DE102019110656A1 - Communication system for automation and process technology as well as Y-switch unit for such a communication system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem der Automatisierungs- und Prozesstechnik, mit einer Steuereinheit (2) als Signalempfänger und einem Sensor (3) als Signalquelle, die über eine Verbindungsleitung Spannungs- und/oder Stromsignale austauschen, wobei der Sensor (3) geeignet ist, digitale Daten nach dem IO-Link-Standard zur Verfügung zu stellen.Um es dem Anwender zu ermöglichen, auch außerhalb der Steuereinheit auf Daten eines in dem Kommunikationssystem befindlichen Sensors zugreifen zu können, um damit auf einfache Weise einen Aktor anzusteuern, ist die Verbindungsleitung in zwei Teilleitungen unterteilt und an der Verbindungsstelle eine Y-Weicheneinheit (10) eingesetzt, wobei an der Y-Weicheneinheit (10) sensorseitig ein erster Anschluss (10a) und steuerungsseitig ein zweiter und ein dritter Anschluss (10b, 10c) vorgesehen sind, wobei am zweiten Anschluss (10b) die Steuereinheit (2) und an dem dritten Anschluss (10c) ein Aktor (4) angeschlossen ist, und wobei die Y-Weicheneinheit (10) zum einen die digitalen Daten nach dem IO-Link-Standard des Sensors (3) am zweiten Anschluss (10b) der Steuereinheit (2) zur Verfügung stellt und zum anderen eine Auswerte- und Verarbeitungseinheit (11) umfasst, die die digitalen Daten nach dem IO-Link-Standard des Sensors (3) abgreift, daraus ein binäres Schaltsignal extrahiert und am dritten Anschluss (10c) dem Aktor (4) zur Verfügung stellt, so dass der Aktor (4) mit Daten des Sensors (3) gesteuert werden kann, ohne dass die Signale zwischen dem Sensor (3) und der Steuereinheit (2) dadurch beeinflusst werden.The invention relates to a communication system in automation and process technology, with a control unit (2) as a signal receiver and a sensor (3) as a signal source, which exchange voltage and / or current signals via a connecting line, the sensor (3) being suitable digital To make data available according to the IO-Link standard. In order to enable the user to access data from a sensor located in the communication system outside of the control unit, in order to easily control an actuator, the connecting cable is in two Sub-lines divided and a Y-switch unit (10) inserted at the connection point, a first connection (10a) on the sensor side and a second and third connection (10b, 10c) on the control side being provided on the Y-switch unit (10), with the second Connection (10b) the control unit (2) and an actuator (4) is connected to the third connection (10c), and the Y-switches Unit (10) on the one hand provides the digital data according to the IO-Link standard of the sensor (3) at the second connection (10b) of the control unit (2) and, on the other hand, comprises an evaluation and processing unit (11) which contains the taps digital data according to the IO-Link standard of the sensor (3), extracts a binary switching signal from it and makes it available to the actuator (4) at the third connection (10c) so that the actuator (4) can use data from the sensor (3 ) can be controlled without influencing the signals between the sensor (3) and the control unit (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem der Automatisierungs- und Prozesstechnik, mit einer Steuereinheit als Signalempfänger und einem Sensor als Signalquelle, die über eine Verbindungsleitung Spannungs- und/oder Stromsignale austauschen, sowie eine Y-Weicheneinheit für ein solches Kommunikationssystem.The invention relates to a communication system in automation and process technology, with a control unit as a signal receiver and a sensor as a signal source, which exchange voltage and / or current signals via a connecting line, as well as a Y switch unit for such a communication system.
In der Automatisierungs- und Prozesstechnik kommen häufig Sensoren bzw. Messgeräte zum Einsatz, die den erfassten Messwert - z.B. Druck, Temperatur, Durchfluss, aber auch Abstand oder Vibration - in ein diesen Messwert repräsentierendes Ausgangssignal in Form eines analogen oder digitalen Strom- oder Spannungssignals umwandeln und dieses Signal an ihrem Kabel- oder Steckeranschluss, aber teilweise auch drahtlos zur weiteren Verarbeitung einer übergeordneten Steuereinheit anbieten, bspw. einer SPS.In automation and process technology, sensors or measuring devices are often used that record the measured value - e.g. Pressure, temperature, flow, but also distance or vibration - convert it into an output signal that represents this measured value in the form of an analog or digital current or voltage signal and offer this signal at your cable or plug connection, but sometimes also wirelessly for further processing by a higher-level control unit , for example a PLC.
Ein typisches Messgerät besteht zunächst aus einem Sensorelement, auch als Messwertaufnehmer bezeichnet, das der Erfassung und Umwandlung einer physikalischen Messgröße eines Prozesswerts in ein Messsignal dient. Des Weiteren ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die häufig als Mikrocontroller ausgeführt ist und in der die vom Sensorelement generierten Messsignale aufbereitet, d.h. verstärkt, und zumeist auch schon verarbeitet werden. Die Auswerteinheit ist ausgangsseitig mit einer Kommunikationsschnittstelle verbunden, über die die aufbereiteten Messsignale an die bereits erwähnte Steuereinheit übertragen werden können.A typical measuring device initially consists of a sensor element, also known as a measured value recorder, which is used to record and convert a physical measured variable of a process value into a measurement signal. Furthermore, an evaluation unit is provided, which is often designed as a microcontroller and in which the measurement signals generated by the sensor element are processed, i.e. reinforced, and mostly already processed. The evaluation unit is connected on the output side to a communication interface via which the processed measurement signals can be transmitted to the control unit mentioned above.
Darüber hinaus ist in der Automatisierungstechnik die Verwendung eines Standard-Kommunikations-Schnittstellentreiber bekannt, der dem lO-Link-Standard entspricht. Der lO-Link-Standard ist ein spezielles Kommunikationssystem der Industrieautomatisierung, der zur Anbindung intelligenter Sensoren und Aktoren, die auch als Feldgeräte bezeichnet werden, an die Steuereinheit dient. Der IO-Link-Standard ist in der
Häufig ergibt sich der Bedarf, an die vom Sensor übertragenen Daten zu gelangen, ohne dabei über die Steuereinheit gehen zu müssen. Insbesondere wenn es um die einfache Anzeige eines Schaltzustands des Sensors geht, ist der Aufwand zu groß, in die eingerichtete Programmierung der Steuereinheit einzugreifen.Often there is a need to access the data transmitted by the sensor without having to go through the control unit. Especially when it comes to the simple display of a switching state of the sensor, the effort is too great to intervene in the programming of the control unit.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kommunikationssystem der Automatisierungs- und Prozesstechnik derart weiterzubilden, dass es dem Anwender möglich ist, auch außerhalb der Steuereinheit auf Daten eines in dem Kommunikationssystem befindlichen Sensors zugreifen zu können, um damit auf einfache Weise einen Aktor anzusteuern.The object of the invention is to develop a communication system of automation and process technology in such a way that it is possible for the user to be able to access data from a sensor located in the communication system outside the control unit in order to control an actuator in a simple manner.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Kommunikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Y-Weicheneinheit für ein solches Kommunikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention with a communication system with the features of
Erfindungsgemäß ist die Kommunikationsleitung, über die die Steuereinheit an ihrem Analog- oder Schaltsignaleingang und ein Sensor miteinander verbunden sind, in zwei Teilleitungen unterteilt und an der Verbindungsstelle eine Y-Weicheneinheit eingesetzt. Der Begriff ,Y-Weicheneinheit' ergibt sich aus der Tatsache, dass sensorseitig ein erster Anschluss und steuerungsseitig ein zweiter und ein dritter Anschluss vorgesehen sind. Dabei ist am zweiten Anschluss die Steuereinheit und an dem dritten Anschluss ein Aktor angeschlossen, d.h. eine optische Anzeigevorrichtung oder ein Stellglied aus der Fluidtechnik, bspw. eine Lampe oder ein Ventil etc.According to the invention, the communication line, via which the control unit and a sensor are connected to one another at its analog or switching signal input, is divided into two sub-lines and a Y switch unit is used at the connection point. The term “Y switch unit” results from the fact that a first connection is provided on the sensor side and a second and a third connection are provided on the control side. The control unit is connected to the second connection and an actuator is connected to the third connection, i.e. an optical display device or an actuator from fluid technology, e.g. a lamp or a valve etc.
Die Y-Weicheneinheit stellt zum einen die digitalen Daten nach dem 10-Link-Standard des Sensors am zweiten Anschluss der Steuereinheit zur Verfügung. Zum anderen umfasst die Y-Weicheneinheit eine Auswerte- und Verarbeitungseinheit, die gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eine Abtasteinheit, einen Mikrocontroller und eine Verstärkereinheit umfasst. Die Auswerte- und Verarbeitungseinheit greift die digitalen IO-Link-Daten des Sensors ab, analysiert das Protokoll, extrahiert daraus das ursprüngliche binäre Schaltsignal und stellt dieses schließlich am dritten Anschluss dem Aktor zur Verfügung. Dadurch kann nun der Aktor mit Daten des Sensors gesteuert werden, ohne dass die Schnittstelle zwischen dem Sensor und der Steuereinheit dadurch beeinflusst wird. Entscheidend dabei ist also, dass die Signale vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss, d.h. vom Sensor zur Steuereinheit, in der Y-Weicheneinheit direkt und unverändert weitergegeben, sozusagen durchgeschleift werden, während die Verbindung zwischen erstem und drittem Anschluss, d.h. vom Sensor zum Aktor, dadurch gekennzeichnet ist, dass die Signale hier in der Y-Weicheneinheit über die Auswerte- und Verarbeitungseinheit geführt werden und dort das binäre Schaltsignal aus dem digitalen 10-Link-Signal entnommen wird.On the one hand, the Y-divider unit provides the digital data according to the 10-link standard of the sensor at the second connection of the control unit. On the other hand, the Y divider unit comprises an evaluation and processing unit which, according to an advantageous development, comprises a scanning unit, a microcontroller and an amplifier unit. The evaluation and processing unit picks up the digital IO-Link data from the sensor, analyzes the protocol, extracts the original binary switching signal from it and finally makes this available to the actuator at the third connection. As a result, the actuator can now be controlled with data from the sensor without influencing the interface between the sensor and the control unit. It is therefore crucial that the signals from the first connection to the second connection, i.e. from the sensor to the control unit, passed on directly and unchanged in the Y-switch unit, looped through, so to speak, while the connection between the first and third connection, i.e. from the sensor to the actuator, characterized in that the signals are routed here in the Y-switch unit via the evaluation and processing unit and there the binary switching signal is taken from the digital 10-link signal.
Im Ergebnis ist es dem Anwender nun möglich, auf binäre Schaltsignale innerhalb der digitalen Kommunikationsdaten eines in dem Kommunikationssystem befindlichen IO-Link-fähigen Sensors zugreifen zu können, um damit einen Aktor anzusteuern, während die Kommunikation zwischen dem Sensor und der Steuereinheit davon unbeeinflusst ist.As a result, it is now possible for the user to access binary switching signals within the digital communication data of an IO-Link-capable sensor located in the communication system to be able to access in order to control an actuator, while the communication between the sensor and the control unit is unaffected.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings.
Es zeigen schematisch:
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1 ein erfindungsgemäßes Kommunikationssystem der Automatisierungs- und Prozesstechnik und -
2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Y-Weicheneinheit.
-
1 an inventive communication system for automation and process technology and -
2 a block diagram of a Y-switch unit according to the invention.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of the preferred embodiments, the same reference symbols designate the same or comparable components.
In
An dem ersten Anschluss
Neben den reinen Messdaten sind damit vor allem Daten gemeint, die den Sensor selbst kennzeichnen, wie z.B. eine Seriennummer, eine Kennung, Diagnose- oder Parameterdaten. In diesen Daten sind auch Schaltsignale enthalten, die der Sensor
Durch das Einsetzen der Y-Weicheneinheit
In
Wie aus
Die Protokollabtastung
Die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss
Optional kann zwischen dem ersten Anschluss
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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