-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNG
-
Für diese
Anmeldung wird der Prioritätsvorteil
der am 6. Oktober 2005 in den U.S.A. eingereichten Provisional Application
Nr. 60/724,048 mit dem Titel „Hybrid
Field Device Cabling with Industrial Network and Operating Power" beansprucht, welche
zusammen mit der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde und deren technische
Tatbestände
durch diesen Literaturhinweis summarisch für alle Zwecke in die vorliegende
Anmeldung miteinbezogen sind.
-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die
hierin offenbarten Ausführungsformen beziehen
sich auf industrielle Netze im allgemeinen und im besonderen auf
eine Hybridkabelvorrichtung und ein damit verbundenes digitales
industrielles Netz, bei welchen unteradressierbare Steuer- bzw. Datensignale
sowie die Stromversorgung für
die intelligenten Geräte
kombiniert werden.
-
HINTERGRUND
-
Heutzutage
sind auf dem freien Markt mehrere Technologien zur Behandlung verunreinigter Medien,
beispielsweise Abwasser, erhältlich
und diese sind in der heutigen Welt mit stärkerem Umweltbewusstsein weiterhin äußerst gefragt.
Zum ordnungsgemäßen Überwachen
und Betreiben derartiger Dekontaminierungssysteme werden üblicherweise mehrere
Steuergeräte
eingesetzt, um eine Rückkopplung über alle
Aspekte des Systems zu erhalten. Zur Steuerung und Überwachung
derartiger Systemgeräte,
beispielsweise Sensoren, Ventile etc., wurden sogenannte „industrielle
Netze" entwickelt,
um Steuersignale an diese Geräte
zu senden sowie von diesen zurückkommende
Datensignale zu empfangen. Die Daten- und Steuerinformationen beziehen sich
auf Signale, die zur Steuerung der Funktion von Motoren oder Positioniereinrichtungen
etc. in derartigen Dekontaminierungssystemen (oder deren zugehörigen Leitungen)
verwendet werden.
-
Bei
industriellen Systemen bestehen üblicherweise
mehrere Möglichkeiten
zum Abrufen von Sensordaten oder zum Senden von Steuerdaten an die
Sensoren. Somit bewirken diese Signale eine elektrische oder elektronische
Steuerung derartiger Systemgeräte.
Beispiele für
Steuergeräte
sind unter anderem Pumpen, Ventile, Sensoren, etc., die allesamt
mit Gleichspannungs-Steuersignalen von ca. 0 V bis 10 V betrieben
werden, um das Gerät
innerhalb seiner Betriebsspanne zu betreiben. Die tastsächliche
Positions- oder Befehlsausgabe würde
irgendwo innerhalb dieser Spanne liegen und somit der Be triebsspanne
entweder des Sensors oder der Steuerung entsprechen. Bei anderen
herkömmlichen
Ausführungsformen
kommen Stromsignale im Bereich zwischen 4 und 20 mA zum Einsatz.
Bei derartigen Systemen bietet Strom den Vorteil, dass er weniger empfindlich
gegenüber
elektrischem Widerstand ist, so dass er über lange Strecken geleitet
werden kann. Darüber
hinaus reagieren Stromsignale als Daten- bzw. Steuersignale weniger
empfindlich auf spannungs- oder magnetbedingte Störungen.
-
In
den letzten Jahren wurden mehrere Versuche zur Erzeugung digitaler
Busse zum Senden bzw. Empfangen derartiger Daten- bzw. Steuersignale
unternommen. Bei diesen Versuchen wurden anstelle von Analogsignalen
für analoge
Geräte
Digitalsignale mit allen diesen zugrundeliegenden Vorteilen hinsichtlich
Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Magnetstörungen,
höherer
Genauigkeit etc. gesendet bzw. empfangen. Dabei liegen die Hauptvorteile
gegenüber
den Analogsignalen darin, dass es bei Digitalsignalen zu keinen
Widerstandsverlusten oder Stromabfällen kommt. Zum Beispiel wird
bei analogen Systemen der Widerstand, der zu Signalfehlern führen kann,
von dem zum Senden bzw. Empfangen von Analogsignalen verwendeten
Signalkabel selbst verursacht. Folglich ist umso mehr Widerstand
vorhanden, je länger
das Kabel ist. Bei digitalen Systemen lässt sich somit diese potenzielle
Fehlerquelle umgehen, da bei der Übertragung einer digitalen
Zahl als Daten die gleiche digitale Zahl empfangen wird.
-
Aufgrund
der Vorteile digitaler Daten- bzw. Steuersignale bewegt sich der
Markt dementsprechend auch in diese Richtung. Folglich stehen für diese
Art der Anwendung eine Anzahl konventioneller digitaler Netze zur
Verfügung,
die zunehmend schneller werden und mit jeder Iteration mehr Daten handhaben
können.
Genauer gesagt sind bei moderneren Systemen heutzutage auch diagnostische
Informationen für
sogenannte „intelligente
Systeme" enthalten.
Bei einem intelligenten System, das einen Drucksensor enthält, kann
zum Beispiel ein intelligentes Gerät derart konfiguriert sein,
dass es nicht nur ausschließlich
Daten über
den gemessenen Druck, sondern auch diagnostische Informationen überträgt. Beispiele
für derartige
diagnostische Informationen sind unter anderem das Konfigurieren
einer Alarmgrenze, wenn der Druck eine bestimmte Schwelle übersteigt.
Das Gerät
kann auch Informationen hinsichtlich der Gerätkalibrierung übertragen, oder
ob ein Sensor die Verbindung beendet hat, Arten von Fehlern, oder
sogar, ob ein ungültiger
Eingangswert an das Gerät übermittelt
wurde und das Gerät
diese Daten nicht verarbeiten kann.
-
Die
beliebtesten digitalen industriellen Netze, bei denen derartige
intelligente Geräte
zum Einsatz kommen, arbeiten auf der Grundlage des als ProfiBus
bekannten Feldbusprotokolls, das 1989 von einem internationalen
Konsortium aus Firmen und Institutionen entwickelt wur de. Ein bestimmtes
ProfiBus-basiertes Netz ist ein Netz mit Steuergeräten, die
das ProfiBus-DP-Protokoll
benutzen, welches zum Treiben dieser Prozessgeräte verwendet wird (DP). Dieses
bestimmte industrielle Netz ist zu Hochgeschwindigkeitsdatenraten
von 1 Megabit bis 12 Megabit pro Sekunde fähig. Folglich lassen sich große Mengen
diagnostischer Informationen an bzw. von intelligente(n) Geräte(n) über ein
derartiges industrielles Netz übertragen.
Die meisten dieser Netzarten sind Zweileitersysteme, und somit wie
ein serielles Datensystem. Darüber
hinaus gibt es verschiedene Protokolle, die auf einem Kabel in einem
derartigen digitalen Netz laufen können. Ein weiteres Beispiel
für ein
digitales Netz mit mehreren Protokollen ist das sogenannte ProfiNet,
mit dem ein industrielles Netz auf einem Ethernetkabel läuft. Andere
Beispiele für
Protokolle für
industrielle Netze sind DeviceNet und Foundation Fieldbus.
-
Bei
konventionellen digitalen industriellen Netzen können Steuersignale nunmehr
auch nach dem „Daisy-Chain-Prinzip" von einem intelligenten Gerät an ein
anderes intelligentes Gerät
geroutet werden, anstatt dies durch das individuelle Zuordnen von
Kabeln für
jedes Steuergerät
zu bewerkstelligen. Dadurch, dass weniger Kabel vorhanden sind,
verringert sich folglich auch die Anzahl der Steuerleitungen und
die Einrichtung ist einfacher. Bei diesen Netzen, die zum Beispiel
Geräte
enthalten, die das oben erwähnte
ProfiBus-DP-Protokoll benutzen, ist jedoch noch immer eine externe
Stromzufuhr (z.B. 24 V Gleichspannung) für jedes der intelligenten Steuergeräte erforderlich,
weshalb für
jedes einzelne intelligente Gerät
ein zusätzliches
Kabel benötigt
wird. Obwohl sich mit einem Bus ein sauberes Daisy-Chaining über die
gesamte Länge
des Netzes hinweg erzielen lässt,
sind daher noch immer für
jedes Steuergerät
separate Stromversorgungskabel erforderlich.
-
Bei
einigen modernen konventionellen industriellen Netzen wird zusätzlich zur Übertragung von
Steuer- bzw. Datensignalen an bzw. von Systemsteuergeräte(n) auch
der Strom zum Betrieb der Steuergeräte über das selbe Kabel zugeführt. Ein Beispiel
für diese
Art von industriellem Netz ist eines mit Steuergeräten, die
mit dem ProfiBus-PA-Protokoll arbeiten, das zur Prozessautomatisierung
(PA) über die
Steuergeräte
dient. Während
bei dieser Art von Netz die Stromversorgung nach dem Daisy-Chain-Prinzip
von Steuergerät
zu Steuergerät
geführt
werden kann, lassen sich jedoch nur die den „unintelligenten" oder „halbintelligenten" Steuergeräten zugeordneten
binären
Datensignale ebenfalls derart nach dem Daisy-Chain-Prinzip weiterleiten. Somit
wird also kein Daisy-Chaining von Steuer- bzw. Datensignalen und
Stromversorgung für
die am weitesten entwickelten intelligenten Geräte ermöglicht, welche beispielsweise
in einem spezifischen Protokoll mit unteradressierbaren Daten kommunizieren.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Die
offenbarten Prinzipien stellen ein digitales industrielles Netz
sowie ein zugehöriges
Verfahren zum Instandhalten und zum Betrieb eines Systems zur Verfügung. Bei
einem gemäß den offenbarten
Prinzipien aufgebauten industriellen Netz sind sowohl die bei den
intelligenten Steuergeräten
verwendeten Steuer- bzw. Datensignale als auch der Betriebsstrom
für diese
Geräte
in einem Hybridkabel für ein
industrielles Netz kombiniert. Bei den intelligenten Steuergeräten handelt
es sich um Sensoren, Kabel und andere Netzkomponenten, die mit einem spezifischen
Protokoll von Steuer- bzw. Datensignalen arbeiten, welche „unteradressierbare" Daten enthalten
(beispielsweise von einem intelligenten Gerät auf eine Abfrage adressierbarer
Daten gelieferte diagnostische Daten/Informationen), dieses Protokoll benutzen
und über
ein solches kommunizieren.
-
Gemäß einem
Erfindungsmerkmal wird ein industrielles Netz bereitgestellt. Bei
einer Ausführungsform
umfasst das industrielle Netz intelligente Steuergeräte zum Instandhalten
und zum Betreiben eines Systems sowie Hybridkabel zur Verbindung
der intelligenten Steuergeräte
nach dem Daisy-Chain-Prinzip. Darüber hinaus sind bei einem derartigen
industriellen Netz die Kabel derart konfiguriert, dass sie Steuer-
bzw. Datensignale und Betriebsstrom für die intelligenten Steuergeräte über die Daisy-Chain übertragen.
-
Gemäß einem
weiteren Erfindungsmerkmal wird ein Verfahren zur Instandhaltung
und zum Betrieb eines Systems bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform
umfasst das Verfahren das Vorsehen intelligenter Steuergeräte an ausgewählten Stellen
im System. Darüber
hinaus umfasst bei diesen Ausführungsformen
das Verfahren ferner die Übertragung von
Steuer- bzw. Datensignalen
und Betriebsstrom für
die intelligenten Steuergeräte über die
Daisy-Chain-Topologie
unter Verwendung eines Hybridkabel, das die Geräte miteinander verbindet.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
-
Zum
vollständigeren
Verständnis
dieser Offenbarung und der Vorteile der hierin dargestellten Systeme
und Verfahren wird nunmehr auf die nachfolgende Beschreibung verwiesen,
in der auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigt:
-
1 ein
schematisches Diagramm eines digitalen industriellen Netzes 100,
das gemäß den offenbarten
Prinzipien aufgebaut ist.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
1 zeigt
ein schematisches Diagramm eines gemäß den offenbarten Prinzipien
aufgebauten digitalen industriellen Netzes 100. Bei diesem
beispielhaften Netz 100 sind sowohl die bei intelligenten Geräten verwendeten
Steuer- bzw. Datensignale als auch der Betriebsstrom für diese
Geräte
in einem industriellen Netzkabel kombiniert. Wie oben erwähnt, sind
die offenbarten Steuer- bzw. Datensignale zur Verwendung bei intelligenten
Geräten
wie den in 1 gezeigten „intelligenten Sensoren" gedacht. Es ist
zu beachten, dass, obwohl in 1 ein intelligentes
ProfiBus-Ventil dargestellt ist, bei einem gemäß den offenbarten Prinzipien
aufgebauten Netz jede beliebige Art von intelligentem Gerät mit den
selben Vorteilen wie hierin beschrieben zum Einsatz kommen kann.
-
Im
hierin verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff „intelligent" im Zusammenhang
mit „Sensor", „Ventil" oder einer anderen
Art von industriellem Netzsteuergerät Geräte, Kabel und andere Netzkomponenten,
die mit einem spezifischen Protokoll von Steuer- bzw. Datensignalen
arbeiten, dieses verwenden und über
ein solches kommunizieren, wobei die Steuer- bzw. Datensignale „unteradressierbare" Daten enthalten,
beispielsweise diagnostische Daten/Informationen, die von einem
intelligenten Gerät auf
eine Abfrage adressierbarer Daten hin geliefert werden. Diese schließen sowohl
aus einem einzelnen Wert als auch aus mehreren Werten bestehende Steuer-
bzw. Datensignale, sowie mehrere Datentypen, für intelligente Geräte ein.
Zum Beispiel würden die
in einem Netz auf der Grundlage des ProfiBus-DP-Protokolls arbeitenden „intelligenten" Geräte als die
Art von intelligenten Geräten
betrachtet, die in dem offenbarten Netz eingesetzt werden könnten. Die
beim ProfiBus-PA-Netz
eingesetzten „halbintelligenten" Steuergeräte hingegen
kämen hierfür nicht in
Frage.
-
Derartige
intelligente Geräte
verfügen über eingebettete
Logikschaltungen und somit über
unabhängige
Rechenleistung. Dadurch können
sie unabhängig
programmiert und betrieben werden und dennoch in industriellen Systemen
integriert werden. Das Prinzip dieser intelligenten Geräte und ihres
Betriebs in industriellen Netzen lässt sich analog auch auf Heimcomputer
und Webserver übertragen.
Wie die beschriebenen intelligenten Geräte kann auch jeder Heimcomputer
vollkommen netzunabhängig
arbeiten. Durch eine Vernetzung der Computer ist jedoch auch eine Überwachung
und Wechselwirkung ihrer Prozesse möglich.
-
Als
nicht „intelligent" eingestufte Netzgeräte (beispielsweise
sogenannte „unintelligente" Geräte) kommunizieren üblicherweise über binäre Signale, wie
sie von einem Einzelwertgerät
verwendet werden. Beispiele für
binäre
Signale sind diskrete Einzelwerte, zum Beispiel ein Ja/Nein-Wert,
ein Ein/Aus-Wert, ein Richtig/Falsch-Wert etc. In diesem Sinne teilt
ein Einzelwertgerät
der Steuerung einfach mit, wo sich das Gerät befindet sowie dessen Spanne (z.B.
-
Position),
oder es ermöglicht
der Steuerung, das Gerät
durch einen Befehl in eine bestimmte Spanne zu bringen. Im Gegensatz
dazu macht ein Mehrwertgerät
nicht nur das selbe wie ein Einzelwertgerät, sondern es verfügt auch über mehrere
Spannen, in denen Trigger für
bestimmte Betriebsmodi enthalten sein können, und es kann auch über Trigger
verfügen,
um der Steuerung mitzuteilen, welche Fehlerbedingungen in seinem
Inneren vorherrschen etc. Die bei den qualitativ hochwertigeren „intelligenten" Geräte, die
eine Grundlage des offenbarten Netzes bilden, enthaltenen Daten
können
als „adressierbare
Daten" und „unteradressierbare
Daten" bezeichnet
werden. Dabei bezieht sich der Ausdruck „adressierbare Daten" darauf, dass ein
spezifisches Gerät,
beispielsweise ein Sensor oder ein Ventil, unter den mehreren Geräten innerhalb
eines einzelnen industriellen Netzes individuell adressierbar sein kann.
Fortschrittliche digitale industrielle Netze vergeben für jedes
Gerät (z.B.
Sensor, Ventil etc.) eine Adresse. Diese „Adressierung" lässt sich
analog auch auf das Internet übertragen,
bei dem jedes im Internet befindliche Gerät eine Adresse hat.
-
Außerdem kann
jedes adressierbare Gerät auch
unterteilt werden, so dass es unteradressierbar ist. Somit bedeutet
unteradressierbare Daten, dass mehrere Typen von Daten, oder Datenfelder,
von jedem adressierbaren intelligenten Gerät abgefragt werden können. Will
beispielsweise eine Bedienungsperson Wert 2 und Wert 5 für ein spezifisches Gerät wissen,
kann sie dieses Gerät
abfragen, um diese Werten anzufordern. Eine derartige Abfrage könnte den
Betriebszustand des Geräts
zusammen mit diagnostischen Informationen bezüglich des Geräts einschließen. Somit
können
derartige intelligente Gerät
auf eine Abfrage hin nicht nur mehrere Werte liefern, sondern auch
verschiedene Arten von Daten. An sich können intelligente Geräte mit einem
gewünschten
Ergebnis instruiert werden, und die darin enthaltene Logik (z.B.
ein Mikroprozessor) bestimmt, wie dieses Ergebnis zu erzielen ist.
Darüber
hinaus lässt
sich das Erzielen dieses Ergebnisses sowie die Mittel, mit denen
das Gerät
das Ergebnis erzielt, überwachen
und anderweitig abfragen. Bei nicht intelligenten Geräten würde die
Bedienungsperson das Gerät
abfragen, daraufhin jedoch lediglich einen binären Wert zurück erhalten,
z.B. dass ein Ventil aktiv oder inaktiv ist. Während ein derartiges Abfragen über Unteradressen
bei intelligenten Geräten
möglich
ist, ermöglicht
dementsprechend ein gemäß den offenbarten
Prinzipien aufgebautes Netz diese „intelligente" Unteradressierungsfähigkeit
unter nach dem Daisy-Chain-Prinzip verbundenen intelligenten Geräten zusammen
mit einem Daisy-Chaining der Stromversorgung dieser intelligenten
Geräte.
-
Wie 1 zeigt,
handelt es sich bei den Kabeln 105a, 105b, die
bei auf die hierin offenbarte Weise aufgebauten Systemen verwendet
werden, um ein im Handel erhältliches
Kabel, das üblicherweise
bei intelligenten industriellen Netzen verwendet wird. Obwohl nur
ein bestimm tes, im Handel erhältliches Kabel 105a, 105b gezeigt
ist, versteht es sich natürlich,
dass jedwedes vergleichbare Kabel verwendet werden kann. Insbesondere
sind bei dem zur Verwendung beim offenbarten Netz 100 ausgewählten Kabel 105a, 105b sowohl
die Steuer- bzw.
Datensignale (z.B. „PG
FASTCONNECT") für eine digitales Netz
als auch die Gleichstromversorgung (z.B. „+24VDC" und „DCCOM") zum Betrieb der intelligenten Geräte sowie
die Bereitstellung der Abschirmung und Erdung dieser Leitungen allesamt
in einem Kabel 105a, 105b kombiniert.
-
Bei
der dargestellten Ausführungsform
sind zwei Kabel 105a, 105b gezeigt. Es ist zu
sehen, dass ein Kabel 105a die Steuer- bzw. Daten- und
Stromsignale an einen bzw. von einem Steuerbereich 110 (z.B.
einem Steuerschrank für
ein Photokatalysesystem) an den Feldbereich 115 legt, wo
zwei intelligente Geräte 120a, 120b im
Einsatz sind. Falls erwünscht, kann
auch eine Zugentlastung 125 für das den Steuerbereich 110 und
das Feld 115 überbrückende Kabel 105a verwendet
werden, dies ist jedoch nicht notwendig. Obwohl im Netz 100 zwei
intelligente ProfiBus-Ventile dargestellt sind, kann – wie bereits
erwähnt – jedwedes
vergleichbare intelligente Gerät ebenfalls
verwendet werden. Es ist zu sehen, dass das zweite Kabel 105b das
erste Gerät 120a nach dem
Daisy-Chain-Prinzip mit dem zweiten Gerät 120b verbindet.
-
Gemäß den offenbarten
Prinzipien der Erfindung wird das zweite Kabel 105b zum
Zuführen
sowohl der Steuer- bzw. Datensignale des ersten und zweiten intelligenten
Geräts 120a, 120b als
auch der Betriebsstromversorgung für diese beiden Geräte nach
dem Daisy-Chain-Prinzip
verwendet. Zur Erzielung eines Daisy-Chaining sowohl der Steuer-
bzw. Datensignale als auch des Versorgungsstroms wird die interne
Verdrahtung der Steuergeräte 120a, 120b derart
gewählt,
dass die Steuer- bzw. Datensignale zwischen den Eingängen 130a, 135a und
den Ausgängen 130b, 135b der
Steuergeräte 120a bzw. 120b parallel
gekoppelt werden. Insbesondere entsprechen die Pins der Steckverbinder 140 der
Kabel 105b, 105b den Pins in den Eingängen 130a, 135a und
Ausgängen 130b, 135b der
Steuergeräte 120a, 120b.
Zwar mag das Kabel 105a, 105b an sich im Handel
erhältlich
sein; es sollte jedoch betont werden, dass dies nicht auf die bei
den Kabeln 105a, 105b verwendeten Steckverbinder 140 zutrifft.
Genauer gesagt werden die Steckverbinder 140 gemäß den offenbarten
Prinzipien derart ausgewählt
oder hergestellt, dass sie lediglich die minimale Anzahl von Pins
haben, die zur Übertragung
der Steuer- bzw. Datensignale für
die intelligenten Steuergeräte 120a, 120b sowie
des Stromversorgungssignals für diese
Geräte 120a, 120b nach
dem Daisy-Chain-Prinzip erforderlich ist. Zwar sind bei einigen
herkömmlichen
Netzen möglicherweise
bereits Kabel (und somit Steckverbinder) zur Übertragung von Datensignalen
und Versorgungsstrom vorhanden; diese Kabel und Steckverbinder sind
jedoch – wie
bereits oben erwähnt – wiederum
nur für
unintelligente oder halbintelligente Geräte gedacht und würden bei
den im vorliegenden Netz 100 offenbarten intelligenten
Geräten
nicht funktionieren.
-
Bei
der dargestellten Ausführungsform
dienen die Pins P1 und P3 für
die Stromzufuhr an die Steuergeräte 120a, 120b,
während
die restlichen Pins (in diesem Beispiel P1, P2, P4, P5) zum Senden oder
Empfangen der Steuer- bzw. Datensignale verwendet werden können. Die
parallele Kopplung der Pins oder Anschlüsse für die Steuer- bzw. Datensignale
ist in den Bereichen 145a, 145b für die jeweiligen
Steuergeräte 120a, 120b dargestellt.
Wie es oben bereits angesprochen wurde, ist die parallele Kopplung
der die Steuer- bzw. Datensignale übertragenden Pins, so dass
eine Reihe von Kabeln (z.B. 105a, 105b, etc.)
zum Daisy-Chaining
der Steuergeräte 120a, 120b verwendet
werden können,
bereits bei einigen fortschrittlicheren industriellen Netzen verfügbar. Darüber hinaus
sind jedoch die Pins oder Anschlüsse
für das
Anlegen einer Spannung an die Steuergeräte 120a, 120b im
offenbarten Netz 100 ebenfalls parallel gekoppelt, wie
es im Bereich 150 dargestellt ist. Aufgrund dieser Parallelkopplung
der Stromleitungen im Inneren des Steuergeräts 120a kann der durch
dessen Eingang 130a eingeleitete Strom einerseits vom Steuergerät 120a genutzt
werden und andererseits auch an dessen Ausgang 130b geleitet
werden. Das zweite Kabel 105b kann dann das am Ausgang 130b des
Steuergeräts 120a anfallende
Stromsignal an den Eingang 135a des zweiten Steuergeräts 120b legen,
wodurch die Stromzufuhr an die Steuergeräte 120a, 120b nach
dem Daisy-Chain-Prinzip erfolgt und damit gleichzeitig auch die
Steuer- bzw. Datensignale nach dem Daisy-Chain-Prinzip übertragen
werden.
-
Bei
der dargestellten Ausführungsform
wird die Stromzufuhr vom Eingang 135a des zweiten Steuergeräts 120b nicht
weiter abgezweigt, und dann an dessen Ausgang 135b gelegt;
dies ist jedoch möglich,
falls erwünscht.
Genauer gesagt sind bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform
des Netzes 100 nur zwei nach dem Daisy-Chain-Prinzip verkettete
Steuergeräte 120a, 120b vorhanden,
gemäß den offenbarten
Prinzipien lassen sich jedoch Steuergeräte in beliebiger Anzahl auf
diese Weise miteinander verbinden. Wie es in der Zeichnung zu sehen
ist, kann, nachdem das letzte Steuergerät 120b in der Daisy-Chain
erreicht wurde, ein Terminator 155 oder jede Art von Busabschluss
am Ausgang 135b des letzten Steuergeräts 120b angeschlossen
sein. Der Terminator 155 wird am Ende des Busses oder am Ende
des digitales Netzes verwendet und enthält Widerstände zur Verhinderung einer
Signalrückkopplung
in das digitale Netz.
-
Zur
Bereitstellung der Parallelkopplung vom Eingang 130a des
einen Steuergeräts 120a an
dessen Ausgang 130b, so dass der Strom zusammen mit den
Steuer- bzw. Datensignalen nach dem Daisy-Chain-Prinzip an das nächste Steuergerät 120b geleitet
werden kann, kann ein neuartiges intelligentes Steuergerät mit dieser
Art der elektrischen Verbindung konstruiert werden. Bei anderen
Ausführungsformen,
beispielsweise der Ausführungsform von 1,
lässt sich
ein bereits existierendes intelligentes Steuergerät 120a,
beispielsweise ein auf dem ProfiBus basierendes „intelligentes Ventil", derart modifizieren,
dass sich die erforderlichen parallelen Stromanschlüsse ergeben.
Bei jeder dieser Ausführungsformen
ergibt sich durch die offenbarten Prinzipien ein eindeutiger Vorteil
gegenüber
konventionell verfügbaren
intelligenten industriellen Netzen, indem sie eine Übertragung
sowohl der Steuer- bzw. Datensignale als auch der Stromsignale nach
dem Daisy-Chain-Prinzip ermöglichen.
Dadurch können
die bei herkömmlichen
Netzen erforderlichen speziellen Stromkabel für jedes Steuergerät entfallen.
Folglich verringert sich auch die Gesamtkomplexität des installierten
industriellen Netzes durch eine Reduzierung der Anzahl der benötigten Kabel.
Außerdem
ergibt sich durch eine derartige Verringerung der Komplexität des Netzes
eine entsprechende Senkung der Gesamtkosten des industriellen Netzes.
-
Andere
Variationen bei den Ausführungsformen
eines gemäß den offenbarten
Prinzipien aufgebauten Systems sind ebenfalls vorgesehen. Bei einigen
Ausführungsformen
ist zum Beispiel das Netz 100 ein auf dem ProfiBUS-DP basierendes
industrielles Netz, bei dem jedoch die Steuergeräte 120a, 120b gemäß den obigen
Ausführungen
derart modifiziert wurden, dass sowohl die unteradressierbaren Steuer-
bzw. Datensignale als auch der Betriebsstrom an die Steuergeräte nach
dem Daisy-Chain-Prinzip durch die ProfiBus-DP-Kabel geleitet werden
können.
Bei diesen Ausführungsformen haben
die Kabel 105a, 105b kompakte und wasserdichte
5-polige Standard-M12-Steckverbinder, obwohl natürlich jede andere passende
Kabelart ebenfalls verwendet werden kann. Bei anderen, geringfügigeren
Variationen ist der an die Steuergeräte 120a, 120b gelegte
Strom eine 24 V Gleichspannung; es versteht sich jedoch, dass verschiedene
Strommengen an die Steuergeräte 120a, 120b geleitet
werden können.
Obwohl das dargestellte Netz 100 in einem UV-Photokatalysereaktor
betrieben wird, versteht es sich jedoch, dass ein auf die hierin
offenbarte Weise aufgebautes industrielles Netz bei jedweden geeigneten
Systemen zum Einsatz kommen kann.
-
Obwohl
voranstehend diverse Ausführungsformen
der offenbarten Prinzipien beschrieben wurden, versteht es sich
jedoch, dass diese lediglich als Beispiele angegeben wurden und
keine Einschränkung
darstellen sollen. Folglich sollen die Breite und der Umfang der
Erfindung(en) nicht durch irgendeines der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt sein,
sondern nur gemäß jedweden Ansprüchen und
ihren Entsprechungen definiert sein, die sich aus dieser Offenbarung
ergeben. Des weiteren sind die oben genannten Vorteile und Merkmale zwar
in beschriebenen Ausführungsformen
angegeben, sollen jedoch die Anwendung derartiger sich ergebender
Ansprüche
auf Verfahren und Strukturen, mit denen sich einer der oder alle
oben genannten Vorteile erzielen lassen, nicht einschränken.
-
Ferner
wurden die im Text enthaltenen Kapitelüberschriften lediglich entsprechend
den Vorschlägen
gemäß 37 C.F.R.
1.77 oder ansonsten als Strukturierungshinweise eingefügt. Diese Überschriften sollen
die in sich möglicherweise
anhand dieser Offenbarung ergebenden Ansprüchen erläuterte(n) Erfindung(en) nicht
einschränken
oder kennzeichnen. Obwohl sich die Überschriften unter anderem
zum Beispiel auf ein „Technisches
Gebiet" beziehen,
soll der unter dieser Überschrift
zur Beschreibung des sogenannten technischen Gebiets verwendete
Text solche Ansprüche
nicht einschränken.
Des weiteren ist eine Beschreibung einer Technologie unter der Überschrift „Hintergrund" nicht dahingehend
auszulegen, dass diese Technologie Stand der Technik für jedwede
Erfindung(en) in dieser Offenbarung ist. Noch ist die „Kurze
Zusammenfassung" als
Kennzeichnung der in hervorgegangenen Ansprüchen ausgeführten Erfindung(en) zu betrachten.
Des weiteren soll kein in dieser Offenbarung enthaltener Verweis
auf eine „Erfindung" im Singular als
Argument dafür
benutzt werden, dass diese Offenbarung lediglich ein einziges neuartiges
Merkmal enthält.
Es können
gemäß den Beschränkungen
der sich aus dieser Offenbarung ergebenden mehreren Ansprüche auch
mehrere Erfindungen ausgeführt
sein, und derartige Ansprüche definieren
entsprechend die Erfindung(en) und ihre Äquivalente, die durch diese
geschützt
sind. In jedem Fall ergibt sich der Umfang derartiger Ansprüche aus deren
Sachverhalt in Anbetracht dieser Offenbarung; dieser Umfang soll
jedoch nicht durch die im Text enthaltenen Überschriften beschränkt sein.