DE102005025703B4 - Device for addressing and position determination of a device module - Google Patents
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Abstract
I/O-Modul (2), umfassend zumindest einen Sender (4), zumindest einen Empfänger (5) und Mittel, um aus einem empfangenen Signal ein Signal zu generieren, welches zu dem empfangenen Signal in einer vorgegebenen Beziehung steht, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Modul ein Signal generierbar ist, welches eine Frequenz aufweist, die ein Vielfaches oder ein Bruchteil des empfangenen Signals beträgt.I / O module (2) comprising at least one transmitter (4), at least one receiver (5) and means for generating from a received signal a signal which is in a predetermined relationship with the received signal, characterized in that a signal can be generated by the module which has a frequency which is a multiple or a fraction of the received signal.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Positionserkennung und Adressierung eines Gerätemoduls, insbesondere eines I/O-Moduls in einem Bussystem.The invention relates to a device and a method for position detection and addressing of a device module, in particular an I / O module in a bus system.
In einer Schaltanlage, insbesondere einer Schaltanlage für ein Feldbussystem, welches mit Master- und Slave-Teilnehmern arbeitet, müssen die Teilnehmer mit Adressen versehen werden, um angesprochen werden zu können. Im Rahmen der Adressvergabe kann die Bestimmung der Position eines Moduls, beispielsweise der Einschubposition eines in einen Schaltschrank eingerasteten Moduls erforderlich oder hilfreich sein.In a switchgear, in particular a switchgear for a fieldbus system, which works with master and slave participants, the participants must be provided with addresses in order to be addressed. As part of the address assignment, the determination of the position of a module, for example the insertion position of a module locked in a control cabinet, may be necessary or helpful.
Die
Nachteilig an bekannten Verfahren zur Positionserkennung von Gerätemodulen ist, dass entweder eine manuelle Adressierung mittels Dipschaltern erfolgen muss oder aufwendige Vorrichtungen bereitgestellt werden müssen, um die Gerätemodule zu adressieren, etwa durch eine eindeutige Zuordnung auf einer Backplane oder durch Adressierung über eine zusätzliche Datenleitung.A disadvantage of known methods for detecting the position of device modules is that either a manual addressing by means of dip switches must be done or expensive devices must be provided to address the device modules, such as by a unique assignment on a backplane or by addressing an additional data line.
Die Dokumente
Gemäß der Erfindung soll eine möglichst einfache Positionserkennung und Parametrisierung der Gerätemodule außerhalb eines Bussystems ermöglicht werden. Dabei soll gleichzeitig auf Dipschalter, Adressinformationsträger auf der Bus-Leiterplatte (Backplane) oder zusätzliche Datenleitungen verzichtet werden können.According to the invention, the simplest possible position detection and parameterization of the device modules should be made possible outside a bus system. At the same time it should be possible to dispense with dip switches, address information carriers on the bus circuit board (backplane) or additional data lines.
Insbesondere soll gemäß der Erfindung ermöglicht werden, die Reihenfolge in einem Schaltschrank angeordneten Gerätemodulen auf einfache und zuverlässige Weise zu bestimmen.In particular, it should be possible according to the invention to determine the order arranged in a cabinet device modules in a simple and reliable manner.
Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch ein I/O-Modul nach Anspruch 1 sowie durch einen Schaltschrank nach Anspruch 9 erreicht.The object of the invention is already achieved by an I / O module according to
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.Preferred embodiments and further developments of the invention are to be taken from the respective subclaims.
Es ist ein Verfahren zur Adressierung, Identifikation und/oder Positionsbestimmung eines Gerätemoduls vorgesehen, worunter insbesondere ein in einer Schaltanlage angeordnetes I/O-Modul verstanden wird.It is a method for addressing, identification and / or position determination of a device module provided, which is understood in particular a arranged in a switchgear I / O module.
Nach dem Verfahren ist vorgesehen, dass ein erstes Modul ein Signal aussendet. Dabei kann es sich um ein gespeichertes oder von einer externen Einheit vorgegebenes Signal handeln.According to the method, it is provided that a first module sends out a signal. It may be a stored or predetermined by an external unit signal.
Ein zweites Modul, welches typischerweise neben dem ersten Modul angeordnet ist, empfängt das vom ersten Modul gesendete erste Signal und generiert ein zweites Signal, welches zu dem ersten Signal in einer vorgegebenen Beziehung steht.A second module, which is typically located adjacent to the first module, receives the first signal transmitted by the first module and generates a second signal that is in a predetermined relationship with the first signal.
Unter vorgegebener Beziehung im Sinne der Anmeldung wird jede mathematische Funktion verstanden, die es ermöglicht, die Reihenfolge von Modulen zu bestimmen. Beispielsweise ist vorgesehen, bei einem Frequenzsignal die Eingangsfrequenz mit einem vorgegebenen Multiplikator zu multiplizieren. Aber auch andere Funktionen sind denkbar, solange sich eine Funktion ergibt, die eine eindeutige Zuordung eines Moduls ermöglicht. So ist auch denkbar, bestimmte Anteile, beispielsweise eine bestimmte Frequenz, hinzu zu addieren, eine Zeitspanne zu verlängern, zu verkürzen etc.A predefined relationship in the sense of the application is understood to be any mathematical function which makes it possible to determine the order of modules. For example, it is provided to multiply the input frequency with a predetermined multiplier in the case of a frequency signal. But other functions are also conceivable as long as there is a function that allows a clear assignment of a module. Thus, it is also conceivable to add certain proportions, for example a specific frequency, to extend a period of time, shorten it, etc.
Das zweite Modul sendet das generierte zweite Signal an ein drittes Modul, welches das zweite Signal empfängt und, sofern weitere Module folgen, wird ebenfalls ein weiteres Signal generiert, das wiederum zu dem zweiten Signal in der vorgegebenen Beziehung steht. Durch Auslesen des von einem Modul gesendeten oder empfangenen Signals kann die Reihenfolge beziehungsweise Einschubposition oder Relativposition des Moduls im Verhältnis zu den anderen Modulen bestimmt werden. So ist es möglich, beispielsweise in einem Schaltschrank angeordnete I/O-Module unter Zuhilfenahme der Position zu adressieren.The second module sends the generated second signal to a third module, which receives the second signal and, if further modules follow, another signal is also generated, which in turn is in the predetermined relationship to the second signal. By reading out the signal sent or received by a module, the order or insertion position or relative position of the module relative to the other modules can be determined. It is thus possible, for example, to address I / O modules arranged in a control cabinet with the aid of the position.
Unter einem I/O-Modul im Sinne der Anmeldung wird ein Modul verstanden, welches außer des Empfangs eines Signals und des Sendens eines modulierten generierten Signals auch weitere Eingabe- und Ausgabefunktionen aufweist. Im Sinne der Anmeldung ist also nicht gemeint, dass schon das erfindungsgemäße Vorhandensein des Senders und Empfängers für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Modul als I/O-Modul definiert.An I / O module in the sense of the application is understood as meaning a module which, in addition to receiving a signal and transmitting a modulated generated signal, also has further input and output functions. For the purposes of the application, therefore, it is not meant that the inventive presence of the transmitter and receiver for carrying out the method according to the invention already defines the module as an I / O module.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Position eines Moduls in einer theoretisch beliebig langen Reihe ermittelt werden.The inventive method, the position of a module can be determined in a theoretically arbitrarily long row.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Module in einem Schaltschrank angeordnet, insbesondere ist vorgesehen, dass die Module in Reihen, sogenannten Halterungen (Mounts) eingesetzt sind. Innerhalb einer jeden Halterung (Mount) kann gemäß der Erfindung die Reihenfolge der in der Halterung (Mount) nebeneinander angeordneten Module bestimmt werden.In a preferred embodiment of the invention, the modules are arranged in a control cabinet, in particular it is provided that the modules in rows, so-called mounts (mounts) are used. Within each one Mount (Mount) can be determined according to the invention, the order of the in the holder (Mount) side by side modules arranged.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die Reihen beziehungsweise Halterungen (Mounts) zur Positionsbestimmung einzeln abschaltbar. Sollte die Position der Module in mehreren einzelne Halterungen (Mounts) bestimmt werden müssen, ist die Position eines jeden Moduls zwar innerhalb der jeweiligen Reihe, nicht aber innerhalb des gesamten Schaltschrankes eindeutig. Durch gezieltes Abschalten einzelner Halterungen (Mounts) kann aber auch in solch einem Fall die eindeutige Position eines Moduls im Schaltschrank ermittelt werden.In one embodiment of the invention, the rows or mounts (mounts) for position determination can be switched off individually. If the position of the modules must be determined in several individual mounts, the position of each module is unique within the respective row, but not within the entire control cabinet. By deliberately switching off individual holders (mounts), however, the unique position of a module in the control cabinet can also be determined in such a case.
Alternativ ist denkbar, den Reihen unterschiedliche Startsignale, insbesondere unterschiedliche Startfrequenzen zuzuordnen. Startet jede Reihe mit einer anderen Frequenz und wird die vorgegebene Beziehung so gewählt, dass sich keine Überschneidungen der Signalwerte ergeben können, ist so ohne das Abschalten einzelner Halterungen (Mounts) eine eindeutige Positionsbestimmung sämtlicher Module möglich.Alternatively, it is conceivable to assign the series different start signals, in particular different start frequencies. If each row starts with a different frequency and if the given relationship is chosen such that no overlapping of the signal values can occur, a clear position determination of all modules is possible without switching off individual mounts.
Eine weitere Alternative ist, dass die Reihen beziehungsweise Halterungen (Mounts) mittels einer Einrichtung verbunden werden, die das letzte Signal einer Reihe, das Endsignal, an eine andere Reihe weitergibt. Dieses Endsignal bildet dann in der weiteren Reihe das Startsignal. So läuft das erfindungsgemäße Verfahren von Halterung (Mount) zu Halterung (Mount) und es ist ebenfalls eine eindeutige Bestimmung jedes Moduls möglich.Another alternative is that the rows or mounts are connected by means of a device which passes on the last signal of one row, the end signal, to another row. This end signal then forms the start signal in the further row. Thus, the method of the invention from mount (mount) to mount (mount) and it is also a clear determination of each module possible.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Startmodul bereitgestellt, welches am Anfang einer Reihe angeordnet ist und ein Startsignal an das erste Modul sendet. Das Startmodul braucht nicht notwendigerweise ein I/O-Modul zu sein, sondern kann ein beliebiger Signalgeber sein, der entweder ein gespeichertes Signal sendet oder beispielsweise über das Netzwerk gesteuert wird.In a preferred embodiment of the method, a start module is provided, which is arranged at the beginning of a row and sends a start signal to the first module. The boot module does not necessarily need to be an I / O module, but may be any switch that either sends a stored signal or is controlled over the network, for example.
In gleicher Weise kann auf der anderen Seite der Reihe ein Endmodul bereitgestellt werden, welches das letzte gesendete Signal, also das Signal des letzten Moduls in einer Reihe, welches im Folgenden als Endsignal bezeichnet wird, empfängt. Dieses Endmodul kann dann das Endsignal der ersten Reihe an ein weiteres Startmodul einer anderen Reihe weiterleiten, beispielsweise über eine Signalbeziehungsweise Datenleitung. So läuft ein jeweils moduliertes Signal von Halterung zu Halterung und es ist in einem gesamten Schaltschrank die Bestimmung der Einschubpositionen der jeweiligen Module möglich.In the same way, an end module can be provided on the other side of the row, which receives the last signal transmitted, that is to say the signal of the last module in a row, which is referred to below as the end signal. This end module can then forward the end signal of the first row to another start module of another row, for example via a signal or data line. Thus, a respective modulated signal runs from holder to holder and it is possible to determine the insertion positions of the respective modules in an entire control cabinet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verfügen die Module über seitlich angeordnete Sendeeinrichtungen, um das generierte Signal an das folgende Modul zu senden und eine seitlich angeordnete Empfangseinrichtung, um das generierte Signal des vorherigen Moduls beziehungsweise das vom Startmodul gesendete Signal zu empfangen. Diese Sende- und Empfangseinrichtungen liegen in bevorzugter Weise an gegenüberliegenden Seiten des Moduls und ermöglichen nur eine Kommunikation zwischen benachbarten Modulen. So kommt es nicht zu Signalüberlagerungen, die eine eindeutige Zuordnung erschweren oder verhindern könnten.In a preferred embodiment of the invention, the modules have laterally arranged transmitting devices in order to transmit the generated signal to the following module and a laterally arranged receiving device to receive the generated signal of the previous module or the signal transmitted by the starting module. These transmitting and receiving devices are preferably located on opposite sides of the module and allow only communication between adjacent modules. Thus, it does not come to signal overlays, which could make it difficult to identify or prevent.
Insbesondere ist vorgesehen, die Signalübertragung durch Infrarot-Dioden und Infrarot-Empfänger, die insbesondere an den Seiten eines Moduls angeordnet sein können, zu gestalten. In einer Halterung montiert, liegen sich dann bei einem Modulpaar jeweils Infrarot-Diode und Infrarot-Empfänger gegenüber. So kann jedes Modul nur von seinem vorangehenden Nachbarmodul das Signal empfangen und nur an das nachfolgende Nachbarmodul ein Signal senden.In particular, it is provided that the signal transmission by infrared diodes and infrared receiver, which can be arranged in particular on the sides of a module to make. Mounted in a holder, each pair of modules is then faced with an infrared diode and an infrared receiver. Thus, each module can only receive the signal from its preceding neighbor module and only send a signal to the following neighboring module.
Insbesondere ist vorgesehen, ein Signal mit einer vorgegebenen Blinkfrequenz zu senden, welche dann von den Modulen jeweils beispielsweise durch zwei geteilt wird. So nimmt die Frequenz in einer Modulreihe vom Startsignal zum Endsignal hin ab. Durch ein in Verhältnis Setzen der empfangenen Frequenz mit der ersten vorgegebenen Frequenz kann die Position eines Moduls bestimmt werden.In particular, it is provided to send a signal with a predetermined blinking frequency, which is then divided by the modules in each case by two. Thus, the frequency in a module row decreases from the start signal to the end signal. By setting the received frequency in relation to the first predetermined frequency, the position of a module can be determined.
Die Module sind dabei vorzugsweise kaskadenartig angeordnet. Man könnte auch sagen, dass beim Durchführen des Verfahrens sich das Signal kaskadenartig ändert.The modules are preferably arranged in a cascade. It could also be said that when the method is performed, the signal changes cascade-like.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Module in einer Rückwandplatine eingerastet. Über eine Rückwandplatine kann beispielsweise das empfangene oder gesendet Signal des jeweiligen Moduls ausgelesen werden und darüber die Position bestimmt werden. Alternativ kann jedes Modul auch über eine Schnittstelle verfügen, beispielsweise die Schnittstelle eines Bussystems. Wenn die Auslesung des gesendeten beziehungsweise empfangenen Signals über die Schnittstelle eines Bussystems erfolgt, in welches die Module ohnehin integriert sind, ist es nicht mehr nötig, weitere Hardwarekomponenten hinzuzufügen, um die Position der Module zu bestimmen.In a preferred embodiment of the method, the modules are snapped into a backplane. For example, the received or transmitted signal of the respective module can be read out via a backplane, and the position can be determined therefor. Alternatively, each module can also have an interface, for example the interface of a bus system. If the reading of the transmitted or received signal takes place via the interface of a bus system in which the modules are integrated in any case, it is no longer necessary to add further hardware components in order to determine the position of the modules.
Die Erfindung betrifft ein I/O-Modul, welches einen Sender und einen Empfänger umfasst, sowie Mittel um aus einem empfangenen Signal ein Signal zu generieren, welches zu dem empfangenen Signal in einer vorgegebenen Beziehung steht. Durch Anordnen solcher Gerätemodule nacheinander wird es ermöglicht, durch Auslesen der gesendeten oder empfangenen Signale die Geräteposition beziehungsweise Einschubebene in einem Schaltschrank eindeutig zu bestimmen.The invention relates to an I / O module comprising a transmitter and a receiver, and means for generating from a received signal a signal which is in a predetermined relationship with the received signal. By arranging such device modules one after the other, by reading out the transmitted or received signals, the device position is made possible or insertion level in a control cabinet to determine clearly.
Bevorzugter Weise ist der Sender so ausgebildet, dass er nur an das nachfolgende Modul ein Signal sendet und der Empfänger so ausgebildet, dass er nur von dem in der Reihe vorangehenden Modul ein Signal empfängt. So ist gewährleistet, dass jedes Modul nur Signale von den Nachbarmodulen empfangen kann, beziehungsweise nur an Nachbarmodule sendet. Infolgedessen kann keine Überschneidung der einzelnen Signale erfolgen.Preferably, the transmitter is arranged to send a signal only to the subsequent module and the receiver is arranged to receive a signal only from the preceding module in the series. This ensures that each module can only receive signals from the neighboring modules, or sends only to neighboring modules. As a result, no intersection of the individual signals can take place.
Bevorzugter Weise weist das Modul einen Infrarotsender, beispielsweise eine Infrarot-Diode und einen Infrarot-Empfänger auf.The module preferably has an infrared transmitter, for example an infrared diode and an infrared receiver.
Infrarotsender und Infrarotempfänger liegen bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an den sich gegenüberliegenden Seitenwänden eines Moduls, welches bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zum Einbau in einen Schaltschrank hergerichtet ist.Infrared transmitter and infrared receiver are in a preferred embodiment of the invention on the opposite side walls of a module, which is prepared in a further preferred embodiment for installation in a control cabinet.
Die Infrarot-Module können ein Signal genieren, welches beispielsweise eine Frequenz aufweist, die ein Vielfaches oder einen Bruchteil des empfangenen Signals ist. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Blinkfrequenz einer Diode handeln. Infrarot-Dioden sind zuverlässig, preiswert und das ausgesendete Infrarotlicht führt nicht zu Störungen in der Nähe befindlicher Geräte. Auch ein Lichtsignal, welches eine andere Wellenlänge hat, beispielsweise im sichtbaren Bereich, ist denkbar.The infrared modules may emit a signal having, for example, a frequency that is a multiple or a fraction of the received signal. This may be, for example, a blinking frequency of a diode. Infrared diodes are reliable, inexpensive and the emitted infrared light does not cause interference in nearby devices. A light signal which has a different wavelength, for example in the visible range, is also conceivable.
Als Modul ist insbesondere ein Modul vorgesehen, welches Teil eines Bussystems ist, beispielsweise eines Feldbussystems. Insbesondere hat die Erfindung sicherheitsgerichtete Anlagenüberwachungsmodule zum Gegenstand, die in ein Master-Slave-Bussystem integriert sind und deren Position beispielsweise über das Bussystem durch Auslesen der gesendeten oder empfangenen Frequenzen bestimmt werden kann.As a module, in particular, a module is provided, which is part of a bus system, for example a fieldbus system. In particular, the invention relates to safety-related system monitoring modules, which are integrated in a master-slave bus system and whose position can be determined, for example, via the bus system by reading the transmitted or received frequencies.
In einem Schaltschrank sind bei einer Weiterbildung der Erfindung mehrere, insbesondere übereinander angeordnete Halterungen (Mounts) vorgesehen, in denen die Module in Reihen aufrastbar sind. Zur Positionsbestimmung der Module können diese Halterungen (Mounts) wiederum abschaltbar sein. Alternativ ist möglich, das Endsignal einer Reihe an die jeweils folgende Halterung (Mount) weiterzugeben.In a control cabinet, in a further development of the invention several, in particular superposed mounts are provided, in which the modules can be snapped in rows. To determine the position of the modules, these mounts can again be switched off. Alternatively, it is possible to pass on the end signal of one row to the respective following holder (mount).
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Startmodul, welches beispielsweise zu Beginn einer Reihe in einer Halterung montiert ist und ein Startsignal, insbesondere eine Startfrequenz sendet. Diese Startfrequenz kann einstellbar sein, beispielsweise über Dipschalter auf dem Startmodul oder über den Bus, an welchen auch das Startmodul angeschlossen ist, gesteuert werden.A particular embodiment of the invention comprises a start module, which is mounted, for example, at the beginning of a row in a holder and sends a start signal, in particular a start frequency. This start frequency can be adjustable, for example via DIP switches on the start module or via the bus, to which the start module is connected, are controlled.
Das Endmodul kann bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens das Endsignal einer Reihe, beziehungsweise einer Halterung, über eine Signalleitung an ein Startmodul einer anderen Halterung weitergeben. So sind auch die einzelnen Halterungen kaskadisch zueinander angeordnet und es kann im gesamten Schaltschrank die Position der Module bestimmt werden.In a preferred embodiment of the method, the end module can pass on the end signal of one row, or of a holder, via a signal line to a start module of another holder. Thus, the individual brackets are arranged cascade to each other and it can be determined throughout the cabinet, the position of the modules.
Denkbar ist auch, verschiedenen Halterungen verschiedene Startsignale zuzuordnen, insbesondere solche Startsignale zuzuordnen, die aufgrund ihres Wertes nicht zu Überschneidungen der empfangenen und gesendeten Signale führen. Jedes generierte Signal kann also nur einmal vorkommen. So kann auch ohne Weitergabe des Signals von einer Halterung zum anderen eine eindeutige Zuordnung erfolgen.It is also conceivable to associate different mountings with different start signals, in particular to assign those start signals which, because of their value, do not lead to overlapping of the received and transmitted signals. Each generated signal can thus occur only once. Thus, even without passing the signal from one holder to another, a clear assignment can be made.
Gegenstand der Erfindung ist des Weiteren ein Bussystem, insbesondere ein Feldbussystem, welches ein Modul beziehungsweise einen Schaltschrank mit erfindungsgemäßen Modulen umfasst.The invention further relates to a bus system, in particular a field bus system, which comprises a module or a control cabinet with modules according to the invention.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand der Zeichnungen
In
Über die Signalleitung
Die Position der in der Reihe nacheinander angeordneten I/O-Module
Die Eingangs- oder Ausgangsfrequenzen beispielsweise über eine Schnittstelle
Die Module sind in diesem Fall sicherheitsgerichtete I/O-Module zur Anlagenüberwachung, die über mindestens eine Schnittstelle
Das Auslesen kann beispielsweise über eine Schnittstelle, insbesondere über den Bus selbst geschehen, in den das I/O-Modul integriert ist (nicht dargestellt).The reading can be done for example via an interface, in particular via the bus itself, in which the I / O module is integrated (not shown).
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Startmodulstart module
- 22
- I/O-ModulI / O module
- 33
- Endmodulend module
- 44
- Infrarot-DiodeInfrared diode
- 55
- Infrarot-EmpfängerInfrared receiver
- 66
- Signalleitungsignal line
- 77
- Schnittstelleinterface
- 88th
- Dip-SchalterDip switch
- 1010
- Halterung (Mount)Mount
- 1111
- Bus-LeiterplatteBackplane
- 1212
- Schienerail
- 1313
- Aussparungrecess
- 2020
- Flussdiagrammflow chart
- 2121
- Startsignal SendenStart signal transmission
- 2222
- Startsignal empfangenStart signal received
- 2323
- moduliertes Signal generierengenerate modulated signal
- 2424
- moduliertes Signal sendensend modulated signal
- 2525
- moduliertes Signal empfangenreceive modulated signal
- 2626
- Signal auslesenRead signal
- 2727
- Signal in Verhältnis setzenSet signal in relation
- 3030
- Schaltschrankswitch cabinet
- 3131
- Netzwerknetwork
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