DE102017114662B3

DE102017114662B3 - Feldbussystem

Info

Publication number: DE102017114662B3
Application number: DE102017114662.8A
Authority: DE
Inventors: Hans Beckhoff; Thomas Rettig; Dirk Bechtel; Johannes Künne; Christopher Pohl
Original assignee: Beckhoff Automation GmbH and Co KG
Current assignee: Beckhoff Automation GmbH and Co KG
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2018-10-25
Anticipated expiration: 2037-07-01

Abstract

Ein Feldbussystem (1) umfasst eine Energieversorgungseinrichtung (50), eine Prüfeinrichtung (40), sowie ein Feldbusmodul (20, 30, 32) und ein weiteres Feldbusmodul (20, 30, 32). Das Feldbusmodul (20, 30, 32) ist über einen Abschnitt (11, 12, 13) einer Versorgungsleitung (10) mit der Energieversorgungseinrichtung (50) und über einen weiteren Abschnitt (11, 12, 13) der Versorgungsleitung (10) mit dem weiteren Feldbusmodul (20, 30, 32) verbunden. Das Feldbusmodul (20, 30, 32) ist dazu ausgebildet, nach einem Anlegen elektrischer Energie an das Feldbusmodul (20, 30, 32) über den Abschnitt (11, 12, 13) der Versorgungsleitung (10) den Abschnitt (11, 12, 13) und den weiteren Abschnitt (11, 12, 13) der Versorgungsleitung (10) voneinander getrennt zu halten, bis eine für eine erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung vorgesehene Wartezeit verstrichen ist. Das Feldbusmodul (20, 30, 32) ist dazu ausgebildet, nach Verstreichen der Wartezeit den weiteren Abschnitt (11, 12, 13) mit dem Abschnitt (11, 12, 13) der Versorgungsleitung (10) zu verbinden, um die elektrische Energie an das weitere Feldbusmodul (20, 30, 32) anzulegen. Die Prüfeinrichtung (40) ist dazu ausgebildet, eine zweite Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung (10) auszuführen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Feldbussystem, ein Feldbusmodul für ein Feldbussystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Feldbussystems.
Feldbussysteme werden unter anderem in der Automatisierungstechnik eingesetzt, um Automatisierungsprozesse in Anlagen mit verteilt angeordneten Komponenten zu steuern. Feldbussysteme umfassen in der Regel einen Feldbus, der eine Steuereinrichtung mit mehreren, verteilt angeordneten Feldbusmodulen verbindet. Die Feldbusmodule weisen in der Regel Eingänge und/oder Ausgänge auf. An die Eingänge der Feldbusmodule ist die Sensorik, an die Ausgänge der Feldbusmodule die Aktorik des Feldbussystems angeschlossen. Die Sensorik umfasst dabei beispielsweise alle Sensoren, die den Zustand des zu steuernden Automatisierungsprozesses erfassen. Die Aktorik umfasst beispielsweise alle Aktoren, die den Zustand des zu steuernden Prozesses verändern können.
Der Feldbus umfasst in der Regel ein Datenübertragungsmedium, etwa eine Netzwerkverbindung, über welches Daten zwischen der Steuereinrichtung und den Feldbusmodulen ausgetauscht werden. Zur Steuerung des Automatisierungsprozesses lesen die Feldbusmodule über ihre Eingänge Eingangssignale von der Sensorik ein, wobei die Eingangssignale die durch die Sensoren erfassten Messwerte repräsentieren. Die Feldbusmodule wandeln die Eingangssignale in Eingangsdaten um, die anschließend über den Feldbus an die Steuereinrichtung übertragen werden. Die Steuereinrichtung führt eine logische Verknüpfung der Eingangsdaten aus, um Ausgangsdaten zur Steuerung des Automatisierungsprozesses durch die Aktorik zu erzeugen. Die Ausgangsdaten werden über den Feldbus von der Steuereinrichtung an die Feldbusmodule übertragen und von den Feldbusmodulen in Ausgangssignale umgewandelt, die über die Ausgänge der Feldbusmodule ausgegeben werden, um die Aktoren anzusteuern.
Die für den Betrieb der Feldbusmodule benötigte elektrische Energie wird in der Regel durch eine Energieversorgungseinrichtung des Feldbussystems bereitgestellt, welche mit den Feldbusmodulen über eine Versorgungsleitung verbunden ist und üblicherweise eine geregelte Spannung bereitstellt. Die Feldbusmodule können zumindest teilweise strangförmig nacheinander an die Energieversorgungseinrichtung angeschlossen sein, so dass die bereitgestellte elektrische Energie ausgehend von der Energieversorgungseinrichtung der Reihe nach von einem Feldbusmodul zum nächsten geleitet wird.
Tritt bei einer derartigen strangförmigen Versorgungsleitung ein Fehler, etwa ein Kurzschluss von Leitern der Versorgungsleitung auf, kann dies zum Ausfall aller an die strangförmige Versorgungsleitung angeschlossenen Feldbusmodule führen. Zur Behebung des Fehlers muss zunächst derjenige Teil des Strangs identifiziert werden, an dem der Fehler aufgetreten ist, was im ungünstigsten Falle eine Untersuchung des gesamten Strangs notwendig macht.
Druckschrift US 2014/0101477 A1 beschreibt ein serielles Bussystem, bei dem die Busteilnehmer zum Datenaustausch und zur Spannungsversorgung der Reihe nach an ein Datennetzwerk angeschlossen sind. Druckschrift US 2008/0020627 A1 beschreibt ein System zur Überwachung von Stromnetzen in Gebäuden. Unter anderem wird ein serieller Anschluss mehrerer Einheiten an eine elektrische Versorgungsleitung beschrieben. Druckschrift DE 196 47 668 A1 beschreibt ein serielles Bussystem mit einer Masterstation und mehreren in Reihe geschalteten Slavestationen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Feldbussystem, ein verbessertes Feldbusmodul für ein Feldbussystem und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Feldbussystems anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Feldbussystem, ein Feldbusmodul für ein Feldbussystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Feldbussystems gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weiterbildungen sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angeben.
Ein Feldbussystem umfasst ein Feldbusmodul, ein weiteres Feldbusmodul, eine Energieversorgungseinrichtung und eine Prüfeinrichtung. Das Feldbusmodul und das weitere Feldbusmodul sind über einen Feldbus mit einer Steuereinrichtung des Feldbussystems verbunden. Die Energieversorgungseinrichtung ist dazu ausgebildet, eine elektrische Energie für den Betrieb des Feldbusmoduls und des weiteren Feldbusmoduls über eine Versorgungsleitung bereitzustellen. Das Feldbusmodul ist über einen Abschnitt der Versorgungsleitung mit der Energieversorgungseinrichtung und über einen weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung mit dem weiteren Feldbusmodul verbunden und umfasst eine Schaltvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, den weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung mit dem Abschnitt der Versorgungsleitung zu verbinden, um die durch die Energieversorgungseinrichtung bereitgestellte elektrische Energie an das weitere Feldbusmodul weiterzuleiten. Das Feldbusmodul umfasst eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, nach einem Anlegen der elektrischen Energie an das Feldbusmodul über den Abschnitt der Versorgungsleitung den weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung von dem Abschnitt der Versorgungsleitung mittels der Schaltvorrichtung getrennt zu halten, bis eine für eine erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung vorgesehene Wartezeit verstrichen ist. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, das Verstreichen der Wartezeit festzustellen und nach Verstreichen der Wartezeit den weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung mit dem Abschnitt der Versorgungsleitung mittels der Schaltvorrichtung zu verbinden und die elektrische Energie an das weitere Feldbusmodul anzulegen. Die Prüfeinrichtung ist dazu ausgebildet, nach dem Verbinden des Abschnitts der Versorgungsleitung mit dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung eine zweite Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung auszuführen.
Bei einem derartigen Feldbussystem kann ein auf der Versorgungsleitung auftretender Kurzschluss auf einfache Weise lokalisiert werden, indem vor der Weiterleitung der elektrischen Energie über den weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung zunächst lediglich der Abschnitt der Versorgungsleitung auf einen Kurzschluss überprüft wird. Wird dabei kein Kurzschluss festgestellt und wird nach dem Verbinden des Abschnitts der Versorgungsleitung mit dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung ein Kurzschluss festgestellt, so kann gefolgert werden, dass der Kurzschluss auf dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung vorliegt.
In der Regel betrifft ein Kurzschluss auf einem der beiden Abschnitte der Versorgungsleitung immer auch die gesamte Versorgungsleitung, insbesondere auch den jeweiligen anderen Abschnitt der Versorgungsleitung. Dadurch kann die Position eines Kurzschlusses nicht erkannt werden, wenn lediglich die gesamte Versorgungsleitung bei miteinander verbundenen Abschnitten auf einen Kurzschluss überprüft wird. Die Versorgungsleitung kann beispielsweise dadurch auf einen Kurzschluss überprüft werden, dass ein Stromfluss oder eine Spannung auf der Versorgungsleitung überprüft wird. Ein erhöhter Stromfluss bzw. ein Absinken der anliegenden Spannung deuten auf einen Kurzschluss hin. Ein Absinken der anliegenden Spannung kann bei einem Kurzschluss beispielsweise bei einer strombegrenzten Versorgung mit elektrischer Energie durch die Energieversorgungseinrichtung auftreten, wenn der Widerstand eines über die Versorgungsleitung geführten Versorgungspfades aufgrund des Kurzschlusses abfällt.
Sind die Abschnitte der Versorgungsleitung miteinander verbunden, so verursacht ein Kurzschluss auf einem der Abschnitte auch einen erhöhten Stromfluss auf allen Abschnitten, welche zwischen dem Abschnitt mit dem Kurzschluss und der Energieversorgungseinrichtung liegen. Ein Absinken der anliegenden Spannung tritt nicht nur auf einem der Abschnitte, sondern auf allen mit der Energieversorgungseinrichtung elektrisch leitend verbundenen Abschnitten der Versorgungsleitung auf. Insofern kann die Position des Kurzschlusses nicht bestimmt werden, der Kurzschluss also nicht lokalisiert werden, wenn Spannung oder Strom ausschließlich bei miteinander verbundenen Abschnitten überprüft werden.
Indem während der ersten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung der Abschnitt der Versorgungsleitung von dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung getrennt gehalten wird, kann sichergestellt werden, dass ein Kurzschluss auf dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung bei der während der Wartezeit vorgesehenen ersten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung nicht erkannt wird und die erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung nicht beeinflusst.
Das Feldbusmodul kann über den Abschnitt der Versorgungsleitung unmittelbar mit der Energieversorgungseinrichtung verbunden sein, so dass zwischen dem Feldbusmodul und der Energieversorgungseinrichtung keine zusätzlichen Feldbusmodule an die Versorgungsleitung angeschlossen sind. Es können aber auch zusätzliche Feldbusmodule zwischen der Energieversorgungseinrichtung und dem Feldbusmodul an die Versorgungsleitung angeschlossen sein. Der Abschnitt der Versorgungsleitung kann den Abschnitt bis zu dem ausgehend von der Energieversorgungseinrichtung unmittelbar vor dem Feldbusmodul an die Versorgungsleitung angeschlossenen Feldbusmodul umfassen. Er kann zusätzlich auch weitere oder alle Abschnitte der Versorgungsleitung zwischen den einzelnen zwischen der Energieversorgungseinrichtung und dem Feldbusmodul angeordneten Feldbusteilnehmern umfassen.
Das Feldbussystem kann derart ausgebildet sein, dass zwischen dem Feldbusmodul und dem weiteren Feldbusmodul keine zusätzlichen Feldbusteilnehmer an den weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung angeschlossen sind. Es können jedoch auch zusätzliche Feldbusteilnehmer zwischen dem Feldbusmodul und dem weiteren Feldbusmodul an die Versorgungsleitung angeschlossen sein. Der weitere Abschnitt der Versorgungsleitung kann dann den gesamten zwischen dem Feldbusmodul und dem weiteren Feldbusmodul liegenden Teil der Versorgungsleitung umfassen.
Bei der während der Wartezeit vorgesehenen ersten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung kann beispielsweise zugleich die gesamte Versorgungsleitung zwischen der Energieversorgungseinrichtung und dem Feldbusmodul auf einen Kurzschluss überprüft werden. Analog kann bei der erneuten zweiten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung zugleich die gesamte Versorgungsleitung zwischen der Energieversorgungseinrichtung und dem weiteren Feldbusmodul auf einen Kurzschluss überprüft werden.
Die Versorgungsleitung kann beispielsweise strangförmig ausgebildet sein und das Feldbussystem kann beispielsweise mehrere nacheinander in Reihe an die Versorgungsleitung angeschlossene Feldbusmodule aufweisen. Die Feldbusmodule können jeweils wie das Feldbusmodul mit einer Schaltvorrichtung zum Trennen und Verbinden der beiden an das betreffende Feldbusmodul angeschlossenen Abschnitte der Versorgungsleitung ausgestattet sein. Bei dem Feldbussystem kann dann die elektrische Energie ausgehend von der Versorgungseinrichtung nacheinander an die einzelnen zwischen den Schaltvorrichtungen liegenden Abschnitte der Versorgungsleitung angelegt werden, indem die in den Feldbusmodulen vorgesehenen Schaltvorrichtungen ausgehend von der Energieversorgungseinrichtung jeweils nacheinander nach einer Wartezeit geschlossen werden. Während der Wartezeit wird die Versorgungsleitung bis zu dem gerade wartenden Feldbusmodul auf einen Kurzschluss überprüft, ehe eine Verbindung zum nächsten Abschnitt hergestellt wird. Ein solches schrittweises Anschalten der Abschnitte kann solange erfolgen, bis alle Abschnitte verbunden sind oder aber ein Kurzschluss festgestellt wurde.
Die Prüfeinrichtung kann beispielsweise in dem Feldbusmodul angeordnet sein. Insbesondere kann das Feldbusmodul die Prüfeinrichtung umfassen. Das weitere Feldbusmodul kann ebenfalls eine entsprechende Prüfeinrichtung umfassen, so dass jeweils dezentral in beiden Feldbusmodulen eine eigene Prüfeinrichtung vorhanden ist. Die Prüfeinrichtung kann aber auch zentral am Anfang der Versorgungsleitung, etwa in der Energieversorgungseinrichtung oder der Steuereinrichtung, angeordnet sein.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems ist die Steuereinheit des Feldbusmoduls dazu ausgebildet, den weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung von dem Abschnitt der Versorgungsleitung mittels der Schaltvorrichtung zu trennen, falls bei der zweiten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung durch die Prüfeinrichtung ein Kurzschluss festgestellt wird.
Dadurch kann der Kurzschluss von der Energieversorgungseinrichtung isoliert werden, so dass auf dem mit der Energieversorgungseinrichtung elektrisch leitend verbundenen Teil der Versorgungsleitung kein Kurzschluss vorliegt. Insbesondere kann der Kurzschluss derart isoliert werden, dass auf dem Abschnitt der Versorgungsleitung und auf mit dem Abschnitt leitend verbundenen zusätzlichen Abschnitten der Versorgungsleitung kein Kurzschluss vorliegt. Dadurch können alle zwischen der Energieversorgungseinrichtung und dem Feldbusmodul an die Versorgungsleitung angeschlossenen Busteilnehmer weiter mit elektrischer Energie versorgt werden.
Eine Weiterbildung des Feldbussystems umfasst eine Auswerteeinheit, welche dazu ausgebildet ist, eine Position eines auf der Versorgungsleitung aufgetretenen Kurzschlusses zu lokalisieren. Die Auswerteeinheit kann also eine Position eines Kurzschlusses auf der Versorgungsleitung bestimmen.
Dadurch ist ein Kurzschluss auf einfache und schnelle Weise automatisiert lokalisierbar. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, festzustellen, ob der Kurzschluss auf dem Abschnitt oder dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung aufgetreten ist.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, zu überprüfen, ob ein Datenaustausch mit dem Feldbusmodul oder dem weiteren Feldbusmodul über den Feldbus möglich ist, um die Position des Kurzschlusses zu lokalisieren. Dies erlaubt eine Lokalisierung des Kurzschlusses auf einfache Art und Weise. Insbesondere kann durch ein Überprüfen, ob ein Datenaustausch mit den Feldbusmodulen möglich ist, die Position des Kurzschlusses durch die Auswerteeinheit auch dann bestimmt werden, wenn die Prüfeinrichtung dezentral in den Feldbusmodulen angeordnet ist und die Kurzschlussprüfungen unmittelbar nach einem Einschalten des Feldbussystems zu einer Zeit durchgeführt wird, zu der noch keine Kommunikation über den Feldbus möglich und keine Datenverbindung zu den Feldbusmodulen aufgebaut worden ist. Das Überprüfen der Kommunikation mit den Feldbusmodulen kann dann durchgeführt werden, sobald eine Kommunikation über den Feldbus über eine Datenverbindung zu den Feldbusmodulen durchgeführt werden kann.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, zu überprüfen, ob der Kurzschluss durch die Prüfeinrichtung vor oder nach Ablauf der Wartezeit für die erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung festgestellt wurde, um die Position des Kurzschlusses zu lokalisieren.
Dadurch kann der Kurzschluss auf einfache Weise lokalisiert werden, ohne dass hierzu eine Kommunikation über den Feldbus notwendig ist. Beispielsweise kann die Prüfeinrichtung zentral am Anfang der Versorgungsleitung, beispielsweise an oder in der Energieversorgungseinrichtung, angeordnet sein und es kann bei Auftreten eines Kurzschlusses die Versorgung mit elektrischer Energie zentral abgeschaltet werden. Indem zentral überwacht wird, ob der Kurzschluss vor oder nach Ablauf der Wartezeit für die erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung festgestellt wurde, kann zentral ermittelt werden, ob der Kurzschluss auf dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung oder auf einem zwischen der Energieversorgungseinrichtung und dem Feldbusmodul liegenden Teil der Versorgungsleitung, insbesondere auf dem Abschnitt der Versorgungsleitung, aufgetreten ist.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems umfasst das Feldbusmodul einen Zeitgeber, welcher dazu ausgebildet ist, das Verstreichen der Wartezeit anzuzeigen. Dadurch kann das Feldbusmodul autark, das heißt ohne Kommunikation mit anderen Einrichtungen des Feldbussystems, ermitteln, wann die Wartezeit abgelaufen ist. Insbesondere ist für die Kurzschlussprüfungen keine Kommunikation über den Feldbus notwendig, so dass die Kurzschlussprüfungen besonders schnell, beispielsweise unmittelbar nach einem Einschalten der Energieversorgung, durchgeführt werden können.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems entspricht die Wartezeit einer Zeit, die für den Aufbau einer Datenverbindung zu dem Feldbusmodul über den Feldbus benötigt wird und die Steuereinheit des Feldbusmoduls ist als eine Anschalteinheit für den Anschluss des Feldbusmoduls an den Feldbus ausgebildet. Die Steuereinheit des Feldbusmoduls ist dazu ausgebildet, das Verstreichen der Wartezeit anhand eines erfolgreichen Aufbaus einer Datenverbindung des Feldbusmoduls über den Feldbus festzustellen.
Dadurch kann das Verstreichen der Wartezeit durch die Steuereinheit insbesondere ohne Verwendung eines Zeitgebers alleine anhand der über den Feldbus aufgebauten Datenverbindung festgestellt werden, was einen einfachen Aufbau des Feldbusmoduls ermöglicht. Außerdem ist sichergestellt, dass vor dem Weiterleiten der Energie durch das Feldbusmodul eine Kommunikation mit dem Feldbusmodul möglich ist. Dadurch ist eine Lokalisierung des Kurzschlusses durch die Steuereinrichtung über eine Abfrage der über den Feldbus erreichbaren Feldbusmodule sichergestellt.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems ist die Steuereinheit des Feldbusmoduls dazu ausgebildet, das Verstreichen der Wartezeit festzustellen, indem die Steuereinheit ein Aktivierungssignal, das das Verstreichen der Wartezeit signalisiert, empfängt. Dadurch kann das Verstreichen der Wartezeit zentral überwacht werden, beispielsweise in der Energieversorgungseinrichtung oder der Steuereinrichtung. Das Aktivierungssignal kann in einer am Anfang der Versorgungsleitung angeordneten Einrichtung, beispielsweise in der Energieversorgungseinrichtung oder in der Steuereinrichtung, erzeugt werden. Stellt die Steuereinheit das Verstreichen der Wartezeit fest, müssen bei einem Feldbussystem mit mehreren, einzeln zuschaltbaren Abschnitten der Versorgungsleitung nicht in jedem Feldbusmodul Einrichtungen zur Überwachung des Ablaufs der Wartezeit vorgesehen sein.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, das Aktivierungssignal über den Abschnitt der Versorgungsleitung zu empfangen. Die Steuereinheit kann insbesondere als eine Kommunikationseinheit ausgebildet sein, die getrennt von Einheiten ausgeführt ist, mittels derer die Kommunikation über den Feldbus abgewickelt wird, insbesondere getrennt von einer Anschalteinheit des Feldbusmoduls. Dadurch kann eine von der Kommunikation über den Feldbus unabhängige Übertragung des Aktivierungssignals über die Versorgungsleitung realisiert werden. Insbesondere kann das Aktivierungssignal bereits übertragen werden, wenn die Kommunikationsverbindung über den Feldbus nach einem Einschalten des Feldbussystems noch nicht aufgebaut wurde. Dies erlaubt eine besonders schnelle Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, das Aktivierungssignal über den Feldbus zu empfangen. Die Steuereinheit kann insbesondere als Teil einer Verarbeitungseinheit des Feldbusmoduls ausgebildet sein. Bei der Verarbeitungseinheit kann es sich insbesondere um diejenige Verarbeitungseinheit des Feldbusmoduls handeln, die auch die über den Feldbus übertragenen Eingangs- und/oder Ausgangsdaten und die über die Ein- und/oder Ausgänge übertragenen Eingangs- und/oder Ausgangssignale verarbeitet. Indem die Steuereinheit das Aktivierungssignal über den Feldbus empfängt, können die für die Anschaltung des Feldbusmoduls an den Feldbus genutzten Anschalteinheiten auch für den Empfang des Aktivierungssignals genutzt werden und es kann auf zusätzliche Einheiten für den Empfang des Aktivierungssignals verzichtet werden. Dadurch ist ein einfacher Aufbau des Feldbusmoduls möglich.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems ist die Prüfeinrichtung in dem Feldbusmodul angeordnet. Dadurch kann die Versorgungsleitung dezentral auf einen Kurzschluss überprüft werden. Die Information, ob ein Kurzschluss vorliegt oder nicht, liegt zudem direkt in dem Feldbusmodul vor, so dass das Feldbusmodul auf einen Kurzschluss reagieren kann, ohne dass es hierzu einer Kommunikation über den Feldbus bedarf.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems ist die Prüfeinrichtung in der Energieversorgungseinrichtung angeordnet. Dies erlaubt ein zentrales Überprüfen der Versorgungsleitung auf Kurzschlüsse. Bei Feldbussystemen mit mehreren, einzeln auf Kurzschlüsse zu überprüfenden Abschnitten müssen nicht in mehreren oder allen Feldbusmodulen Prüfeinrichtungen angeordnet sein, was einen einfachen Aufbau der Feldbusmodule möglich macht.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems ist die Prüfeinrichtung dazu ausgebildet, im Rahmen der zweiten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung einen Spannungsabfall auf der Versorgungsleitung zu detektieren. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein Kurzschluss der Versorgungsleitung selbst dann detektiert werden, wenn das Feldbusmodul und/oder das weitere Feldbusmodul bereits über die Versorgungsleitung mit elektrischer Energie versorgt werden.
Bei einer Weiterbildung des Feldbussystems sind die Versorgungsleitung und der Feldbus auf gemeinsamen Leitern ausgeführt. Dies erlaubt einen einfachen Aufbau des Feldbussystems, da die Anzahl der zwischen den Feldbusmodulen vorzusehenden Leiter, Kabel oder Leitungen reduziert werden kann. Insbesondere müssen nicht jeweils separate Leitungen für die Versorgung mit elektrischer Energie einerseits und für die Datenkommunikation andererseits vorgesehen werden. Das Feldbussystem kann insbesondere nach dem Power over Ethernet oder dem EtherCAT P Standard ausgebildet sein.
Ein Feldbusmodul für ein Feldbussystem umfasst einen ersten Versorgungsanschluss zur Verbindung mit einem Abschnitt einer Versorgungsleitung des Feldbussystems und einen zweiten Versorgungsanschluss zur Verbindung mit einem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung des Feldbussystems und ist dazu ausgebildet, über den ersten Versorgungsanschluss mit elektrischer Energie einer mit dem Abschnitt der Versorgungsleitung verbundenen Energieversorgungseinrichtung versorgt zu werden. Das Feldbusmodul umfasst eine Schaltvorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den zweiten Versorgungsanschluss mit dem ersten Versorgungsanschluss zu verbinden, um die über den ersten Versorgungsanschluss bereitgestellte elektrische Energie über den zweiten Versorgungsanschluss an ein mit dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung verbundenes weiteres Feldbusmodul weiterzuleiten. Das Feldbusmodul umfasst eine Steuereinheit, welche dazu ausgebildet ist, nach einem Anlegen der elektrischen Energie an das Feldbusmodul über den ersten Versorgungsanschluss den zweiten Versorgungsanschluss von dem ersten Versorgungsanschluss mittels der Schaltvorrichtung getrennt zu halten, bis eine für eine erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung vorgesehene Wartezeit verstrichen ist. Die Steuereinheit des Feldbusmoduls ist dazu ausgebildet, das Verstreichen der Wartezeit festzustellen und nach Verstreichen der Wartezeit den zweiten Versorgungsanschluss mit dem ersten Versorgungsanschluss mittels der Schaltvorrichtung zu verbinden, um die elektrische Energie über den zweiten Versorgungsanschluss an das weitere Feldbusmodul anzulegen.
Indem während der ersten Kurzschlussprüfung des Abschnitts der Versorgungsleitung der erste und zweite Versorgungsanschluss voneinander getrennt gehalten werden, wird eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Versorgungsanschluss unterbrochen. Mit anderen Worten wird der erste Versorgungsanschluss von dem zweiten Versorgungsanschluss elektrisch isoliert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein Kurzschluss auf dem mit dem zweiten Versorgungsanschluss verbundenen weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung die erste Kurzschlussprüfung des mit dem ersten Versorgungsanschluss verbundenen Abschnitts der Versorgungsleitung nicht beeinflusst. Insbesondere kann es durch einen Kurzschluss auf dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung nicht zu einem erhöhten Stromfluss oder einem Absinken der anliegenden Spannung auf dem Teil der Versorgungsleitung zwischen der Energieversorgungseinrichtung und der Schaltvorrichtung kommen. Dadurch kann die Position des Kurzschlusses auf einfache Weise bestimmt werden.
Eine Weiterbildung des Feldbusmoduls weist eine Prüfeinrichtung auf, wobei die Prüfeinrichtung dazu ausgebildet ist, nach dem Verbinden des zweiten Versorgungsanschlusses mit dem ersten Versorgungsanschluss eine zweite Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung auszuführen. Dadurch kann die Versorgungsleitung dezentral auf einen Kurzschluss überprüft werden. Die Information, ob ein Kurzschluss vorliegt oder nicht, liegt zudem direkt in dem Feldbusmodul vor, so dass das Feldbusmodul auf einen Kurzschluss reagieren kann, ohne dass es hierzu einer Kommunikation über den Feldbus bedarf.
Bei einer Weiterbildung des Feldbusmoduls ist die Steuereinheit des Feldbusmoduls dazu ausgebildet, den zweiten Versorgungsanschluss von dem ersten Versorgungsanschluss mittels der Schaltvorrichtung zu trennen, falls bei der zweiten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung durch die Prüfeinrichtung ein Kurzschluss festgestellt wird.
Dadurch kann der Kurzschluss von der Energieversorgungseinrichtung isoliert werden, so dass auf dem mit der Energieversorgungseinrichtung elektrisch leitend verbundenen Teil der Versorgungsleitung kein Kurzschluss vorliegt. Insbesondere kann der Kurzschluss derart isoliert werden, dass auf dem Abschnitt der Versorgungsleitung und auf mit dem Abschnitt leitend verbundenen zusätzlichen Abschnitten der Versorgungsleitung kein Kurzschluss vorliegt. Dadurch können alle zwischen der Energieversorgungseinrichtung und dem Feldbusmodul an die Versorgungsleitung angeschlossenen Busteilnehmer auch bei einem Kurzschluss auf dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung mit elektrischer Energie versorgt werden.
Bei einer Weiterbildung des Feldbusmoduls umfasst das Feldbusmodul einen Zeitgeber, welcher dazu ausgebildet ist, das Verstreichen der Wartezeit anzuzeigen. Dadurch kann das Feldbusmodul autark, das heißt ohne Kommunikation mit anderen Einrichtungen des Feldbussystems, feststellen, wann die Wartezeit abgelaufen ist. Insbesondere ist zur Überprüfung der Versorgungsleitung auf einen Kurzschluss keine Kommunikation über den Feldbus notwendig, so dass die Kurzschlussprüfung besonders schnell, beispielsweise unmittelbar nach einem Einschalten der Energieversorgung, durchgeführt werden kann.
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Feldbussystems angegeben, wobei das Feldbussystem ein Feldbusmodul und ein weiteres Feldbusmodul umfasst, welche über einen Feldbus miteinander verbunden sind. Außerdem umfasst das Feldbussystem eine Energieversorgungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie für den Betrieb des Feldbusmoduls und des weiteren Feldbusmoduls über eine Versorgungsleitung bereitzustellen, wobei das Feldbusmodul über einen Abschnitt der Versorgungsleitung mit der Energieversorgungseinrichtung und über einen weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung mit dem weiteren Feldbusmodul verbunden ist. Das Verfahren umfasst ein Trennen des weiteren Abschnitts der Versorgungsleitung von dem Abschnitt der Versorgungsleitung und ein Anlegen der durch die Energieversorgungseinrichtung über den Abschnitt der Versorgungsleitung bereitgestellten elektrischen Energie an das Feldbusmodul. Außerdem umfasst das Verfahren ein Verbinden des Abschnitts der Versorgungsleitung mit dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung, sobald seit dem Anlegen der elektrischen Energie an das Feldbusmodul eine für eine erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung vorgesehene Wartezeit verstrichen ist. Das Verfahren umfasst eine zweite Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung nach dem Verbinden des weiteren Abschnitts der Versorgungsleitung mit dem Abschnitt der Versorgungsleitung.
Bei einem derartigen Verfahren kann ein auf der Versorgungsleitung auftretender Kurzschluss auf einfache Weise lokalisiert werden, indem vor der Weiterleitung der elektrischen Energie über den weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung zunächst die erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung durchgeführt wird, während der Abschnitt und der weitere Abschnitt der Versorgungsleitung voneinander getrennt sind. Wird dabei ein Kurzschluss festgestellt, kann gefolgert werden, dass der Kurzschluss auf dem Abschnitt der Versorgungsleitung vorliegt. Wird dabei kein Kurzschluss festgestellt und wird nach dem Verbinden des Abschnitts mit dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung bei der zweiten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung ein Kurzschluss festgestellt, so kann gefolgert werden, dass der Kurzschluss auf dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung vorliegt.
Eine Weiterbildung des Verfahrens umfasst ein Trennen des weiteren Abschnitts der Versorgungsleitung von dem Abschnitt der Versorgungsleitung, falls bei der zweiten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung ein Kurzschluss festgestellt wird. Dadurch kann der Kurzschluss von der Energieversorgungseinrichtung isoliert werden, so dass auf dem mit der Energieversorgungseinrichtung elektrisch leitend verbundenen Teil der Versorgungsleitung kein Kurzschluss vorliegt.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Verfahren während einer Initialisierungsphase des Feldbussystems durchgeführt. Dadurch kann ein Kurzschluss auf dem Abschnitt und/oder dem weiteren Abschnitt der Versorgungsleitung besonders früh erkannt werden. Ein Kurzschluss kann insbesondere erkannt und gegebenenfalls isoliert werden, bevor eine Kommunikation über den Feldbus möglich ist. Die Initialisierungsphase kann insbesondere den Zeitraum umfassen, während dem nach einem Einschalten des Feldbussystems noch keine Kommunikation über den Feldbus möglich ist und die einzelnen an den Feldbus angeschlossenen Kommunikationsteilnehmer eine Kommunikationsverbindung zueinander aufbauen, beispielsweise durch den Austausch von Teilnehmerinformationen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Dabei zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

1 ein erstes Feldbussystem mit Feldbusmodulen gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 einen zeitlichen Ablauf eines Verfahrens zum Betreiben eines Feldbussystems;
3 ein Verfahren zum Betreiben eines Feldbussystems;
4 ein zweites Feldbussystem mit Feldbusmodulen gemäß einer zweiten Ausführungsform;
5 ein drittes Feldbussystem mit Feldbusmodulen gemäß einer dritten Ausführungsform;
6 ein Feldbusmodul gemäß einer vierten Ausführungsform;
7 ein Feldbusmodul gemäß einer fünften Ausführungsform;
8 ein Feldbusmodul gemäß einer sechsten Ausführungsform.

1 zeigt ein erstes Feldbussystem 1 mit einem ersten Feldbusmodul 20, einem zweiten Feldbusmodul 30, und einem dritten Feldbusmodul 32 gemäß einer ersten Ausführungsform. Soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, sind die Feldbusmodule 20, 30, 32 in der ersten Ausführungsform identisch aufgebaut und ausgebildet.
Die Feldbusmodule 20, 30, 32 sind über einen Feldbus 2 mit einer Steuereinrichtung 60 des ersten Feldbussystems 1 und über eine Versorgungsleitung 10 mit einer Energieversorgungseinrichtung 50 des ersten Feldbussystems 1 verbunden. Die Energieversorgungseinrichtung 50 ist dazu ausgebildet, eine elektrische Energie für den Betrieb der Feldbusmodule 20, 30, 32 über die Versorgungsleitung 10 bereitzustellen. Hierzu kann die Energieversorgungseinrichtung 50 eine Spannungsquelle umfassen, die über die Versorgungsleitung 10 eine Spannung für den Betrieb der Feldbusmodule 20, 30, 32 bereitstellt. Die Energieversorgungseinrichtung 50 kann beispielsweise eine konstante Spannung bereitstellen.
Die Versorgungsleitung 10 umfasst einen oder mehrere Leiter zum Leiten der elektrischen Energie. Beispielsweise kann die Versorgungsleitung 10 ein oder mehrere Kabel mit einem oder mehreren Adern und/oder Litzen als Leiter umfassen. Die Adern oder Litzen können voneinander isoliert sein und in einer gemeinsamen Ummantelung zusammengefasst sein. Die Versorgungsleitung 10 kann aber auch elektrisch leitende, beispielsweise metallische, feststehende Leiter, etwa Schienen, Bänder oder Leiterbahnen, umfassen. Insbesondere kann die Versorgungsleitung 10 sowohl Segmente, welche mittels Kabeln ausgebildet sind, als auch Segmente, welche mittels feststehender Leiter ausgebildet sind, umfassen.
Die Versorgungsleitung 10 ist strangförmig ausgebildet, so dass die Feldbusmodule 20, 30, 32 ausgehend von der Energieversorgungseinrichtung 50 am Anfang der Versorgungsleitung 10 seriell der Reihe nach an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen sind. Bei dem in 1 dargestellten seriellen Anschluss der Feldbusmodule 20, 30, 32 an die Versorgungsleitung 10 beginnt die Versorgungsleitung 10 an der Energieversorgungseinrichtung 50. Ausgehend vom Anfang der Versorgungsleitung 10 an der Energieversorgungseinrichtung 50 sind zunächst das erste Feldbusmodul 20, dann das zweite Feldbusmodul 30 und dann das dritte Feldbusmodul 32 nacheinander an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen.
Die Feldbusmodule 20, 30, 32 weisen für den Anschluss an die Versorgungsleitung 10 jeweils einen ersten Versorgungsanschluss 21 und einen zweiten Versorgungsanschluss 22 auf. Die Feldbusmodule 20, 30, 32 sind dazu ausgebildet, über die Versorgungsanschlüsse 21, 22 mit elektrischer Energie versorgt zu werden und die empfangene elektrische Energie an das an der Versorgungsleitung 10 nachfolgende Feldbusmodul 30, 32 weiterzuleiten.
Bei dem ersten Feldbussystem 1 sind die Feldbusmodule 20, 30, 32 dazu ausgebildet, über den ersten Versorgungsanschluss 21 mit elektrischer Energie für ihren Betrieb versorgt zu werden. Die Feldbusmodule 20, 30, 32 können beispielsweise ein hier nicht dargestelltes Versorgungsmodul umfassen, welches mit dem ersten Versorgungsanschluss 21 leitend verbunden und dazu ausgebildet ist, die Komponenten der Feldbusmodule 20, 30, 32 mit der bereitgestellten elektrischen Energie zu versorgen.
Außerdem sind die Feldbusmodule 20, 30, 32 dazu ausgebildet, die über den ersten Versorgungsanschluss 21 bereitgestellte Energie über den zweiten Versorgungsanschluss 22 an das an der Versorgungsleitung 10 nachfolgende Feldbusmodul 30, 32 selektiv, d.h. schaltbar, weiterzuleiten. Hierzu umfassen die Feldbusmodule 20, 30, 32 jeweils eine Schaltvorrichtung 23, welche dazu ausgebildet ist, in leitendem Zustand den ersten Versorgungsanschluss 21 elektrisch leitend mit dem zweiten Versorgungsanschluss 22 zu verbinden und in isolierendem bzw. trennendem Zustand den ersten Versorgungsanschluss 21 von dem zweiten Versorgungsanschluss 22 elektrisch zu isolieren bzw. zu trennen. Die Schaltvorrichtung 23 kann mechanische Schalter oder Relais, aber auch Transistoren als Schaltelemente umfassen.
Die Schaltvorrichtung 23 kann dazu ausgebildet sein, eine oder mehrere Leiter der Versorgungsleitung 10 zusammen oder unabhängig voneinander zu schalten. Beispielsweise kann die Schaltvorrichtung 23 dazu ausgebildet sein, einen Spannungsleiter und einen Masseleiter der Versorgungsleitung 10 oder nur den Spannungsleiter oder nur den Masseleiter der Versorgungsleitung 10 zu unterbrechen, um den ersten Versorgungsanschluss 21 von dem zweiten Versorgungsanschluss 22 zu trennen.
Die Feldbusmodule 20, 30, 32 sind jeweils derart ausgebildet, dass ihre Komponenten auch dann noch mit elektrischer Energie über die Versorgungsleitung 10 versorgt werden, wenn elektrische Energie am ersten Versorgungsanschluss 21 anliegt und ihre Schaltvorrichtung 23 im trennenden Zustand ist, also keine elektrische Energie an ein nachfolgendes Feldbusmodul 30, 32 weitergeleitet wird. Beispielsweise kann die für die Versorgung der Komponenten der Feldbusmodule 20, 30, 32 benötigte elektrische Energie zwischen dem ersten Versorgungsanschluss 21 und der Schaltvorrichtung 23 an der Versorgungsleitung 10 abgegriffen werden.
Bei dem ersten Feldbussystem 1 wird die von der am Anfang der strangförmigen Versorgungsleitung 10 angeordneten Energieversorgungseinrichtung 50 bereitgestellte Energie über einen ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 an das erste Feldbusmodul 20, von dem ersten Feldbusmodul 20 über einen zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 an das zweite Feldbusmodul 30 und von dem zweiten Feldbusmodul 30 über einen dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 an das dritte Feldbusmodul 32 weitergeleitet. Die strangförmige Versorgungsleitung 10 bildet insgesamt ein Liniennetz. Die in 1 dargestellte strangförmige Konfiguration der ersten Versorgungsleitung 10 kann auch als „daisychain“ Konfiguration bezeichnet werden.
Insbesondere ist bei dem in 1 dargestellten ersten Feldbussystem 1 der erste Versorgungsanschluss 21 des ersten Feldbusmoduls 20 mit dem ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 verbunden. Über den ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 ist das erste Feldbusmodul 20 mit der Energieversorgungseinrichtung 50 verbunden. Bei dem ersten Feldbussystem 1 ist der erste Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 direkt an die Energieversorgungseinrichtung 50 am Anfang der Versorgungsleitung 10 und an den ersten Versorgungsanschluss 21 des ersten Feldbusmoduls 20 angeschlossen.
Der erste Versorgungsanschluss 21 des zweiten Feldbusmoduls 30 ist mit dem und über den zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 mit dem zweiten Versorgungsanschluss 22 des ersten Feldbusmoduls 20 verbunden. Über den ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 ist der erste Versorgungsanschluss 21 des ersten Feldbusmoduls 20 mit der Energieversorgungseinrichtung 50 verbunden. Der erste Versorgungsanschluss 21 des dritten Feldbusmoduls 32 ist mit dem und über den dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 mit dem zweiten Versorgungsanschluss 22 des zweiten Feldbusmoduls 30 verbunden. Der erste Versorgungsanschluss 21 des dritten Feldbusmoduls 32 ist weiter über den zweiten und den ersten Abschnitt 12, 11 der Versorgungsleitung 10 mit der Energieversorgungseinrichtung 50 verbunden.
Die Schaltvorrichtungen 23 der Feldbusmodule 20, 30, 32 unterteilen die Versorgungsleitung 10 in die drei Abschnitte 11, 12, 13, wobei der erste Abschnitt 11 zwischen der Energieversorgungseinrichtung 50 und der Schaltvorrichtung 23 des ersten Feldbusmoduls 20, der zweite Abschnitt 12 zwischen der Schaltvorrichtung 23 des ersten Feldbusmoduls 20 und der Schaltvorrichtung 23 des zweiten Feldbusmoduls 30 und der dritte Abschnitt 13 zwischen der Schaltvorrichtung 23 des zweiten Feldbusmoduls 30 und der Schaltvorrichtung 23 des dritten Feldbusmoduls 32 liegt. Nach dem dritten Feldbusmodul 32 können weitere Feldbusmodule gemäß der ersten Ausführungsform an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen sein, deren Schaltvorrichtungen 23 die Versorgungsleitung 10 in weitere Abschnitte unterteilen.
Das erste Feldbusmodul 20 muss nicht, wie in 1 dargestellt, physikalisch als erster Teilnehmer an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen sein. Vielmehr können zwischen dem ersten Feldbusmodul 20 und der Energieversorgungseinrichtung 50 auch zusätzliche, hier nicht dargestellte Feldbusmodule oder sonstige Komponenten des ersten Feldbussystems 1 an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen sein. Die zusätzlichen Feldbusmodule oder sonstigen Komponenten können, wie die Feldbusmodule 20, 30, 32, Schaltvorrichtungen aufweisen und die Versorgungsleitung 10 dadurch in weitere Abschnitte unterteilen. Die zusätzlichen Feldbusmodule oder sonstigen Komponenten können aber auch ohne eine Möglichkeit, die Versorgungsleitung 10 zu unterbrechen, bzw. ohne Schaltvorrichtungen, an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen sein, so dass der erste Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 die zusätzlichen Feldbusmodule oder sonstigen Komponenten des ersten Feldbussystems 1 umfasst. Analog können auch an dem zweiten oder dritten Abschnitt 12, 13 der Versorgungsleitung 10 zusätzliche, hier nicht dargestellte Feldbusmodule oder sonstige Komponenten des ersten Feldbussystems 1 angeschlossen sein.
Das erste Feldbussystem 1 weist einen Feldbus 2 auf. Über den Feldbus 2 sind die Feldbusmodule 20, 30, 32 mit einer Steuereinrichtung 60 des ersten Feldbussystems 1 verbunden, um unter anderem Feldbusdaten, d. h. Eingangs- und/oder Ausgangsdaten, mit der Steuereinrichtung 60 auszutauschen. Der Feldbus 2 kann, wie in 1 dargestellt, linienförmig ausgebildet sein und die Feldbusmodule 20, 30, 32 können ausgehend von der Steuereinrichtung 60 nacheinander an den Feldbus 2 angeschlossen sein.
Auf dem Feldbus 2 kann ein telegrammbasierter Datenverkehr erfolgen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 60 ein Datentelegramm erzeugen, welches die Ausgangsdaten enthält und die Feldbusmodule 20, 30, 32 auf dem Feldbus 2 der Reihe nach durchläuft. Das Datentelegramm kann, nachdem es alle Feldbusmodule 20, 30, 32 durchlaufen hat, über den Feldbus 2 an die Steuereinrichtung 60 zurückgesendet werden, um die Eingangsdaten an die Steuereinrichtung 60 zu übertragen. Der Feldbus 2 kann beispielsweise auf dem Ethernet-Standard basieren, insbesondere kann er als ein EtherCAT-Feldbus ausgebildet sein. Für die Datenübertragung kann der Feldbus 2 ein Datenübertragungsmedium mit einem oder mehreren Leitern, insbesondere mit einem oder mehreren Leiterpaaren, umfassen.
Die Feldbusmodule 20, 30, 32 umfassen jeweils eine Anschalteinheit 26, welche mit dem Feldbus 2, insbesondere mit dessen Übertragungsmedium verbunden und dazu ausgebildet ist, die Feldbusdaten gemäß einem Übertragungsprotokoll auf den Feldbus 2 umzusetzen. Die Anschalteinheiten 26 können beispielsweise als Slave-Anschaltungen des Feldbusses 2 ausgebildet sein.
Jede der Anschalteinheiten 26 ist jeweils mit einer Verarbeitungseinheit 27 der Feldbusmodule 20, 30, 32 verbunden, um die Feldbusdaten mit der Verarbeitungseinheit 27 auszutauschen. Die Verarbeitungseinheiten 27 sind dazu ausgebildet, Eingangssignale von Sensoren, die an in 1 nicht dargestellte Eingänge der Feldbusmodule 20, 30, 32 angeschlossen sind, einzulesen und in Eingangsdaten für die Übertragung über den Feldbus 2 umzuwandeln und/oder über den Feldbus 2 empfangene Ausgangsdaten in Ausgangssignale umzuwandeln und an Aktoren, die an in 1 nicht dargestellte Ausgänge der Feldbusmodule 20, 30, 32 angeschlossen sind, auszugeben. Die Verarbeitungseinheiten 27 können beispielsweise als Mikrocontroller oder FPGA ausgebildet sein.
Bei einem Kurzschluss auf der Versorgungsleitung 10 kann bei geschlossenen Schaltvorrichtungen 23 der gesamte Feldbus 2 in der Regel nicht mehr betrieben werden. Da die einzelnen Feldbusmodule 20, 30, 32 nacheinander an die gemeinsame strangförmige Versorgungsleitung 10 angeschlossen sind, führt ein Kurzschluss an einer beliebigen Stelle der Versorgungsleitung 10 in der Regel dazu, dass bei leitenden bzw. geschlossenen Schaltvorrichtungen 23 keines der Feldbusmodule 20, 30, 32 mehr von der gemeinsamen Energieversorgungseinrichtung 50 mit ausreichend elektrischer Energie versorgt werden kann. Beispielsweise kann die Energieversorgungseinrichtung 50 dazu ausgebildet sein, eine konstante Versorgungsspannung über die Versorgungsleitung 10 bereitzustellen. Bei einem Kurzschluss auf der Versorgungsleitung 10 steigt dann der Stromfluss auf der Versorgungsleitung 10 an, so dass die Energieversorgungseinrichtung 50 abgeschaltet oder die Versorgungsspannung zur Strombegrenzung abgesenkt werden muss. Dadurch kann die für alle Felsbusmodule 20, 30, 32 verfügbare elektrische Energie unter einen Wert sinken, der für den Betreib der Feldbusmodule 20, 30, 32 jeweils notwendig ist.
Die Position des Kurzschlusses auf der Versorgungsleitung 10 lässt sich bei geschlossenen Schaltvorrichtungen bzw. bei miteinander verbundenen Abschnitten 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 nur schwer bestimmen, da in der Regel die gesamte Versorgungsleitung 10 untersucht werden muss.
Die Feldbusmodule 20, 30, 32 weisen jeweils eine Steuereinheit 25 auf. In jedem der Feldbusmodule 20, 30, 32 ist die Steuereinheit 25 mit der Schaltvorrichtung 23 verbunden und dazu ausgebildet, die Schaltvorrichtung 23 zu schließen oder zu öffnen, also die Schaltvorrichtung vom isolierenden bzw. trennenden Zustand in den leitenden bzw. verbindenden Zustand und umgekehrt zu überführen. Die Steuereinheiten 25 können als Mikrocontroller oder als FPGA ausgebildet sein. Die Steuereinheiten 25 können beispielsweise Steuerspannungen zum Schließen der Schaltvorrichtungen 25 erzeugen. Die Steuereinheiten 25 können beispielsweise Spannungen für Gate- oder Baseanschlüsse von als Schaltelemente eingesetzten Transistoren erzeugen.
Um einen Kurzschluss auf der Versorgungsleitung 10 auf einfache Weise lokalisieren zu können, sind die Steuereinheiten 25 der Feldbusmodule 20, 30, 32 dazu ausgebildet, die Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 nacheinander mit der Energieversorgungseinrichtung 50 zu verbinden, sobald die Energieversorgungseinrichtung 50 elektrische Energie über die Versorgungsleitung 10 bereitstellt. Außerdem umfasst das erste Feldbussystem 1 mindestens eine Prüfeinrichtung 40, welche nach einem Weiterleiten der Energie über einen der Abschnitte 11, 12, 13 zunächst zumindest den betreffenden Abschnitt 11, 12, 13 auf einen Kurzschluss überprüft, ehe die Energie über den nächsten der Abschnitte 11, 12, 13 weitergeleitet wird. Bei dem in 1 dargestellten ersten Feldbussystem 1 ist jeweils in den Feldbusmodulen 20, 30, 32 eine Prüfeinrichtung 40 angeordnet, so dass eine dezentrale Kurzschlussüberprüfung/-erkennung erfolgt. Alternativ ist aber auch denkbar, dass nur im ersten Feldbusmodul 20, nur in der Energieversorgungseinrichtung 50 und/oder nur in einer gesonderten Einrichtung eine Prüfeinrichtung 40 angeordnet ist. Die Prüfeinrichtungen 40 in den Feldbusmodulen 20, 30, 32 sind jeweils identisch aufgebaut.
Die Prüfeinrichtungen 40 sind dazu ausgebildet, eine Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung 10 durchzuführen, also zu überprüfen, ob auf der Versorgungsleitung 10 ein Kurzschluss vorliegt, beispielsweise zwischen zwei oder mehreren Leitern der Versorgungsleitung 10.
Die Prüfeinrichtungen 40 in den Feldbusmodulen 20, 30, 32 sind dazu ausgebildet, zumindest einen dem betreffenden Feldbusmodul 20, 30, 32 aus Sicht der am Anfang der Versorgungsleitung 10 angeordneten Energieversorgungseinrichtung 50 nachfolgenden Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 auf einen Kurzschluss zu überprüfen. Insbesondere ist das erste Feldbusmodul 20 dazu ausgebildet, zumindest einen Kurzschluss auf dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 festzustellen bzw. zu detektieren. Insbesondere ist das zweite Feldbusmodul 30 dazu ausgebildet, zumindest einen Kurzschluss auf dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 festzustellen. Insbesondere ist das dritte Feldbusmodul 32 dazu ausgebildet, zumindest einen Kurzschluss auf einem dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 nachfolgenden Abschnitt der Versorgungsleitung 10 festzustellen.
Zusätzlich können die Prüfeinrichtungen 40 der einzelnen Feldbusmodule 20, 30, 32 dazu ausgebildet sein, alle mit dem betreffenden Feldbusmodul 20, 30, 32 leitend verbundenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung auf einen Kurzschluss zu überprüfen. Insbesondere können die Prüfeinrichtungen 40 dazu ausgebildet sein, einen Kurzschluss an einer beliebigen Stelle der Versorgungsleitung 10 zu detektieren, falls alle Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 leitend miteinander verbunden sind.
Die Prüfeinrichtungen 40 können beispielsweise dazu ausgebildet sein, ein Absinken bzw. einen Abfall der Spannung oder eine Erhöhung des Stromflusses auf den betreffenden Abschnitten 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 zu detektieren, um den betreffenden Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 auf einen Kurzschluss zu überprüfen.
Die Prüfeinrichtungen 40 der einzelnen Feldbusmodule 20, 30, 32 sind dazu ausgebildet, die Kurzschlussprüfung nach dem Anlegen elektrischer Energie an das betreffende Feldbusmoduls 20, 30, 32 während einer Prüfdauer durchzuführen, die kürzer ist als die Wartezeit, nach der die elektrische Energie von der Schaltvorrichtung 23 des betreffenden Feldbusmoduls 20, 30, 32 auf den nächsten Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 weitergeleitet wird.
Die Schaltvorrichtungen 23 der Feldbusmodule 20, 30, 32 sind derart ausgebildet, dass sie sich dann, wenn keine Energie an dem betreffenden Feldbusmodul 20, 30, 32 anliegt, im isolierenden Zustand befinden. Beispielsweise kann es sich bei den Schaltvorrichtungen 23 um einen im stromlosen Zustand geöffneten Schließer, beispielsweise um einen Transistor, handeln.
Bevor die elektrische Energie von der Energieversorgungseinrichtung 50 an die Versorgungsleitung 10 angelegt wird, sind in den Feldbusmodulen 20, 30, 32 jeweils die ersten Versorgungsanschlüsse 21 mittels der Schaltvorrichtungen 23 von den zweiten Versorgungsanschlüssen 22 getrennt. Die Steuereinheiten 25 der Feldbusmodule 20, 30, 32 sind dazu ausgebildet, nach einem Anlegen der elektrischen Energie an den ersten Versorgungsanschluss 21 des betreffenden Feldbusmoduls 20, 30, 32 den zweiten Versorgungsanschluss 22 des betreffenden Feldbusmoduls 20, 30, 32 zunächst weiter von dem ersten Versorgungsanschluss 21 getrennt bzw. isoliert zu halten, bis eine Wartezeit verstrichen ist.
Die Wartezeit ist derart bemessen, dass während der Wartezeit der mit dem ersten Versorgungsanschluss 21 des betreffenden Feldbusmoduls 20, 30, 32 verbundene Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 auf einen Kurzschluss überprüft werden kann. Die Wartezeit ist also länger bemessen, als für die Kurzschlussprüfung des betreffenden Abschnitts 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 benötigt wird. Neben dem direkt an den ersten Versorgungsanschluss 21 eines Feldbusmoduls 20, 30, 32 angeschlossenen Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 können auch alle anderen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10, die sich zwischen der Energieversorgungseinrichtung 50 und der Schaltvorrichtung 23 des betreffenden Feldbusmoduls 20, 30, 32 befinden und mit dem betreffenden Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 leitend verbunden sind, auf einen Kurzschluss überprüft werden.
Die Steuereinheiten 25 der Feldbusmodule 20, 30, 32 sind dazu ausgebildet, das Verstreichen der Wartezeit festzustellen und nach dem Verstreichen der Wartezeit die Schaltvorrichtung 23 in den leitenden Zustand zu schalten, also zu schließen, und so den ersten Versorgungsanschluss 21 des betreffenden Feldbusmoduls 20, 30, 32 mit dem zweiten Versorgungsanschluss 22 elektrisch leitend zu verbinden. Um das Verstreichen der Wartezeit festzustellen, weisen die Feldbusmodule 20, 30, 32 gemäß der ersten Ausführungsform, wie in 1 dargestellt, einen Zeitgeber 24 auf, welcher dazu ausgebildet ist, das Verstreichen der Wartezeit anzuzeigen.
Der Zeitgeber 24 kann beispielsweise einen Anschaltzeitpunkt feststellen, zu dem elektrische Energie über die Versorgungsanschlüsse 21, 22 an das betreffende Feldbusmodul 20, 30, 32 angelegt wird und das betreffende Feldbusmodul 20, 30, 32 in Betrieb geht. Insbesondere kann der Anschaltzeitpunkt derjenige Zeitpunkt sein, zu dem elektrische Energie an den Zeitgeber 24 oder die Steuereinheit 25 angelegt wird und der Zeitgeber 24 oder die Steuereinheit 25 in Betrieb gehen. Der Zeitgeber 24 stellt fest, wann seit dem Anschaltzeitpunkt die Wartezeit verstrichen ist, und zeigt der Steuereinheit 25 das Verstreichen der Wartezeit an. Der Zeitgeber kann auch als Timer bezeichnet werden.
In 2 ist ein zeitlicher Ablauf 700 eines Verfahrens zum Betreiben des Feldbussystems 1 dargestellt, welcher das sequentielle Anlegen der elektrischen Energie an die Feldbusmodule 20, 30, 32 mittels der Schaltvorrichtungen 23 und die Kurzschlussprüfung durch die Prüfeinrichtungen 40 illustriert. Der Ablauf 700 ist für den Fall dargestellt, dass kein Kurzschluss auf der Versorgungsleitung 10 vorliegt. Dargestellt sind ein Spannungsverlauf 702 am ersten Versorgungsanschluss 21 des ersten Feldbusmoduls 20, ein Spannungsverlauf 704 am zweiten Versorgungsanschluss 22 des ersten Feldbusmoduls 20, ein Spannungsverlauf 706 am ersten Versorgungsanschluss 21 des zweiten Feldbusmoduls 30, ein Spannungsverlauf 708 am zweiten Versorgungsanschluss 22 des zweiten Feldbusmoduls 30, ein Spannungsverlauf 710 am ersten Versorgungsanschluss 21 des dritten Feldbusmoduls 32 und ein Spannungsverlauf 712 am zweiten Versorgungsanschluss 22 des dritten Feldbusmoduls 32.
Zum Zeitpunkt t₁ wird die elektrische Energie von der Energieversorgungseinrichtung 50 über die Versorgungsleitung 10 bereitgestellt. Die elektrische Energie liegt an dem ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 und dem ersten Versorgungsanschluss 21 des ersten Feldbusmoduls 20 an. Entsprechend steigt die Spannung 702 am ersten Versorgungsanschluss 21 des ersten Feldbusmoduls 20. Beispielsweise kann die Spannung 702 auf einen durch die Energieversorgungseinrichtung 50 vorgegebenen, etwa auf einen durch die Energieversorgungseinrichtung 50 geregelten, Wert steigen. Der Zeitpunkt t₁ entspricht damit dem Anschaltzeitpunkt des ersten Feldbusmoduls 20.
Die Steuereinheit 25 des ersten Feldbusmoduls 20 hält den ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 mittels der Schaltvorrichtung 23 von dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 getrennt bzw. isoliert, bis ab dem Zeitpunkt t₁ eine erste Wartezeit 720 verstrichen ist. Dadurch liegt während der ersten Wartezeit 720 keine elektrische Energie an den dem ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 nachfolgenden Abschnitten 12, 13 der Versorgungsleitung 10, insbesondere an dem zweiten und dritten Abschnitt 12, 13 der Versorgungsleitung 10, an. Insbesondere liegt, wie in 2 dargestellt, keine elektrische Energie an dem zweiten Versorgungsanschluss 22 des ersten Feldbusmoduls 20 und an den ersten und zweiten Versorgungsanschlüssen 21, 22 des zweiten und dritten Feldbusmoduls 30, 32 an.
Die erste Wartezeit 720 ist dafür vorgesehen, dass ein gegebenenfalls zwischen der Energieversorgungseinrichtung 50 und dem ersten Feldbusmodul 20 an die Versorgungsleitung 10 angeschlossenes zusätzliches Feldbusmodul eine Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung 10 durchführen kann. Bei dem in 1 dargestellten ersten Feldbussystem 1 ist kein solches zusätzliches Feldbusmodul zwischen der Energieversorgungseinrichtung 50 und dem ersten Feldbusmodul 20 an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen. Daher wird bei dem ersten Feldbussystem 1 während der für eine Kurzschlussprüfung vorgesehenen ersten Wartezeit 720 keine Kurzschlussprüfung durchgeführt.
Nach Ablauf der ersten Wartezeit 720 verbindet zu einem Zeitpunkt t₂ die Steuereinheit 25 des ersten Feldbusmoduls 20 mittels der Schaltvorrichtung 23 des ersten Feldbusmoduls 20 den ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 mit dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10. Damit liegt die elektrische Energie an dem ersten Abschnitt 11 und dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 an. Folglich steigen die Spannung 704 am zweiten Versorgungsanschluss 22 des ersten Feldbusmoduls 20 und die Spannung 706 am ersten Versorgungsanschluss 21 des zweiten Feldbusmoduls 30 an. Der Zeitpunkt t₂ entspricht damit dem Anschaltzeitpunkt des zweiten Feldbusmoduls 30.
Die Steuereinheit 25 des zweiten Feldbusmoduls 30 hält den zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 mittels der Schaltvorrichtung 23 von dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 getrennt bzw. isoliert, bis ab dem Zeitpunkt t₂ eine zweite Wartezeit 722 verstrichen ist. Dadurch liegt während der zweiten Wartezeit 722 keine elektrische Energie an den dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 nachfolgenden Abschnitten der Versorgungsleitung 10, insbesondere an dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10, an. Insbesondere liegt, wie in 2 dargestellt, keine elektrische Energie an dem zweiten Versorgungsanschluss 22 des zweiten Feldbusmoduls 20 und an den ersten und zweiten Versorgungsanschlüssen 21, 22 des dritten Feldbusmoduls 32 an.
Die Prüfeinrichtung 40 des ersten Feldbusmoduls 20 führt während der zweiten Wartezeit 722 eine Kurzschlussprüfung derjenigen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 durch, welche während der zweiten Wartezeit 722 mit der Energieversorgungseinrichtung 50 verbunden sind bzw. an welchen während der zweiten Wartezeit 722 die elektrische Energie anliegt. Insbesondere führt die Prüfeinrichtung 40 des ersten Feldbusmoduls 20 während der zweiten Wartezeit 722 eine Kurzschlussprüfung des ersten Abschnitts 11 und des zweiten Abschnitts 12 der Versorgungsleitung 10 durch.
Die Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung 10 durch die Prüfeinrichtung 40 des ersten Feldbusmoduls 20 ist innerhalb einer ersten Prüfdauer 730 nach dem Zeitpunkt t₂ abgeschlossen. Die erste Prüfdauer 730 ist kürzer als die zweite Wartezeit 722. So ist sichergestellt, dass die Kurzschlussprüfung durch die Prüfeinrichtung 40 des ersten Feldbusmoduls 20 abgeschlossen ist, ehe die zweite Wartezeit 722 verstrichen ist und die Steuereinrichtung 25 bzw. die Schaltvorrichtung 23 des zweiten Feldbusmoduls 30 den dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 mit dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 verbindet.
Die Steuereinheiten 25 der Feldbusmodule 20, 30, 32 sind dazu ausgebildet, die mit dem ersten und zweiten Versorgungsanschluss 21, 22 verbundenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 mittels der Schaltvorrichtungen 23 voneinander zu trennen bzw. zu isolieren, falls die Prüfeinrichtung 40 des betreffenden Feldbusmoduls 20, 30, 32 einen Kurzschluss feststellt. Demnach trennt die Steuereinheit 25 mittels der Schaltvorrichtung 23 des ersten Feldbusmoduls 20 den ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 von dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung, wenn die Prüfeinrichtung 40 des ersten Feldbusmoduls 20 während der zweiten Wartezeit 722 einen Kurzschluss feststellt. Damit ist der zweite Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 nicht mehr mit dem ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 und der Energieversorgungseinrichtung 50 leitend verbunden, so dass die Energieversorgungseinrichtung 50 weiterhin das erste Feldbusmodul 20 über den ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 mit elektrischer Energie versorgen kann, ohne dass ein Kurzschluss an der Energieversorgungseinrichtung 50 anliegt.
Wird von der Prüfeinrichtung 40 des ersten Feldbusmoduls 20 während der ersten Prüfdauer 730 kein Kurzschluss der Versorgungsleitung 10 festgestellt, hält die Steuereinheit 25 des ersten Feldbusmoduls 20 den ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 mit dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 elektrisch leitend verbunden, so dass die elektrische Energie weiter an dem zweiten Feldbusmodul 30 anliegt.
Nach Ablauf der zweiten Wartezeit 722 verbindet die Steuereinheit 25 mittels der Schaltvorrichtung 23 des zweiten Feldbusmoduls 30 zu einem Zeitpunkt t₃ den zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 leitend mit dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10. Damit liegt die elektrische Energie an dem ersten Abschnitt 11, dem zweiten Abschnitt 12 und dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 an. Die Spannung 708 am zweiten Versorgungsanschluss 22 des zweiten Feldbusmoduls 30 und die Spannung 710 am ersten Versorgungsanschluss 21 des dritten Feldbusmoduls 32 steigt an. Der Zeitpunkt t₃ entspricht dem Anschaltzeitpunkt des dritten Feldbusmoduls 32.
Die Steuereinheit 25 des dritten Feldbusmoduls 30 hält den dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 mittels der Schaltvorrichtung 23 von den nachfolgenden Abschnitten der Versorgungsleitung 10 getrennt bzw. isoliert, bis ab dem Zeitpunkt t₃ eine dritte Wartezeit 724 verstrichen ist. Dadurch liegt während der dritten Wartezeit 724 keine elektrische Energie an den dem dritten Abschnitt 13 nachfolgenden Abschnitten der Versorgungsleitung 10 an.
Die Prüfeinrichtung 40 des zweiten Feldbusmoduls 30 führt während der dritten Wartezeit 724 eine Kurzschlussprüfung derjenigen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 durch, welche während der dritten Wartezeit 724 mit der Energieversorgungseinrichtung 50 elektrisch leitend verbunden sind. Damit führt die Prüfeinrichtung 40 des zweiten Feldbusmoduls 30 während der dritten Wartezeit 724 eine Kurzschlussprüfung derjenigen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 durch, an welchen während der dritten Wartezeit 724 die elektrische Energie anliegt. Insbesondere führt die Prüfeinrichtung 40 des zweiten Feldbusmoduls 30 während der dritten Wartezeit 724 eine Kurzschlussprüfung des dritten Abschnitts 13 der Versorgungsleitung 10, sowie des ersten und zweiten Abschnitts 11, 12 der Versorgungsleitung 10 durch.
Die Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung 10 ist innerhalb einer zweiten Prüfdauer 732 nach dem Zeitpunkt t₃ abgeschlossen. Die zweite Prüfdauer 732 ist kürzer als die dritte Wartezeit 724. Es ist sichergestellt, dass die Kurzschlussprüfung durch die Prüfeinrichtung 40 des zweiten Feldbusmoduls 30 abgeschlossen ist, ehe die dritte Wartezeit 724 verstrichen ist und die Steuereinrichtung 25 des dritten Feldbusmoduls 32 den nachfolgenden Abschnitt der Versorgungsleitung 10 mit dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 leitend verbindet.
Die Steuereinheit 25 des zweiten Feldbusmoduls 30 trennt den zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 von dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung, wenn die Prüfeinrichtung 40 des zweiten Feldbusmoduls 30 während der dritten Wartezeit 724 einen Kurzschluss feststellt. Damit ist der dritte Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 nicht mehr leitend mit dem zweiten und ersten Abschnitt 12, 11 der Versorgungsleitung 10 und der Energieversorgungseinrichtung 50 verbunden, so dass die Energieversorgungseinrichtung 50 weiterhin das erste Feldbusmodul 20 und das zweite Feldbusmodul 30 über den ersten und zweiten Abschnitt 11, 12 der Versorgungsleitung 10 mit elektrischer Energie versorgen kann, ohne dass ein Kurzschluss an der Energieversorgungseinrichtung 50 anliegt.
Wird von der Prüfeinrichtung 40 des zweiten Feldbusmoduls 30 während der zweiten Prüfdauer 732 kein Kurzschluss der Versorgungsleitung 10 festgestellt, hält die Steuereinheit 25 des zweiten Feldbusmoduls 30 den dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 mit dem nachfolgenden Abschnitt der Versorgungsleitung 10 elektrisch leitend verbunden, so dass die elektrische Energie weiter an dem nachfolgenden Abschnitt der Versorgungsleitung 10 anliegt.
Nach Ablauf der dritten Wartezeit 724 verbindet die Steuereinheit 25 des dritten Feldbusmoduls 32 zu einem Zeitpunkt t₄ den dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 leitend mit dem nachfolgenden Abschnitt der Versorgungsleitung 10. Damit liegt die elektrische Energie an dem ersten Abschnitt 11, dem zweiten Abschnitt 12, dem dritten Abschnitt 13 und dem nachfolgenden Abschnitt der Versorgungsleitung 10 an. Die Spannung 712 am zweiten Versorgungsanschluss 22 des dritten Feldbusmoduls 32 steigt an.
Schließen sich an das dritte Feldbusmodul 32 weitere Abschnitte der Versorgungsleitung 10 an, so wird der in 2 dargestellte zeitliche Ablauf 700 für jeden der weiteren Abschnitte entsprechend fortgesetzt.
Die erste, zweite und dritte Wartezeit 720, 722, 724 können unterschiedlich oder gleich lang sein. Die erste und die zweite Prüfdauer 730, 732 können unterschiedlich oder gleich lang sein.
Die erste Prüfdauer 730 kann um einen ersten zeitlichen Abstand 740 kürzer sein als die zweite Wartezeit 722. Die zweite Prüfdauer 732 kann um einen zweiten zeitlichen Abstand 742 kürzer sein als die dritte Wartezeit 724. Der erste und zweite zeitliche Abstand 740, 742 kann gleich lang sein. Während der zeitlichen Abstände 740, 742 ist die Kurzschlussprüfung durch die Prüfeinrichtungen 40 der Feldbusmodule 20, 30, 32 bereits abgeschlossen, die Schaltvorrichtungen 23 der jeweils nachfolgenden Feldbusmodule 30, 32 sind jedoch noch nicht geschlossen worden. Während der zeitlichen Abstände 740, 742 können die Steuereinheiten 25 der Feldbusmodule 20, 30, 32 die Schaltvorrichtungen 23 beispielsweise wieder öffnen, falls bei der Kurzschlussprüfung ein Kurzschluss festgestellt wird.
Der in 2 dargestellte zeitliche Ablauf 700 ist für einen idealisierten, instantanen Anstieg der Spannung an den Versorgungsanschlüssen 21, 22 der Feldbusmodule 20, 30, 32 dargestellt. Je nach Impedanz der mit den Versorgungsanschlüssen 21, 22 verbundenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 und elektronischen Komponenten können die in 2 dargestellten Spannungen 702, 704, 706, 708, 710, 712 auch ein langsameres Anstiegs- oder Einschwingverhalten aufweisen. Die Zeitpunkte t₁, t₂, t₃ und t₄, ab denen die Wartezeiten 720, 722, 724 gemessen werden, beziehen sich in solch einem Fall auf Zeitpunkte, zu denen die Spannungen 702, 704, 706, 708, 710, 712 einen hinreichend stabilen Zustand erreicht haben. Insbesondere muss der Beginn der Wartezeiten 720, 722, 724 nicht jeweils mit dem Zeitpunkt des Verbindens der Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 durch die Schaltvorrichtungen 23 zusammenfallen.
Das erste Feldbussystem 1 ist dazu ausgebildet, dass ein Kurzschluss, der auf den mit der Energieversorgungseinrichtung 50 verbundenen Abschnitten 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 während der Prüfdauer 730, 732 und der Zeit, die im Falle einer Detektion eines Kurzschlusses bis zum Trennen des zuletzt mit der Energieversorgungseinrichtung 50 verbundenen Abschnitts 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 benötigt wird, auftritt, nicht dazu führt, dass nicht mehr genügend Energie für den Betrieb der Prüfeinrichtungen 40 und der Steuereinheiten 25 der Feldbusmodule 20, 30, 32 zur Verfügung steht. Beispielsweise ist das Feldbussystem 1 dazu ausgebildet, dass die Versorgungsspannung auf der Versorgungsleitung 10 während einer Toleranzzeit 750 trotz eines Kurzschlusses der Versorgungsleitung 10 auf einem Niveau gehalten wird, welches für den Betrieb der Prüfeinrichtungen 40 und der Steuereinheiten 25 der Feldbusmodule 20, 30, 32 ausreichend ist. Die Toleranzzeit 750 ist dabei, wie in 2 dargestellt ist, länger als die Prüfdauern 730, 732 zuzüglich der Zeit, die für das Öffnen der Schaltvorrichtungen 23 bei einem detektierten Kurzschluss benötigt wird. Die Toleranzzeit 750 kann beispielsweise diejenige Zeit bezeichnen, während der ein Kurzschluss auf der Versorgungsleitung 10 durch die Energieversorgungseinrichtung 50 toleriert wird.
Die Toleranzzeit 750 ist länger als die Zeit, die zum Trennen desjenigen Abschnitts 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10, auf dem ein Kurzschluss aufgetreten ist, benötigt wird. Daher kann ein Kurzschluss auf den dem ersten Abschnitt 11 nachfolgenden Abschnitten 12, 13 der Versorgungsleitung 10 durch die Feldbusmodule 20, 30, 32 mittels der Schaltvorrichtungen 23 von der Energieversorgungseinrichtung 50 getrennt werden, bevor die Energieversorgung durch die Energieversorgungseinrichtungt 50 zusammenbricht.
Nachdem zwischen dem ersten Feldbusmodul 20 und der Energieversorgungseinrichtung 50 kein weiteres Feldbusmodul an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen ist, findet während der für die Kurzschlussprüfung des ersten Abschnitts 11 der Versorgungsleitung 10 vorgesehenen ersten Wartezeit 720 keine Kurzschlussprüfung durch eine der Prüfeinrichtungen 40 der Feldbusmodule 20, 30, 32 statt. Zudem kann ein Kurzschluss auf dem ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10, anders als Kurzschlüsse auf den übrigen Abschnitten 12, 13 der Versorgungsleitung 10, nicht durch eines der Feldbusmodule 20, 30, 32 von der Energieversorgungseinrichtung 50 getrennt bzw. isoliert werden. Insgesamt führt also ein Kurzschluss auf dem ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10, anders als ein Kurzschluss auf den übrigen Abschnitten 12, 13 der Versorgungsleitung 10 dazu, dass der Kurzschluss länger als die Toleranzdauer 750 mit der Energieversorgungseinrichtung 50 verbunden ist. Als Folge kann die Energieversorgungseinrichtung 50 beispielsweise im Rahmen einer Not- bzw. einer Fehlerabschaltung abschalten. Die Energieversorgungseinrichtung 50 kann hierzu eine Prüfeinrichtung aufweisen, die wie die Prüfeinrichtungen 40 der Feldbusmodule 20, 30, 32 ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann die Prüfeinrichtung der Energieversorgungseinrichtung 50 dazu ausgebildet sein, einen erhöhten Stromfluss oder ein Absinken der Spannung auf der Versorgungsleitung 10 zu detektieren.
Alternativ kann am ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 eine hier nicht dargestellte Prüfeinrichtung, die analog zu den Prüfeinrichtungen 40 der Feldbusmodule 20, 30, 32 ausgebildet ist, angeordnet sein, um den ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 auf einen Kurzschluss zu überprüfen. Stellt diese Prüfeinrichtung während der ersten Wartezeit 720 einen Kurzschluss fest, kann gefolgert werden, dass der Kurzschluss auf dem ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 zwischen der Energieversorgungseinrichtung 50 und der Schaltvorrichtung 23 des ersten Feldbusmoduls 20 vorliegt. Die Energieversorgungseinrichtung 50 kann dazu ausgebildet sein, bei Detektion eines Kurzschlusses auf dem ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 die elektrische Energie wieder von der Versorgungsleitung 10 zu nehmen.
Wie in 1 dargestellt ist, weist das erste Feldbussystem 1 eine Auswerteeinheit 70 auf, die dazu ausgebildet ist, eine Position eines Kurzschlusses auf der Versorgungsleitung 10 zu lokalisieren. Insbesondere ist die Auswerteeinheit 70 dazu ausgebildet, festzustellen, auf welchem Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 der Kurzschluss aufgetreten ist. Die Auswerteeinheit 70 ist dazu ausgebildet, festzustellen, ob der Kurzschluss auf dem ersten Abschnitt 11, dem zweiten Abschnitt 12 oder dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 aufgetreten ist.
Bei dem ersten Feldbussystem 1 ist die Auswerteeinheit 70 am Anfang des Feldbusses 2, also vor dem ersten Feldbusmodul 20 angeordnet. Die Auswerteinheit 70 kann beispielsweise, wie dargestellt, in der Steuereinrichtung 60 am Anfang des Feldbusses 2 angeordnet sein. Sie kann aber auch in der Energieversorgungseinrichtung 50 oder in einem separaten Gehäuse angeordnet sein.
Die Auswerteinheit 70 ist von der Steuereinrichtung 60 und der Energieversorgungseinrichtung 50 aus gesehen vor der Anschalteinheit 26 des ersten Feldbusmoduls 20 mit dem Feldbus 2 verbunden. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit 70 als Teil der Steuereinheit 60 ausgebildet und über eine in der Steuereinheit 60 angeordnete Anschalteinheit, beispielsweise über eine Master-Anschalteinheit, mit dem Feldbus 2 verbunden sein.
Die Auswerteinheit 70 ist dazu ausgebildet, einen Kurzschluss auf der Versorgungsleitung 10 zu lokalisieren, indem die Auswerteinheit 70 überprüft, mit welchen Feldbusmodulen 20, 30, 32 eine Kommunikation über den Feldbus 2 möglich ist. Insbesondere kann die Auswerteeinheit 70 überprüfen, ob eine Kommunikation mit dem ersten Feldbusmodul 20, dem zweiten Feldbusmodul 30 oder dem dritten Feldbusmodul 32 über den Feldbus 2 möglich ist.
Beispielsweise kann die Auswerteeinheit 70 die Kommunikation mit den Feldbusmodulen 20, 30, 32 überprüfen, nachdem die für die Kurzschlussprüfungen aller Abschnitte der Versorgungsleitung 10 vorgesehenen Wartezeiten verstrichen sind. Insbesondere kann die Auswerteinheit 70 die Kommunikation mit den Feldbusmodulen 20, 30, 32 überprüfen, nachdem eine für die Kurzschlussprüfung des letzten Abschnitts der Versorgungsleitung 10 vorgesehene Wartezeit verstrichen ist. Insbesondere kann die Auswerteinheit 70 die Kommunikation mit den Feldbusmodulen 20, 30, 32 überprüfen, nachdem die erste Wartezeit 720, die zweite Wartezeit 722 und die dritte Wartezeit 724 verstrichen ist. Sind bei dem ersten Feldbussystem 1 nur die drei Feldbusmodule 20, 30, 32 an den Feldbus 2 angeschlossen, so überprüft die Auswerteeinheit 70 die Kommunikation über den Feldbus, nachdem die dritte Wartezeit 724 verstrichen ist.
Da die Steuereinheiten 25 in den Feldbusmodulen 20, 30, 32 dazu ausgebildet sind, denjenigen der Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10, auf dem zum ersten Mal ein Kurzschluss festgestellt wird, wieder von der Energieversorgungseinrichtung 50 zu trennen, liegt die durch die Energieversorgungseinrichtung 50 bereitgestellte Energie lediglich an allen Feldbusmodulen 20, 30, 32 an, die vor dem betreffenden Abschnitt an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen sind. Damit werden die Feldbusmodule 20, 30, 32 vor dem Abschnitt 11, 12, 13, der den Kurzschluss aufweist, mit elektrischer Energie versorgt, diejenigen nach dem betreffenden Abschnitt 11, 12, 13 jedoch nicht mehr. Folglich kann auch nur mit den Feldbusmodulen 11, 12, 13, die vor dem Abschnitt 11, 12, 13 mit dem Kurzschluss an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen sind, über den Feldbus 2 kommuniziert werden. Die Position des Kurzschlusses liegt daher auf dem Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10, der dem letzten Feldbusmodul 20, 30, 32, mit dem noch über den Feldbus 2 kommuniziert werden kann, nachfolgt.
Liegt, wie in 1 dargestellt ist, ein Kurzschluss 5 auf dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 vor, so trennt die Schaltvorrichtung 23 des zweiten Feldbusmoduls 30 den dritten Abschnitt 13 vom zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10, sobald der Kurzschluss 5 durch die Prüfeinrichtung 40 des zweiten Feldbusmoduls 30 während der dritten Wartezeit 724 festgestellt wird. Damit liegt die elektrische Energie der Energieversorgungseinrichtung 50 lediglich an dem ersten und zweiten Feldbusmodul 20, 30 an und es ist auch nur eine Kommunikation mit dem ersten und zweiten Feldbusmodul 20, 30 über den Feldbus 2 möglich. Aus der Tatsache, dass das zweite Feldbusmodul 30 das letzte Feldbusmodul 20, 30, 32 ist, mit dem noch eine Kommunikation über den Feldbus 2 möglich ist, bzw. dass das dritte Feldbusmodul 32 das erste Feldbusmodul 20, 30, 32 an dem Feldbus 2 ist, mit dem keine Kommunikation mehr möglich ist, folgt, dass der Kurzschluss auf dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 nach dem zweiten Feldbusmodul 30 bzw. vor dem dritten Feldbusmodul 32 aufgetreten ist.
3 zeigt ein Verfahren 600 zum Betreiben des Feldbussystems 1. Beispielsweise können die Steuereinheiten 25 der Feldbusmodule 20, 30, 32 jeweils dazu ausgebildet sein, das Verfahren 600 auszuführen. Insbesondere bezieht sich das Verfahren 600 jeweils auf das Verbinden der beiden an das betreffende Feldbusmodul 20, 30, 32 angeschlossenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 mittels der Schaltvorrichtung 23. Das Verfahren 600 wird im Folgenden beispielhaft anhand des zweiten Feldbusmoduls 30 und anhand der mit dem zweiten Feldbusmodul 30 verbundenen zweiten und dritten Abschnitte 12, 13 der Versorgungsleitung 10 beschrieben. Das Verfahren 600 wird vom ersten und dritten Feldbusmodul 20, 32 jeweils entsprechend für das Verbinden des ersten Abschnitts 11 mit dem zweiten Abschnitt 12 bzw. des dritten Abschnitts 13 mit einem nachfolgenden Abschnitt der Versorgungsleitung ausgeführt.
Das Verfahren 600 umfasst als einen ersten Schritt ein Trennen 601 der beiden an das zweite Feldbusmodul 30 angeschlossenen Abschnitte 12, 13 der Versorgungsleitung 10, also des zweiten Abschnitts 12 vom dritten Abschnitt 13. Das Trennen 601 erfolgt im energielosen Zustand des zweiten Feldbusmoduls 30, beispielsweise durch eine als Schließer ausgebildete Schaltvorrichtung 23. Bei dem Trennen 601 des zweiten Abschnitts 12 vom dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 werden der zweite und dritte Abschnitt 12, 13 der Versorgungsleitung 10 voneinander elektrisch isoliert.
Nach dem Trennen 601 der Abschnitte 12, 13 der Versorgungsleitung 10 umfasst das Verfahren 600 ein Anlegen 602 der durch die Energieversorgungseinrichtung 50 über die Versorgungsleitung 10 bereitgestellten elektrischen Energie an das zweite Feldbusmodul 30. Das Anlegen 602 der elektrischen Energie an das zweite Feldbusmodul 30 erfolgt dadurch, dass das erste Feldbusmodul 20 nach Ablauf der ersten Wartezeit 720 den ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 mit dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 elektrisch leitend verbindet. Dadurch wird über den zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 und den ersten Versorgungsanschluss 21 des zweiten Feldbusmoduls 30 das zweite Feldbusmodul 30 mit elektrischer Energie versorgt.
Bei dem Anlegen 602 der elektrischen Energie wird das zweite Feldbusmodul 30 in Betrieb genommen, das heißt es werden die Komponenten des zweiten Feldbusmoduls 30 mit elektrischer Energie versorgt. Insbesondere erfolgt ein Anlegen von elektrischer Energie an die Steuereinrichtung 25, die Schaltvorrichtung 23 und die Prüfeinrichtung 40 des zweiten Feldbusmoduls 30.
Das Anlegen 602 der elektrischen Energie ist beendet, sobald die an dem zweiten Feldbusmodul 30 anliegende elektrische Energie einen stationären Wert erreicht hat. Nach dem Anlegen 602 der elektrischen Energie beginnt die zweite Wartezeit 722, während der das zweite Feldbusmodul 30 den zweiten Abschnitt 12 von dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 weiter getrennt bzw. isoliert hält. Die zweite Wartezeit 722 ist für eine Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung 10 durch das erste Feldbusmodul 20 vorgesehen. Während der zweiten Wartezeit 722 erfolgt eine in 3 nicht dargestellte Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung 10 durch das vor dem zweiten Feldbusmodul 30 an die Versorgungsleitung 10 angeschlossene erste Feldbusmodul 20.
Nach Ablauf der ersten Wartezeit 720 umfasst das Verfahren 600 ein Überprüfen 604 der über den zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 an dem zweiten Feldbusmodul 30 anliegenden elektrischen Energie. Beispielsweise kann die anliegende elektrische Energie mit vorgegebenen Sollwerten, etwa vorgegebenen Spannungswerten, verglichen werden. Beispielsweise kann überprüft werden, ob die an der Versorgungsleitung 10 anliegende Spannung einen vorgegebenen Spannungswert unterschreitet. Zum Überprüfen 604 der elektrischen Energie kann die Steuereinheit 25 des zweiten Feldbusmoduls 30 auf die Prüfeinrichtung 40 des zweiten Feldbusmoduls 30 zugreifen bzw. einen durch die Prüfeinrichtung 40 bereitgestellten Messwert auswerten.
Wird bei dem Überprüfen 604 der elektrischen Energie ein Fehler festgestellt, wird beispielsweise festgestellt, dass die anliegende Spannung den vorgegebenen Spannungswert unterschreitet, so erfolgt ein Aufrechterhalten 608 der Trennung des zweiten Abschnitts 12 der Versorgungsleitung 10 von deren dritten Abschnitt 13. Danach kann das Verfahren 600 beendet werden.
Wird bei dem Überprüfen 604 der anliegenden elektrischen Energie kein Fehler bzw. Kurzschluss festgestellt, wird beispielsweise festgestellt, dass die anliegende Spannung dem vorgegebenen Spannungswert entspricht oder den vorgegebenen Spannungswert überschreitet, so erfolgt ein Verbinden 606 des dritten Abschnitts 13 mit dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10. Beispielsweise können der dritte und zweite Abschnitt 13, 12 der Versorgungsleitung 10 mittels der Schaltvorrichtung 23 elektrisch leitend miteinander verbunden werden.
Anschließend erfolgt eine Kurzschlussprüfung 610 der Versorgungsleitung 10. Die Kurzschlussprüfung 610 kann genauso erfolgen, wie das Überprüfen 604 der über den zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 an dem zweiten Feldbusmodul 30 anliegenden elektrischen Energie. Beispielsweise kann überprüft werden, ob die an der Versorgungsleitung 10 anliegende Spannung einen vorgegebenen Spannungswert unterschreitet.
Die Kurzschlussprüfung 610 kann beispielsweise erfolgen, nachdem seit dem elektrisch leitenden Verbinden 606 des zweiten Abschnitts 12 der Versorgungsleitung mit dem dritten Abschnitt 13 eine Anstiegszeit verstrichen ist. Die Anstiegszeit kann derart bemessen sein, dass durch das Verbinden 606 des zweiten und dritten Abschnitts 12, 13 der Versorgungsleitung 10 verursachte Schwankungen auf der Versorgungsleitung 10, beispielsweise Strom- oder Spannungsschwankungen, im Normalbetrieb während der Anstiegszeit abgeklungen sind. Insbesondere kann die Anstiegszeit derart bemessen sein, dass die zur Kurzschlussprüfung herangezogenen Messwerte, beispielsweise die Strom- oder Spannungswerte, im Normalbetrieb während der Anstiegszeit einen stationären Zustand erreichen.
Wird bei der Kurzschlussprüfung 610 ein Kurzschluss festgestellt, wird beispielsweise festgestellt, dass die an der Versorgungsleitung 10 anliegende Spannung den vorgegebenen Spannungswert unterschreitet, erfolgt ein Trennen 614 des dritten Abschnitts 13 von dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10, beispielsweise mittels der Schaltvorrichtung 23. Anschließend folgt das Aufrechterhalten 608 der Trennung des zweiten Abschnitts 12 der Versorgungsleitung 10 von deren drittem Abschnitt 13.
Wird bei der Kurzschlussprüfung 610 kein Kurzschluss festgestellt, wird beispielsweise festgestellt, dass die an der Versorgungsleitung 10 anliegende Spannung den vorgegebenen Spannungswert überschreitet oder dem vorgegebenen Spannungswert entspricht, so geht die Steuereinheit 25 des zweiten Feldbusmoduls 30 in einen Ruhezustand 612 über. Während des Ruhezustands 612 wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen zweitem und drittem Abschnitt 12, 13 der Versorgungsleitung 10 aufrechterhalten. Die Steuereinheit 25 kann dazu ausgebildet sein, während des Ruhezustands 612 keine weiteren Verfahrensschritte mehr auszuführen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 25 dazu ausgebildet sein, während des Ruhezustands 612 kein Überprüfen der an der Versorgungsleitung 10 anliegenden elektrischen Energie, insbesondere keine Kurzschlussprüfung, mehr auszuführen.
Die Steuereinheit 25 kann aber auch dazu ausgebildet sein, die an der Versorgungsleitung 10 anliegende elektrische Energie in regelmäßigen Prüfintervallen zu überprüfen. Hierzu kann das Verfahren 600 ein Überprüfen 616 der an der Versorgungsleitung 10 anliegenden elektrischen Energie umfassen. Das Überprüfen 616 kann erfolgen wie das Überprüfen 604 der elektrischen Energie zu Beginn des Verfahrens 600 bzw. die Kurzschlussprüfung 610. Wird bei dem Überprüfen 616 kein Fehler festgestellt, so wird wieder in den Ruhezustand 612 übergegangen. Wird ein Fehler festgestellt, so erfolgt ein Überprüfen 618 eines Ablaufs des Prüfintervalls. Ist das Prüfintervall abgelaufen, so folgt das Trennen 614 des zweiten Abschnitts 12 vom dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 614 und anschließend das Aufrechterhalten 608 der Trennung. Ist das Prüfintervall nicht abgelaufen, erfolgt erneut das Überprüfen 616 der an der Versorgungsleitung 10 anliegenden elektrischen Energie.
Alternativ kann auch aus dem Ruhezustand 612 heraus zunächst das Überprüfen 618 des Ablaufs des Prüfintervalls erfolgen und wieder in den Ruhezustand 612 übergegangen werden, falls das Prüfintervall noch nicht abgelaufen ist. Ist das Prüfintervall abgelaufen, kann das Überprüfen 616 der an der Versorgungsleitung 10 anliegenden elektrischen Energie erfolgen mit anschließendem Übergang in den Ruhezustand 612, falls kein Fehler festgestellt wird, oder anschließendem Trennen 614 des zweiten und dritten Abschnitts 12, 13 der Versorgungsleitung 10, falls ein Fehler festgestellt wird.
Nach dem Verbinden des zweiten Abschnitts 12 der Versorgungsleitung 10 mit dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 wird die elektrische Energie über den dritten Abschnitt der Versorgungsleitung 10 von dem zweiten Feldbusmodul 30 an das dritte Feldbusmodul 32 angelegt. Dadurch wird auch in dem dritten Feldbusmodul 32 die Ausführung des in 3 dargestellten Verfahrens 600 veranlasst. Genauer gesagt, erfolgt auch in dem dritten Feldbusmodul 32 das Anlegen 602 der elektrischen Energie und es beginnt die dritte Wartezeit 724. Nach Ablauf der dritten Wartezeit 724 fährt das dritte Feldbusmodul 32 mit dem Überprüfen 604 der anliegenden elektrischen Energie fort.
Das Verfahren 600 wird in jedem der Feldbusmodule 20, 30, 32 jeweils zeitlich versetzt ausgeführt. Dabei fällt das elektrisch leitende Verbinden 606 der beiden an eines der Feldbusmodule 20, 30, 32 angeschlossenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 mit dem Beginn des Anlegens 602 der elektrischen Energie an das dem betreffenden Feldbusmodul 20, 30, 32 an der Versorgungsleitung 10 aus Sicht der Energieversorgungseinrichtung 50 nachfolgenden Feldbusmodul 30, 32 zusammen.
Das Überprüfen 604 der elektrischen Energie kann bei alternativen Ausführungsformen des Verfahrens 600 auch entfallen und es kann nach dem Verstreichen der Wartezeit direkt mit dem Verbinden 606 der beiden an das betreffende Feldbusmodul 20, 30, 32 angeschlossenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 fortgefahren werden.
Bezogen auf das zweite Felsbusmodul 30 können der zweite Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 auch allgemein als ein Abschnitt der Versorgungsleitung 10 und der dritte Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 als ein weiterer Abschnitt der Versorgungsleitung 10 bezeichnet werden. Das zweite Feldbusmodul 30 kann auch allgemein als ein Feldbusmodul und das dritte Feldbusmodul 32 als ein weiteres Feldbusmodul bezeichnet werden. Die Kurzschlussprüfung 610, die das erste Feldbusmodul 20 während der zweiten Wartezeit 722, also zwischen dem Anlegen 602 der elektrischen Energie an das zweite Feldbusmodul 30 und dem Verbinden 606 der Abschnitte 12, 13 der Versorgungsleitung 10 durch das zweite Feldbusmodul 30, durchführt, kann auch allgemein als eine erste Kurzschlussprüfung bezeichnet werden. Die Kurzschlussprüfung 610, die das zweite Feldbusmodul 30 nach dem Verbinden 606 der Abschnitte 12, 13 der Versorgungsleitung 10 ausführt, kann auch allgemein als eine zweite Kurzschlussprüfung bezeichnet werden.
Analog kann auch in Bezug auf jedes der Feldbusmodule 20, 30, 32 der Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10, der an den ersten Versorgungsanschluss 21 des jeweiligen Feldbusmoduls 20, 30, 32 angeschlossen ist, als ein Abschnitt der Versorgungsleitung 10 und der Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10, der an den zweiten Versorgungsanschluss 21 des jeweiligen Feldbusmoduls 20, 30, 32 angeschlossen ist, als ein weiterer Abschnitt der Versorgungsleitung 10 bezeichnet werden. Jedes der Feldbusmodule 20, 30, 32 kann auch allgemein als ein Feldbusmodul und das dem betreffenden Feldbusmodul 20, 30, 32 an der Versorgungsleitung 10 Nachfolgende der Feldbusmodule 30, 32 kann auch allgemein als ein weiteres Feldbusmodul bezeichnet werden. Die vorgesehene Kurzschlussprüfung durch das vor einem der Feldbusmodule 20, 30, 32 an die Versorgungsleitung 10 angeschlossene Feldbusmodul kann auch allgemein als eine erste Kurzschlussprüfung und die Kurzschlussprüfung durch das betreffende Feldbusmodul selbst als eine zweite Kurzschlussprüfung bezeichnet werden.
4 zeigt ein zweites Feldbussystem 100 mit Feldbusmodulen 120 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, ist das zweite Feldbussystem 100 ausgebildet wie das erste Feldbussystem 1. Insbesondere sind die Feldbusmodule 120 gemäß der zweiten Ausführungsform, soweit keine Unterschiede beschrieben werden, ausgebildet wie die Feldbusmodule 20, 30, 32 gemäß der ersten Ausführungsform. Insbesondere weisen die Feldbusmodule 120 die Steuereinheit 25 mit dem Zeitgeber 24, die Schaltvorrichtung 23 und die Prüfeinrichtung 40 auf.
Bei dem zweiten Feldbussystem 100 sind der Feldbus 2 und die Versorgungsleitung 10 auf gemeinsamen Leitern geführt. Die gemeinsamen Leiter bilden eine gemeinsame Leitung für den Feldbus 2 und die Versorgungsleitung 10. Für die Übertragung der elektrischen Energie über die gemeinsame Leitung werden niederfrequente Signale verwendet, beispielsweise eine Gleichspannung. Für die Übertragung der Feldbusdaten über den auf der gemeinsamen Leitung realisierten Feldbus 2 werden hochfrequente Signale verwendet.
Am Anfang der gemeinsamen Leitung für Feldbus 2 und Versorgungsleitung 10 sind ein Hochpass 102 und ein Tiefpass 104 angeordnet. Über den Hochpass 102 ist die Steuereinrichtung 60 mit der Auswerteinheit 70 und über den Tiefpass 104 die Energieversorgungseinrichtung 50 an die gemeinsame Leitung von Feldbus 2 und Versorgungsleitung 10 angeschlossen. Der Hochpass 102 ist zwischen der Steuereinrichtung 60 und der gemeinsamen Leitung angeordnet und dazu ausgebildet, das niederfrequente Signal der Energieversorgungseinrichtung 50 zu blockieren und die hochfrequenten Signale der Steuereinrichtung 60 durchzuleiten. Der Tiefpass 104 ist zwischen der Energieversorgungseinrichtung 50 und der gemeinsamen Leitung angeordnet und dazu ausgebildet, das niederfrequente Signal der Energieversorgungseinrichtung 50 durchzuleiten und die hochfrequenten Signale auf dem Feldbus 2 zu blockieren. Der Hochpass 102 und/oder der Tiefpass 104 können beispielsweise als elektrische Filter ausgebildet sein.
In den Feldbusmodulen 120 sind der erste und zweite Versorgungsanschluss 21, 22 jeweils dazu ausgebildet, an die gemeinsame Leitung von Feldbus 2 und Versorgungsleitung 10 angeschlossen zu werden. Zwischen den ersten und zweiten Versorgungsanschlüssen 21, 22 und der Anschalteinheit 26 der Feldbusmodule 120 ist jeweils ein Hochpass 102 angeordnet, der ausgebildet ist wie der Hochpass 102 am Anfang der gemeinsamen Leitung. Die Schaltvorrichtung 23 zum Weiterleiten der elektrischen Energie vom ersten Versorgungsanschluss 21 an den zweiten Versorgungsanschluss 22 ist jeweils über einen Tiefpass 104, der wie der Tiefpass 104 am Anfang der gemeinsamen Leitung ausgebildet ist, an den ersten bzw. zweiten Versorgungsanschluss 21, 22 angeschlossen.
Über den Hochpass 102 wird lediglich das für die Kommunikation über den Feldbus 2 verwendete hochfrequente Signal an die Anschalteinheit 26 übertragen, das niederfrequente Signal zum Übertragen der elektrischen Energie wird geblockt. Über den Tiefpass 104 wird lediglich das für das Übertragen der elektrischen Energie verwendete niederfrequente Signal an die Schaltvorrichtung 23 übertragen und das für die Kommunikation über den Feldbus 2 verwendete hochfrequente Signal wird geblockt.
Das zweite Feldbussystem 100 kann, wie das erste Feldbussystem 1 auch, dazu ausgebildet sein, dass eine Datenverbindung zwischen den Feldbusmodulen 120 untereinander und zwischen den Feldbusmodulen 120 und der Steuereinrichtung 60 erst nach Abschluss der Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung 10 aufgebaut wird. Insbesondere kann bei drei an den Feldbus 2 angeschlossenen Feldbusmodulen 120 besagte Datenverbindung erst nach Ablauf der dritten Wartezeit 724 aufgebaut werden. Dadurch kann bei dem zweiten Feldbussystem 100 mit der gemeinsamen Leitung für Feldbus 2 und Versorgungsleitung 10 bereits bei der Kurzschlussprüfung durch die Prüfeinrichtungen 40 und vor Aufbau der Datenverbindung über den Feldbus 2 auch der Feldbus 2 bzw. dessen Leiter auf einen möglichen Kurzschluss überprüft werden.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Feldbussystems 200 mit Feldbusmodulen 220 gemäß einer dritten Ausführungsform. Soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, ist das dritte Feldbussystem 200 ausgebildet wie das erste und zweite Feldbussystem 1, 100. Insbesondere sind, soweit keine Unterschiede beschrieben werden, die Feldbusmodule 220 gemäß der dritten Ausführungsform ausgebildet wie die Feldbusmodule 20, 30, 32 gemäß der ersten Ausführungsform. Insbesondere weisen die Feldbusmodule 220 die Steuereinheit 25 mit dem Zeitgeber 24 und die Schaltvorrichtung 23 auf.
Anders als die Feldbusmodule 20, 32, 32 gemäß der ersten Ausführungsform weisen die Feldbusmodule 220 gemäß der dritten Ausführungsform nicht die Prüfeinrichtung 40 auf. Stattdessen ist bei dem dritten Feldbussystem 200 eine Prüfeinrichtung 240 am Anfang der Versorgungsleitung 10 angeordnet. Die Prüfeinrichtung 240 kann beispielsweise, wie in 5 dargestellt, in einer statt der Energieversorgungseinrichtung 50 an den Anfang der Versorgungsleitung 10 angeschlossenen Energieversorgungseinrichtung 250 angeordnet sein. Sie kann aber auch in einem separaten Gehäuse angeordnet und an den Anfang der Versorgungsleitung 10 angeschlossen sein. Soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, ist die Energieversorgungseinrichtung 250 des dritten Feldbussystems 200 ausbildet wie die Energieversorgungseinrichtung 50 des ersten und zweiten Feldbussystems 1, 100.
Die Steuereinheiten 25 der Feldbusmodule 220 sind wie die Steuereinheiten 25 der Feldbusmodule 20, 30, 32 des ersten Feldbussystems 1 dazu ausgebildet, nach einem Anlegen der elektrischen Energie an den ersten Versorgungsanschluss 21 die elektrische Energie erst nach Ablauf der Wartezeit 720, 722, 724 an den zweiten Versorgungsanschluss 22 und das nachfolgende Feldbusmodul 220 weiterzuleiten. Insbesondere liegt die elektrische Energie erst nach dem Ablauf der ersten Wartezeit 720 an dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 und dem zweiten Feldbusmodul 220 und erst nach dem Ablauf der zweiten Wartezeit 722 an dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 und dem dritten Feldbusmodul 220 an.
Damit wird ein Kurzschluss auf dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 erst nach Ablauf der ersten Wartezeit 720 und während der zweiten Wartezeit 722 mit der Energieversorgungseinrichtung 250 und der Prüfeinrichtung 240 verbunden. Entsprechend wird ein Kurzschluss 5 auf dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10, wie er in 5 dargestellt ist, erst nach Ablauf der zweiten Wartezeit 722 und während der dritten Wartezeit 724 mit der Energieversorgungseinrichtung 250 und der Prüfeinrichtung 240 verbunden. Folglich wird der Kurzschluss auf dem zweiten Abschnitt 12 der Versorgungsleitung 10 erst nach Ablauf der ersten Wartezeit 720 und während der zweiten Wartezeit 722 von der Prüfeinrichtung 240 erkannt, beispielsweise durch einen Spannungsabfall auf der Versorgungsleitung 10. Der Kurzschluss 5 auf dem dritten Abschnitt 13 der Versorgungsleitung 10 wird erst nach Ablauf der zweiten Wartezeit 722 und während der dritten Wartezeit 724 von der Prüfeinrichtung 240 erkannt. Ein Kurzschluss auf dem ersten Abschnitt 11 der Versorgungsleitung 10 wird dagegen bereits während der ersten Wartezeit 720 mit der Energieversorgungseinrichtung 250 und der Prüfeinrichtung 240 verbunden und durch die Prüfeinrichtung 240 erkannt.
Am Anfang der Versorgungsleitung 10 ist bei dem dritten Feldbussystem 200 eine Auswerteeinheit 270 angeordnet. Die Auswerteeinheit 270 kann beispielsweise wie die Prüfeinrichtung 240 in der Energieversorgungseinrichtung 250 oder in einem am Anfang der Versorgungsleitung 10 angeordneten separaten Gehäuse angeordnet sein. Anders als die Auswerteeinheit 70 bei dem ersten und zweiten Feldbussystem 1, 100 ist die Auswerteeinheit 270 nicht mit dem Feldbus 2, sondern mit der Prüfeinrichtung 240 verbunden. Eine Steuereinrichtung 260 des dritten Feldbussystems 200 ist ausgebildet wie die Steuereinrichtung 60 des ersten Feldbussystems 1, weist jedoch nicht die in der Steuereinrichtung 60 des ersten Feldbussystems 1 angeordnete Auswerteeinheit 70 auf.
Die Auswerteeinheit 270 des dritten Feldbussystems 200 ist dazu ausgebildet, festzustellen, zu welchem Zeitpunkt nach dem Anlegen der elektrischen Energie an die Versorgungsleitung 10 durch die Energieversorgungseinrichtung 250 der Kurzschluss detektiert wird. Insbesondere ist die Auswerteeinheit 270 dazu ausgebildet, zu überprüfen, ob der Kurzschluss durch die Prüfeinrichtung 240 vor Ablauf der ersten Wartezeit 720, nach Ablauf der ersten Wartezeit 720 und vor Ablauf der zweiten Wartezeit 722 oder nach Ablauf der ersten und zweiten Wartezeit 720, 722 und vor Ablauf der dritten Wartezeit 724 festgestellt wird. Aus dem Zeitpunkt, zu dem die Prüfeinrichtung 240 den Kurzschluss feststellt, kann durch die Auswerteeinheit 270 die Position des Kurzschlusses auf den Abschnitten 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 lokalisiert werden.
Die Auswerteeinheit 270 ist also dazu ausgebildet, den Zeitpunkt, zu dem der Kurzschluss von der Prüfeinrichtung 240 festgestellt wird, mit der seit dem Anlegen der elektrischen Energie an die Versorgungsleitung 10 durch die Energieversorgungseinrichtung 250 verstrichenen Zeit zu vergleichen. Bei einem Weiterleiten der elektrischen Energie über die Schaltvorrichtungen 23 muss die an dem nächsten Feldbusmodul 220 für den Betrieb der Steuereinheit 25, des Zeitgebers 24 und der Schaltvorrichtung 23 bereitstehende Energie nicht instantan ansteigen. Die bereitgestellte Energie kann beispielswiese auf einen für den Betrieb der genannten Komponenten 23, 24, 25 notwendigen Wert erst nach einer Anstiegszeit anstiegen. Die Bestimmung der Wartezeit 720, 722, 724 durch den Zeitgeber 24 kann erst ab Ablauf der Anstiegszeit erfolgen. In diesem Fall ist die Auswerteeinheit 270 dazu ausgebildet, die Anstiegszeit bei dem Vergleich der Zeit, die seit dem Anlegen der elektrischen Energie an die Versorgungsleitung 10 durch die Energieversorgungseinrichtung 250 verstrichenen ist, mit der Zeit, zu der der Kurzschluss detektiert wird, zu berücksichtigen.
Die Auswerteeinheit 270 kann beispielsweise zu der ersten, zweiten und dritten Wartezeit 720, 722, 724 jeweils eine vorgegebene erste, zweite bzw. dritte Anstiegszeit hinzuaddieren oder vorgegebene Anstiegszeiten zwischen die Wartezeiten 720, 722, 724 einschieben. Dabei können die vorgegebenen Anstiegszeiten gleich lang oder unterschiedlich lang sein. Beispielsweise können die Anstiegszeiten für eine Weiterleitung der elektrischen Energie über den ersten, zweiten und/oder dritten Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 unterschiedlich lang sein. Dann können auch die zur ersten, zweiten bzw. dritten Wartezeit 720, 722, 724 hinzuaddierten Anstiegszeiten unterschiedlich lang sein.
6 zeigt ein Feldbusmodul 320 gemäß einer vierten Ausführungsform. Soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, ist das Feldbusmodul 320 gemäß der vierten Ausführungsform ausgebildet wie das Feldbusmodul 120 gemäß der zweiten Ausführungsform. Das Feldbusmodul 320 der vierten Ausführungsform weist, wie die Feldbusmodule 120 der zweiten Ausführungsform, Hochpässe 102 und Tiefpässe 104 für den Anschluss an die in 4 dargestellte gemeinsame Leitung für Feldbus 2 und Versorgungsleitung 10 auf. Das Feldbusmodul 320 kann aber auch analog zu den Feldbusmodulen 20, 30, 32 der ersten Ausführungsform für einen Anschluss an getrennte Leitungen für Feldbus 2 und Versorgungsleitung 10 ausgeführt sein, wie es in 1 dargestellt ist.
Anders als die Feldbusmodule 120 der zweiten Ausführungsform weist das Feldbusmodul 320 der vierten Ausführungsform nicht den Zeitgeber 24 auf. Stattdessen ist das Feldbusmodul 120 gemäß der vierten Ausführungsform dazu ausgebildet, den ersten und zweiten Versorgungsanschluss 21, 22 erst dann mittels der Schaltvorrichtung 23 miteinander zu verbinden, wenn das Feldbusmodul 320 erfolgreich eine Datenverbindung über den Feldbus 2 aufgebaut hat. Die Wartezeiten 720, 722, 724 entsprechen bei dem Feldbusmodul 320 damit jeweils einer Zeit, die für den Aufbau der Datenverbindung durch das Feldbusmodul 320 benötigt wird.
Das Feldbusmodul 320 weist eine Steuereinheit 325 auf, die als eine Anschalteinheit 326 für den Anschluss des Feldbusmoduls 320 an den Feldbus 2 ausgebildet ist. In ihrer Funktion als Anschalteinheit 326 ist die Steuereinheit 325, soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, ausgebildet wie die Anschalteinheit 26 der Feldbusmodule 20, 30, 32, 120, 220 gemäß der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform. Insbesondere stellt die Anschalteinheit 326 eine Anschaltung für einen Anschluss einer Verarbeitungseinheit 27 des Feldbusmoduls 320 an den Feldbus 2 dar. Außerdem ist die Steuereinheit 325, soweit keine Unterschiede beschrieben werden, ausgebildet wie die Steuereinheit 25 des Feldbusmoduls 120.
Die Anschalteinheit 326 bzw. Steuereinheit 325 des Feldbusmoduls 320 ist dazu ausgebildet, das Verstreichen der Wartezeit 720, 722, 724 anhand eines erfolgreichen Aufbaus der Datenverbindung des Feldbusmoduls 320 über den Feldbus 2 festzustellen und nach Verstreichen der Wartezeit ein Weiterleiten der elektrischen Energie mittels der Schaltvorrichtung 23 zu veranlassen. Die Anschalteinheit 326 ist zur Betätigung der Schaltvorrichtung 23 mit der Schaltvorrichtung 23 verbunden.
Die Datenverbindung, anhand derer die Anschalteinheit 326 das Versteichen der Wartezeit feststellt, kann beispielsweise zu einem vor dem Feldbusmodul 320 an den strangförmigen Feldbus 2 angeschlossenen Feldbusteilnehmer aufgebaut worden sein. Insbesondere kann die Datenverbindung zu der Steuereinrichtung 60 am Anfang des Feldbusses 2 aufgebaut worden sein. Die Datenverbindung kann auch zu einem Feldbusmodul aufgebaut worden sein, welches vom Anfang des Feldbusses 2 aus gesehen unmittelbar vor dem Feldbusmodul 320 an den Feldbus 2 angeschlossen ist. Die Anschalteinheit 326 kann dazu ausgebildet sein, nach Inbetriebnahme regelmäßig zu versuchen, eine Datenverbindung mit einem vor dem Feldbusmodul 320 und/oder mit einem nach dem Feldbusmodul 320 an den Feldbus 2 angeschlossenen Feldbusteilnehmer bzw. Feldbusmodul 320 aufzubauen. Derartige Versuche, eine Datenverbindung aufzubauen, können beispielsweise im Rahmen eines Autonegotiation-Verfahrens beim Anschluss des Feldbusmoduls 320 an den Feldbus 2 ausgeführt werden.
Das Feldbusmodul 320 kann in einem Feldbussystem eingesetzt werden, das ausgebildet ist, wie das dritte Feldbussystem 200, bei dem jedoch wie bei dem zweiten Feldbussystem 100 der Feldbus 2 und die Versorgungsleitung 10 auf einer gemeinsamen Leitung geführt werden.
7 zeigt ein Feldbusmodul 420 gemäß einer fünften Ausführungsform. Soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, ist das Feldbusmodul 420 gemäß der fünften Ausführungsform ausgebildet wie das Feldbusmodul 320 gemäß der vierten Ausführungsform. Anders als das Feldbusmodul 320 der vierten Ausführungsform weist das Feldbusmodul 420 gemäß der fünften Ausführungsform eine Anschalteinheit 26 auf, die ausgebildet ist wie die Anschalteinheit 26 der Feldbusmodule 20, 30, 32, 120 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform.
Das Feldbusmodul 420 gemäß der fünften Ausführungsform weist eine Steuereinheit 425 auf. Soweit keine Unterschiede beschrieben werden, ist die Steuereinheit 425 ausgebildet wie die Steuereinheiten 25, 325 der Feldbusmodule 20, 30, 32, 120, 220, 320 gemäß der ersten, zweiten, dritten, und vierten Ausführungsform. Insbesondere ist die Steuereinheit 425 mit der Schaltvorrichtung 23 des Feldbusmoduls 420 verbunden, um ein Trennen oder Verbinden der an das Feldbusmodul 420 angeschlossenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 zu veranlassen. Die Steuereinheit 425 des Feldbusmoduls 420 fungiert außerdem als eine Verarbeitungseinheit 427 für die Umwandlung zwischen Feldbusdaten und Feldsignalen, wie es im Zusammenhang mit der Verarbeitungseinheit 27 der Feldbusmodule 20, 30, 32 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.
Die Steuereinheit 425 ist dazu ausgebildet, das Verstreichen der Wartezeit 720, 722, 724 festzustellen, indem sie ein Aktivierungssignal, das das Verstreichen der Wartezeit signalisiert, empfängt. Die Steuereinheit 425 ist dazu ausgebildet, das Aktivierungssignal über den Feldbus 2 zu empfangen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 425 dazu ausgebildet sein, das Aktivierungssignal auf dem Feldbus 2 über die Anschalteinrichtung 26 zu empfangen. Das Aktivierungssignal kann beispielsweise als Teil eines Datentelegramms über den Feldbus 2 übertragen werden.
Wie das Feldbusmodul 320 können das Feldbusmodul 420 oder mehrere der Feldbusmodule 420 in einem Feldbussystem eingesetzt werden, das, soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, ausgebildet ist, wie das dritte Feldbussystem 200, bei dem jedoch wie bei dem zweiten Feldbussystem 100 der Feldbus 2 und die Versorgungsleitung 10 auf einer gemeinsamen Leitung geführt werden. Bei einem Feldbussystem mit Feldbusmodulen 420 gemäß der fünften Ausführungsform ist die Wartezeit 720, 722, 724 derart bemessen, dass die Feldbusmodule 420 jeweils während der Wartezeit 720, 722, 724 eine Datenverbindung über den Feldbus 2 aufbauen können. Insbesondere ist die Wartezeit 720, 722, 724 derart bemessen, dass die Feldbusmodule 420 während der Wartezeit 720, 722, 724 eine Datenverbindung zu der Steuereinrichtung 60 aufbauen können.
Bei dem Feldbussystem mit Feldbusmodulen 420 gemäß der fünften Ausführungsform kann das Aktivierungssignal beispielsweise von der Steuereinrichtung 60 am Anfang des Feldbusses 2 erzeugt und auf den Feldbus 2 gelegt werden. Die Steuereinrichtung 60 kann also dazu ausgebildet sein, das Weiterleiten der elektrischen Energie in dem Feldbusmodul 420 mittels des Aktivierungssignals aktiv zu veranlassen. Die Steuereinrichtung 60 kann dazu ausgebildet sein, das Verstreichen der Wartezeit 720, 722, 724 zu überwachen und nach Verstreichen der Wartezeit 720, 722, 724 das Aktivierungssignal über den Feldbus 2 an das zu aktivierende Feldbusmodul 420 zu übertragen.
Das Feldbussystem mit den Feldbusmodulen 420 kann wie das zweite Feldbussystem 200 die Prüfeinrichtung 240 am Anfang der Versorgungsleitung 10 aufweisen. Detektiert die Prüfeinrichtung 240 während der Wartezeit 720, 722, 724 nach dem Weiterleiten der elektrischen Energie auf einen der Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 einen Kurzschluss auf der Versorgungsleitung 10, kann gefolgert werden, dass die Position des detektierten Kurzschlusses auf dem Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 aufgetreten ist, auf den die elektrische Energie zuletzt weitergeleitet wurde.
Die Steuereinheit 425 des Feldbusmoduls 420 kann dazu ausgebildet sein, die beiden an das Feldbusmodul 420 angeschlossenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 wieder zu trennen, falls bei der Kurzschlussprüfung nach dem Verbinden der beiden Abschnitte 11, 12, 13 ein Kurzschluss festgestellt wird. Beispielsweise kann die Steuereinheit 425 des Feldbusmoduls 420 dazu ausgebildet sein, über den Feldbus 2 ein Deaktivierungssignal zu empfangen und bei Empfang des Deaktivierungssignals die an das Feldbusmodul 420 angeschlossenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 wieder zu trennen. Das Deaktivierungssignal kann beispielsweise durch die Steuereinrichtung 60 am Anfang des Feldbusses 2 erzeugt und über den Feldbus 2 gesendet werden, falls nach dem Verbinden der beiden an das Feldbusmodul 420 angeschlossenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 ein Kurzschluss festgestellt wurde.
Die Steuereinheit 425 des Feldbusmoduls 420 kann auch dazu ausgebildet sein, nach Ablauf der Wartezeit 720, 722, 725 die beiden an das Feldbusmodul 420 angeschlossenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 wieder selbsttätig zu trennen, falls sie während der Wartezeit 720, 722, 725 kein Bestätigungssignal über den Feldbus 2 empfangen hat. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 60 am Anfang des Feldbusses 2 das Bestätigungssignal erzeugen und über den Feldbus 2 übertragen, falls bei der Kurzschlussprüfung durch die Prüfeinrichtung 240 kein Kurzschluss festgestellt wurde.
8 zeigt ein Feldbusmodul 520 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, ist das Feldbusmodul 520 gemäß der sechsten Ausführungsform ausgebildet wie das Feldbusmodul 420 gemäß der fünften Ausführungsform. Auch kann, soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, das Feldbusmodul 520 gemäß der sechsten Ausführungsform betrieben werden wie das Feldbusmodul 420 gemäß der fünften Ausführungsform. Insbesondere kann das Feldbusmodul 520, soweit im Folgenden keine Unterschiede beschrieben werden, in den gleichen Feldbussystem eingesetzt werden, wie das Feldbusmodul 420 gemäß der fünften Ausführungsform.
Anders als das Feldbusmodul 420 gemäß der fünften Ausführungsform weist das Feldbusmodul 520 gemäß der sechsten Ausführungsform eine Verarbeitungseinheit 27 auf, die ausgebildet ist wie die Verarbeitungseinheit 27 der Feldbusmodule 20, 30, 32, 120, 220, 320 gemäß der ersten, zweiten, dritten oder vierten Ausführungsform.
Das Feldbusmodul 520 gemäß der sechsten Ausführungsform weist eine Steuereinheit 525 auf, die dazu ausgebildet ist, das Verstreichen der Wartezeit 720, 722, 724 festzustellen, indem sie ein Aktivierungssignal, das das Verstreichen der Wartezeit signalisiert, empfängt. Anders als die Steuereinheit 425 des Feldbusmoduls 420 gemäß der fünften Ausführungsform ist die Steuereinheit 525 des Feldbusmoduls 520 gemäß der sechsten Ausführungsform dazu ausgebildet, das Aktivierungssignal über die Versorgungsleitung 10 zu empfangen.
Die Steuereinheit 525 des Feldbusmoduls 520 gemäß der sechsten Ausführungsform fungiert als eine Kommunikationseinheit 528 für den Anschluss an die Versorgungsleitung 10. Die Steuereinheit 525 ist über einen Filterbaustein 505 an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen. Der Filterbaustein 505 ist dazu ausgebildet, das Aktivierungssignal passieren zu lassen und die an der Versorgungsleitung 10 anliegende elektrische Energie zu blockieren. Außerdem ist der Filterbaustein 505 dazu ausgebildet, ein zur Datenübertragung über den Feldbus 2 genutztes hochfrequentes Signal zu blockieren. Beispielsweise kann der Filterbaustein 505 als ein Bandpassfilter ausgebildet sein.
Damit das Aktivierungssignal durch das Feldbusmodul 520 hindurch zu einem nachfolgenden Feldbusteilnehmer geleitet werden kann, sind bei dem Feldbusmodul 520 die Schaltvorrichtung 23 und die Tiefpässe 104 dazu ausgebildet, das Aktivierungssignal passieren zu lassen. Die Hochpässe 102 sind dagegen dazu ausgebildet, das Aktivierungssignal zu blockieren. Beispielsweise kann das Aktivierungssignal mit einem Signal übertragen werden, dessen Frequenz niedriger liegt als die Frequenz des hochfrequenten Signals für die Datenübertragung über den Feldbus 2. In solch einem Fall kann eine Grenzfrequenz der Tiefpässe 104, bis zu der Signale die Tiefpässe 104 passieren können, größer als die Frequenz des Aktivierungssignals und kleiner als die Frequenz des hochfrequenten Signals für die Datenübertragung über den Feldbus 2 sein. Eine Grenzfrequenz der Hochpässe 102, ab der Signale die Hochpässe 102 passieren können, kann größer sein als die Frequenz des Aktivierungssignals. Werden bei einem das Feldbusmodul 520 umfassenden Feldbussystem für den Feldbus 2 und die Versorgungsleitung 10 getrennte Leitungen verwendet, so kann der Feldbusbaustein 505 anstatt als Bandpassfilter als ein Hochpassfilter ausgebildet sein, der das Aktivierungssignal passieren lässt und ein Gleichspannungssignal blockiert.
Die Steuereinheit 525 des Feldbusmoduls 520 ist mit der Schaltvorrichtung 23 verbunden, um die beiden an das Feldbusmodul 520 angeschlossenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 miteinander zu verbinden, sobald das Versteichen der Wartezeit 720, 722, 724 anhand des empfangenen Aktivierungssignals festgestellt wurde. Die Steuereinheit 525 kann auch dazu ausgebildet sein, die beiden an das Feldbusmodul 520 angeschlossenen Abschnitte 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 wieder voneinander zu trennen, wenn bei der Kurzschlussprüfung nach dem Verbinden der beiden Abschnitte 11, 12, 13 ein Kurzschluss festgestellt wurde. Das Feststellen des Kurzschlusses und das Trennen der beiden Abschnitte der Versorgungsleitung 10 kann bei dem Feldbusmodul 520 gemäß der sechsten Ausführungsform genauso erfolgen, wie bei dem Feldbusmodul 420 gemäß der fünften Ausführungsform. Insbesondere kann das Trennen durch ein über die Versorgungsleitung 10 und den Filterbaustein 505 übertragenes Deaktivierungssignal ausgelöst oder durch ein über die Versorgungsleitung 10 und den Filterbaustein 505 übertragenes Bestätigungssignal verhindert werden.
Das Aktivierungssignal und gegebenenfalls das Deaktivierungssignal oder das Bestätigungssignal für das Feldbusmodul 520 gemäß der sechsten Ausführungsform kann durch die Steuereinrichtung 60 am Anfang des Feldbusses 2 auf die Versorgungsleitung 10 gegeben werden. Hierzu kann die Steuereinrichtung 60 neben dem Feldbus 2 auch an die Versorgungsleitung 10 angeschlossen sein. Der Anschluss der Steuereinrichtung 60 an die Versorgungsleitung 10 kann über einen der Filterbausteine 505 erfolgen.
Bei den Feldbusmodulen 420, 520 gemäß der fünften und sechsten Ausführungsform kann das Weiterleiten der elektrischen Energie durch das Feldbusmodul 420, 520 von der Steuereinrichtung 60 mittels des Aktivierungssignals gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 60 ist dabei dazu ausgebildet, das Aktivierungssignal jeweils nach Ablauf der Wartezeiten 720, 722, 724 über den Feldbus 2 oder die Versorgungsleitung 10 zu übertragen, um jeweils den nächsten Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 mit der Energieversorgungseinrichtung 50 zu verbinden. Dies erfolgt so oft, bis entweder alle an die Versorgungsleitung 10 angeschlossenen Feldbusmodule 420, 520 mit der Energieversorgungseinrichtung 50 verbunden und mit elektrischer Energie versorgt sind oder bis ein Kurzschluss detektiert wurde.
Bei Feldbussystemen 1, 100, 200 mit den Feldbusmodulen 20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520 gemäß der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften oder sechsten Ausführungsform können alle an die strangförmige Versorgungsleitung 10 angeschlossenen Feldbusmodule 20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520 nacheinander mit der Energieversorgungseinrichtung 50 verbunden werden. Nach dem Verbinden eines der Feldbusmodule 20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520 kann jeweils ein Kurzschluss auf dem vor dem betreffenden Feldbusmodul 20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520 liegenden Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung 10 lokalisiert werden. Zusätzlich können die Feldbusmodule 20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520 dazu ausgebildet sein, einen Abschnitt 11, 12, 13 der Versorgungsleitung, auf dem ein Kurzschluss detektiert wurde, wieder von der Energieversorgungseinrichtung 50 zu trennen und so einen Betrieb aller Feldbusmodule 20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520 zwischen der Energieversorgungseinrichtung 50 und dem Abschnitt 11, 12, 13 mit dem Kurzschluss zu ermöglichen.
Bei einem Feldbussystem mit einer strangförmigen Versorgungsleitung und der Reihe nach an die Versorgungsleitung angeschlossenen Feldbusmodulen wäre ein Lokalisieren eines Kurzschlusses auf der Versorgungsleitung auch möglich, indem ausgehend von der Energieversorgungseinrichtung der Widerstand der Versorgungsleitung gemessen wird. Der Widerstand kann beispielsweise über das Ohm' sche Gesetz aus der an der Versorgungsleitung anliegenden Spannung und dem über die Versorgungsleitung fließenden Strom bestimmt werden. Hierbei müssen gegebenenfalls alle Widerstandswerte der an die Versorgungsleitung angeschlossenen Komponenten berücksichtigt werden, insbesondere die Innenwiderstände der an die Versorgungsleitung angeschlossenen Versorgungsmodule für die Energieversorgung der Feldbusmodule, die Widerstände von für die Versorgungsleitung verwendeten Steckverbindern und gegebenenfalls die Widerstände der Tiefpässe zur Trennung der Versorgungsleitung von dem Feldbus.
Eine Kurzschlussmessung auf einer strangförmigen Versorgungsleitung könnte auch durch eine Reflektionsmessung eines in die Versorgungsleitung eingespeisten Hochfrequenzsignals erfolgen. Dabei kann eine Hochfrequenzquelle ein Signal erzeugen, welches am Anfang der Versorgungsleitung auf einen der Leiter oder auf ein Leiterpaar der Versorgungsleitung eingespeist und am Kurzschluss zurück zur Hochfrequenzquelle reflektiert wird. Über die Reflexionseigenschaften der Versorgungsleitung kann die Position des Kurzschlusses, beispielsweise mittels einer FFT-Auswertung des reflektierten Signals, bestimmt werden.
Wie bei dem Aktivierungssignal für das Feldbusmodul 520 gemäß der sechsten Ausführungsform kann die Frequenz des Hochfrequenzsignals gegebenenfalls derart gewählt werden, dass das Hochfrequenzsignal über Tiefpässe, die in den Feldbusmodulen die Versorgungsleitung mit der gemeinsamen Leitung für Feldbus und Versorgungsleitung verbinden, transmittiert und von Hochpässen, die in den Feldbusmodulen den Feldbus mit der gemeinsamen Leitung für Feldbus und Versorgungsleitung verbinden, blockiert wird. Bei der Auswertung des reflektierten Anteils des Hochfrequenzsignals müssen gedämpfte Kurzschlüsse an der Versorgungsleitung, wie sie beispielsweise von an der Versorgungsleitung angeschlossenen Übertragern verursacht werden, ebenfalls berücksichtigt werden.

Claims

Feldbussystem (1, 100, 200) mit zumindest einem Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520), zumindest einem weiteren Feldbusmodul (32, 120, 220, 320, 420, 520), zumindest einer Energieversorgungseinrichtung (50, 250) und zumindest einer Prüfeinrichtung (40, 240), wobei das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) und das weitere Feldbusmodul (32, 120, 220, 320, 420, 520) über einen Feldbus (2) mit einer Steuereinrichtung (60, 260) des Feldbussystems (1, 100, 200) verbunden sind, wobei die Energieversorgungseinrichtung (50, 250) dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie für den Betrieb des Feldbusmoduls (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) und des weiteren Feldbusmoduls (32, 120, 220, 320, 420, 520) über eine Versorgungsleitung (10) bereitzustellen, wobei das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) über einen Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) mit der Energieversorgungseinrichtung (50, 250) und über einen weiteren Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) mit dem weiteren Feldbusmodul (32, 120, 220, 320, 420, 520) verbunden ist, wobei das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) eine Schaltvorrichtung (23) umfasst, die dazu ausgebildet ist, den weiteren Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) mit dem Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) zu verbinden, um die durch die Energieversorgungseinrichtung (50, 250) bereitgestellte elektrische Energie an das weitere Feldbusmodul (32, 120, 220, 320, 420, 520) weiterzuleiten, wobei das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) eine Steuereinheit (25, 325, 425, 525) und einen Zeitgeber (24) umfasst, wobei die Steuereinheit (25, 325, 425, 525) dazu ausgebildet ist, nach einem Anlegen der elektrischen Energie an das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) über den Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) den weiteren Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) von dem Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) mittels der Schaltvorrichtung (23) getrennt zu halten, bis eine Wartezeit (720, 722, 724) verstrichen ist, die in dem Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) für eine durch ein zwischen der Energieversorgungseinrichtung (50, 250) und dem Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) angeordnetes vorausgehendes Feldbusmodul (20, 30, 120, 220, 320, 420, 520) vorgenommene erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung (10) vorgesehen ist, wobei der Zeitgeber (24) dazu ausgebildet ist, der Steuereinheit (25, , 325, 425, 525) das Verstreichen der Wartezeit (720, 722, 724) anzuzeigen, wobei die Steuereinheit (25, 325, 425, 525) dazu ausgebildet ist, nach Verstreichen der Wartezeit (720, 722, 724) den weiteren Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) mit dem Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) mittels der Schaltvorrichtung (23) zu verbinden und die elektrische Energie an das weitere Feldbusmodul (32, 120, 220, 320, 420, 520) anzulegen, wobei die Prüfeinrichtung (40) dazu ausgebildet ist, nach dem Verbinden des weiteren Abschnitts (12, 13) mit dem Abschnitt (12, 13) eine zweite Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung (10) auszuführen.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (25, 325, 425, 525) des Feldbusmoduls (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) dazu ausgebildet ist, den weiteren Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) von dem Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) mittels der Schaltvorrichtung (23) zu trennen, falls bei der zweiten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung (10) durch die Prüfeinrichtung (40, 240) ein Kurzschluss festgestellt wird.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Auswerteeinheit (70, 270), welche dazu ausgebildet ist, eine Position eines auf der Versorgungsleitung (10) aufgetretenen Kurzschlusses zu lokalisieren.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach Anspruch 3, wobei die Auswerteeinheit (70, 270) dazu ausgebildet ist, zu überprüfen, ob ein Datenaustausch mit dem Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) oder dem weiteren Feldbusmodul (32, 120, 220, 320, 420, 520) über den Feldbus (2) möglich ist, um die Position den Kurzschlusses zu lokalisieren.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach Anspruch 3, wobei die Auswerteeinheit (70, 270) dazu ausgebildet ist, zu überprüfen, ob der Kurzschluss durch die Prüfeinrichtung (40, 240) vor oder nach Ablauf der Wartezeit (720, 722, 724) für die erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung (10) festgestellt wurde, um die Position den Kurzschlusses zu lokalisieren.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wartezeit (720, 722, 724) einer Zeit entspricht, die für den Aufbau einer Datenverbindung zu dem Feldbusmodul (20, 30, 32, 120, 320, 420, 520) über den Feldbus (2) benötigt wird, und wobei die Steuereinheit (25, 325, 425, 525) des Feldbusmoduls (20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) als eine Anschalteinheit (326) für den Anschluss des Feldbusmoduls (20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) an den Feldbus (2) ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit (25, 325, 425, 525) des Feldbusmoduls (20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) dazu ausgebildet ist, das Verstreichen der Wartezeit (720, 722, 724) anhand eines erfolgreichen Aufbaus einer Datenverbindung des Feldbusmoduls (20, 30, 32, 120, 320, 420, 520) über den Feldbus (2) festzustellen.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (25, 325, 425, 525) des Feldbusmoduls (20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) dazu ausgebildet ist, das Verstreichen der Wartezeit (720, 722, 724) festzustellen, indem die Steuereinheit (25, 325, 425, 525) ein Aktivierungssignal, das das Verstreichen der Wartezeit (720, 722, 724) signalisiert, empfängt.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (25, 325, 425, 525) des Feldbusmoduls (20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) dazu ausgebildet ist, das Aktivierungssignal über den Abschnitt (11, 12, 13) der Versorgungsleitung (10) zu empfangen.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (25, 325, 425, 525) des Feldbusmoduls (20, 30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) dazu ausgebildet ist, das Aktivierungssignal über den Feldbus (2) zu empfangen.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prüfeinrichtung (40, 240) in dem Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) angeordnet ist.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Prüfeinrichtung (40, 240) in der Energieversorgungseinrichtung (50, 250) angeordnet ist.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prüfeinrichtung (40, 240) dazu ausgebildet ist, im Rahmen der zweiten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung (10) einen Spannungsabfall auf der Versorgungsleitung (10) zu detektieren.
Feldbussystem (1, 100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsleitung (10) und der Feldbus (2) auf gemeinsamen Leitern ausgeführt sind.
Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) für ein Feldbussystem (1, 100, 200), mit einem ersten Versorgungsanschluss (21) zur Verbindung mit einem Abschnitt (12, 13) einer Versorgungsleitung (10) des Feldbussystems (1, 100, 200) und einem zweiten Versorgungsanschluss (22) zur Verbindung mit einem weiteren Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) des Feldbussystems (1, 100, 200), wobei das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) dazu ausgebildet ist, über den ersten Versorgungsanschluss (21) mit elektrischer Energie einer mit dem Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) verbundenen Energieversorgungseinrichtung (50, 250) versorgt zu werden, wobei das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) eine Schaltvorrichtung (23) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, den zweiten Versorgungsanschluss (22) mit dem ersten Versorgungsanschluss (21) zu verbinden, um die über den ersten Versorgungsanschluss (21) bereitgestellte elektrische Energie über den zweiten Versorgungsanschluss (22) an ein mit dem weiteren Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) verbundenes weiteres Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) weiterzuleiten, wobei das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) eine Steuereinheit (25, 325, 425, 525) und einen Zeitgeber (24) umfasst, wobei die Steuereinheit (25, 325, 425, 525)dazu ausgebildet ist, nach einem Anlegen der elektrischen Energie an das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) über den ersten Versorgungsanschluss (21) den zweiten Versorgungsanschluss (22) von dem ersten Versorgungsanschluss (21) mittels der Schaltvorrichtung (23) getrennt zu halten, bis eine Wartezeit (720, 722, 724) verstrichen ist, die in dem Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) für eine durch ein zwischen der Energieversorgungseinrichtung (50, 250) und dem Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) angeordnetes vorausgehendes Feldbusmodul (20, 30, 120, 220, 320, 420, 520) vorgenommene erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung (10) vorgesehen ist, wobei der Zeitgeber (24) dazu ausgebildet ist, der Steuereinheit (25, 325, 425, 525) das Verstreichen der Wartezeit (720, 722, 724) anzuzeigen, wobei die Steuereinheit (25, 325, 425, 525) des Feldbusmoduls (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) dazu ausgebildet ist, nach Verstreichen der Wartezeit (720, 722, 724) den zweiten Versorgungsanschluss (22) mit dem ersten Versorgungsanschluss (21) mittels der Schaltvorrichtung (23) zu verbinden, um die elektrische Energie über den zweiten Versorgungsanschluss (22) an das weitere Feldbusmodul (32, 120, 220, 320, 420, 520) anzulegen.
Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) nach Anspruch 14, wobei das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) eine Prüfeinrichtung (40, 240) aufweist, wobei die Prüfeinrichtung (40, 240) dazu ausgebildet ist, nach dem Verbinden des zweiten Versorgungsanschlusses (22) mit dem ersten Versorgungsanschlusses (21) eine zweite Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung (10) auszuführen.
Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) nach einem der Ansprüche 14 bis 15, wobei die Steuereinheit (25, 325, 425, 525) des Feldbusmoduls (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) dazu ausgebildet ist, den zweiten Versorgungsanschluss (22) von dem ersten Versorgungsanschluss (21) mittels der Schaltvorrichtung (23) zu trennen, falls bei der zweiten Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung (10) durch die Prüfeinrichtung (40, 240) ein Kurzschluss festgestellt wird.
Verfahren (600) zum Betreiben eines Feldbussystems (1, 100, 200), wobei das Feldbussystem (1, 100, 200) ein Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) und ein weiteres Feldbusmodul (32, 120, 220, 320, 420, 520) umfasst, welche über einen Feldbus (2) miteinander verbunden sind, wobei das Feldbussystem (1, 100, 200) eine Energieversorgungseinrichtung (50, 250) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie für den Betrieb des Feldbusmoduls (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) und des weiteren Feldbusmoduls (32, 120, 220, 320, 420, 520) über eine Versorgungsleitung (10) bereitzustellen, wobei das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) über einen Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) mit der Energieversorgungseinrichtung (50, 250) und über einen weiteren Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10) mit dem weiteren Feldbusmodul (32, 120, 220, 320, 420, 520) verbunden ist, wobei das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) einen Zeitgeber (24) umfasst, wobei das Verfahren (600) folgende Schritte umfasst: - Trennen (601) des weiteren Abschnitts (12, 13) der Versorgungsleitung (10) von dem Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10), - Anlegen (602) der durch die Energieversorgungseinrichtung (50, 250) über die Versorgungsleitung (10) bereitgestellten elektrischen Energie an das Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520), - Anzeigen eines Verstreichens einer Wartezeit (720, 722, 724), die in dem Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) für eine durch ein zwischen der Energieversorgungseinrichtung (50, 250) und dem Feldbusmodul (30, 32, 120, 220, 320, 420, 520) angeordnetes vorausgehendes Feldbusmodul (20, 30, 120, 220, 320, 420, 520) vorgenommene erste Kurzschlussprüfung der Versorgungsleitung (10) vorgesehen ist, durch den Zeitgeber (24), - Verbinden (606) des Abschnitts (12, 13) der Versorgungsleitung (10) mit dem weiteren Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10), sobald der Zeitgeber (24) das Verstreichen der Wartezeit (720, 722, 724) angezeigt hat, - zweite Kurzschlussprüfung (610) der Versorgungsleitung (10) nach dem Verbinden des weiteren Abschnitts (12, 13) der Versorgungsleitung (10) mit dem Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10).
Verfahren (600) nach Anspruch 17, wobei das Verfahren (600) als weiteren Schritt umfasst: Trennen (614) des weiteren Abschnitts (12, 13) der Versorgungsleitung (10) von dem Abschnitt (12, 13) der Versorgungsleitung (10), falls bei der zweiten Kurzschlussprüfung (610) der Versorgungsleitung (10) ein Kurzschluss festgestellt wird.
Verfahren (600) nach einem der Ansprüche 17 bis 18, wobei das Verfahren (600) während einer Initialisierungsphase des Feldbussystems (1, 100) durchgeführt wird.