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Die Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrichtung zur eigensicheren Datenübertragung in einem Ethernetnetzwerk, ein Ethernetnetzwerk mit wenigstens einem in einer explosionsgefährdeten Umgebung angeordneten Netzwerkgerät und ein Verfahren zur eigensicheren Datenübertragung in einem derartigen Ethernetnetzwerk.
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Insbesondere betrifft die Erfindung Netzwerke für eine Prozessautomatisierung in explosionsgefährdeten Umgebungen. In der Prozessautomatisierung besteht eine Aufgabe darin, Prozessparameter wie Druck, Temperatur, Durchfluss oder Füllstand über weit verbreitete Anlagen in einem Automatisierungssystem verfügbar zu machen. In explosionsgefährdeten Bereichen werden Feldgeräte und Sensoren derzeit mit niederperformanten digitalen Schnittstellen wie Profibus PA (Process Field Bus Process Automation) oder HART (Highway Addressable Remote Transducer) oder mit analogen Schnittstellen für Stromstärken von etwa 4 mA bis 20 mA angeschlossen. Diese Systeme erlauben eine einfache Anschlusstechnik mit zwei Leitern, d. h. Energie und Daten werden über das gleiche Leitungspaar übertragen. Es können große Distanzen überwunden werden, je nach System mit einer Länge bis zu oder sogar mehr als 1000 m. Diese Systeme werden nach der Zündschutzart „Eigensicherheit“ geschützt. Angeschlossene Geräte können dabei im Betrieb getauscht oder angeschlossen werden.
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Durch die Vorgaben der Explosionsschutzart „Eigensicherheit“ sind die genannten Bussysteme Profibus PA und HART bezüglich Energiebereitstellung und Datenrate stark eingeschränkt. Analoge Schnittstellen für Stromstärken von etwa 4 mA bis 20 mA erlauben nur eine Übertragung von Messwerten, aber keiner weiteren Daten wie beispielsweise Diagnoseparametern. Die Energie zur Datenübertragung ist dabei auf einige Milliwatt beschränkt. Durch eine Erweiterung mit HART können mit einer Datenrate im einstelligen Kilobitbereich einige Diagnosefunktionen realisiert werden. Profibus PA bietet eine Datenrate im zweistelligen Kilobitbereich, die sich allerdings mehrere Teilnehmer am Bus teilen müssen. Auch die zur Verfügung stehende Energie müssen sich alle Teilnehmer am Bus teilen. Die Eigensicherheit des Profibus-PA-Systems muss für jeden Einzelfall nachgewiesen werden und der Nachweis kann mitunter aufwändig sein.
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Für leistungsintensive Applikationen ist die bereitgestellte Energie nicht ausreichend und es muss zusätzlich Energie bereitgestellt werden, so dass der Anschluss über vier Leiter erfolgt. Es muss dann eine andere Zündschutzart für die Energieübertragung gewählt werden, z. B. Ex-e. Moderne, leistungsfähige Feldgeräte, die beispielsweise über einen Webserver verfügen, erfordern den Anschluss an eine Kommunikationsschnittstelle mit entsprechender Performance und Datenrate.
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In nicht explosionsgefährdeten Umgebungen hat sich Ethernet als ein Standard zur Kommunikation in Netzwerken durchgesetzt. Für Anwendungen mit gleichzeitiger Daten- und Energieübertragung gibt es den Standard des so genannten „Power-Over-Ethernet“. Es gibt jedoch keine Standards im Bereich eigensicheren Ethernets.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Übertragungsvorrichtung zur eigensicheren Datenübertragung in einem Ethernetnetzwerk, ein Ethernetnetzwerk mit wenigstens einem in einer explosionsgefährdeten Umgebung angeordneten Netzwerkgerät und ein Verfahren zur eigensicheren Datenübertragung in einem derartigen Ethernetnetzwerk anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Übertragungsvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des Ethernetnetzwerks durch die Merkmale des Anspruchs 7 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung ist zur eigensicheren Datenübertragung in einem Ethernetnetzwerk über ein Adernpaar eines Ethernetkabels vorgesehen. Dazu umfasst die Übertragungsvorrichtung einen mit einer ersten Ader des Adernpaares verbundenen ersten Teilpfad eines Ethernetsignalpaares und einen mit der zweiten Ader des Adernpaares verbundenen zweiten Teilpfad des Ethernetsignalpaares. Jeder Teilpfad weist wenigstens einen Strombegrenzungswiderstand und eine zu dem Strombegrenzungswiderstand in Reihe geschaltete Gleichtaktunterdrückungseinheit auf.
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Jede Gleichtaktunterdrückungseinheit ist vorzugsweise als eine Wicklungsbaugruppe ausgebildet, die eine von zwei Drosselwicklungen einer stromkompensierten Drossel und zwei zu der Drosselwicklung parallel geschaltete Diodenstromzweige aufweist. Die beiden Diodenstromzweige jeder Wicklungsbaugruppe weisen jeweils wenigstens eine Diode auf, so dass die beiden Diodenstromzweige unterschiedliche Sperrrichtungen für elektrischen Strom aufweisen.
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Die Gleichtaktunterdrückungseinheiten ersetzen dabei einen Ethernet-Übertrager einer entsprechenden herkömmlichen Ethernet-Übertragungsvorrichtung, der als ein Transformator ausgebildet ist. In der Realisierung der Gleichtaktunterdrückungseinheiten als Wicklungsbaugruppe ermöglicht die stromkompensierte Drossel, deren zwei Drosselwicklungen jeweils einer der beiden Wicklungsbaugruppen angehören, eine Gleichtaktunterdrückung der über die beiden Adern übertragenen Signale. Die zu den Drosselwicklungen parallel geschalteten Diodenzweige sorgen dafür, dass die Drossel keine der Eigensicherheit entgegenstehende Induktivität verursacht. Dabei werden die Dioden der Diodenzweige derart gewählt, dass ihre Sperrschichtkapazitäten die Gleichtaktunterdrückung durch die Drossel nicht wesentlich beeinträchtigen.
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Durch Dioden könnte zwar auch ein üblicher als Transformator ausgebildeter Ethernet-Übertrager eigensicher verschaltet werden, jedoch würden die Sperrschichtkapazitäten der Dioden das Ethernet-Signal selbst zu stark beeinträchtigen. Durch die Schaltung der Dioden in Reihe zum Signal parallel zur stromkompensierten Drossel bleibt das Signal dagegen unbeeinträchtigt.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jeder Teilpfad wenigstens einen Trennkondensator aufweist, der in Reihe zu der Gleichtaktunterdrückungseinheit und dem wenigstens einen Strombegrenzungswiderstand des Teilpfades geschaltet ist.
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Die Trennkondensatoren realisieren dabei galvanische Trennungen in den beiden Teilpfaden des Leitungspaares, die in der üblichen Ethernet-Realisierung durch den als Transformator ausgebildeten Ethernet-Übertrager erfolgen. Eine Spannungsbegrenzung mittels Dioden (in diesem Fall Zener-Dioden) ist in diesem Fall nicht möglich, da die Dioden die galvanische Trennung aufheben würden. Daher ist die Größe der Kapazitäten der Trennkondensatoren für die Realisierung der Eigensicherheit wesentlich, da die Trennkondensatoren als statische Energiespeicher im Stromkreis wirken.
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Dementsprechend sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass jeder Trennkondensator eine Kapazität aufweist, so dass die Datenübertragung eigensicher ist und ein Signalfluss der Datenübertragung durch eine Impedanz des Trennkondensators nicht behindert wird, so dass die Datenübertragung einwandfrei funktioniert.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jeder Teilpfad des Leitungspaares mit einer Koppelspule verbunden ist, über die elektrische Energie in die mit dem Teilpfad verbundene Ader einkoppelbar oder aus dieser Ader auskoppelbar ist.
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Diese Ausgestaltung der Erfindung betrifft speziell Ethernetverbindungen, mittels derer wie bei „Power-Over-Ethernet“ neben Daten auch elektrische Energie zur Energieversorgung eines Netzwerkgerätes über Adern eines Ethernetkabels übertragen wird. Die Einkopplung der Energie erfolgt dabei durch die Koppelspulen. Die Induktivitäten der Koppelspulen sind wesentlich für die Eigensicherheit der Datenübertragung, da die Koppelspulen als statische Energiespeicher im Stromkreis wirken. Die Induktivitäten der Koppelspulen können nicht durch parallel geschaltete Dioden begrenzt werden, da die Dioden das Signal wesentlich beeinträchtigen würden. Die für die Eigensicherheit erforderlichen Induktivitäten der Koppelspulen hängen von der Datenrate der zu übertragenden Daten ab. Je geringer diese Datenrate ist, umso höher müssen die Induktivitäten der Koppelspulen sein.
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Dementsprechend sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass jede Koppelspule eine Induktivität aufweist, die eine Minimalinduktivität nicht unterschreitet, so dass die Koppelspule zu übertragende Datensignale nicht belastet. Gleichzeitig darf die Induktivität einen Maximalwert nicht überschreiten, um die Eigensicherheit der Verbindung zu gewährleisten.
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In üblichen Ethernetnetwerken ist vorgesehen, dass zwei miteinander verbundene Netzwerkgeräte vor einer Datenübertragung zwischen ihnen mittels so genannter Autonegotiation die Details der Datenübertragung wie die Datenrate oder die Anzahl von Adern zur Datenübertragung aushandeln. Bei der Autonegotiation werden dabei Daten zwischen den beiden Netzwerkgeräten mit einer sehr geringen Datenrate ausgetauscht, die für eine Eigensicherheit entsprechend hohe Induktivitäten der Koppelspulen erfordern würde. Die Erfindung sieht daher vor, dass im Falle einer gleichzeitigen Daten- und Energieübertragung über ein Adernpaar eines Ethernetkabels keine Autonegotiation zwischen den beiden beteiligten Netzwerkgeräten erfolgt und die Induktivitäten der Koppelspulen an die niedrigste Datenrate über das Adernpaar zu übertragender Daten angepasst wird.
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Dementsprechend sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass jede Koppelspule eine von einer Datenrate über das Adernpaar zu übertragender Daten abhängige Induktivität aufweist, so dass die Daten- und Energieübertragung eigensicher ist, wobei keine Datenübertragung von Daten für eine Autonegotiation vorgesehen ist. Auf den Autonegotiation-Algorithmus kann verzichtet werden, da in der Ausgestaltung mit gleichzeitiger Energieversorgung über das Adernpaar die Kommunikationspartner feststehen, nämlich versorgende und versorgte Baugruppe. Für diese Ausgestaltung sind die Parameter der Kommunikation festgelegt und voreingestellt. Die Vorgaben an das System stellen sicher, dass eine ausreichend hohe Datenrate sichergestellt ist, so dass die Koppelspulen keine schädliche Belastung des Datensignals darstellen.
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Ein erfindungsgemäßes Ethernetnetzwerk umfasst wenigstens ein in einer explosionsgefährdeten Umgebung angeordnetes Netzwerkgerät, das mittels einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung mit einem Adernpaar eines Ethernetkabels elektrisch verbunden ist.
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Dabei wird die Grundstruktur eines klassischen Ethernets nicht angetastet. Die Struktur mit MAC-Layer (Media Access Control Layer) und volltransparenten Ethernet-Schnittstellen (Ethernet-PHY) wird beibehalten. Alle Mechanismen wie Adressierung und Buszugriffsverfahren des klassischen Ethernet bleiben bestehen sowie der Telegramminhalt unverändert. Auf OSI-Layer 2 Ebene (OSI = Open Systems Interconnection Model) ist die Abweichung von Ethernet nach IEEE802.3 (IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineers) nicht sichtbar. Die Modifikationen gegenüber herkömmlichen Ethernet beziehen sich einzig auf die OSI-Layer 1 Ebene.
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Vorzugsweise ist dabei jedes Adernpaar eines Ethernetkabels, über dessen Adern nur Daten zwischen einem in einer explosionsgefährdeten Umgebung angeordneten Netzwerkgerät und einem weiteren Netzwerkgerät übertragen werden, mittels jeweils einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung, die keine Koppelspule aufweist, mit jedem der beiden Netzwerkgeräte verbunden.
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Ferner ist vorzugsweise jedes Adernpaar eines Ethernetkabels, über dessen Adern Daten und elektrische Energie zwischen einem in einer explosionsgefährdeten Umgebung angeordneten Netzwerkgerät und einem weiteren Netzwerkgerät übertragen werden, mittels jeweils einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung, die für jede Ader eine Koppelspule aufweist, mit jedem der beiden Netzwerkgeräte verbunden.
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Vorzugsweise weist das Ethernetnetzwerk ferner eine so genannte BroadR-Reach-Funktionalität und/oder eine so genannte Long-Distance-Ethernet-Funktionalität und/oder eine 2-Leiter-Ethernet-Funktionalität auf. Dadurch können vorteilhaft eigensichere Ethernetnetzwerke mit großen Reichweiten realisiert werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur eigensicheren Datenübertragung in einem erfindungsgemäßen Ethernetnetzwerk werden über kein Adernpaar, das mittels einer Übertragungsvorrichtung, die für jede Ader des Adernpaares eine Koppelspule aufweist, Daten für eine Autonegotiation übertragen. Ferner wird vorzugsweise eine Mindestdatenrate vorgegeben und über kein Adernpaar, das mittels einer Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6 mit einem Netzwerkgerät verbunden ist, werden Daten mit einer die Mindestdatenrate unterschreitenden Datenrate übertragen.
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Die Eigensicherheit eines Ethernetnetzwerks wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass für eigensicher zu gestaltende Ethernetverbindungen zwei verschiedene Typen von Übertragungsvorrichtungen eingesetzt werden, nämlich ein Typ, über den nur Daten übertragen werden, und ein anderer Typ, über den zusätzlich auch elektrische Energie übertragen wird.
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Dabei ist für Ethernetverbindungen mit Energieversorgung vorzugsweise eine Mindestdatenrate für Datenübertragungen vorgesehen, an die die verwendeten Übertragungsvorrichtungen angepasst sind. Über diese Ethernetverbindungen findet insbesondere keine Autonegotiation statt, da die miteinander verbundenen Kommunikationspartner feststehen, nämlich versorgende und versorgte Baugruppe, für die die Parameter der Kommunikation festgelegt und voreingestellt werden, so das keine Autonegotiation benötigt wird und eine ausreichend hohe Datenrate sichergestellt ist.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer Übertragungsvorrichtung zur eigensicheren Datenübertragung in einem Ethernetnetzwerk,
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2 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Übertragungsvorrichtung zur eigensicheren Datenübertragung in einem Ethernetnetzwerk, und
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3 ein Blockdiagramm eines Ethernetnetzwerks. Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer Übertragungsvorrichtung 1 zur eigensicheren Datenübertragung in einem Ethernetnetzwerk 100 (siehe 3) über ein (nicht dargestelltes) Adernpaar eines Ethernetkabels 120 (siehe 3).
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Die Übertragungsvorrichtung 1 weist zwei Teilpfade 3, 5 eines Leitungspaares auf. Ein erster Teilpfad 3 ist mit einer ersten Ader des Adernpaares verbunden, die sich an das in 1 rechts dargestellte Ende des ersten Teilpfades 3 anschließt. Der zweite Teilpfad 5 ist mit der zweiten Ader des Adernpaares verbunden, die sich an das in 1 rechts dargestellte Ende des zweiten Teilpfades 5 anschließt.
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Jeder Teilpfad 3, 5 weist einen Strombegrenzungswiderstand 7, einen zu dem Strombegrenzungswiderstand 7 in Reihe geschalteten Trennkondensator 9, eine zu dem Strombegrenzungswiderstand 7 und dem Trennkondensator 9 in Reihe geschaltete Gleichtaktunterdrückungseinheit 11, die als eine Wicklungsbaugruppe ausgebildet ist, und einen Transceiveranschluss 13, über den der Teilpfad 3, 5 mit einem (nicht dargestellten) Transceiver verbindbar ist, auf.
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Jede Wicklungsbaugruppe weist eine von zwei Drosselwicklungen 15 einer stromkompensierten Drossel 17 und zwei zu der Drosselwicklung 15 parallel geschaltete Diodenstromzweige 19, 21 auf. Die beiden Diodenstromzweige 19, 21 jeder Wicklungsbaugruppe weisen jeweils eine Diode 23 auf, so dass die beiden Diodenstromzweige 19, 21 unterschiedliche Sperrrichtungen für elektrischen Strom aufweisen.
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Die Drosselwicklungen 15 weisen beispielsweise jeweils eine Induktivität von 470 µH auf. Die Trennkondensatoren 9 weisen beispielsweise jeweils eine Kapazität von 1,1 µF auf.
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2 zeigt ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Übertragungsvorrichtung 1 zur eigensicheren Datenübertragung in einem Ethernetnetzwerk 100 (siehe 3) über ein (nicht dargestelltes) Adernpaar eines Ethernetkabels 120 (siehe 3). Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass jeder Teilpfad 3, 5 mit einer Koppelspule 25 und einem Koppelanschluss 27 verbunden ist, über die elektrische Energie, die zusätzlich zu Datensignalen über die Ader des Adernpaares übertragen wird, ein- oder auskoppelbar ist. Im Falle, dass elektrische Energie über die Koppelspulen 25 und Koppelanschlüsse 27 ausgekoppelt wird, ist zwischen jede Koppelspule 25 und den Koppelanschluss 27 ferner noch eine Auskoppeldiode geschaltet.
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Die Drosselwicklungen 15 weisen beispielsweise jeweils eine Induktivität von 470 µH auf. Die Trennkondensatoren 9 weisen beispielsweise jeweils eine Kapazität von 11 nF auf. Die Koppelspulen 25 weisen beispielsweise jeweils eine Induktivität von 10 µH auf.
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Andere Ausführungsbeispiele von Übertragungsvorrichtungen 1 weisen im Unterschied zu den in den 1 und 2 dargestellten Übertragungsvorrichtungen 1 statt einer Diode 23 in jedem Diodenstromzweig 19, 21 wenigstens zwei parallel geschaltete Dioden 23 und/oder statt eines Trennkondensators 9 in jedem Teilpfad 3, 5 wenigstens zwei in Reihe geschaltete Trennkondensatoren 9 auf. Dabei sind die Dioden 23 eines Diodenstromzweiges 19, 21 und die Trennkondensatoren 9 eines Teilpfades 3, 5 jeweils gleichartig (redundant) ausgebildet. Derartige Übertragungsvorrichtungen 1 werden vorzugsweise in explosionsgefährdeten Umgebungen eingesetzt, in denen eine entsprechende Redundanz von Dioden 23 und/oder Trennkondensatoren 9 erforderlich ist, beispielsweise aufgrund von Vorschriften für die in diesen explosionsgefährdeten Umgebungen verwendeten Geräte.
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3 zeigt ein Blockdiagramm eines Ethernetnetzwerks 100 mit mehreren Netzwerkgeräten 101 bis 108, die beispielweise einem Automatisierungssystem angehören. Sechs Netzwerkgeräte 101 bis 106, die in einer explosionsgefährdeten Umgebung angeordnet sein können, sind miteinander über Ethernetkabel 120, über die Daten übertragen werden, verbunden und bilden ein eigensicheres Subnetzwerk 200.
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Ein erstes Netzwerkgerät 101 des Subnetzwerks 200 ist über ein Ethernetkabel 120 mit dem sechsten Netzwerkgerät 106 des Subnetzwerks 200 verbunden und wird über dieses Ethernetkabel 120 mit elektrischer Energie versorgt.
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Ein zweites Netzwerkgerät 102 des Subnetzwerks 200 ist über ein Ethernetkabel 120 mit einem dritten Netzwerkgerät 103 des Subnetzwerks 200 verbunden und wird über dieses Ethernetkabel 120 mit elektrischer Energie versorgt.
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Die anderen Netzwerkgeräte 103 bis 106 des Subnetzwerks 200 werden jeweils durch eine elektrische Energiequelle 130 mit elektrischer Energie versorgt. Dabei verbindet jeweils ein Ethernetkabel 120, über das nur Daten (aber keine elektrische Energie) übertragen werden, das dritte Netzwerkgerät 103 mit einem vierten Netzwerkgerät 104, das vierte Netzwerkgerät 104 mit einem fünften Netzwerkgerät 105 und das fünfte Netzwerkgerät 105 mit dem sechsten Netzwerkgerät 106.
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Zur Realisierung der Eigensicherheit des Subnetzwerks 200 werden dabei zwei über ein Ethernetkabel 120 verbundene Netzwerkgeräte 101 bis 106 des Subnetzwerks 200 jeweils über spezielle Schnittstellen 141, 142, die in 1 oder 2 dargestellte Übertragungsvorrichtungen 1 aufweisen, mit dem Ethernetkabel 120 verbunden. Dabei weisen erste Schnittstellen 141 für Ethernetverbindungen, über die nur Daten (aber keine elektrische Energie) übertragen werden, für jedes Adernpaar eines mit ihnen verbundenen Ethernetkabels 120 eine in 1 dargestellte Übertragungsvorrichtung 1 auf, wobei die Dioden 23 und/oder Trennkondensatoren 9 erforderlichenfalls wie oben beschrieben redundant ausgeführt sind. Zweite Schnittstellen 142 für Ethernetverbindungen, über die sowohl Daten als auch elektrische Energie übertragen werden, weisen dagegen für jedes Adernpaar eines mit ihnen verbundenen Ethernetkabels 120, über dessen Adern elektrische Energie wird, eine in 2 dargestellte Übertragungsvorrichtung 1 auf, wobei wiederum die Dioden 23 und/oder Trennkondensatoren 9 erforderlichenfalls wie oben beschrieben redundant ausgeführt sind.
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Die Schnittstellen 141, 142 weisen ferner jeweils einen Transceiver auf, der über Transceiveranschlüsse 13 mit jeder Übertragungsvorrichtung 1 der jeweiligen Schnittstelle 141, 142 verbunden ist. Jede Übertragungsvorrichtung 1 bildet dabei einen Ausgang einer Schnittstelle 141, 142 zu einem Ethernetkabel 120.
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Das Ethernetnetzwerk 100 wird dabei derart gestaltet, dass über Adern von Ethernetkabeln 120, die mit einer Übertragungsvorrichtung 1 des in 2 dargestellten Typs (mit erforderlichenfalls redundant ausgeführten Dioden 23 und/oder Trennkondensatoren 9, siehe oben) verbunden sind, nur Daten mit Datenraten übertragen werden, die eine Mindestdatenrate, beispielsweise 100 Mbit/s, nicht unterschreiten. Dabei wird die Mindestdatenrate derart vorgegeben, dass sie zu eigensicheren Induktivitäten der Koppelspulen 25 und Kapazitäten der Trennkondensatoren 9 einer Übertragungsvorrichtung 1 des in 2 dargestellten Typs korrespondiert. Die Koppelspulen 25 und Kapazitäten der Trennkondensatoren 9 der Übertragungsvorrichtungen 1 des in 2 dargestellten Typs werden entsprechend eigensicher ausgelegt.
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Außerhalb des eigensicheren Subnetzwerks 200 angeordnete Netzwerkgeräte 107, 108 sind höchstens über optische Verbindungen 150, die zwischen optischen Schnittstellen 160 verlaufen, mit Netzwerkgeräten 101 bis 106 des eigensicheren Subnetzwerks 200 verbunden. Im in 3 dargestellten Ethernetnetzwerk 100 sind ein siebtes Netzwerkgerät 107 auf diese Weise mit dem dritten Netzwerkgerät 103 und ein achtes Netzwerkgerät 108 mit dem sechsten Netzwerkgerät 106 verbunden. Das siebte Netzwerkgerät 107 und das achte Netzwerkgerät 108 sind ferner über herkömmliche Ethernetschnittstellen 170 und Ethernetkabel 120 mit einem hier nicht näher dargestellten Restnetzwerk 110 verbunden, dessen Komponenten keine direkte Verbindung zu Netzwerkgeräten 101 bis 106 des Subnetzwerks 200 aufweisen.
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Das dritte Netzwerkgerät 103, das sechste Netzwerkgerät 106, das siebte Netzwerkgerät 107 und das achte Netzwerkgerät 108 sind beispielsweise jeweils ein Switch des Ethernetnetzwerks 100 ausgebildet. Die anderen dargestellten Netzwerkgeräte 101, 102, 104, 105 sind beispielsweise jeweils als ein Endgerät des Ethernetnetzwerks 100 ausgebildet.
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Wesentlich für die Realisierung der Eigensicherheit des Ethernetnetzwerks 100 ist, dass sich in dem Subnetzwerk 200 keine herkömmlichen Ethernetschnittstellen 170 befinden, sondern für Ethernetverbindungen nur Schnittstellen 141, 142 mit durch Übertragungsvorrichtungen 1 realisierten Ausgängen und optische Schnittstellen 160 verwendet werden. Ferner ist wesentlich, dass alle Übertragungsvorrichtungen 1 des in 2 dargestellten Typs (mit erforderlichenfalls redundant ausgeführten Dioden 23 und/oder Trennkondensatoren 9, siehe oben) eigensicher ausgelegt sind, was dadurch ermöglicht wird, dass sie nur für Adern eingesetzt werden, über die Daten mit die Mindestdatenrate nicht unterschreitenden Datenraten übertragen werden und insbesondere keine Autonegotiation geführt wird.
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Übertragungsvorrichtungen 1 des in 1 dargestellten Typs (mit erforderlichenfalls redundant ausgeführten Dioden 23 und/oder Trennkondensatoren 9, siehe oben) können dagegen auch für Adern eingesetzt werden, über die Daten mit die Mindestdatenrate unterschreitenden Datenraten übertragen werden und insbesondere Autonegotiation geführt wird, da diese Übertragungsvorrichtungen 1 keine Koppelspulen 25 zur Einkopplung elektrischer Energie aufweisen.
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Die Eigensicherheit des Ethernetnetzwerks 100 wird also dadurch erreicht, dass für eigensicher zu gestaltende Ethernetverbindungen zwei verschiedene Typen von Übertragungsvorrichtungen 1 eingesetzt werden, nämlich eine Übertragungsvorrichtung 1 des in 1 dargestellten Typs für Ethernetverbindungen, über die nur Daten übertragen werden, und eine Übertragungsvorrichtung 1 des in 2 dargestellten Typs für Ethernetverbindungen, über die zusätzlich auch Energie übertragen wird, wobei für diese Ethernetverbindungen eine Mindestdatenrate für Datenübertragungen vorgesehen ist, an die die Übertragungsvorrichtung 1 des in 2 dargestellten Typs angepasst ist.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Übertragungsvorrichtung
- 3, 5
- Teilpfad
- 7
- Strombegrenzungswiderstand
- 9
- Trennkondensator
- 11
- Gleichtaktunterdrückungseinheit
- 13
- Transceiveranschluss
- 15
- Drosselwicklung
- 17
- stromkompensierte Drossel
- 19, 21
- Diodenstromzweig
- 23
- Diode
- 25
- Koppelspule
- 27
- Koppelanschluss
- 100
- Ethernetnetzwerk
- 101 bis 108
- Netzwerkgerät
- 110
- Restnetzwerk
- 120
- Ethernetkabel
- 130
- elektrische Energiequelle
- 141, 142
- Schnittstelle
- 150
- optische Verbindung
- 160
- optische Schnittstelle
- 170
- herkömmliche Ethernetschnittstelle
- 200
- Subnetzwerk
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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