源所需的功率的提示也可以由各个网络设备自身自动传输。与手动传输的数据一样，这可以例如是型号、功率等级或所需功率的瓦数。 

另一方面，本实用新型涉及一种能量供给模块，其用于装入根据本实用新型的实施方式的网络节点的安装孔道中。能量供给模块包括至少一个用于连接在网络节点上的接口和用于连接在自动化网络上的多个端口。 

能量供给模块设计用于，至少一个能量供给模块通过至少一个端口通过自动化网络的至少一个网络数据电缆为上述自动化网络提供电能。此外，能量供给模块还设计用于通过网络节点的接口接收数据，而且通过端口中的至少一个经过至少一个网络数据电缆，将数据传输给至少一个网络设备。 

要注意的是，数据的传输与电能的传输相同，要通过至少一个网络数据电缆进行。此外还要注意的是，根据本实用新型的实施方式，能量供给模块设计用于简单地装入网络节点的安装孔道。这在需要将能量供给模块装入开关盒中的网络节点时特别具有优势。 

根据本实用新型的实施方式，能量供给模块设计用于通过网络节点的第二接口提供工作电压。还可以通过网络节点为能量供给模块进行工作电压供给。这里的工作电压是指能量供给模块工作所需的电压和供给网络设备所需的电压。 

可替换地或附加地，根据本实用新型的实施方式，通过用于电源设备的端口给能量供给模块提供工作电压。 

在同时通过电源设备和网络节点为能量供给模块提供工作电压的过程中，通过网络节点提供工作所需的电压，并且通过电源设备提供供给网络设备所需的电压。 

根据本实用新型的实施方式，能量供给模块包括控制装置和变压器。变压器具有用于电能输出的输出功率。以电流形式向至少一个网络设备输出的功率与变压器的输出功率相匹配。变压器设计用于将工作电压转换为电能的电压。控制装置可以调节应提供给至少一个网络设备的输出功率。在此由于输出电压固定不变，因此通过电流强度实现对输出功率的调节。控制装置可以例如通过一个连接在自动化网络上的端口来接收数据，这些数据包括关于至少一个网络设备工作所需的电功率的提示。这可以例如是型号、功率等级或具体瓦数。 

通过能量供给模块被供给电能的网络设备因此可以直接通过能量供给模块的端口向控制装置发送一条关于上述内容的提示。如果已给出最大可用功率，则不通过能量供给模块向其它网络设备提供电能，或者只向由优先权确定的预先选定的网络设备提供。 

如果例如三个网络设备通过能量供给模块被供给电能，并且第四网络设备同样需要电能供给，而能量供给模块的输出功率却不足以供给第四设备，则只能向具有最高优先权的设备提供电能。如果例如向第四设备和前三个设备之一充分提供最大可用功率，则不向前三个设备中的两个供电，条件是第四设备的优先权高于这两个目前不再被供给的设备。 

根据本实用新型的实施方式，能量供给模块包括至少一个滤波器。至少一个滤波器用于过滤电能的至少一个频域。 

过滤电能的确定频域有利于避免因电能传输对要传输的数据和网络设备造成影响。

另一方面，本实用新型涉及一个系统，其包括根据本实用新型实施方式的网络节点和根据本实用新型实施方式的能量供给模块。在此，能量供给模块位于网络节点的安装孔道中。这非常有利，因为能量供给模块通过安装孔道容纳在网络节点的壳体中，并且网络节点可以这样进一步也和装入例如开关盒中的能量供给模块一起使用。 

另一方面涉及一种通过网络节点经过自动化网络的至少一个网络数据电缆，为自动化网络的至少一个网络设备提供电能的方法，该网络节点具有在网络节点的安装孔道中的电能供给模块。 

此外，数据通过至少一个网络数据电缆从网络节点传输到网络设备。在此，同样使用至少一个网络数据电缆将电能从能量供给模块传输给网络设备。 

这种方法还包括例如通过网络节点为能量供给模块提供工作电压。根据本实用新型的其它实施方式，既可以通过网络节点，也可以通过外部电源设备，为能量供给模块提供工作电压，该外部电源设备通过端口与能量供给模块电连接。 

根据本实用新型的实施方式，通过能量供给模块将工作电压转换为电能的电压。还可以通过能量供给模块的控制装置来调节能量供给模块的输出功率。因此调节后的输出功率与提供给至少一个网络设备使用的功率相匹配，用于提供调节的电功率。如果达到能量供给模块的最大输出功率，可以通过优先级有目的地实现预定的网络设备的能源供给。例如，第一网络设备的优先级高于第二网络设备，并且已经达到能量供给模块的最大输出功率。在这种情况下，向具有较高优先级的网络设备供给电能，而不通过能量供给模块向优先级较低的网络设备提供电能。 

此外，这一方法还包括例如通过能量供给模块对电能的至少一个频域进行过滤。优选地，对电能的高频频域进行过滤，以避免对同样通过网络数据电缆传输的数据造成影响。 

附图说明

以下根据示例图对本实用新型的实施方式作进一步说明。图中示出： 

图1是用于安装在自动化网络的网络节点中的能量供给模块的示意图，其具有两个用于通过网络组件为能量供给模块提供工作电压的接口， 

图2是具有网络设备的、用于通过电源设备为能量供给模块提供工作电压的端口的能量供给模块的示意图， 

图3是根据本实用新型的实施方式的具有能量供给模块的网络组件的框图， 

图4是方法的流程图。 

具体实施方式

图1示出具有用于连接在网络节点上的一个接口102和用于连接在自动化网络的数据电缆上的多个端口104的一个能量供给模块100的外立面示意图。除此之外，能量供给模块100还具有两个用于通过网络节点为能量供给模块供电的接口106。 

能量供给模块100另外还包括变压器108和控制装置110。在工作过程中，数据通过网络节点的第一接口102由能量供给模块接收，并且通过端口104继续传输到自动化网络中的至少一个连接在能量供给模块上的网络设备。将数据从能量供给模块通过自动化网络的至少一个数据电缆传输到至少一个网络设备。网络节点通过端口106为能量供给模块100供电。换言之，网络节点通过插接口106为能量供给模块100提供工作电压。变压器108将工作电压转换为输出电压，输出电压通过端口104和至少一个网络数据电缆输出到至少一个与能量供给模块相连接的网络设备。在此，控制装置110这样控制能量供给模块的输出功率，以便于为至少一个网络设备输出足够的功率。 

如果达到了能量供给模块100的最大输出功率，则控制装置可以例如通过优先级取消为预定的端口104供电。当例如四个网络设备需要能量供给模块提供输出功率，且功率只够满足三个网络设备使用时，则向具有最高优先级的三个网络设备供电。 

可替换地，数据还可以通过接口102传输给能量供给模块，这些数据确定应使用哪些端口104来输出电能。这可以例如通过将网络设备连接在网络节点上来实现。 

驱动连接在能量供给模块上的网络设备所需的功率可以例如由网络设备通过至少一个网络数据电缆和端口104传输给能量供给模块100。这可以例如直接是相应的设备所需要的具体瓦数，或者也可以是型号或功率等级，控制装置110根据这些来确定所需的电功率。 

这些数据也可以通过接口102由能量供给模块100接收。这可以例如通过连接在网络节点上的网络设备进行。此时，也可以将所需功率，或者如上面说明的那样作为型号或功率等级直接传输给控制装置110。 

图2示出了能量供给模块100的示意图，与图1相比的区别在于，通过连接在能量供给模块100上的电源设备202，经由为此设置在能量供给模块100中的端口200为能量供给模块100供电。也就是说电源设备202通过端口200为能量供给模块100提供工作电压。类似于图1进行数据传输和为输出电能将工作电压向输出电压转换。 

图3示出了网络节点300的框图，其具有在网络节点300的安装孔道302中的能量供给模块100。能量供给模块100可以例如是图1或2中的、具有用于连接在网络节点300上的一个接口102和用于连接在自动化网络上的多个端口104的能量供给模块。 

网络节点300通过接口304与能量供给模块连接。接口304与导向开关310的数据线路308连结。开关310设计用于将数据从自动化网络的一个网络设备传输到另一个网络设备。开关310与多个全部设计用于将自动化网络的网络设备连接在网络节点300上的网络端口306连结。开关310因此可以例如通过端口306中的一个也或者多个端口306，将已经由能量供给模块100的一个网络端口104接收的数据传输到自动化网络的网络设备。反之，同样可以通过至少一个端口104接收数据，并且通过开关310输出到能量供给模块100。然后，通过至少一个端口104将这些数据从能量供给模块100输出到自动化网络的在此连接的网络设备。可以经由另一个接口（图3中没有示出）通过网络节点300，或经由如图2所示与电源设备202连接的端口200，为能量供给模块100供电。 

为了向能量供给模块提供工作电压，能量供给模块通过接口106和312与网络节点300连接。网络节点300通过这些接口为能量供给模块提供电能。 

图4示出一个方法的流程图。该方法包括通过至少一个网络数据电缆将数据从网络节点传输到网络设备的步骤S1和通过至少一个网络数据电缆将电能从能量供给模块传输到网络设备的步骤S2。要注意的是，无论是步骤S1中的数据传输还是步骤S2中的电能传输，都同样使用至少一个网络数据电缆。 

向能量供给模块提供工作电压驱动其工作。这可以例如通过电源设备或通过网络节点来完成。另外，可以在能量供给模块中存在滤波器，其至少过滤电能的一个频域，从而避免对数据传输造成影响。 

参考标号表 

100能量供给模块 

102接口 

104端口 

106接口 

108变压器 

110控制装置 

200端口 

202电源设备 

300网络节点 

302安装孔道 

304接口 

306网络端口 

308数据线路 

310开关 

312接口。 

Claims (11)

1.一种用于自动化网络的网络节点（300），其特征在于，具有

-至少一个数据线路（308），

-包裹所述网络节点的壳体，

-在所述壳体中的用于能量供给模块（100）的安装孔道（302），所述能量供给模块通过至少一个数据线路为所述自动化网络的至少一个网络设备提供电能，

-在所述安装孔道中的用于所述能量供给模块的接口（304），

-用于所述自动化网络的多个网络端口（306），

其中，当所述能量供给模块位于所述安装孔道中时，所述网络节点通过所述接口与所述能量供给模块相连接，

其中所述接口与至少一个数据线路电连接，并且所述数据线路能与至少一个网络端口电连接或者所述数据线路与至少一个网络端口电连接，

其中所述网络节点设计用于通过所述网络端口在自动化网络内部传输第一数据，并且

其中所述网络节点设计用于通过所述接口将第二数据传输给所述能量供给模块。

2.根据权利要求1所述的网络节点，其特征在于，所述安装孔道设计用于容纳整个所述能量供给模块。

3.根据权利要求1或2所述的网络节点，其特征在于，所述第二数据包括关于为至少一个网络设备提供能源所需的能源的提示。 

4.根据权利要求1或2中任一项所述的网络节点，其特征在于，所述第二数据包括关于为至少一个网络设备提供能源所需的电压的提示。

5.一种能量供给模块（100），其特征在于，用于安装在根据权利要求1-4中任一项所述的网络节点（300）的安装孔道（302）中，所述能量供给模块具有

-连接在所述网络节点上的接口（102），和

-多个连接在自动化网络上的端口（104），

其中所述能量供给模块设计用于，通过至少一个端口通过所述自动化网络的至少一个网络数据电缆为所述自动化网络的至少一个网络设备提供电能，

其中所述能量供给模块设计用于通过所述网络节点的所述接口接收数据，并且通过所述端口中的至少一个通过所述至少一个网络数据电缆将所述数据传输给所述至少一个网络设备。

6.根据权利要求5所述的能量供给模块，其特征在于，所述能量供给模块设计用于通过所述网络节点的第二接口（106）提供工作电压。

7.根据权利要求5所述的能量供给模块，其特征在于，所述能量供给模块具有用于电源设备（202）的端口（200），并且其中所述能量供给模块设计用于通过所述电源设备的所述端口提供工作电压。

8.根据权利要求6或7中任一项所述的能量供给模块，其特征在于，其中所述能量供给模块包括控制装置（110）和具有用于输出所述电能的输出功率的变压器（108），

其中所述变压器设计用于，将所述工作电压转换为所述电能的电压，并且 

其中所述控制装置设计用于控制所述变压器，从而调节所述输出功率。

9.根据权利要求5-7中任一项所述的能量供给模块，其特征在于，

其中所述能量供给模块包括至少一个滤波器，

其中所述至少一个滤波器设计用于过滤所述电能的至少一个频域。

10.根据权利要求8所述的能量供给模块，其特征在于，

其中所述能量供给模块包括至少一个滤波器，

其中所述至少一个滤波器设计用于过滤所述电能的至少一个频域。

11.一种系统，其特征在于，包括根据权利要求1-4中任一项所述的网络节点和根据权利要求5-10中任一项所述的能量供给模块，其中所述能量供给模块位于所述网络节点的安装孔道中。 

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