DE102004043186B4

DE102004043186B4 - Strom- und Datenübertragungsaufbau und Verfahren zum Übertragen von Strom und Daten

Info

Publication number: DE102004043186B4
Application number: DE102004043186.8A
Authority: DE
Inventors: David D. Brandt; Wayne H. Wielebski
Original assignee: Rockwell Automation Technologies Inc
Current assignee: Rockwell Automation Technologies Inc
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2015-08-13
Anticipated expiration: 2024-09-08
Also published as: DE102004043186A1; US7173345B2; US20050285450A1

Abstract

Strom- und Datenübertragungsaufbau, aufweisend: einen Körper, einen ersten und einen zweiten Stromleiter, die in dem Körper angeordnet und so konfiguriert sind, dass sie zwei Phasen eines Dreiphasenstroms zu einem Steuergerät leiten, und einen dritten Stromleiter, der in dem Körper angeordnet und so konfiguriert ist, dass er Datensignale und eine dritte Phase des Dreiphasenstroms zu dem Steuergerät überträgt, einen neutralen Stromleiter, der in dem Körper angeordnet und so konfiguriert ist, dass er in Zusammenwirkung mit dem dritten Stromleiter Strom rückführt und Datensignale leitet, das Steuergerät zum Steuern einer Last, und einen Unterbrecher zum Unterbrechen der Stromzufuhr durch den ersten und den zweiten Stromleiter zu dem Steuergerät, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, den Dreiphasenstrom zu der Last in Reaktion auf über den dritten und den neutralen Stromleiter empfangene Datensignale zu steuern und der dritte Stromleiter und der neutrale Stromleiter so konfiguriert sind, dass sie bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr durch den ersten und den zweiten Stromleiter zu dem Steuergerät die Übertragung der dritten Phase des Dreiphasenstroms sowie der Datensignale zu dem Steuergerät aufrecht erhalten, und der Aufbau einen Diagnoseschaltkreis aufweist, der mit den Stromleitern verbunden und so konfiguriert ist, dass er einen Systemzustand in Reaktion auf die Datensignale ermittelt.

Description

Die vorliegende Technik betrifft die Strom- und Datenverteilung in einem vernetzten System bzw. einem Netzwerksystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Technik die Verteilung von sowohl Strom- wie Datensignalen über einen Stromleiter.
In einer Anzahl von Anwendungen erfordern vernetzte Systeme die Verteilung von sowohl Strom- wie Datensignalen zu einer Anzahl von Geräten sowie ausgehend aus diesen. Beispielsweise in industriellen Anwendungen kann ein vernetztes System Strom, typischerweise Dreiphasenstrom, sowie geeignete Datensignale zu einer Anzahl von Orten verteilen. In herkömmlichen System werden Strom- und Datensignale über diskrete Verdrahtungspfade übertragen. Das heißt, Strom wird über entsprechende Stromdrähte verteilt und Daten werden über entsprechende Datendrähte verteilt, wobei beide Drahtsysteme in getrennten schutzisolierten Rohren oder Kabelumhüllungsrohrleitungen angeordnet sind.
Beispielsweise kann die vernetzte bzw. Netzwerksteuerung für einen Motor drei Drähte zur Übertragung von Dreiphasenstrom erfordern, einen oder mehrere Drähte für einen zweiten Strompegel bzw. ein zweites Stromniveau, einen Erdungsmassedraht zur Verbindung mit Masse, einen neutralen Draht zur Rückführung der Stromsignale und ein Paar von Datendrähten für die Kommunikation von Datensignalen. Ein herkömmliches System kann dadurch neun oder mehr diskrete Drahte für den Betrieb erfordern. Einige Systeme nutzen außerdem einen zusätzlichen Leiter für die Überlagerungs- oder Notfalldatenkommunikation. Dies wiederum fuhrt zu erhöhten Kosten unter Bezug auf sowohl die Herstellung wie die Installation. Die große Anzahl von Leitern, die erforderlich ist, erhoht außerdem die Wahrscheinlichkeit, dass ein Problem auftritt, wie etwa ein Kurzschluss, der in einem der Drähte auftritt. Dies wiederum kann zu einer Erhöhung von Kosten, insbesondere Wartungskosten fuhren.
In komplexeren Systemen konnen Strom- und Datensignale zu einer Anzahl von Geraten, Sensoren und Steuerschaltungen sowie ausgehend von diesen verteilt werden, die samtliche zusammenwirkend arbeiten. Das System kann demnach eine Verbindung mit Übertragungskabeln und Verzweigungskabeln vorsehen, die sich ausgehend von den Übertragungskabeln mit Hilfe von Leitern erstrecken, die als Anzapfungen für die Verzweigungskabel dienen. Wenn in zahlreichen herkömmlichen Netzwerken ein elektrisch stromaufwärts gelegenes Gerät außer Betrieb genommen wird, können jedoch die elektrisch stromabwarts gelegenen Gerate, obwohl diese korrekt arbeiten, ebenfalls außer Betrieb versetzt werden. Dies kann zu unerwunschten Abschaltzeiten fuhren, in denen eine Reparatur insgesamt den Betrieb der gesamten Installation stört. Es ware deshalb von Vorteil, Strom zu den verschiedenen Komponenten eines derartigen Systems unabhängig unterbrechen zu konnen.
Herkömmlicherweise sind stromabwarts von den Übertragungskabeln und Verbindern zum Verbinden von Verzweigungskabeln mit den Übertragungskabeln manuelle Unterbrecher vorgesehen. Ein getrenntes Gerat ist deshalb lediglich für die selektive, insbesondere manuelle Unterbrechung von Strom zu einer Komponente erforderlich. Auch dies fuhrt zu erhohten Kosten sowohl bei der Herstellung wie der Installation.
Von Zeit zu Zeit konnen Probleme in bestimmten Geräten des Netzwerks auftreten, die ein gesamtes oder teilweises Abschalten des Gerats bzw. Systems erfordern. Betriebsablaufe konnen tatsächlich zu einem vollstandigen oder teilweisen Anhalten gebracht werden, beispielsweise zum Diagnostizieren und Reparieren des Problems in einem speziellen Gerät. Außerdem kann ein vollständiges oder teilweises Abschalten des Systems in Reaktion auf einen Überlagerungszustand des Systems in Ubereinstimmung mit einem Überlagerungsprotokoll auftreten.
Wahrend des Abschaltens kann es erforderlich sein, den Betriebsstrom zu einer Last, wie etwa einem Motor, für Reparaturzwecke zu unterbrechen. Während eine Komponente einer Reparatur unterliegt, kann sie ublicherweise vom Hauptstrom getrennt und dadurch aus dem System ausgeschlossen werden. In herkömmlichen vernetzten Systemen kann dies zu einem Verlust an Betriebsstrom und sogar Daten zu den Steuereinrichtungen fuhren, die mit der Last verbunden sind, wie etwa ein Relais, eine Schutzschaltkreis, eine Erfassungsschaltung, Stellorgane, Controller, Antriebe und dergleichen. Ohne diese Strom- und Datensignale kann es für einen Techniker schwierig sein, eine Diagnoseanalyse der Komponente bzw. des Systems insgesamt durchzufuhren. Dies kann zu einer aufwandigen Reparatur und zu Abschaltzeiten sowohl für das System wie die Komponente fuhren. Es besteht deshalb ein Bedarf, wahrend Diagnosetests des Systems den Hauptstrom zu unterbrechen, während ein zweites Stromniveau sowie Datensignale zu und von einer oder mehreren abgetrennten Komponenten aufrecht erhalten wird.
Wie nachfolgend erläutert, ist die vorliegende Technik mit zahlreichen dieser Belange befasst.
CH 431332 A offenbart eine Netzüberlagerungs-Verbrauchsmeldeanlage mit einem Sender, der von einem Verbrauchsmesser mittels eines Umschalters gesteuert wird und durch periodisches Anschalten eines elektrischen Reihenschwingkreises an ein Wechselstrom-Energieverteilungsnetz der Wechselspannung tonfrequente Signalspannungen impulsweise überlagert.
DE 20118086 U1 offenbart ein Verteilersystem für zwei oder mehrere Verbraucher, insbesondere Wechselstromverbraucher, wobei jedem Verbraucher mindestens ein eigenes Baugruppenmodul zugeordnet ist, das den Strom zum jeweiligen Verbraucher festlegt, mit einem gemeinsamen Zentralmodul in Verbindung steht und Lastschaltelemente in den zu den Verbrauchern führenden Leitungen ansteuert, wobei jedes Baugruppenmodul mindestens einen Mikroprozessor aufweist, der über mindestens einen digitalen Datenbus, vorzugsweise einen CAN-Bus, mit dem gemeinsamen Zentralmodul in Verbindung steht.
DE 296 05 846 U1 offenbart ein elektrisches Verteilersystem mit programmierbaren Verteilereinrichtungen, in denen Nebenleitungen aus einer Hauptleitung abgezweigt werden.
DE 201 14 547 U1 offenbart eine SMS-Vorrichtung, die über eine Schnittastelle mit Power-Line-Sensormodulen gekoppelt ist.
DE 19908045 A1 zeigt ein Hybridkabel, das einen Verteiler mit einem Umrichter verbindet. Das Hybridkabel beinhaltet drei Starkstromleitungen und einen zugehörigen Nullleiter, Systembusleitungen und Versorgungsspannungsleitungen.
US 2003/0 133 238 A1 betrifft ein Netzstromverteilungssystem mit einer Primärstromquelle und einer Sekundärstromquellen. Die Sekundärstromquelle erhält über einen Empfangsvorrichtung ein Kommunikationssignal von einem Signalgenerator, der sich der an der Primärstromquelle befindet. Bei Unterbrechung des Empfangs dieses Kommunikationssignals an der Sekundärstromquelle wird die Sekundärstromquelle mittels Stromunterbrechungsschalter von dem Netzstromverteilungssystem getrennt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Strom- und Datenverteilung in einem vernetzten System zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Hauptansprüche gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt umfasst die vorliegende Technik einen Strom- und Datenübertragungsaufbau. Innerhalb eines Körpers des Aufbaus sind erste, zweite und dritte Stromleiter so konfiguriert, dass sie Dreiphasenstrom leiten. Der dritte Leiter, der in Verbindung mit einem neutralen Leiter arbeitet, leitet außerdem Datensignale sowie eine Phase des Dreiphasenstroms. Außerdem umfasst der Aufbau einen Unterbrecher, der so konfiguriert ist, dass er Strom durch die ersten und zweiten Stromleiter unterbricht. Der Aufbau ist demnach so konfiguriert, dass er den Fluss einer Phase des Dreiphasenstroms sowie der Datensignale zu einem Gerät bei Unterbrechung der ersten und zweiten Stromleiter aufrecht erhält.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Technik einen alternativen Strom- und Datenübertragungsaufbau. Der Aufbau umfasst erste und zweite Stromleiter, die in einem Körper angeordnet und so konfiguriert sind, dass sie zwei Phasen von Dreiphasenstrom leiten. Außerdem umfasst der Aufbau einen dritten Leiter, der so konfiguriert ist, dass er eine Phase des Dreiphasenstroms sowie Datensignale zu einem Gerät überträgt, wobei der dritte Leiter mit einem neutralen Leiter zusammenwirkend arbeitet.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Technik noch einen weiteren Strom- und Datenübertragungsaufbau, enthaltend mehrere primäre Stromleiter, die so konfiguriert sind, dass sie einen Dreiphasenstrom zu einem Gerät leiten. Der Aufbau umfasst außerdem einen sekundären Stromleiter, der so konfiguriert ist, dass er einen sekundären Strom und Datensignale mit einem zusatzlichen Leiter zusammenwirkend führt. Außerdem umfasst der Aufbau einen Satz von Anzapfleitern, die jeweils mit den primaren Leitern, dem sekundaren Stromleiter und dem zusatzlichen Stromleiter verbunden und so konfiguriert sind, dass sie den Dreiphasenstrom, den sekundären Strom und die Datensignale zu einem zweiten Gerät übertragen. Der Aufbau umfasst außerdem einen Unterbrecher, der so konfiguriert ist, dass er den Dreiphasenstrom zu einem oder zwei zweiten Geräten unterbricht, während er den sekundaren Strom und die Datensignale aufrecht erhält.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Technik ein Verfahren zum Übertragen von Strom und Daten. Das Verfahren umfasst das Anlegen von zwei Phasen von Dreiphasenstrom an ein Gerat über erste und zweite Stromleiter und das Anlegen einer dritten Phase des Dreiphasenstroms an ein Gerat uber einen dritten Leiter. Das Verfahren umfasst außerdem das Anlegen von Datensignalen an das Gerat über den dritten Stromleiter, der in Verbindung mit einem neutralen Leiter arbeitet. Außerdem umfasst das Verfahren das Anlegen von Dreiphasenstrom und Datensignalen an ein zweites Gerat uber einen Satz von Anzapfleitern, die jeweils mit den ersten, zweiten, dritten und den neutralen Leitern verbunden sind. Falls erwünscht, kann das Verfahren außerdem das Unterbrechen von zwei Phasen des Dreiphasenstroms zu einem Gerat umfassen, während eine Phase des Dreiphasenstroms und die Datensignale aufrecht erhalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden genannten sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung erschließen sich aus einem Studium der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezug auf die Zeichnungen; in diesen zeigen:
1 schematisch einen Abschnitt eines beispielhaften vernetzten Systems, das die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthalt;
2 ein Schema eines Kabelaufbaus mit mehreren Leitern fur das beispielhafte System von 1, zum Leiten von Strom- und Datensignalen zu einem Netzwerkgerät bzw. vernetzten Gerat;
3 ein elektrisches Schema einer alternativen Ausfuhrungsform eines Kabelaufbaus zum Leiten von Strom- und Datensignalen zu einem Gerät;
4 eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Kabels mit mehreren Leitern und im wesentlichen rechteckigem Profil;
5 eine Querschnittsansicht einer alternativen Anordnung fur ein beispielhaftes Kabel mit im wesentlichen rechteckigem Profil, wobei die alternative Anordnung einen umhüllungsfreien Leiter enthält;
6 eine alternative Anordnung fur ein beispielhaftes Kabel mit im wesentlichen kreisformigem Profil;
7 eine Querschnittsansicht einer alternativen Anordnung fur ein beispielhaftes Kabel mit im wesentlichen kreisformigem Profil und einer leitenden Schicht, die uber dem Umfang der verbleibenden Leiter angeordnet ist;
8 schematisch einen Strom- und Datenubertragungsaufbau mit einem Satz von Verzweigungsleitern, die jeweils mit einem Satz primarer Leiter verbunden sind;
9 schematisch einen Strom- und Datenubertragungsaufbau mit einem Satz interner Unterbrecher;
10 schematisch einen Strom- und Datenübertragungsaufbau mit mehreren Satzen von Verzweigungsleitern, die jeweils mit einem einzigen Satz primarer Leiter verbunden sind;
11 schematisch einen Strom- und Datenübertragungsaufbau mit elektrischen Leitern in Y-Adapterkonfiguration;
12 schematisch einen Strom- und Datenübertragungsaufbau mit mehreren Anzeigeeinrichtungen, wie etwa LEDs, die elektrisch parallel zu jedem Stromleiter und entsprechenden Verzweigungsleitern geschaltet sind;
13 schematisch einen Strom- und Datenübertragungsaufbau mit Schaltungsschutzkomponenten, die auf den Stromleitern angeordnet sind sowie auf den entsprechenden Verzweigungsleitern, wobei der Aufbau außerdem LED-Anzeigeeinrichtungen enthalt;
14 schematisch einen Strom- und Datenübertragungsaufbau mit einem Diagnoseschaltkreis, der mit den primären Leitern sowie den Verzweigungsleitern verbunden ist;
15 schematisch einen Strom- und Datenubertragungsaufbau mit einem Netzwerkschnittstellenschaltkreis, der mit geeigneten Verzweigungsleitern verbunden ist;
16 schematisch einen Strom- und Datenubertragungsaufbau mit einem Netzwerkschnittstellenschaltkreis, der mit den geeigneten Stromleitern verbunden ist, und mehreren Schaltern, die sowohl auf den Primarleitern wie den Verzweigungsleitern angeordnet sind;
17 schematisch einen Strom- und Datenübertragungsaufbau mit Überlagerungseinrichtungen, die sowohl auf den primaren Leitern wie den Verzweigungsleitern angeordnet und mit dem Netzwerkschnittstellenschaltkreis verbunden sind; und
18 schematisch einen Strom- und Datenübertragungsaufbau mit einem Datenanschluss, der sowohl mit den geeigneten primaren Leitern wie den Verzweigungsleitern verbunden ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG SPEZIELLER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In industriellen Anwendungen ist eine wirksame Verteilung von Strom- und Datensignalen von Belang. In 1 ist ein beispielhafter Abschnitt eines Strom- und Datenverteilungssystems 10 gezeigt. Obwohl zu Erläuterungszwecken die vorliegende Ausfuhrungsform eine industrielle Anwendung betrifft, kann die vorliegende Technik auf eine beliebige Anzahl von Anlagen zur Anwendung gelangen, in denen eine wirksame Strom- und Datenverteilung von Belang ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Strom- und Datenverteilungssystem 10 eine Dreiphasenstromquelle 12, wie etwa einen Generator oder ein Stromnetz. Der Dreiphasenstrom kann Wechselstrom, wie etwa 480V-Strom, sein, der eine Last 14 mit Strom versorgt. Beispielsweise kann es sich bei der Last 14 um einen Elektromotor handeln, der mit 480V-Dreiphasen-Wechselstrom betrieben wird. Für die vorliegenden Zwecke kann ein beliebiger Spannungs- bzw. Stromnennwert fur den Wechselstrom in Betracht kommen. Die Stromquelle 12 kann außerdem so konfiguriert sein, dass sie andere Niveaus bzw. Pegels und andere Arten von Strom bereitstellt, wie etwa einen 24V-Gleichstrom zusammen mit dem primären Dreiphasenstrom.
Um einen wirksamen Betrieb zu erzielen, kann es vorteilhaft sein, dass die Last 14 in Reaktion auf sowie in Zusammenwirkung mit anderen Systembedingungen arbeitet. Das heißt, die Last 14 kann wirksamer sein, wenn sie beispielsweise im Hinblick auf den Status bzw. den Zustand anderer Motoren, Sensoren, Controller oder beliebiger anderer Komponenten betrieben wird, die im gesamten System 10 vorliegen. Das System 10 erleichtert dadurch die Übertragung von Datensignalen zu diesen verschiedenen Komponenten und ausgehend von diesen.
In dem beispielhaften System 10 konnen die Dreiphasenstrom- und -datensignale über mehrere Leiter 16 übertragen und kommuniziert werden. Mehr im Einzelnen kann der Dreiphasenstrom jeweils auf Stromleitern 18 geleitet werden. Wie nachfolgend erlautert, konnen Datensignale uber das gesamte System 10 uber einen neutralen Leiter 20 und einen der Stromleiter 18 übertragen werden. Um Strom- und Datensignale gleichzeitig über einen Stromleiter zu leiten, konnen die Datensignale in Übereinstimmung mit einem Datenkommunikationsprotokoll übertragen werden. Um das System 10 zu schützen sowie mit üblicherweise akzeptierten Konstruktionsstandards übereinzustimmen, kann das System 10 zusatzlich einen Erdungsmasseleiter 22 umfassen, der einen Pfad zur Erdungsmasse bereitstellt. Jeder dieser Leiter kann, wie nachfolgend erlautert, in einem einzigen Kabel angeordnet sein, wodurch eine einfachere und kompaktere Konfiguration bereitgestellt wird.
Um das System 10 vor Stromstößen zu schützen, kann die Schutzschaltung 24 elektrisch stromabwarts von der Stromquelle 12 sowie stromaufwärts des gesamten oder eines großen Teils des Rests des Netzwerks angeordnet sein. Es soll jedoch bemerkt werden, dass die Schutzschaltung 24 elektrisch benachbart zu der Last oder der Komponente angeordnet werden kann, die sie schutzt. Die Schutzschaltung 24 kann sogar in die Netzwerkkomponente selbst integriert sein. Einfach gesagt, kann die Schutzschaltung 24 in Bezug auf das vernetzte System verteilt und dezentralisiert sein. Die Schutzschaltung 24 kann außerdem beispielsweise Stromunterbrecher sowie Sicherungen umfassen, die jeweils so ausgelegt sind, dass verhindert wird, dass ungeeignete Strompegel bzw. -niveaus den Rest des Strom- und Datenverteilungssystems 10 sowie die spezielle Komponente erreichen. Wie nachfolgend im Einzelnen erläutert, kann die Schutzschaltung 24 so konfiguriert sein, dass sie eine Fernauslosung und Rucksetzung erleichtert.
Verbunden mit den Leitern 16, und elektrisch zwischen der Last 14 und der Quelle 12 angeordnet, kann ein Gerät 26 vorgesehen sein, wie etwa ein Relais, ein Motorcontroller oder ein Motorstarter. Das Gerät 26 kann in Reaktion auf ein geeignetes Datensignal Dreiphasenstrom zu der Last 14 unterbrechen. Wie vorstehend erlautert, kann eine Entscheidung zur Unterbrechung von Strom zu der Last 14 auf der Grundlage uberwachter Bedingungen bzw. des Zustands des Systems 10 erfolgen. Das System 10 umfasst typischerweise eine Anzahl von Sensoren und Schaltungen, die im ganzen System angeordnet sind.
Vorteilhafterweise konnen die durch diese Schaltungen oder Sensoren gesammelten Daten zu einem zentralen Ort bzw. einer zentralen Stelle ubertragen werden, wie etwa einem Fernsteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 28. Der Fernsteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 28 kann als Empfangs- und Verarbeitungszentrum fur eine beliebige Anzahl von Datensignalen dienen. Außerdem kann der Überwachungsschaltkreis 28 geeignete Reaktionssignale fur verschiedene Komponenten in dem System 10 erzeugen. Mit anderen Worten kann der Fernsteuerungs- und Uberwachungsschaltkreis 28 als Nervenzentrum für das System 10 dienen. Es wird jedoch bemerkt, dass der Schaltkreis 28 einen oder mehrere einzelne Controller, Computer und dergleichen in einem einzigen oder entfernten Orten enthalten kann. Ferner wird bemerkt, dass der Steuerschaltkreis 28 im gesamten System verteilt sein kann. Das heißt, die Steuerschaltung 28 kann elektrisch benachbart zu den verschiedenen Netzwerkkomponenten zu liegen kommen. Tatsächlich kann die Steuerschaltung 28 sogar in die Netzwerkkomponenten selbst integriert sein. In derartigen Systemen muss das Netzwerk nicht notwendigerweise eine ”zentrale Steuerung” enthalten sein; vielmehr kann eine vollstandige Sammlung von Fernsteuerungs- und Uberwachungsschaltkreisen 28 vorgesehen sein, die miteinander in Tandemweise arbeiten.
Im Betrieb kann der Fernsteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 28 Datensignale vom gesamten Strom- und Datenverteilungssystem 10 empfangen. Es wird bemerkt, dass der Überwachungs- und Steuerschaltkreis 28 im gesamten Netzwerk verteilt und dezentralisiert sein kann. Wie nachfolgend naher erlautert, können diese Datensignale über einen der Stromleiter 18 und einen neutralen Leiter 20 übertragen werden, die miteinander zusammenwirkend arbeiten (beispielsweise uber ein unterschiedliches Signalprotokoll). Der beispielhafte Fernsteuerungsschaltkreis 28 ist demnach mit dem neutralen Leiter 20 sowie dem geeigneten Stromleiter 18 verbunden. In Verbindung mit dem Fernsteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 28 kann ein Fernsteuerort bzw. eine entfernte Stelle 30 vorgesehen sein. Der entfernte Ort 30 kann eine Stelle fur einen Netzwerkverwalter oder eine Bedienperson zum Betrachten von Signalen sein, die durch den Steuer- und Uberwachungsschaltkreis 28 empfangen werden, den Status des Systems 10 ermitteln, Steuerfunktionen durchführen und dergleichen. Der Fernsteuerort 30 kann außerdem einen Mechanismus bereitstellen, durch den die Bedienperson verschiedene einzelne oder Satze von Komponenten oder Betriebsabläufen des vernetzten Systems 10 fernsteuern oder manuell steuern kann.
Der Fernsteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 28 kann beispielsweise Datensignale von Sensoren oder Stellorganen 32 umfassen, die im gesamten System 10 angeordnet sind. Die Sensoren und Stellorgane 32 und die verschiedenen vernetzten Einrichtungen bzw. Gerate 26 konnen fur ihren Betrieb einen anderen Strompegel bzw. ein anderes Stromniveau als den beispielhaft genannten 480V-Wechselstrom erfordern. Beispielsweise konnen die Sensoren und Stellorgane 32 ein Stromniveau wie etwa einen 110V-Einphasenwechselstrom oder einen 24V-Gleichstrom erfordern. Ein Stromversorgungsschaltkreis 34 kann elektrisch zwischen der Stromquelle 12 und den Sensoren und Stellorganen 32 angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist der beispielhafte Stromversorgungsschaltkreis 34 mit dem Stromleiter 18, dem neutralen Leiter 20 und dem Erdungsmasseleiter 22 verbunden. Der Stromversorgungsschaltkreis 34 kann eine einzelne Phase des Dreiphasenstroms empfangen und in geeigneter Weise diesen Strom auf einen Betriebsstrompegel umsetzen. Außerdem kann der Stromversorgungsschaltkreis Betriebsstrom von dem Stromleiter 18 empfangen. Beispielsweise kann der Stromversorgungsschaltkreis 34 den 110V-Einzelphasenwechselstrom in einen 24V-Gleichstrom gleichrichten. Außerdem kann der Stromversorgungsschaltkreis 34 mit dem Masseleiter 22 derart verbunden sein, dass der Stromversorgungsschaltkreis mit einem Pfad bzw. einer Erdungsmasse versehen ist.
Mit einem geeigneten Strom können die Sensoren und Stellorgane 32 Datensignale im gesamten System 10 empfangen und übertragen. Beispielsweise kann der Sensor einen Sensor umfassen, der den Status bzw. die Position einer Maschinenkomponente oder eines Werkstücks anzeigt. Das heißt, der Sensor 32 kann so konfiguriert sein, dass er anzeigt, ob sich die Komponente bzw. das Werkstück in einer geeigneten Position befindet, damit Programm- oder manuell gesteuerter Betrieb ablaufen kann. Außerdem konnen die Stellorgane beispielhaft beliebige geeignete Einrichtungen umfassen, wie etwa Schalter, Relais, (Elektro-)Motoren, Steuerventile, Pumpen, Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder dergleichen.
Die durch die Sensoren 32 gewonnenen Daten oder diejenigen, die fur den Zustand der Stellorgane 32 reprasentativ sind, konnen nicht in einer Form vorliegen, die durch den Fernsteuerungs- und Uberwachungsschaltkreis 28 interpretierbar ist. Ein Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36 übersetzt deshalb diese Signale in Datensignale, die besser geeignet sind. Das heißt, die Netzwerkschnittstelle kann die Rohdaten in Datensignale in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Datenkommunikationsprotokoll übersetzen. Derartige Protokolle können Standardprotokolle enthalten, die auf diesem Gebiet der Technik bekannt sind, wie etwa das DeviceNet-Protokoll, das ControlNet-Protokoll, das ProfiBus-Protokoll und dergleichen. Außerdem kann der Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36 Ruckfuhrungsdatensignale von dem Fernsteuerungs- und Uberwachungsschaltkreis 28 zu den Sensoren bzw. Stellorganen 32 ubersetzen. Um Datensignale zu ubertragen, ist die Netzwerkschnittstelle mit dem geeigneten Stromleiter elektrisch verbunden; das heißt, der Stromleiter 18 fuhrt Datensignale genauso wie der neutrale Leiter 20. Im Betrieb übersetzt der Schnittstellenschaltkreis 36 die empfangenen Datensignale und sendet Reaktionssignale, die ihrerseits ein Stellorgan bezüglich seiner Funktion instruieren.
Sobald diese Signale von den Sensoren und Stellorganen 32 durch den Fernsteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 28 empfangen werden, konnen sie derart interpretiert werden, dass die geeigneten Reaktionssignale fur die Gerät 26 ermittelt werden, wodurch die Last 14 gesteuert wird. Der Fernsteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 28 kann uber die Leiter 16 die geeigneten Datensignale im gesamten System 10 fuhren bzw. leiten. Verbunden mit den Leitern 16 kann ein Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 vorgesehen sein, der die Leiter 16 anzapft und die geeigneten Strom- und Datensignale zu dem Gerat 26 ubertragt und andererseits bzw. damit zu der Last 14. In der dargestellten Ausführungsform leitet ein Satz von Verzweigungsstromleitern 42 Dreiphasenstrom durch den Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 und in das Gerat 26 hinein. Mit diesen Verzweigungsleitern kann ein Unterbrecher 44 verbunden sein, der dazu konfiguriert ist, zumindest eine Phase des Dreiphasenstroms zu unterbrechen, bevor der Strom das Gerät 26 erreicht, wie nachfolgend erläutert. Vorteilhafterweise erleichtert die Unterbrechungsstelle eine Stromunterbrechung zu der Last 14 stromaufwarts von dem Gerät 26, wodurch gegebenenfalls eine Stromphase das Gerät 26 bzw. die Last 14 erreichen kann. Außerdem leitet der Strom- und Datenübertragungsaufbau 40 Netzwerkdatensignale zu dem Gerät 26, wodurch die Last 14 gesteuert wird. Das heißt, der Ubertragungsaufbau 40 kann Datensignale empfangen und seinerseits ein Signal er zeugen, das das Gerat 26 ausschaltet bzw. kippen lässt, wodurch der Strom zur Last 14 unterbrochen wird.
Innerhalb des Strom- und Datenubertragungsaufbaus 40 können sich verschiedene Arten eines zusätzlichen Schaltkreises 46 befinden. Der zusätzliche Schaltkreis kann so konfiguriert sein, dass er Signale überträgt, die den Zustand des Geräts 26 anzeigen. Beispielsweise kann der zusätzliche Schaltkreis ein Reaktionssignal erzeugen, wenn ein Relais gekippt bzw. aus- oder umgeschaltet wird, wodurch ein Stromverlust zu der Last 14 bestätigt wird. Der zusatzliche Schaltkreis 46 kann eine beliebige Anzahl von Funktionen fur den Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 sowie das System 10 bereitstellen. Der zusatzliche Schaltkreis 46 kann verwendet werden, um ein sekundares Signal darzustellen, das den Status einer beliebigen Anzahl von Systemzustanden anzeigt.
Der zusätzliche Schaltkreis 46 kann von einem anderen Strom betrieben werden als demjenigen, der durch den Haupt-(beispielsweise 480V-)Wechseldreiphasenstrom bereitgestellt wird. Der Stromversorgungsschaltkreis 34 kann deshalb dazu verwendet werden, das Stromsignal von den Stromleitern auf einen Pegel bzw. ein Niveau zu ändern, das für den zusatzlichen Schaltkreis 46 geeignet ist. Wie vorstehend angesprochen, kann der Stromversorgungsschaltkreis 34 mit einem der Stromleiter, dem neutralen Leiter 20 und der Erdungsmasse 22 verbunden sein. Der Stromversorgungsschaltkreis 34 empfangt eine Phase des Dreiphasenstroms und setzt diesen Strom auf einen Strompegel um, der für den zusatzlichen Schaltkreis 46 besser geeignet ist. Beispielsweise kann der Stromversorgungsschaltkreis 34 den Einphasen-110V-Wechselstrom in einen 24V-Gleichstrom gleichrichten und umsetzen. Sobald der Strom geeignet konditioniert und umgesetzt ist, liefert der Stromversorgungsschaltkreis ausreichend Strom zu dem zusätzlichen Schaltkreis 46. Außerdem kann der zusatzliche Schaltkreis 46 daraufhin diesen konditionierten Strom gegebenenfalls zu dem Gerät 26 fur den Betrieb ubertragen. Wenn das Gerät 26 einen anderen Strompegel benötigt als denjenigen des zusatzlichen Schaltkreises 46, kann der Stromversorgungsschaltkreis 34 direkt mit dem Gerat 26 verbunden sein, um einen geeigneten Strompegel bzw. ein geeignetes Stromniveau bereitzustellen.
Ahnlich den Sensoren und Stellorganen 32 kann der zusätzliche Schaltkreis 46 nicht in der Lage sein, Datensignale bereitzustellen, die durch den Fernsteuerungs- und Uberwachungsschaltkreis 28 interpretierbar sind und umgekehrt. Der Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36 kann deshalb auch innerhalb des Strom- und Datenübertragungsaufbaus 40 bereitgestellt sein. Wie vorstehend angesprochen, empfängt der Netzwerkschnittstellenschaltkreis Datensignale von dem zusatzlichen Schaltkreis 46 und ubersetzt die Signale in Datensignale, die fur den Fernsteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 28 verstandlich sind, das heißt, Datensignale in Übereinstimmung mit dem sich in Gebrauch befindlichem Datenubertragungsprotokoll. Um diese geeignet ubersetzten Datensignale für den Fernsteuerungs- und Uberwachungsschaltkreis zu übersetzen, ist der Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36 mit dem geeigneten Stromleiter (d. h., dem Stromleiter, der sowohl Daten wie Strom leitet) und einem neutralen Leiter 20 verbunden. Es wird erneut bemerkt, dass der Fernsteuerungs- und Überwachungsschaltkreis 28 im gesamten Netzwerk verteilt sein kann und außerdem elektrisch benachbart zu den jeweiligen Netzwerkkomponenten angeordnet sein kann. Zusatzlich kann die Netzwerkschnittstelle Datensignale von dem Fernsteuerungs- und Überwachungsschaltkreis empfangen und diese Signale in Signale ubersetzen, die fur den zusatzlichen Schaltkreis 46 geeignet verstandlich sind. Der zusatzliche Schaltkreis kann seinerseits die übersetzten Signale zu dem Gerät 26 übertragen, wodurch das Gerat 26 betätigt wird und Strom zu der Last 14 unterbrochen wird. Es wird jedoch bemerkt, dass die Netzwerkschnittstelle gegebenenfalls den zusätzlichen Schaltkreis 46 umgehen kann und direkt mit dem Gerat 26 verbunden ist. Falls erwunscht, kann das Gerät tatsachlich den Aufbau 40 umgehen und direkt mit den Leitern 16 verbunden sein.
In einigen Fallen kann es notwendig sein, Strom zu der Last in Reaktion auf einen im System 10 auftretenden Überlagerungszustand zu unterbrechen. Das System 10 kann demnach einen Überlagerungssteuerschaltkreis 48 enthalten. Der Überlagerungssteuerschaltkreis 48 empfängt Datensignale von dem Netzwerk und ermittelt in Übereinstimmung mit einem Überlagerungsprotokoll, ob ein Uberlagerungssignal übertragen werden soll. Falls dies der Fall ist, erzeugt der Überlagerungsschaltkreis dieses Signal in Ubereinstimmung sowohl mit dem Überlagerungsprotokoll wie dem Datenkommunikationsprotokoll, wodurch Strom zur Last 14 unterbrochen wird. Der Überlagerungsschaltkreis 48 kann in einer zentralen Steuerkonfiguration zentralisiert oder im gesamten System verteilt sein. Beispielsweise kann der Überlagerungsschaltkreis 48 in die Komponenten des Netzwerks integriert sein. Tatsächlich kann der Uberlagerungsschaltkreis 48 in eine gegebene Netzwerkkomponente integriert und so konfiguriert sein, dass er Strom zu der Komponente in Reaktion auf einen ermittelten Überlagerungszustand innerhalb der Komponente beendet bzw. unterbricht. Einfach gesagt, kann die Komponente Strom zu ihr selbst beenden bzw. unterbrechen. Daruber hinaus kann die Uberlagerungsschaltung 48 innerhalb der Komponente in der Lage sein, ein Signal zu senden, das den Betrieb und die Stromzufuhr zum gesamten System beendet. Abhangig von der Natur und dem Ursprung des Unterbrechungsbefehls kann eine beliebige Anzahl von Uberlagerungsprotokollen ausgeführt werden.
Zu Erläuterungszwecken kann ein vernetztes System bzw. ein Strom- und Datenverteilungssystem 10 einen einfachen Pressvorgang implementieren. Im dem beispielhaften Beispiel kann die Last 14 als Motor betrachtet werden, der so konfiguriert ist, dass er einen Presstauchkolben in hin- und herlaufender Weise antreibt. Die beispielhafte Presse, genauer gesagt der Motor der Presse, kann durch Dreiphasen-480V-Wechselstrom mit Strom versorgt werden. Zwischen der Stromquelle und dem Pressenmotor kann ein Gerät 26 geschaltet sein, wie etwa ein Motorcontroller bzw. -kontaktgeber. Im offenen Zustand verhindert der Kontaktgeber, dass der Dreiphasenstrom den Motor erreicht, wodurch die Presse außer Betrieb gesetzt wird. Der Kontaktgeber kann jedoch auf Grundlage einer Logik betrieben sein, um zu ermitteln, wann und für wie lange Strom dem Motor zugeführt oder nicht zugeführt werden soll. Die verschiedenen Sensoren 32 im gesamten System können deshalb Daten bereitstellen, sobald sie durch den Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36 übersetzt sind, und zwar zu dem Fernsteuerungs- und Uberwachungsschaltkreis 28, der seinerseits diese Daten analysiert und ein Rückführungsdatensignal erzeugt, das anzeigt, wie der gewünschte Kontaktgeberstatus sein sollte. Dieses Signal kann auch über den geeigneten Stromleiter 18 (d. h., denjenigen Leiter, der sowohl die Datensignale wie eine Phase des Wechselstroms überträgt) und den neutralen Leiter 20 zu dem Strom- und Datenübertragungsaufbau 40 ubertragen werden.
Sobald das Signal durch den Aufbau 40 empfangen wird, übersetzt der Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36, der darin angeordnet ist, dieses Signal in ein solches Signal, das entweder durch den zusätzlichen Schaltkreis 46 oder das Gerät 26 am besten verstanden wird. Dieses Signal ist dazu bestimmt, daraufhin das Gerät (d. h., den Kontaktgeber) dahingehend zu instruieren, entweder den Strom für den Motor aufrecht zu erhalten oder den Strom in Reaktion auf einen Systemzustand zu unterbrechen.
Zusätzlich und weiter mit diesem Beispiel kann der Uberlagerungsschaltkreis 48 Reaktionssignale derart erzeugen, dass der Motor (d. h., die Last 14) daran gehindert wird, zu arbeiten, weil ein bestimmter Zustand des Systems 10 vorliegt. Beispielsweise kann der Sensor 32 mit einer Drucktür bzw. einem Schutz verbunden und so konfiguriert sein, dass er anzeigt, dass dieser Schutz sich entweder in geöffneter oder geschlossener Stellung befindet. Der Sensor 32 wird daraufhin periodisch oder alternativ abgetastet, wenn die Tür offen steht, wobei der Sensor daraufhin ein Anzeigesignal zu der Netzwerkschnittstelle uberträgt, die ihrerseits das Signal in ein geeignetes Signal für die Fernsteuerungs- und Uberwachungsschaltung 28 übersetzt. Wenn dieses Signal ein Uberlagerungsereignis betrifft, wird das Signal zum Überlagerungssteuerschaltkreis 48 zur Überlagerung oder sowohl zu diesem Schaltkreis wie dem Fernsteuerungsuberwachungsschaltkreis 28 ubertragen. Der Überlagerungsschaltkreis interpretiert die Signale und ermittelt in Ubereinstimmung mit einem Überlagerungsprotokoll, dass der Druckschutz offen steht, und der Motor sollte deshalb nicht betatigbar sein. Der Überlagerungsschaltkreis würde daraufhin ein Datensignal in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Uberlagerungsprotokoll erzeugen, und dieses neu erzeugte Datensignal uber die geeigneten Leiter zu dem Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 übertragen. Sobald es empfangen wird, instruiert der Strom- und Datenubertragungsaufbau mittels des Netzwerkschnittstellenschaltkreises 36 in geeigneter Weise die Steuereinrichtung, den Kontaktgeber in seine offene Stellung zu schalten bzw. zu kippen und dadurch den Betrieb bzw. die Betatigung des Motors zu unterbinden, bis der Sensor anzeigt, dass die Tür geschlossen ist. Vorteilhafterweise arbeitet der Uberlagerungsschaltkreis 48 dadurch parallel zu dem Steuerschaltkreis und uberträgt koordinierte Signale in seinem eigenen Protokoll uber eben diese Leiter.
Nunmehr unter Bezug auf 2 nutzt das beispielhafte Netzwerk einen Kabelaufbau, der die Leiter 16 zur Verbindung mit dem Gerät 26 gruppiert enthält. Obwohl das beispielhafte Netzwerk die Leiter 16 betrifft, die mit einem Gerät 26 verbunden sind, die wiederum mit einer Last 14 verbunden ist, konnen die Leiter 16 derart konfiguriert sein, dass sie mit einer beliebigen Anzahl elektronischer Komponenten verbunden sind. Einfach gesagt, konnen die Leiter 16 so konfiguriert sein, dass sie Datensignale ebenso wie Strom zu einer beliebigen Anzahl von vernetzten Komponenten oder Geraten innerhalb des Systems übertragen. Darüber hinaus wird bemerkt, dass eine beliebige Anzahl von Netzwerkkomponenten elektrisch zwischen den Leitern 16 und dem Gerat 26 angeordnet sein kann. Zu Erlauterungszwecken sind diese Komponenten jedoch nicht gezeigt. Unter erneutem Bezug auf den beispielhaften Abschnitt des Netzwerks umfassen die Leiter 16 drei Stromleiter 18a, 18b und 18c, die jeweils eine Phase eines Dreiphasenstroms leiten. Wie vorstehend angesprochen, umfassen die Leiter 16 außerdem einen neutralen Leiter 20 und einen Masseleiter 22, der mit Erdungsmasse verbunden ist. Vorteilhafterweise können die Leiter 18a und 18b Unterbrecher 44 umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie die Phasen des Stroms selektiv unterbrechen, der durch diese Leiter geführt ist.
Zu Gunsten des Betriebs muss das Gerat 26 mit jedem der Stromleiter 18a, 18b und 18c verbunden sein und dadurch Dreiphasenstrom empfangen. Datensignale 50 konnen außerdem zu und von der Einrichtung über einen geeigneten Leiter (d. h., denjenigen Stromleiter, der sowohl Strom- wie Datensignale überträgt) 18c und den neutralen Leiter 20 kommuniziert werden, die miteinander in Verbindung arbeiten. Vorteilhafterweise können die Kommunikationssignale bzw. Datensignale 50 in Ubereinstimmung mit dem Datenkommunikationsprotokoll stehen, was die Übertragung von Strom und Daten gleichzeitig über einen (gemeinsamen) Stromleiter erleichtert. Beispielsweise kann das Datenkommunikationsprotokoll ein Standardprotokoll umfassen, das dazu ausgelegt ist, Datensignale über den Strom bereitzustellen, wie etwa ein Protokoll, das als HomePlug bekannt ist, oder ähliche Techniken. Bei Unterbrechung der Stromleiter 18a und 18b uber die Unterbrecher 44 setzt der Stromleiter 18c, der in Verbindung mit dem neutralen Leiter 20 arbeitet, die Bereitstellung von zumindest einer Phase des Wechselstroms zu dem Gerat 26 fort, sowie Datensignale, die allgemein mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet sind. Die Verwendung des Stromleiters 18c und des neutralen Leiters 20 ist besonders bevorzugt, wobei das Kommunikationsprotokoll auf unterschiedlicher Kommunikation beruht. Das Gerät 26 kann deshalb beispielsweise in einem Diagnosezustand verbleiben (d. h., es der Einrichtung erlauben, Datenkommunikationen mit dem Rest des Systems 10 aufrecht zu erhalten, während die Unterbrecher 44 offen stehen). Vorteilhafterweise erleichtern derartige Kommunikationen die Reparatur und/oder Wartung einer Einrichtung selbst dann, wenn das Gerat 26 nicht mehr vollstandig betriebsfahig ist (d. h., der Last keinen Strom zuzufuhren vermag). Das heißt, das Gerat 26 kann folgendes umfassen: Eine vollständig betriebsfähige Betriebsart, demnach sämtliche geeigneten Strom- und Datensignale zu der Einrichtung übertragen werden; eine Wartungsbetriebsart, demnach Stromsignale teilweise unterbrochen werden können, wahrend Datensignale aufrecht erhalten sind; und eine Servicebetriebsart, demnach samtliche Stromsignale unterbrochen sind.
Der Leiteraufbau von 2 illustriert, dass in Verbindung mit einem Masseleiter zu Schaltungsschutzzwecken und in Übereinstimmung mit Konstruktionsstandards Dreiphasenstrom- und Datenkommunikationssignale uber ein gesamtes System 10 über weniger als vier Leiter netzwerkmaßig übertragen werden konnen. Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, die neun oder mehr Leiter fur eben diesen Zweck erfordern können, ist die vorliegende Technik in signifikanter Weise effizienter.
Eine in 3 gezeigte alternative Leiterkonfiguration kann sechs Leiter 16 umfassen, die drei primäre Stromleiter 18a, 18b und 18c enthalten, einen sekundaren Stromleiter 52, einen neutralen Leiter 20 und einen Erdungsmasseleiter 22. In dieser Anordnung wird ahnlich der vorstehend genannten Anordnung Dreiphasenstrom uber die primaren Stromleiter 18a, 18b und 18c geleitet. Uber einen sekundaren Stromleiter 52 kann ein zweites Stromniveau bzw. ein zweiter Strompegel geführt werden, der unabhangig von den primären Dreiphasenstromleitern sein kann. Der zweite Strompegel kann ein solcher aus einer beliebigen Anzahl von Strompegeln sein. Beispielsweise kann der sekundare Strom ein 24V-Gleichstrom oder ein Einphasen-110V-Wechselstrom sein. Außerdem kann der sekundäre Stromleiter die Daten in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Datenkommunikationsprotokoll fuhren, wie vorstehend angesprochen. Wenn Strom zu den primären Leitern 18a, 18b und 18c durch die Unterbrecher 44 unterbrochen wird, bleiben deshalb eine Stromphase und die Datensignale uber bzw. in dem sekundaren Stromleiter 52. Da das Gerat 26 mit dem sekundaren Stromleiter 52 in Verbindung mit dem zusätzlichen Leiter 53 verbunden sein kann, halt das Gerat den sekundaren Strompegel ebenso aufrecht wie die Datenkommunikationen. Die Kommunikationssignale bzw. Datensignale, die mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet sind, konnen in der Tat zwischen dem System und dem Gerat über den sekundaren Stromleiter 52 übertragen werden, der in Verbindung bzw. im Zusammenspiel mit dem zusätzlichen Leiter 53 in Übereinstimmung mit einem Datenkommunikationsprotokoll arbeitet.
Jeder dieser vorstehend angesprochenen Leiter 16 kann, wie in den 4 und 5 gezeigt, innerhalb eines einzigen Kabels 54 angeordnet sein, das eine beliebige physikalische Konfiguration aufweisen kann, wie etwa ein im Wesentliches rechteckiges Profil. Das Kabel 54 kann eine Universalhulle 56 aufweisen, innerhalb der jeder der Leiter 18a, 18b, 18c, 20 und 22 angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann die Universalhülle 56 so konfiguriert sein, dass sie eine offene Verdrahtung des Kabelsystems erleichtert. Das heißt, die Universalhülle kann aus einem isolierenden Material gebildet sein, dass zerreiß- bzw. trittbestandig ist. Vorteilhafterweise kann die Verkabelung so konfiguriert sein, dass sie durch das gesamte System ohne Schutzisolierrohre verlauft. Um außerdem jeden der einzelnen Leiter zu schutzen, konnen die Leiter innerhalb des Kabels samtliche einzelne Hullen 58 enthalten, die um jeden dieser Leiter angeordnet sind, wie in 4 gezeigt. In einer alternativen Konfiguration und wie in 5 gezeigt, muss der Masseleiter 22 bzw. müssen die anderen Leiter des Kabels nicht in einer einzelnen Hülle 58 angeordnet sein. Da der Masseleiter 52 kein Signal führt, kann sich eine individuelle Hulle für diesen erubrigen. Im Interesse einer effizienten Herstellung und zur Verringerung von Kosten kann der Rest der Leiter außerdem im innigen Kontakt mit der Universalhulle stehen; d. h., das Kabel 54 muss keinerlei einzelne Nullen bzw. Umhullungen 58 enthalten.
Wie in 6 und 7 gezeigt, kann das Kabel 54 außerdem kreisförmiges Profil besitzen. In dieser Anordnung umfasst das Kabel 54 sechs Leiter: Drei primäre Stromleiter 18a, 18b und 18c, einen sekundären Stromleiter 52 und einen zusätzlichen Leiter 53, der einen zweiten Strompegel bzw. ein zweites Stromniveau und die Datensignale fuhrt, und einen Erdungsmasseleiter 22. Vorteilhafterweise kann das Kreisprofil das Verkabeln des Systems 10 in relativ engen und schmalen Verdrahtungspfaden sowie ein Verbiegen in mehreren Richtungen erleichtern, falls erforderlich. Wie in 7 gezeigt, umfasst eine alternative Anordnung eines kreisförmigen Kabels 54 eine Masseleiterschicht 22, die die einzelnen Nullen 58 der Stromleiter 18a, 18b und 18c und den neutralen Leiter 20 umschließt. Vorteilhafterweise kann es sich bei der Masseleiterschicht 22 um eine Metallstruktur handeln, die strukturelle Festigkeit dem gesamten Kabel 54 verleiht und die Trittbeständigkeit des Kabels 54 zu verbessern vermag. Die Masseschicht 22 kann außerdem vorteilhafterweise eine EMI-(elektromagnetische Interferenz)Abschirmung für den Rest der Leiter in dem Kabel 54 bereitstellen.
Um das Kabel bzw. die Verkabelung 54 mit einem Gerät, wie etwa einem Relais, einem Unterbrecher, einem Motor oder einer beliebigen anderen Last zu verbinden, kann ein in 8 gezeigter Strom- und Datenübertragungsaufbau 40 zum Einsatz kommen. Der Ubertragungsaufbau 40 umfasst einen Körper 60, der vorteilhafterweise aus korrosionsbeständigen festen Materialien besteht, wie etwa aus hochdichtem Polyethylen (HDPE) oder aus einem beliebigen geeigneten Material oder beliebigen Materialien, einschließlich zahlreichen Kunststoffen. Auf der Außenseite des Korpers 60 kann ein Satz von Gewindebolzen 62 angeordnet sein, die so konfiguriert sind, dass sie in Gewindeeingriff mit Gewindeverbindern 64 gelangen können, die mit den Enden der Kabel 54 verbunden sind. Vorteilhafterweise stehen die Gewindebolzen 62 und Verbinder 64 mit entsprechenden Leitern des Kabels 54 und dem Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 im Eingriff. Dies kann durch eine Anzahl von Techniken leicht bewerkstelligt werden, wie etwa durch Stifte und entsprechende Schlitze oder Sockel, wie dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik geläufig.
Innerhalb des Aufbaus 40 befinden sich primäre Leiter, einschließlich Dreiphasenstromleitern 66a, 66b und 66c, entsprechend den Dreiphasenstromleitern 18a, 18b und 18c der Kabel 54, wie vorstehend erläutert, einschließlich einem neutralen Leiter 68, entsprechend dem neutralen Leiter 20 des Kabels 54, und einschließlich einem Erdungsmasseleiter 70, entsprechend dem Erdungsmasseleiter 22 des Kabels 54. Sobald er mit den geeigneten Kabeln 54 verbunden ist, ist der Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 in der Lage, Dreiphasenstrom uber die Stromleiter 6 sowie Datensignale uber einen der Stromleiter 66 zu leiten, die in Verbindung mit dem neutralen Leiter 68 arbeiten.
Der Übertqragungsaufbau 40 kann mehrere Anzapfungsleiter enthalten, die jeweils mit den primären Stromleitern 66a, 66b und 66c sowie dem neutralen Leiter 68 und dem Erdungsmasseleiter 70 verbunden sind. Vorteilhafterweise stellen die Anzapfungsleiter 72 einen elektrischen Pfad zur Verteilung von Dreiphasenstrom und Datensignalen zu einem stromabwarts gelegenen Schaltkreis, wie etwa einem zweiten Gerat, bereit. Das heißt, der Übertragungsaufbau 40 kann als ”T”-Aufbau zur Verbindung mehrerer stromabwartiger Gerate mit einer stromaufwartigen Quelle bzw. einem stromaufwartigen Gerat angesehen werden. Im Betrieb werden der Strom und die Daten in den Aufbau ausgehend von einem Eingangskabel 54 (beispielsweise vorliegend durch das am weitesten links liegende Eingangskabel in 8) durch den Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 über die primären und Anzapfungsleiter und Ausgangskabel 54 heraus (in der Darstellung von 8 die am weitesten unten links liegenden Kabelaufbauten) geleitet. Die geeigneten Strom- und Datensignale konnen dadurch von einer einzigen Quelle empfangen und zu mehreren Orten oder Gerten übertragen werden.
Durch Anzapfen der Leiter zu den jeweiligen Gerten bzw. Einrichtungen kann der Strom- und Datenübertragungsaufbau 40 eine beliebige Anzahl integrierter Merkmale enthalten, die den Status der abgezweigten Gerte individuell beeinflussen bzw. anzeigen. Beispielsweise konnen die Anzapfungsleiter, die zwei Phasen des Dreiphasenstroms führen (d. h., die Anzapfungsleiter, die mit den Stromleitern 66a und 66b verbunden sind), Unterbrecher, wie etwa Schalter 74 umfassen. Bei den Schaltern 74 kann es sich um eine beliebige einer Anzahl von Schaltertypen handeln, wie etwa Drehschalter oder Kurz(strecken)kontaktschalter. In dem beispielhaften Aufbau 40 von 8 erleichtern die Schaltern 74 eine Unterbrechung von zwei Phasen des Dreiphasenstroms zu einem angezapften Gerat, wahrend sämtliche drei Stromphasen weiterhin zu den stromabwartigen Gerten ubertragen werden. Das heißt, das angezapfte Gerät kann teilweise unabhängig von den verbleibenden Geräten in dem System ausgeruckt bzw. aus dem Stromkreis genommen werden.
Vorteilhafterweise erhalt eine teilweise Unterbrechung von angezapften Leitern bzw. Anzapfungsleitern 72 eine Phase des Dreiphasenstroms und von Datensignalen zu dem angezapften Gerät aufrecht. In dem beispielhaften Aufbau 40 umfassen Anzapfungsleiter 72, die durch die Unterbrechung nicht abgeschlossen bzw. unterbrochen werden, Leiter, die jeweils mit demjenigen Stromleiter verbunden sind, der sowohl Daten- wie Stromsignale fuhrt (d. h., der Leiter 66c) sowie zu dem neutralen Leiter 68. Die Anzapfungseinrichtung, obwohl sie nicht in der Lage ist, die Last mit Strom zu versorgen, empfangt dadurch weiterhin ausreichend Strom fur ihren eigenen Betrieb und halt Kommunikationsfähigkeit mit dem Rest des Systems aufrecht.
Der Strom- und Datenübertragungsaufbau 40 kann eine Anzeigeeinrichtung 76, wie etwa eine LED, enthalten, die auf einem beliebigen der Leiter angeordnet ist, insbesondere auf den unterbrechbaren Anzapfungsleitern bzw. anzapfbaren Leitern. Wenn sich die Schalter 74 in geschlossener Stellung befinden, fließt Strom durch die LEDs und in die sekundare Einrichtung bzw. das sekundäre Gerat hinein. Die LED wird dadurch zum Aufleuchten gebracht und zeigt damit einen aktiven Zustand eines bestimmten Anzapfungsleiters an. Wenn sich der Schalter 74 in seiner offenen Stellung befindet, fließt jedoch kein Strom durch den geeigneten bzw. zugeordneten Anzapfungsleiter und die LED wird deshalb inaktiv. Die LED-Anzeigeeinrichtungen konnen so konfiguriert sein, dass sie sowohl Spannung wie Strom anzeigen. Einfach durch Betrachten des Zustands der LED ist eine Bedienperson bzw. ein Techniker in der Lage, festzustellen, ob ein Schalter ausgelöst worden ist. Das heißt, der Techniker befindet sich in der Lage, visuell festzustellen und zu verifizieren, wenn eine gegebene Netzwerkkomponente oder ein Abschnitt aktiv oder ”heiß” ist. Andere Anzeigeeinrichtungsschaltungen, Logiken und dergleichen konnen vorgesehen werden, um eine ahnliche Sichtanzeige für den Zustand von Daten bzw. Strom in den Leitern bereitzustellen. In dieser sowie in samtlichen Ausführungsformen können zusatzliche Merkmale, wie etwa Ausschließ- bzw. Abschaltmechanismen, in einem Aufbau vorgesehen sein, um die Wartung zu erleichtern. Wie sich dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik erschließt, erlauben derartige Mechanismen einem Wartungstechniker oder -elektriker, ein physikalisches Umschalten der Schalter 74 während Wartungsperioden über ein Schloss oder eine ahnliche Vorrichtung zwangsweise zu verhindern.
Durch Integrieren von Schaltern und Anzeigeeinrichtungen in den Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 kann außerdem die Notwendigkeit für zusätzliche, miteinander verbundene Komponenten entfallen. Mit anderen Worten sind zusätzliche Schaltkomponenten bzw. Anzeigeeinrichtungen, die elektrisch zwischen dem Strom- und Datenubertragungsaufbau und dem stromabwärtigen Kabel bzw. dem Gerat zu liegen kommen, nicht mehr erforderlich. Vorteilhafterweise fuhrt diese Verringerung der Teileanzahl zu einem noch geeigneteren Betrieb, zu einer einfacheren Installation sowie zur Verringerung von Wartungskosten.
Unter bestimmten Umständen, wie etwa an einem Abschlussende eines Netzwerks, kann es von Vorteil sein, eine Verbindung mit einem einzigen Gerät vorzusehen. Wie in 9 gezeigt, kann der Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 eine einfache Verbindung für Eingangsleiter von dem System zu Ausgangsleiter fur ein Gerät aufweisen. Der Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 kann Unterbrecher, wie etwa Schalter 74, umfassen, die zwei Phasen des Dreiphasenstroms zu einem stromabwartigen Gerat unterbrechen, wahrend sie eine Phase des Dreiphasenstroms sowie Datensignale zu dem Gerät aufrecht erhalten. Vorteilhafterweise konnen durch Verwendung des Aufbaus 40 Geräte stromabwärts von dem Strom- und Datenubertragungsaufbau von zwei Phasen des Dreiphasenstroms getrennt, wahrend dieser stromaufwarts aktiv bleibt.
Unter noch anderen Umstanden kann es vorteilhaft sein, Strom- und Datensignale zu mehreren stromabwartigen Geräten über einen einzigen Aufbau 40 unabhangig zu verteilen. 10 zeigt dafur einen Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 mit mehreren Sätzen von Anzapfungsleitern 72a, 72b und 72c. Jeder Satz von Anzapfungsleitern kann Unterbrecher, wie etwa Schalter 74a, 74b und 74c, umfassen, die zwei Phasen des Dreiphasenstroms zu den jeweiligen stromabwartigen Geraten unterbrechen. Der Strom- und Datenübertragungsaufbau 40 erlaubt eine unabhängige Unterbrechung von zwei Phasen des Dreiphasenstroms zu den jeweiligen stromabwartigen Geraten. Da die Anzapfungsleiter so konfiguriert sein konnen, dass sie mit dem Stromleiter verbunden bleiben, der sowohl Strom- wie Datensignale fuhrt, d. h. im Fall des Leiters 66c, und zu dem neutralen Leiter 68, kann eine Phase des Dreiphasenstroms und konnen Datensignale weiterhin zu den jeweiligen stromabwärtigen Geräten geliefert werden. Vorteilhafterweise konnen die Gerate mit dem System vernetzt bleiben, obwohl zwei Phasen des Dreiphasenstroms davon abgeschlossen bzw. getrennt worden sind.
In der Anordnung von 11 sind die Stromleiter 66a, 66b und 66c mit den Anzapfleitern 72 in einem Y-Muster unter Bezug auf die primaren Leiter angeordnet. Der Y-Muster-Aufbau erleichtert vorteilhafterweise das Anzapfen der Strom- und Datensignale zur besseren Anpassung der räumlichen Konfiguration der stromabwärtigen Geräte und zur Anpassung an verschiedene Netzwerktopologien. Ähnlich wie bei der vorstehend genannten Anordnung konnen die primaren Leiter 66a und 66b sowie die jeweiligen, damit verbundenen Anzapfungsleiter Schalter enthalten, die zwei Phasen des Dreiphasenstroms zu dem geeigneten stromabwärtigen Gerät unterbrechen. Der Laststrom kann wiederum unabhängig unter Bezug auf die stromabwartigen Geräte unterbrochen werden, wahrend Betriebsstrom- und Datenkommunikation zu diesen Geraten aufrecht erhalten bleibt.
Der Strom- und Datenübertragungsaufbau 40 kann so angeordnet sein, dass er Anzeigen dafur bereitstellt, ob Probleme, wie etwa Kurzschlüsse, stromaufwärts oder stromabwärts von dem Übertragungsaufbau 40 vorliegen. Der Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 kann demnach Anzeigeeinrichtungen enthalten, die an geeigneten Stellen auf den Stromleitern 68a, 68b und 68c sowie dem entsprechenden Anzapfungsleiter 72 angeordnet sind. Wie beispielhaft in 12 angefuhrt, können LED-Anzeigeeinrichtungen 66 mit jedem der Dreiphasenstromleiter 66a, 66b und 66c verbunden sein, die beide stromaufwarts von dem Anzapfungsleiter 72 sowie stromabwarts von dem Anzapfungsleiter 72 vorliegen. In dem Fall, dass ein Stromleiter 66a, 66b oder 66c stromaufwarts von dem Strom- und Datenubertragungsaufbau beschadigt ist, zeigen im Betrieb die LED-Anzeigeeinrichtungen, die mit dem geeigneten bzw. jeweiligen Stromleiter 66a, 66b oder 66c verbunden sind, einen inaktiven Status an. Sollte hingegen stromabwarts von dem Aufbau 40 ein Problem auftreten und nicht in der Anzapfeinrichtung, zeigt die jeweilige bzw. geeignete Anzeigeeinrichtung 76 stromaufwärts von den Anzapfleitern und auf den Anzapfleitern einen aktiven Status an, wahrend die Anzeigeeinrichtung stromabwarts von den Anzapfleitern einen inaktiven Zustand anzeigt. Eine Bedienperson ist dadurch in der Lage, problemlos festzustellen, dass eine Reparatur stromabwarts von dem jeweiligen Aufbau durchgefuhrt werden muss, vorteilhafterweise unter Verringerung des Zeitaufwands, der erforderlich ist, das Problem zu erfassen und anzugehen.
Sollten Probleme in ähnlicher Weise in der Anzapfeinrichtung auftreten, zeigen die Anzeigeeinrichtungen auf den jeweiligen Leitern stromaufwärts und stromabwarts von den Anzapfungsleitern einen aktiven Status an, wahrend die Anzeigeeinrichtungen auf den jeweiligen Anzapfungsleitern einen inaktiven Zustand anzeigen. Durch Betrachten dieser integrierten Anzeigeeinrichtung ist die Bedienperson bzw. ein Reparaturtechnik problemlos in der Lage, festzustellen, entlang welchem Pfad das Problem aufgetreten ist. Dies kann wiederum vorteilhafterweise zu einer Verringerung von Reparaturzeitdauern und zu erhöhter Effizienz führen.
Der Strom- und Datenubertragungsaufbau kann außerdem integrierte Schaltungsschutzkomponenten, wie etwa Sicherung 78 oder Schaltungsunterbrecher 80 umfassen, wie in 13 gezeigt. Wenn beispielsweise ein geeigneter Strompegel bzw. ein geeignetes Stromniveau uber die jeweiligen Stromleiter 66a, 66b bzw. 66c geleitet wird, würde die geeignete Sicherung 78 bzw. der Schaltungsunterbrecher 80 ausgelost. Die Schutzkomponenten 78 und 80 konnen so konfiguriert sein, dass sie in Reaktion auf die geeigneten bzw. zugeordneten Datensignale fernbetrieben werden. Das heißt, sie kann so konfiguriert sein, dass sie in Reaktion auf bestimmte Datensignale ausgelost oder ruckgesetzt werden, die uber die geeigneten Leiter ubertragen werden. Vorteilhafterweise konnen die Anzeigeeinrichtungen 76 mit den geeigneten bzw. jeweiligen Stromleitern 66 stromabwarts von den Schaltungsschutzkomponenten 78 oder 80 in Verbindung stehen. Wenn eine Sicherung 78 bzw. ein Schaltungsunterbrecher 80 unterbrochen wird, zeigt die Anzeigeeinrichtung dies an und teilt dadurch der Bedienperson mit, welche Sicherung bzw. welcher Stromkreisunterbrecher unterbrochen worden ist. In Reaktion hierauf kann der Wartungstechniker bzw. die Bedienperson in einfacher Weise die unterbrochene Sicherung 78 ersetzen oder den Stromkreisunterbrecher zurück in eine leitende Stellung umschalten oder das System in anderer Weise warten. Die Sicherungen 78 sind für eine einfache Trennung vom Rest des Aufbaus 40 ausgelegt. Das heilt, die Schutzkomponenten 78 und 80 können ersetzt werden, ohne den Rest des Ubertragungsaufbaus 40 von dem Netzwerk zu entfernen bzw. zu trennen.
Ein weiteres Merkmal, das in den Strom- und Datenübertragungsaufbau integriert sein kann, ist ein Diagnoseschaltkreis 82. Wie in 14 gezeigt, kann der Diagnoseschaltkreis mit sämtlichen Leitern innerhalb des Strom- und Datenübertragungsaufbau 40 verbunden sein. Der Diagnoseschaltkreis 82 kann außerdem so konfiguriert sein, dass er die Datensignale uber den geeigneten bzw. jeweiligen Stromleiter 66c und den neutralen Leiter 68 in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Datenkommunikationsprotokoll empfängt und überträgt. Vorteilhafterweise kann der Diagnoseschaltkreis sowohl die Datensignale wie die Zustände der Stromleiter interpretieren, und mit dieser Information ist er in der Lage, festzustellen, wo ein Problem bzw. Fehler aufgetreten ist. In Reaktion hierauf kann der Diagnoseschaltkreis daraufhin ein Datensignal zu der jeweiligen Netzwerkkomponente senden, wie etwa den Controller 26, um eine Anzeige an einem entfernten Ort bereitzustellen (siehe 1). Um die Berechnung und Analyse der verschiedenen Signale und Stromzustände zu erleichtern, kann der Diagnoseschaltkreis einen Mikroprozessor oder eine andere geeignete Datenverarbeitungs- und/oder -logikeinrichtung enthalten. Daruber hinaus kann der Diagnoseschaltkreis einen Mechanismus umfassen, der die Verifikation der Verbindbarkeit des Übertragungsaufbaus 40 ebenso erleichtert wie der Komponenten, mit denen er verbunden ist. Beispielsweise kann der Diagnoseschaltkreis einen Mechanismus zur Erzeugung einer Testspannung und eines Teststroms umfassen. Der Diagnoseschaltkreis die Reaktion des Netzwerksystems auf die angelegte Testspannung und den angelegten Teststrom analysieren und hierauf eine Diagnose erarbeiten.
In zahlreichen Fallen kann es vorkommen, dass ein Gerät, das stromabwärts von dem Strom- und Datenübertragungsaufbau in Verbindung gebracht ist, keinen Schaltkreis enthält, der dazu geeignet ist, Datensignale in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Datenkommunikationsprotokoll zu empfangen und zu senden. Wie in 15 gezeigt, kann der Strom- und Datenübertragungsaufbau deshalb einen Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36 enthalten, der in ihm angeordnet ist. Vorteilhafterweise empfängt der Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36, wie vorstehend angesprochen, Datensignale in Übereinstimmung mit dem Datenkommunikationsprotokoll über den zugeordneten Stromleiter 66c und den neutralen Leiter 68 und ubersetzt diese Signale daraufhin zum Empfang durch das stromabwärtige Gerät. Der Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36 kann außerdem Signale von einem stromabwartigen Gerät empfangen und daraufhin die Signale zur Verteilung zum Rest des Systems übersetzen, und zwar erneut über den geeigneten Stromleiter 66c und den neutralen Leiter 68. Durch Integrieren dieses Schaltkreises in den Ubertragungsaufbau 40 konnen vorteilhafterweise zusatzliche Komponenten entfallen, die zwischen dem Aufbau und dem Kabel oder dem stromabwartigen Gerät in Verbindung gebracht sind, wodurch die Herstellung erleichtert und die Installationskosten verringert sind.
Der Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36 kann außerdem stromabwarts von den Schaltern 74 in Verbindung gebracht sein, wie in 16 gezeigt. Der Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36 kann so konfiguriert sein, dass er den Status der Schalter interpretiert, d. h., ob diese geöffnet oder geschlossen sind, und er kann diese Daten in Signale übersetzen, die in Ubereinstimmung mit dem Datenkommunikationsprotokoll in besserer Weise ubertragbar sind.
Es kann nicht nur von Vorteil sein, den Zustand eines Schalters festzustellen; vielmehr kann es auch von Vorteil sein, die Stromübertragung zu Geraten stromabwarts von dem Ubertragungsaufbau 40 zu steuern. Der Strom- und Datenubertragungsaufbau kann deshalb Überlagerungseinrichtungen enthalten, die dazu geeignet sind, einen oder sämtliche der drei Stromphasen in Reaktion auf ein geeignetes Uberlagerungsprotokoll zu unterbrechen. Wie in 17 gezeigt, können Uberlagerungseinrichtungen 84 innerhalb des Strom- und Datenubertragungsaufbaus auf den Stromleitern 66 sowohl stromaufwärts wie stromabwarts von den Anzapfungsverbindern sowie auf den jeweiligen Anzapfungsstromleitern angeordnet sein. Außerdem konnen die Überlagerungseinrichtungen 84 mit dem Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36 verbunden sein.
Der Überlagerungsschaltkreis 48 (siehe 1) kann in Reaktion auf ein Uberlagerungsprotokoll im Betrieb ermitteln, dass Strom zu einem bestimmten Gerät unterbrochen werden soll. Der Überlagerungsschaltkreis übertragt daraufhin ein Datensignal uber den Stromleiter 66c und den neutralen Leiter 68 zu dem Netzwerkschnittstellenschaltkreis 36, der innerhalb des Strom- und Datenubertragungsaufbaus 40 angeordnet ist. Die Netzwerkschnittstelle übersetzt die Signale in Signale, die zum Verständnis durch die jeweiligen Überlagerungseinrichtungen besser geeignet sind. Die Signale können derart vorliegen, dass sie die Uberlagerungseinrichtung 84 instruieren, Strom zu den jeweiligen stromabwärtigen Geraten zu unterbrechen. Wie in dem früheren Beispiel dargestellt, kann ein offener Druckschutz innerhalb des Systems den Uberlagerungsschaltkreis 48 veranlassen, ein Signal zu der Überlagerungseinrichtung 84 zu senden, um Strom zu dem jeweiligen Druckmotor zu unterbrechen.
An zahlreichen Punkten während des Betriebs kann es für einen Techniker oder eine Bedienperson von Vorteil sein, dass er bzw. sie dazu in der Lage ist, festzustellen, welche Datensignale durch den Strom- und Datenubertragungsaufbau 40 ubertragen werden. Der Aufbau 40 kann demnach einen Datenport bzw. einen Datenanschluss 86 umfassen. Durch Verbinden des Datenanschlusses 86 mit dem jeweiligen Stromleiter 66c und dem neutralen Leiter 68 ist ein Techniker in der Lage, mit einem (nicht gezeigten) entfernten Gerat eine Schnittstellenkommunikation herzustellen, wie etwa mit einem Laptop-Computer oder einem anderen Schnittstellenmodul, und zwar mit dem Strom- und Datenübertragungsaufbau. Der Anschluss bzw. Port erleichtert daraufhin die Übertragung der Datensignale, die innerhalb des Strom- und Datenübertragungsaufbaus geleitet werden, zu dem Schnittstellenmodul. Die Datenübertragung kann außerdem in Übereinstimmung mit einem Funkprotokoll durchgefuhrt werden. Der Anschluss 86 kann deshalb einen Funkfrequenz-(rf)sender oder einen Sender umfassen, der mit IEEE 802.11(b) oder einem anderen Funkstandard kompatibel ist. Diese Protokolle sind in der Lage, Daten mit dem beispielhaften Laptop drahtfrei bzw. per Funk zu kommunizieren. Vorteilhafterweise kann der Techniker uber das Schnittstellenmodul in der Lage sein, Datensignale in das System 10 (siehe 1) uber einen Port bzw. Anschluss 86 einzugeben.
Wahrend die Erfindung zahlreichen Modifikationen und Abwandlungen zugänglich ist, sind die in den Zeichnungen gezeigten und vorstehend erläuterten speziellen Ausfuhrungsformen lediglich beispielhaft angeführt. Es wird bemerkt, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend offenbarten Ausfuhrungsformen als beschränkt anzusehen ist. Einer oder mehrere der Unterbrecher 44 oder 74 können Mehrstellungs- oder Mehrfachstellungsunterbrecher zum Unterbrechen von zwei Stromleitern (beispielsweise in einer Wartungsstellung), drei Stromleitern (beispielsweise in einer Servicestellung) oder zum Abtrennen von einem Gerät oder einer Reihe von Gerten ausgelegt sein. Die LEDs konnen außerdem dazu beitragen, anzuzeigen, dass kein Stromfluss vorliegt, um ein problemloses Warten der Geräte zu ermöglichen, ohne spezielles Werkzeug oder Schutzkleidung zu benutzen. Die Erfindung deckt samtliche Modifikationen und Äquivalente ab sowie Alternativen, die in den Umfang der Erfindung fallen, die in den nachfolgenden Anspruchen festgelegt sind.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Technik die Verteilung von Strom- und Datensignalen in einem vernetzten System. Beispielsweise kann ein Dreiphasenstrom zu einem Gerät uber einen Satz von Leitern geleitet werden. Einer der Leiter kann jedoch so konfiguriert sein, dass er in Verbindung mit einem neutralen Leiter sowohl eine Phase des Dreiphasenstroms wie Datensignale in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Datenkommunikationsprotokoll leitet. In einem alternativen Beispiel kann die vorliegende Technik einen Satz von ersten Stromleitern umfassen, die dahingehend konfiguriert sind, den Dreiphasenstrom zu leiten, und einen sekundären Stromleiter, der in Verbindung mit einem zusatzlichen Leiter arbeitet, um Strom- und Datensignale zu leiten. Außerdem erlaubt die vorliegende Technik die Wartung von Datenkommunikationen und sie stellt ein Stromniveau bei Unterbrechung des Dreiphasenstroms zu einer bestimmten Komponente bzw. einem bestimmten Gerat bereit.
Zusammenfassend betrifft die vorliegende Technik einen Strom- und Datenuberführungsaufbau mit mehreren Leitern. Durch den Uberführungsaufbau konnen Strom- und Datensignale zu zahlreichen Geraten und Orten verteilt und ubertragen werden. In einem Beispiel konnen Strom- und Datensignale über einen Stromleiter geführt werden, der in Verbindung mit einem weiteren Leiter arbeitet. In einem weiteren Beispiel kann der Aufbau vorteilhafte Merkmale enthalten, wie etwa einen Stromkreisschutzschaltkreis und LEDs.

Claims

Strom- und Datenübertragungsaufbau, aufweisend: einen Körper, einen ersten und einen zweiten Stromleiter, die in dem Körper angeordnet und so konfiguriert sind, dass sie zwei Phasen eines Dreiphasenstroms zu einem Steuergerät leiten, und einen dritten Stromleiter, der in dem Körper angeordnet und so konfiguriert ist, dass er Datensignale und eine dritte Phase des Dreiphasenstroms zu dem Steuergerät überträgt, einen neutralen Stromleiter, der in dem Körper angeordnet und so konfiguriert ist, dass er in Zusammenwirkung mit dem dritten Stromleiter Strom rückführt und Datensignale leitet, das Steuergerät zum Steuern einer Last, und einen Unterbrecher zum Unterbrechen der Stromzufuhr durch den ersten und den zweiten Stromleiter zu dem Steuergerät, wobei das Steuergerät eingerichtet ist, den Dreiphasenstrom zu der Last in Reaktion auf über den dritten und den neutralen Stromleiter empfangene Datensignale zu steuern und der dritte Stromleiter und der neutrale Stromleiter so konfiguriert sind, dass sie bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr durch den ersten und den zweiten Stromleiter zu dem Steuergerät die Übertragung der dritten Phase des Dreiphasenstroms sowie der Datensignale zu dem Steuergerät aufrecht erhalten, und der Aufbau einen Diagnoseschaltkreis aufweist, der mit den Stromleitern verbunden und so konfiguriert ist, dass er einen Systemzustand in Reaktion auf die Datensignale ermittelt.
Aufbau nach Anspruch 1, wobei die Steuerung der Last durch das Steuergerät ein Unterbrechen des Dreiphasenstroms zu der Last in Reaktion auf ein geeignetes Datensignal umfasst.
Aufbau nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Vielzahl von Sensoren und Stellorganen, wobei die Sensoren Datensignale über den Zustand der Stellorgane liefern und über den dritten und den neutralen Stromleiter übertragen und die Stellorgane über geeignete Datensignale gesteuert werden, die über den dritten und den neutralen Stromleiter empfangen werden.
Aufbau nach Anspruch 1, wobei der Unterbrecher einen Schalter umfasst.
Aufbau nach Anspruch 1, wobei der Unterbrecher einen Stromkreisschutzschaltkreis umfasst.
Aufbau nach Anspruch 5, wobei der Stromkreisschutzschaltkreis fernbedienbar ist.
Aufbau nach Anspruch 1, außerdem aufweisend eine Anzeigeeinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Status des Unterbrechers anzeigt.
Aufbau nach Anspruch 1, außerdem aufweisend einen Satz von Anzapfleitern, die mit jeweiligen Stromleitern und dem neutralen Leiter verbunden und so konfiguriert sind, dass sie den Dreiphasenstrom und die Datensignale zu einem zweiten Gerät leiten.
Aufbau nach Anspruch 8, außerdem aufweisend mehrere Sätze von Anzapfleitern.
Aufbau nach Anspruch 8, wobei der Unterbrecher so konfiguriert ist, dass er Strom selektiv durch zumindest einen der Anzapfleiter unterbricht.
Aufbau nach Anspruch 1, wobei der Unterbrecher einen Lock-out-Mechanismus umfasst.
Aufbau nach Anspruch 8 oder 9, außerdem aufweisend einen Unterbrecher, der auf einem Satz von Anzapfleitern angeordnet und so konfiguriert ist, dass er zumindest zwei Phasen des Dreiphasenstroms zu zumindest einem der über diesen Satz von Anzapfleitern versorgten Geräte unterbricht.
Aufbau nach Anspruch 1, außerdem aufweisend einen Datenanschluss, der so konfiguriert ist, dass er die Datensignale aus- oder eingibt.
Aufbau nach Anspruch 13, wobei der Datenanschluss so konfiguriert ist, dass er die Daten drahtungebunden überträgt.
Aufbau nach Anspruch 1, außerdem aufweisend eine Anzeigeeinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Status eines Leiters oder eines Geräts anzeigt, das mit dem Leiter verbunden ist.
Aufbau nach Anspruch 1, wobei der Diagnoseschaltkreis die Datensignale an die Leiter zur Verifizierung der Verbindbarkeit anlegt.
Aufbau nach Anspruch 1, wobei der Diagnoseschaltkreis einen Netzwerkadapter zur Schnittstellenbildung mit einem nicht netzwerkfähigen bzw. nicht vernetzbaren Gerät enthält.
Aufbau nach Anspruch 1, außerdem aufweisend eine Anzeigeeinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Systemzustand anzeigt.
Verfahren zum Übertragen von Strom und Daten, aufweisend: Anlegen einer ersten Phase und einer zweiten Phase eines Dreiphasenstroms an ein Steuergerät über einen ersten und einen zweiten Stromleiter, die in einem Körper angeordnet sind, wobei das Steuergerät eine Last steuert, Anlegen einer dritten Phase des Dreiphasenstroms und von Datensignalen an das Steuergerät über einen dritten Stromleiter, der in dem Körper angeordnet ist, Anlegen von Datensignalen an das Gerät über einen neutralen Stromleiter, der in dem Körper angeordnet ist, in Zusammenwirkung mit dem dritten Stromleiter, und Steuern der Last durch das Steuergerät in Reaktion auf über den dritten und den neutralen Stromleiter empfangene Datensignale; wobei bei Unterbrechung der ersten und zweiten Phase des Drehstroms über den ersten und den zweiten Stromleiter zu dem Steuergerät die Übertragung der dritten Phase des Dreiphasenstroms sowie der Datensignale zu dem Steuergerät (26) aufrecht erhalten bleibt, und ein mit den Stromleitern verbundener Diagnoseschaltkreis einen Systemzustand in Reaktion auf die Datensignale ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 19, außerdem aufweisend das Anlegen des Dreiphasenstroms und der Datensignale an ein zweites Gerät über einen Satz von Anzapfleitern, die jeweils mit den Stromleitern und dem neutralen Leiter verbunden und in dem Körper angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 19, außerdem aufweisend das Verbinden einer Erdungsmasse über einen Erdungsmasseleiter.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Datensignale Signale in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Datenkommunikationsprotokoll enthalten.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Datensignale Signale in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Überlagerungsprotokoll zusätzlich zu dem Datenkommunikationsprotokoll enthalten.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Steuerung der Last durch das Steuergerät ein Unterbrechen des Dreiphasenstroms zu der Last in Reaktion auf ein geeignetes Datensignal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei eine Vielzahl von Sensoren Datensignale über den Zustand von Stellorganen liefern und über den dritten und den neutralen Stromleiter übertragen und die Stellorgane über geeignete Datensignale gesteuert werden, die über den dritten und den neutralen Stromleiter empfangen werden.