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Die Erfindung betrifft ein AS-Interface-Netzwerk mit einer unterschiedlichen Anzahl von physikalischen und logischen Slaves.
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Das AS-Interface ist ein bitorientierter Feldbus auf der untersten Ebene der Automatisierungspyramide. Er ist optimiert für den Anschluss von einfachen Sensoren, Aktuatoren und Feldgeräten, die nur wenige Informationsbits mit der Steuerung austauschen und die über eine zweiadrige Leitung sowohl mit Daten als auch mit Energie (24 V DC, bis zu 12 A) versorgt werden. AS-Interface ist besonders dadurch gekennzeichnet, dass es kompakte und preisgünstige Lösungen bietet.
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Wenn AS-Interface Slaves nach dem Stand der Technik mit zusätzlichen Parametrier- und Diagnosefunktionen ausgestattet werden sollen, dann bietet sich an, einen zweiten Slave zu realisieren, der beispielsweise über eine serielle Datenkommunikation verfügt und die benötigten Daten mit dem Master austauscht. Es sind zahlreiche Produkte mit diesen Eigenschaften auf dem Markt verfügbar.
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Nachteil dieser Lösung ist es, dass für jede Parametrier- und Diagnosefunktion eine zusätzliche Slaveadresse „verbraucht” wird, obgleich die jeweilige Funktion in der Regel nicht ständig benötigt wird. Das macht diese Lösung relativ teuer, weil die anteiligen Master- und Netzteilkosten unnötig hoch sind.
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Weiter besteht häufig der Wunsch, mehrere Produktvarianten zu realisieren, die zum einen kostenoptimiert (und daher nicht mit Parametrier- und Diagnosefunktionen ausgestattet) sind und zum anderen komfortable Parametrier- und Diagnosefunktionen unterstützen sollen. Dabei wird eine Aufteilung auf zwei Slaves vorgenommen: der eine Slave unterstützt bei beiden Varianten die Basisfunktionen, der andere Slave, nur bei der komplexen Variante, die zusätzlichen Funktionen. Die Netzwerk-Konfiguration für beide Varianten ist dabei allerdings unterschiedlich.
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Mit dem Gegenstand der
DE 10 2006 026 972 B3 ist ein Gerät und ein Verfahren zur Adressierung und ein Umrichter bekannt geworden, bei dem in einem AS-Interface-Netzwerk in Abhängigkeit von der zugewiesenen Adresse eine unterschiedliche Anzahl logischer Slaves realisiert werden können.
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Die genannte Druckschrift sieht vor, dass, wenn der Masteraufruf eine Standardadresse betrifft, ein logischer Slave im AS-Interface-Netzwerk angesprochen wird. Wird allerdings vom Masteraufruf eine von der Standardadresse unterschiedliche Adresse aufgerufen, wird aus diesem einen logischen Slave mindestens ein Doppelslave gebildet, wobei der zweite Slave eine Parametrier- und Diagnosefunktion ausführt. Dieser zweite Slave wird nachfolgend auch als P&D-Slave bezeichnet.
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Die genannte Druckschrift beschreibt demzufolge bereits schon einen Doppelslave, der aus einem Single-Slave und einem P&D-Slave (Parametrier- und Diagnose-Slave) besteht, wobei durch Adressierung entweder allein nur der Singleslave angesprochen wird oder eine Kombination aus jeweils dem Singleslave und dem P&D-Slave.
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Nachteilig bei der genannten Druckschrift ist jedoch, dass die P&D-Slaves, die dort mit den Buchstaben „B” bezeichnet sind, ständig aktiv sind.
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Dies bedeutet, dass im Maximalausbau nur 31 derartiger Doppeleinheiten angeschlossen werden können, weil der Adressenraum für eine derartige Doppelanzahl von Slaves nur insgesamt eine Anzahl von 31 Doppelslaves zulässt.
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Nachteilig ist demnach, dass stets der aus dem Singleslave und dem P&D-Slave gebildete Doppelslave insgesamt nur einunddreißig Mal vorhanden sein kann, weil damit der Adressenraum eines AS-Interface-Bussystems ausgeschöpft ist. Dies liegt daran, dass bei der Druckschrift
DE 10 2006 026 972 B3 immer der P&D-Slave den Busverkehr mithört und immer aktiv bleibt, auch wenn er nicht angesprochen ist. Demnach wird auch der P&D-Slave nach der genannten Druckschrift zyklisch angesprochen und hat eine eigene Adresse, die demzufolge für andere Slaves nicht mehr vergebbar ist.
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Mit dem Gegenstand der
DE 10 2009 013 229 A1 ist ein Diagnoseverfahren für ein nach dem AS-Interface-Standard ausgeführtes Feldbussystem bekannt geworden, bei dem einzelne Slavebaugruppen eine Diagnosefunktion zugeordnet wird. Demnach können einzelne Slavebaugruppen als Diagnoseslaves umfunktioniert werden, und zwar durch die Zusendung eines bestimmten Masteraufrufes über den Feldbus.
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Aus dieser Druckschrift ist jedoch nicht zu entnehmen, dass mehr als 31 logische Slaves an einem derartigen AS-Interface-Bus anschließbar sind. Auch diese Druckschrift leidet unter dem Nachteil, dass der Adressenraum – auch im erweiterten Adressmodus – ausgeschöpft ist und demnach die maximale Anzahl der verfügbaren Slaves auf 31 begrenzt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist deshalb, ausgehend von der
DE 10 2006 026 972 B3 ein AS-Interface-Netzwerk mit Mehrfach-Slaves so weiterzubilden, dass insgesamt eine größere Anzahl als 31 Slaves an ein derartiges Interface-System angeschlossen werden kann.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass jeweils an dem Bussystem eine Vielzahl von Multislaves angeordnet sind, wobei mehr als 31 Multislaves an dem Netzwerk angeschlossen werden können und – wenn diese Multislaves im erweiterten Adressmodus betrieben werden – können insgesamt 61 derartiger Multislaves angeschlossen werden.
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Dies ist nach der technischen Lehre der Erfindung dadurch möglich, dass jeder der Multislaves mindestens aus einem Singleslave besteht, der im erweiterten Adressmodus betrieben wird und dass diesem Singleslave mindestens ein weiterer P&D-Slave zugeordnet ist, der ebenfalls im erweiterten Adressmodus betrieben wird und dass jeweils nur ein einziger P&D-Slave in einem einzigen Multislave aktiv ist, wenn ein entsprechender Masteraufruf vorhanden ist und dass ferner alle anderen P&D-Slaves in allen anderen Multislaves abgeschaltet und inaktiv sind.
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Die Lösung der Aufgabe wird nach der Lehre der Erfindung durch einen nur temporär aktiven Parametrier- und Diagnoseslave realisiert.
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Dieser Diagnoseslave kann vom Master aus z. B. über ein Parameterausgabebit aktiviert werden. Alternativ kann auch ein Datenbit oder eine andere vom Master setzbare Kennung für die Aktivierung verwendet werden. Der Master hat also die Kontrolle darüber, welcher der möglichen Diagnoseslaves aktiviert wird. Er hat ebenfalls die Kontrolle darüber, dass nur genau ein Diagnoseslave aktiviert wird.
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Alternativ ist ferner möglich, dass der Diagnoseslave über einen Schalter am Gerät aktiviert wird. Dann liegt es in der Verantwortung des Betreibers, nur einen Diagnoseslave zu aktivieren.
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Der Diagnoseslave hat vorzugsweise immer eine vorher festgelegte Adresse (z. B. die Adresse 31B). Diese Adresse ist unabhängig davon, zu welcher Slaveadresse der Diagnoseslave gehört. Alle anderen Adressen stehen für andere Slaves zur Verfügung, wobei es unerheblich ist, ob diese Slaves die hier beschriebene Funktionalität unterstützen oder nicht.
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Um die Gefahr, dass mehr als ein Diagnoseslave aktiviert wird (und damit eine Doppeladressierung erfolgt, die vom Master nicht erkannt werden kann), zu beseitigen, können die Slaves optional mit einer Doppeladresserkennung ausgestattet werden. Eine solche Doppeladresserkennung ist mit der Druckschrift
DE 10201110172 A1 bekannt geworden, wobei in mindestens einem Slave eine Erkennungslogik angeordnet ist, die eine Mehrfachadressierung erkennt.
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Der aktivierte Parametrier- und Diagnoseslave tauscht nun die gewünschten Daten mit dem Master aus. Dafür steht vorzugsweise das Profil S-7.A.*.5 zur Verfügung, mit dem auch Datenstrings von mehreren Bytes Länge vom und zum Slave übertragen werden können. Die Parameter- und Diagnosedaten können im Slave spannungsausfallsicher gespeichert werden.
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Zu den Parameterdaten können Kalibrierdaten, Stromgrenzwerte, Anlauframpen, spezielle Anzeigevarianten oder ähnliche Daten gehören, die es erlauben, eine Auswahl aus verschiedenen Varianten vorzunehmen und den Slave damit optimal auf seine spezifische Aufgabe einzustellen.
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Zu den Diagnosedaten können etwa Betriebsstunden, Anzahl der Aktivierungen, die Umgebungstemperatur oder ähnliche Daten gehören, die beispielsweise Rückschlüsse auf möglichen Verschleiß zulassen und auf diese Weise eine optimierte präventive Wartung erlauben.
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Am Ende des Parameter- und Diagnosedatenaustausches wird der Slave durch Rücksetzen des Parameterbits oder durch Rücksetzen des Schalters am Gerät, wieder in seinen inaktiven Zustand versetzt. Damit ist der Weg frei für die Kommunikation mit einem anderen Diagnoseslave eines anderen Teilnehmers im Netzwerk auf derselben Adresse.
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Vorteile des hier beschriebenen Verfahrens sind:
- 1. Es können bis zu 61 Slaves mit zusätzlicher Parametrier- und Diagnosefunktion an ein Netzwerk angeschlossen werden. Bisher war diese Zahl auf 31 begrenzt.
- 2. Kostenoptimierte Slaves und Slaves mit zusätzlicher Parametrier- und Diagnosefunktion haben das gleiche Profil, sie können also auf einfache Art und Weise in Netzwerken ohne Umprojektierung gegeneinander ausgetauscht werden.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es zeigen:
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1: schematisiert ein Blockschaltbild eines AS-Interface-Bussystems
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2: schematisiert das Bitbild eines Masteraufrufes
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3: ein Blockschaltbild eines einfachen Slaves, wie er zum Stand der Technik gehört
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4: das Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Multislaves, der mit einem temporär aktivierbaren P&D-Slave gekoppelt ist
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5: ein gegenüber 4 abgewandeltes Ausführungsbeispiel
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In 1 ist eine Steuerung 1 allgemeiner Art dargestellt, in der ein Kommunikationsbus mit einem Master 4 verbunden ist.
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Der Master 4 ist mit dem AS-Interface-Bus 5 als Zweidrahtleitung gekoppelt, wobei an diesem Bussystem 5 auch noch das Netzteil 3 ansetzt.
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In an sich bekannter Weise wird vom Master 4 ausgehend ein Masteraufruf 6 über den AS-Interface-Bus 5 gesendet. Dies ist in 2 mit einem Pfeil dargestellt, und es ist hierbei bekannt, dass die Bitfolge aus insgesamt 14 Bits besteht, wobei das erste Bit ein Startbit ist und das zweite Bit ein Steuerbit.
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Danach schließt sich ein Adressenbus mit insgesamt 5 Bits an, danach wiederum ein Steuerbit und danach ein 4 Bit breiter Parameterblock 19, an dessen Ende schließlich ein Paritybit und ein Endebit angeschlossen ist.
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An dem AS-Interfacebus 5 ist eine Anzahl von Multislaves 7, 8, 9 angeschlossen. Es können hierbei bis zu 61 Multislaves angeschlossen sein.
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Jeder Multislave besteht bevorzugt aus einem Singleslave 10, 11, 12 und mindestens einem dazugehörenden P&D-Slave 13, 14, 15.
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Anstatt eines einzigen P&D-Slaves, der jeweils zu einem Singleslave dazugehört, können einem Singleslave 10–12 auch mehr als ein P&D-Slave 13 bis 15 zugeordnet sein.
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Aus diesem Grund wurde für die Gesamtheit der Slaves der Begriff Multislave 7-9 gebildet. Im Stand der Technik waren nur Doppelslaves bekannt, nicht aber die Tatsache, dass in einem Singleslave auch mehr als ein P & D – Slave angeordnet sein könnte.
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Jedem Multislave 7–9 ist eine Steuerung 16, 17, 18 zugeordnet, die den Masteraufruf 6 abhört und entsprechend der Bitfolge im Masteraufruf eine Umschaltung und/oder Abschaltung vom Singleslavemodus auf den Multislavemodus durchführt.
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Im Normalbetrieb sind alle Singleslave 10, 11, 12 aktiv und alle P&D-Slaves 13–15 sind inaktiv und abgeschaltet. Sie benötigen deshalb keine eigene Adresse. Damit ist der 5 Bit breite Adressblock 21 für andere Adressieraufgaben zugänglich, d. h. es können insgesamt 61 Singleslaves 10–12 adressiert werden. Weil mit einem 5 Bit breiten Adressblock 21 nur insgesamt 31 Singleslaves 10–12 adressierbar sind, sieht der Stand der Technik noch ein sogenanntes Adressergänzungsbit vor, welches im Schaltbild nach 2 als Select-Bit 22 angegeben ist.
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Mit der Setzung des Select-Bits auf einen Wert von 0 oder 1 kann somit auch der Adressraum auf insgesamt 61 erweitert werden.
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Wichtig bei der Erfindung ist demnach, dass immer nur ein einziges P&D-Slave, im gezeigten Ausführungsbeispiel das P&D-Slave 15, aktiv ist und alle anderen abgeschaltet und inaktiv sind. Damit benötigen die abgeschalteten und inaktiven P&D-Slaves 13–14 keine eigene Adresse und der Adressraum mit dem Adressblock 21 ist somit frei für die Adressierung von insgesamt 61 Multislaves 7–9.
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Wenn nach 2 im Parameterblock 19 ein Aktivierungsbit 20 gesetzt wird, wird der jeweiligen Adresse, die den Singleslave 10–12 anspricht, gleichzeitig der dortigen Steuerung 16–18 mitgeteilt, dass nun der einzige, in diesem einzigen Singleslave 10–12 angeordnete P&D-Slave 13 oder 14 oder 15 angesprochen werden soll. Dieser wird aus seinem inaktiven Zustand in einen aktivierten Zustand überführt und der hieraus nun gebildete Multislave führt nun erweiterte Aufgaben durch, wie sie in der allgemeinen Beschreibung angegeben wurden.
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Die Einsetzung des Aktivierungsbites 20 kann über einen Schalter 2 an der Steuerung 1 ausgelöst werden. Der Schalter 2 ist nur symbolisiert dargestellt, in Wirklichkeit handelt es sich um eine Auswahlmatrix, mit der zielgenau ein bestimmter P&D-Slave 13–15 in einen bestimmten Multislave 7–9 von seinem inaktiven in einen aktiven Zustand versetzt werden kann.
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Die 3 zeigt nun einen üblichen Slave nach dem Stand der Technik, der vorstehend als Singleslave 10–12 bezeichnet wurde und das Adressprofil besteht aus S-7.A.7.7. Es handelt sich um einen erweiterten Adressmodus.
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Erfindungsgemäß wird nach 4 dieser einfache Singleslave 10–12 durch einen temporär aktivierbaren P&D-Slave 13–15 ergänzt, wie es in 4 dargestellt ist. Dies erfolgt unter Einwirkung der jeweils dem Multislave 7–9 zugeordneten Steuerung 16–18.
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Die 5 zeigt im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach 4, dass die Anschaltung zwischen dem Singleslavemodus in den Multislavemodus auch durch einen Schalter an der jeweiligen Steuerung 16–18 im jeweiligen Multislave durchgeführt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuerung
- 2
- Schalter
- 3
- Netzteil
- 4
- Master
- 5
- AS-Interface-Bus
- 6
- Masteraufruf
- 7
- Multislave
- 8
- Multislave
- 9
- Multislave
- 10
- Singleslave
- 11
- Singleslave
- 12
- Singleslave
- 13
- P&D-Slave
- 14
- P&D-Slave
- 15
- P&D-Slave
- 16
- Steuerung
- 17
- Steuerung
- 18
- Steuerung
- 19
- Parameterblock
- 20
- Aktivierungsbit
- 21
- Adressblock
- 22
- Select-Bit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006026972 B3 [0006, 0011, 0014]
- DE 102009013229 A1 [0012]
- DE 10201110172 A1 [0022]
