-
Die Erfindung betrifft eine Mastereinheit mit Erweiterungsmodul für ein Bussystem der Automatisierungstechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
In der Automatisierungstechnik werden seit längerem verschiedene Busse, die häufig auch als Feldbussysteme bezeichnet werden, eingesetzt. Bei diesen Bussen werden Informationen in digitaler Weise über eine Busleitung zwischen Busteilnehmern ausgetauscht. Bei den Busteilnehmern handelt es sich meist um Sensoren oder Aktoren, die als Slave-Einheiten agieren In der Regel ist pro Bus eine Steuereinheit vorgesehen, die als Mastereinheit fungiert und den Datenaustausch auf dem Bus koordiniert. Die Mastereinheit wertet auch die von den Sensoren gelieferten Messdaten aus und gibt Steuerdaten an die Aktoren aus.
-
Häufig werden die Sensoren bzw. die Aktoren auch über die Busleitung mit Energie versorgt. Hierzu gibt es Standardbusnetzteile, die für einen bestimmten Bus ausgelegt sind und die an das öffentliche Stromnetz (z. B. 230 V) angeschlossen werden. Ein solches Netzteil wird unter der Bezeichnung AC1216 von der Fa. ifm electronic gmbh vertrieben. Dieses Netzteil ist für einen speziellen Bus nämlich ASi vorgesehen.
-
Mastereinheiten werden in der Regel nicht über die Busleitung mit Energie versorgt, sondern müssen an ein 24 V Industriestromnetz angeschlossen werden. In vielen automatisierungstechnischen Anlagen sind 24 V Versorgungsleitungen standardmäßig vorhanden. Eine derartige Mastereinheit wird unter der Bezeichnung AC1355 von der Fa. ifm electronic gmbh angeboten.
-
Zum Betreiben eines Bussystems benötigt der Anwender deshalb Zugang zu zwei unterschiedlichen Stromnetzen.
-
Teilweise stehen beide Stromnetze vor Ort nicht zur Verfügung, sondern es ist nur eines dieser beiden Stromnetze vorhanden. In diesem Fall müssen aufwendig entsprechende Verbindungskabel für das fehlende Stromnetz gelegt werden, was für den Anwender meist mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist.
-
Es gibt Mastereinheiten, die zum Anschluss von zwei Bussen ausgelegt sind. Dabei ist für jeden Busstrang ein eigenes Standardnetzteil notwendig. Entscheidet sich der Anwender, den zweiten Busstrang erst später in Betrieb zu nehmen, so kann sich die Inbetriebnahme verzögern, wenn das betreffende Standardbusnetzteil nicht zur Verfügung steht.
-
Insgesamt gestaltet sich die Energieversorgung eines Bussystems aufgrund der unterschiedlichen Gegebenheiten für den Anwender als sehr aufwendig.
-
Aufgabe der Erfindung ist es eine Mastereinheit mit einem Erweiterungsmodul anzugeben, das eine einfache und kostengünstige Energieversorgung eines Bussystems ermöglicht.
-
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
-
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, ein Erweiterungsmodul für eine Mastereinheit vorzusehen, das lösbar mit der Mastereinheit verbindbar ist und das einen Versorgungsleitungsabschnitt und mindestens einen Busleitungsabschnitt aufweist, die durch eine Übertragungseinrichtung verbunden sind, wobei die Übertragungseinrichtung nur zur Energieübertragung zwischen den betreffenden Leitungsabschnitten dient, aber keine Datenübertragung zulässt.
-
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
1 Mastereinheit mit zwei angeschlossenen Busssträngen mit einer Energieversorgung gemäß dem Stand der Technik
-
2 Mastereinheit mit Erweiterungsmodul gemäß einer ersten Energieversorgungsvariante
-
In 1 ist eine Mastereinheit ME für ein Bussystem der Automatisierungstechnik dargestellt. Die Mastereinheit ME weist zum Anschluss von zwei Bussträngen BS1 bzw. BS2 zwei Buseingänge einen Buseingang EB1 und einen Buseingang EB2 auf. Neben diesen Eingängen sind noch ein Versorgungseingang EV und ein Steckereingang EST an der Mastereinheit ME vorgesehen. Über einen Versorgungsstrang VS erfolgt die Energieversorgung der Mastereinheit ME. Dabei ist ein Energieversorgungseingang EV mit einer Energieversorgungsleitung EVL verbunden, die an ein Industriestromnetz ISN oder an ein entsprechendes Versorgungsnetzteil VN angeschlossen ist.
-
Die Mastereinheit ME weist eine Anzeigeeinheit AE und eine Bedieneinheit BE auf. Zur Kommunikation mit übergeordneten Systemen dient eine Kommunikationseinheit KE, die die entsprechenden Kommunikationsschnittstellen z. B: TCP/IP bereitstellt. Die beiden Busstränge BS1 bzw. BS2 sind jeweils mit entsprechenden Mastereinheiten ME1 bzw. ME2 verbunden. In einer Steuereinheit SE werden u. a. die Informationen von den an die Busstränge BS1 bzw. BS2 angeschlossenen Sensoren ausgewertet und entsprechende Steuerbefehle für die angeschlossenen Aktoren erzeugt. Eine Diagnoseeinheit DE ist an beide Busleitungen BL1 bzw. BL2 angeschlossen. In ihr werden Diagnose- und Sicherheitsfunktionen realisiert.
-
Zur internen Energieversorgung aller Komponenten der Mastereinheit ME dient eine Stromversorgungseinheit SVE, die die entsprechenden Betriebsspannungen der einzelnen Komponenten bereitstellt. Zur Energieversorgung der an die Busstränge BS1 bzw. BS2 angeschlossenen Slave-Einheiten (Sensoren, Aktoren) dienen zwei Standardbusnetzteile SBNT1 bzw. SBNT2.
-
Zum Betrieb eines Bussystems gemäß 1 benötigt der Anwender Zugang zu zwei unterschiedlichen Stromnetzen und für jeden Busstrang BS1 bzw. BS2 jeweils ein separates Standardbusnetzteil SBNT1 bzw. SBNT2.
-
In 2 ist eine Mastereinheit ME mit einem erfindungsgemäßen Erweiterungsmodul EM1 dargestellt, wobei die gesamte Energieversorgung des Bussystems über ein einziges Standardbusnetzteil SBNT erfolgt. Hierzu ist ein Erweiterungsmodul EM1 mit der Mastereinheit ME verbunden. Das Erweiterungsmodul EM1 hat entsprechend den Eingängen der Mastereinheit ME ausgebildete Ausgänge. Im Einzelnen sind dies zwei Busausgänge AB1 und AB2, ein Versorgungsausgang AV sowie einen Steckerausgang AST. Zum Anschluss der beiden Bussträngen BS1 bzw. BS2 sind an dem Erweiterungsmodul EM1 entsprechende Buseingänge EB1 bzw. EB2 vorgesehen. Zum Anschluss der Energieversorgungsleitung EVL ist noch ein Versorgungseingang EV vorgesehen.
-
Die Eingänge des Erweiterungsmoduls EM1 sind über jeweilige Leitungsabschnitte BLA1, BLA2 bzw. VLA mit den entsprechenden Ausgängen verbunden.
-
Erfindungsgemäß ist zwischen den beiden Busleitungsabschnitten BLA1 und BLA2 eine erste Übertragungseinrichtung UE1 vorgesehen, die aus einer Dateneinkopplungsschaltung DINS und einer Datenauskopplungsschaltung DENTS besteht. Eine weitere Übertragungseinrichtung UE2 ist an Steckerausgang AST vorgesehen, die im Wesentlichen aus einfachen Drahtverbindungen besteht. Mittels der Übertragungseinrichtung UE2 wird die Busleitung BL1 mit der Stromversorgungseinheit VE verbunden. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die gesamte Energieversorgung des Bussystems mit Hilfe eines einzigen Standardbusnetzteils SBNT.
-
Zur Datenentkopplung sind entsprechende Drosselspulenpaare L1 bzw. L2 vorgesehen, die verhindern dass Strommodulationen auf die jeweils anderen Leitungsabschnitte übertragen werden. Trotzdem kann die Energie, die von dem Standardbusnetzteil SBNT stammt, auf die entsprechenden anderen Leitungsabschnitte übertragen werden.
-
Die Dateneinkopplungsschaltung DINS sorgt dafür, dass die Strommodulationen bei der Datenübertragung in entsprechende Spannungshübe umgewandelt werden.
-
Außerdem ist in dem Erweiterungsmodul EM1 noch optional eine Buserweiterungseinheit BEWE vorgesehen, die an die entsprechenden Busleitungsabschnitte BLA1 bzw. BLA2 angeschlossen ist. Die Buserweiterungseinheit BEWE kann deshalb den gesamten Datenverkehr auf den Busleitungen BL1 bzw. BL2 abhören bzw. die physikalischen Eigenschaften der beiden Busleitungen BL1 bzw. BL2 überprüfen. Die Buserweiterungseinheit BEWE ist unmittelbar mit der Steuerungseinheit SE verbunden, mit der sie direkt kommunizieren kann. Dieser Datenaustausch ist deshalb nicht an Protokollvorgaben des Busses gebunden.
-
In den weiteren Figuren sind jeweils verschiedene Alternativen der Energieversorgung eines Bussystems dargestellt, wobei die Mastereinheit jeweils mit einem entsprechenden Erweiterungsmodul EM2 bis EM4 verbunden ist.
-
3 Versorgung über zwei Standardbusnetzteile SBNT1 und SBNT2 mit einem Erweiterungsmodul EM2. Hierfür ist nur eine Übertragungseinheit UE2 notwendig. Der Versorgungsstrang VS wird quasi wie im Ausführungsbeispiel nach 2 durch die Busleitung BL1 ersetzt.
-
4 Versorgung über ein Versorgungsnetzteil VNT mit einem Erweiterungsmodul EM3. Hierbei entfällt die Übertragungseinheit UE2. Dafür ist eine etwas abgewandelte Übertragungseinheit UE1 vorgesehen, die aus zwei Dateneinkopplungsschaltungen DINS besteht, und die mit der Energieversorgungsleitung EVL verbunden ist
-
5 Versorgung über ein Standardbusnetzteil SBNT1 und ein Versorgungsnetzteil VNT mit einem Erweiterungsmodul EM4. Das Erweiterungsmodul EM4 entspricht bis auf die Übertragungseinheit UE2 dem Erweiterungsmodul EM1.
-
Erfindungsgemäß ist die Mastereinheit ME mit Erweiterungsmodul EM für ein Bussystem der Automatisierungstechnik bei dem die Datenübertragung und die Energieversorgung der an das Bussystem angeschlossenen Sensoren bzw. Aktoren über eine Busleitung BL erfolgt, vorgesehen. Die Mastereinheit ME weist einen Versorgungseingang EV zum Anschluss einer Energieversorgungsleitung EVL und mindestens einen Buseingang EB1 zum Anschluss einer Busleitung BL1 auf. Die Busleitung BL1 kann zur Energieversorgung der an diese angeschlossenen Sensoren bzw. Aktoren mit einem Standardbusnetzteil verbunden werden. Das Erweiterungsmodul EM ist mit der Mastereinheit ME lösbar verbindbar ist. Das Erweiterungsmodul EM weist einen Versorgungseingang EV und mindestens einen Buseingang EB1 auf. Diese sind entsprechend den Eingängen der Mastereinheit ME ausgebildet. Über einen Versorgungsleitungsabschnitt VLA bzw. mindestens einen Busleitungsabschnitt BL1 sind die Eingänge mit entsprechenden am Erweiterungsmodul EM vorgesehenen Ausgängen verbunden. Dabei sind die Ausgänge am Erweiterungsmodul EM so ausgebildet sind, dass sie beim Verbinden des Erweiterungsmoduls EM mit der Mastereinheit ME die entsprechenden Eingänge an der Mastereinheit kontaktieren. Im Erweiterungsmodul EM ist eine Übertragungseinrichtung UE vorgesehen ist, die mindestens zwei der in dem Erweiterungsmodul EM vorhandenen Leitungsabschnitte BLA, EVLA verbindet wobei die Übertragungseinrichtung UE nur eine Energieübertragung und keine Datenübertragung zwischen den entsprechenden Leitungsabschnitten bewirkt.
-
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht somit darin, dass verschiedene Erweiterungsmodule EM1–EM4 vorgesehen sind, die mit der Mastereinheit ME lösbar verbindbar sind und die eine Energieübertragung zwischen einem Busstrang BS und dem Versorgungsstrang VS bzw. zwischen den zwei Bussträngen BS1, BS2 und dem Versorgungsstrang VS ermöglichen.
-
Mit der Erfindung ist eine flexible Versorgung eines Bussystems, bestehend aus einer Mastereinheit ME und mindestens einem Busstrang BS1, möglich. Je nach den Gegebenheiten kann der Anwender durch Verwendung eines entsprechenden Erweiterungsmoduls EM seine Mastereineinheit ME so ergänzen, dass eine einfache Versorgung des gesamten Bussystems ermöglicht wird.
-
Die Erfindung wurde anhand eines AS-i Bussystems erläutert. Sie ist aber nicht auf dieses spezielle Bussystem eingeschränkt.
