DE102023000951A1 - Bus system and method for operating a bus system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bussystem, umfassend ein Einspeisemodul (10), ein Verbrauchermodul (20) und ein Datenkabel (30), welches das Einspeisemodul (10) mit dem Verbrauchermodul (20) verbindet, wobei das Datenkabel (30) mindestens eine erste Ader (31), eine zweite Ader (32), eine dritte Ader (33) und eine vierte Ader (34) aufweist, und wobei das Einspeisemodul (10) mindestens eine Gleichspannungsquelle (105) aufweist, welche eine Einspeisespannung (UE) liefert, wobei das Einspeisemodul (10) einen ersten Schalter (11) aufweist, mittels welchem die von der Gleichspannungsquelle (105) gelieferte Einspeisespannung (UE) zwischen der ersten Ader (31) und der zweiten Ader (32) anlegbar ist, und das Verbrauchermodul (20) eine Detektionseinheit (25) aufweist, welche eine zwischen der ersten Ader (31) und der zweiten Ader (32) anliegende erste Spannung (U1) überwacht, und das Verbrauchermodul (20) eine Steuereinheit (27), insbesondere zur Steuerung eines Antriebs, aufweist, welche von einer Versorgungsspannungsquelle (29), die eine Versorgungsspannung (UV) liefert, versorgbar ist, und wobei die Detektionseinheit (25) eine ansteuerbare Schalteinheit (23) aufweist, welche die Steuereinheit (27) von der Versorgungsspannungsquelle (29) trennt, wenn die Detektionseinheit (25) bei der Überwachung der ersten Spannung (U1) ein Ausschaltsignal detektiert. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Bussystems.The invention relates to a bus system, comprising a feed module (10), a consumer module (20) and a data cable (30), which connects the feed module (10) to the consumer module (20), the data cable (30) having at least one first wire ( 31), a second wire (32), a third wire (33) and a fourth wire (34), and wherein the feed module (10) has at least one DC voltage source (105) which supplies a feed voltage (UE), whereby the The feed module (10) has a first switch (11), by means of which the feed voltage (UE) supplied by the DC voltage source (105) can be applied between the first wire (31) and the second wire (32), and the consumer module (20). has a detection unit (25) which monitors a first voltage (U1) present between the first wire (31) and the second wire (32), and the consumer module (20) has a control unit (27), in particular for controlling a drive, which can be supplied by a supply voltage source (29) which supplies a supply voltage (UV), and wherein the detection unit (25) has a controllable switching unit (23) which separates the control unit (27) from the supply voltage source (29) when the Detection unit (25) detects a switch-off signal when monitoring the first voltage (U1). The invention relates to a method for operating a bus system according to the invention.
Description
Die Erfindung betrifft Bussystem, welches ein Einspeisemodul, ein Verbrauchermodul und ein Datenkabel, welches das Einspeisemodul mit dem Verbrauchermodul verbindet, umfasst, wobei das Datenkabel mehrere Adern aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Bussystems.The invention relates to a bus system which includes a feed module, a consumer module and a data cable which connects the feed module to the consumer module, the data cable having several wires. The invention also relates to a method for operating a bus system according to the invention.
Heutige Automatisierungssysteme weisen Bussysteme zur Übertragung von Daten zwischen Einspeisemodulen und Verbrauchermodulen auf. Verbrauchermodule, welche auch als Feldgeräte bezeichnet werden, weisen beispielsweise eine Steuereinheit mit einer Leistungselektronik zur Steuerung eines elektrischen Antriebs auf. Ein Einspeisemodul ist mit einem Verbrauchermodul mittels eines Datenkabels verbunden, welches mehrere Adern zur Übertragung von Datensignalen aufweist.Today's automation systems have bus systems for transmitting data between feed modules and consumer modules. Consumer modules, which are also referred to as field devices, have, for example, a control unit with power electronics for controlling an electric drive. A feed module is connected to a consumer module using a data cable, which has several wires for transmitting data signals.
Ein Beispiel für ein gattungsgemäßes Bussystem ist unter anderem EtherCat. Ein solches Bussystem bietet in der Ausprägung als „Power Over EtherCAT“ neben der Übertragung von Daten zusätzlich die Möglichkeit, zwei voneinander unabhängige Spannungsquellen für Verbrauchermodule bereitzustellen.An example of a generic bus system is, among others, EtherCat. In addition to the transmission of data, such a bus system in the “Power Over EtherCAT” version also offers the option of providing two independent voltage sources for consumer modules.
Ein elektrischer Antrieb in einem solchen Automatisierungssystem ist mittels einer „Safe-Torque-Off“ / STO - Funktion in einen sicheren Betriebszustand überführbar. Ein solches STO-Signal ist beispielsweise über separate Signalleitungen übertragbar und verhindert die Erzeugung eines Drehmomentes an dem elektrischen Antrieb, beispielsweise durch Deaktivierung der Spannungsversorgung von Gate-Treibern der Leistungselektronik in der Steuereinheit. Nachteilig ist hierbei eine zusätzliche und aufwendige Verdrahtung der Signalleitungen.An electric drive in such an automation system can be transferred to a safe operating state using a “Safe Torque Off” / STO function. Such an STO signal can be transmitted, for example, via separate signal lines and prevents the generation of torque on the electric drive, for example by deactivating the power supply to gate drivers of the power electronics in the control unit. The disadvantage here is additional and complex wiring of the signal lines.
Alternativ ist ein STO-Signal über das Bussystem als sicherer Datensatz übertragbar. Das STO-Signal wird dabei in dem Verbrauchermodul ausgewertet, und eine Erzeugung eines Drehmomentes an dem elektrischen Antrieb wird in sicher Art und Weise deaktiviert. Eine derartige Lösung verringert den Verdrahtungsaufwand, erfordert jedoch eine umfangreiche Antriebsentwicklung und Inbetriebnahme nach Sicherheitsrichtlinien.Alternatively, an STO signal can be transmitted via the bus system as a secure data record. The STO signal is evaluated in the consumer module and generation of torque on the electric drive is safely deactivated. Such a solution reduces the wiring effort, but requires extensive drive development and commissioning according to safety guidelines.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bussystem und ein Verfahren zum Betrieb eines Bussystems weiterzubilden.The invention is based on the object of developing a bus system and a method for operating a bus system.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bussystem mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Bussystems den in Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved according to the invention by a bus system with the features specified in claim 1. Advantageous refinements and further developments are the subject of the subclaims. The object is also achieved by a method for operating a bus system according to the invention with the features specified in claim 6. Advantageous refinements and further developments are the subject of the subclaims.
Ein erfindungsgemäßes Bussystem umfasst ein Einspeisemodul, ein Verbrauchermodul und ein Datenkabel, welches das Einspeisemodul mit dem Verbrauchermodul verbindet. Dabei weist das Datenkabel mindestens eine erste Ader, eine zweite Ader, eine dritte Ader und eine vierte Ader auf, und das Einspeisemodul weist mindestens eine Gleichspannungsquelle auf, welche eine Einspeisespannung liefert. Das Einspeisemodul weist einen ersten Schalter auf, mittels welchem die von der Gleichspannungsquelle gelieferte Einspeisespannung zwischen der ersten Ader und der zweiten Ader anlegbar ist. Das Verbrauchermodul weist eine Detektionseinheit auf, welche eine zwischen der ersten Ader und der zweiten Ader anliegende erste Spannung überwacht. Das Verbrauchermodul weist eine Steuereinheit, insbesondere zur Steuerung eines Antriebs, auf, welche von einer Versorgungsspannungsquelle, die eine Versorgungsspannung liefert, versorgbar ist. Die Detektionseinheit weist eine ansteuerbare Schalteinheit auf, welche die Steuereinheit von der Versorgungsspannungsquelle trennt, wenn die Detektionseinheit bei der Überwachung der ersten Spannung ein Ausschaltsignal detektiert.A bus system according to the invention comprises a feed module, a consumer module and a data cable which connects the feed module to the consumer module. The data cable has at least a first wire, a second wire, a third wire and a fourth wire, and the feed module has at least one DC voltage source which supplies a feed voltage. The feed module has a first switch, by means of which the feed voltage supplied by the DC voltage source can be applied between the first wire and the second wire. The consumer module has a detection unit which monitors a first voltage present between the first wire and the second wire. The consumer module has a control unit, in particular for controlling a drive, which can be supplied by a supply voltage source that supplies a supply voltage. The detection unit has a controllable switching unit which isolates the control unit from the supply voltage source when the detection unit detects a switch-off signal when monitoring the first voltage.
Mittels des erfindungsgemäßen Bussystems ist ein STO-Signal als Ausschaltsignal einfach und sicher von dem Einspeisemodul zu der Steuereinheit des Verbrauchermoduls übertragbar, wodurch die Erzeugung eines Drehmomentes an dem elektrischen Antrieb zuverlässig verhindert wird. Zur Übertragung des Ausschaltsignals werden die vorhandenen Adern des Datenkabels genutzt, es entsteht somit kein zusätzlicher Verdrahtungsaufwand. Ferner sind Entwicklungskosten und Installationsaufwendungen verhältnismäßig gering.By means of the bus system according to the invention, an STO signal can be easily and safely transmitted as a switch-off signal from the feed module to the control unit of the consumer module, thereby reliably preventing the generation of torque on the electric drive. To transmit the switch-off signal, they are available The cores of the data cable are used, so there is no additional wiring required. Furthermore, development costs and installation costs are relatively low.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Einspeisemodul einen zweiten Schalter auf, mittels welchem die von der Gleichspannungsquelle gelieferte Einspeisespannung zwischen der dritten Ader und der vierten Ader anlegbar ist, und die Detektionseinheit überwacht eine zwischen der dritten Ader und der vierten Ader anliegende zweite Spannung. Die Schalteinheit trennt die Steuereinheit von der Versorgungsspannungsquelle, wenn die Detektionseinheit bei der Überwachung der zweiten Spannung ein Ausschaltsignal detektiert.According to an advantageous development, the feed module has a second switch, by means of which the feed voltage supplied by the DC voltage source can be applied between the third wire and the fourth wire, and the detection unit monitors a second voltage present between the third wire and the fourth wire. The switching unit disconnects the control unit from the supply voltage source when the detection unit detects a switch-off signal while monitoring the second voltage.
Im normalen Betrieb des Bussystems sind der erste Schalter und der zweite Schalter geschlossen. Somit umfasst das Einspeisemodul zwei voneinander unabhängige Spannungsquellen zur Versorgung von Komponenten des Verbrauchermoduls. In dem Verbrauchermodul sind dabei die zwischen der ersten Ader und der zweiten Ader anliegende erste Spannung und die zwischen der dritten Ader und der vierten Ader anliegende zweite Spannung verfügbar. Über beide Spannungsquellen ist jeweils ein Ausschaltsignal übertragbar. Mittels dieser Redundanz ist die Sicherheit vorteilhaft erhöht.During normal operation of the bus system, the first switch and the second switch are closed. The feed module thus comprises two independent voltage sources for supplying components of the consumer module. In the consumer module, the first voltage applied between the first wire and the second wire and the second voltage applied between the third wire and the fourth wire are available. A switch-off signal can be transmitted via both voltage sources. This redundancy advantageously increases security.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung detektiert die Detektionseinheit ein Ausschaltsignal, wenn die erste Spannung einen unteren Grenzwert unterschreitet und/oder wenn die zweite Spannung einen unteren Grenzwert unterschreitet. Durch Öffnen des ersten Schalters bricht die erste Spannung ein. Durch Öffnen des zweiten Schalters bricht die zweite Spannung ein. Ein solcher Spannungseinbruch ist verhältnismäßig schnell und sicher detektierbar.According to an advantageous development, the detection unit detects a switch-off signal when the first voltage falls below a lower limit and/or when the second voltage falls below a lower limit. When the first switch is opened, the first voltage drops. When the second switch is opened, the second voltage drops. Such a voltage drop can be detected relatively quickly and reliably.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Einspeisemodul eine Datenschnittstelle auf, welche über einen Übertrager und mindestens einen Kondensator mit der ersten Ader und der zweiten Ader verbunden ist, um ein differenzielles Datensignal an die erste Ader und die zweite Ader zu senden. Ebenso ist die Datenschnittstelle über einen Übertrager und mindestens einen Kondensator mit der dritten Ader und der vierten Ader verbunden, um ein differenzielles Datensignal von der dritten Ader und der vierten Ader zu empfangen. Das Einspeisemodul ist somit für eine Datenübertragung im Vollduplexmodus ausgebildet. Dabei ist die Datenschnittstelle galvanisch von den Adern des Datenkabels getrennt.According to a preferred embodiment, the feed module has a data interface which is connected to the first wire and the second wire via a transformer and at least one capacitor in order to send a differential data signal to the first wire and the second wire. Likewise, the data interface is connected to the third wire and the fourth wire via a transformer and at least one capacitor in order to receive a differential data signal from the third wire and the fourth wire. The feed module is therefore designed for data transmission in full duplex mode. The data interface is galvanically isolated from the wires of the data cable.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Verbrauchermodul eine Datenschnittstelle auf, welche über einen Übertrager und mindestens einen Kondensator mit der ersten Ader und der zweiten Ader verbunden ist, um ein differenzielles Datensignal von der ersten Ader und der zweiten Ader zu empfangen. Ebenso ist die Datenschnittstelle über einen Übertrager und mindestens einen Kondensator mit der dritten Ader und der vierten Ader verbunden, um ein differenzielles Datensignal an die dritte Ader und die vierte Ader zu senden. Das Verbrauchermodul ist somit für eine Datenübertragung im Vollduplexmodus ausgebildet. Dabei ist die Datenschnittstelle galvanisch von den Adern des Datenkabels getrennt.According to a preferred embodiment, the consumer module has a data interface which is connected to the first wire and the second wire via a transformer and at least one capacitor in order to receive a differential data signal from the first wire and the second wire. Likewise, the data interface is connected to the third wire and the fourth wire via a transformer and at least one capacitor in order to send a differential data signal to the third wire and the fourth wire. The consumer module is therefore designed for data transmission in full duplex mode. The data interface is galvanically isolated from the wires of the data cable.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Bussystems wird von dem Einspeisemodul ein Ausschaltsignal an die erste Ader und die zweite Ader gesendet. Von der Detektionseinheit wird die zwischen der ersten Ader und der zweiten Ader anliegende erste Spannung überwacht. Wenn bei der Überwachung der ersten Spannung das Ausschaltsignal detektiert wird, wird die Schalteinheit derart angesteuert, dass die Steuereinheit von der Versorgungsspannungsquelle getrennt wird. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein STO-Signal als Ausschaltsignal einfach und sicher von dem Einspeisemodul zu der Steuereinheit des Verbrauchermoduls übertragen. Dadurch wird die Erzeugung eines Drehmomentes an dem elektrischen Antrieb zuverlässig verhindert.According to a method according to the invention for operating a bus system according to the invention, a switch-off signal is sent from the feed module to the first wire and the second wire. The first voltage present between the first wire and the second wire is monitored by the detection unit. If the switch-off signal is detected when monitoring the first voltage, the switching unit is controlled in such a way that the control unit is separated from the supply voltage source. Using the method according to the invention, an STO signal is transmitted simply and safely from the feed module to the control unit of the consumer module as a switch-off signal. This reliably prevents the generation of torque on the electric drive.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Einspeisemodul einen zweiten Schalter auf, mittels welchem die von der Gleichspannungsquelle gelieferte Einspeisespannung zwischen der dritten Ader und der vierten Ader anlegbar ist. Dabei wird von dem Einspeisemodul ein Ausschaltsignal an die dritte Ader und die vierte Ader gesendet. Von der Detektionseinheit wird die zwischen der dritten Ader und der vierten Ader anliegende zweite Spannung überwacht. Wenn bei der Überwachung der zweiten Spannung das Ausschaltsignal detektiert wird, wird die Schalteinheit derart angesteuert, dass die Steuereinheit von der Versorgungsspannungsquelle getrennt wird. Somit ist über zwei Spannungsquellen jeweils ein Ausschaltsignal zu der Detektionseinheit des Verbrauchermoduls übertragbar. Mittels dieser Redundanz ist die Sicherheit vorteilhaft erhöht.According to an advantageous development, the feed module has a second switch, by means of which the feed voltage supplied by the DC voltage source can be applied between the third wire and the fourth wire. The feed module sends a switch-off signal to the third wire and the fourth wire. The second voltage present between the third wire and the fourth wire is monitored by the detection unit. If the switch-off signal is detected when monitoring the second voltage, the switching unit is controlled in such a way that the control unit is separated from the supply voltage source. A switch-off signal can therefore be transmitted to the detection unit of the consumer module via two voltage sources. This redundancy advantageously increases security.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Ausschaltsignal an die erste Ader und die zweite Ader gesendet, indem die Gleichspannungsquelle durch Öffnen des ersten Schalters von der ersten Ader und/oder von der zweiten Ader getrennt wird. Von der Detektionseinheit wird ein Ausschaltsignal detektiert, wenn die erste Spannung einen unteren Grenzwert unterschreitet. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Ausschaltsignal an die dritte Ader und die vierte Ader gesendet, indem die Gleichspannungsquelle durch Öffnen des zweiten Schalters von der dritten Ader und der vierten Ader getrennt wird. Von der Detektionseinheit wird ein Ausschaltsignal detektiert, wenn die zweite Spannung einen unteren Grenzwert unterschreitet.According to an advantageous embodiment, a switch-off signal is sent to the first wire and the second wire by disconnecting the DC voltage source from the first wire and/or from the second wire by opening the first switch. A switch-off signal is detected by the detection unit when the first voltage falls below a lower limit value. According to an advantageous embodiment, a switch-off signal is sent to the third wire and the fourth wire by the DC voltage source is separated from the third wire and the fourth wire by opening the second switch. A switch-off signal is detected by the detection unit when the second voltage falls below a lower limit value.
Im normalen Betrieb des Bussystems sind der erste Schalter und der zweite Schalter geschlossen. Durch Öffnen des ersten Schalters bricht die erste Spannung ein. Durch Öffnen des zweiten Schalters bricht die zweite Spannung ein. Ein solcher Spannungseinbruch wird von der Detektionseinheit verhältnismäßig schnell und sicher detektiert.During normal operation of the bus system, the first switch and the second switch are closed. When the first switch is opened, the first voltage drops. When the second switch is opened, the second voltage drops. Such a voltage drop is detected relatively quickly and reliably by the detection unit.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Ausschaltsignal an die erste Ader und die zweite Ader gesendet, indem ein Signal mit einer definierten Signalfrequenz in die erste Ader und die zweite Ader eingekoppelt wird. Von der Detektionseinheit wird ein Ausschaltsignal detektiert, wenn in der ersten Spannung ein Signal mit der Signalfrequenz erkannt wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Ausschaltsignal an die dritte Ader und die vierte Ader gesendet, indem ein Signal mit einer definierten Signalfrequenz in die dritte Ader und die vierte Ader eingekoppelt wird. Von der Detektionseinheit wird ein Ausschaltsignal detektiert, wenn in der zweiten Spannung ein Signal mit der Signalfrequenz erkannt wird.According to an advantageous embodiment, a switch-off signal is sent to the first wire and the second wire by coupling a signal with a defined signal frequency into the first wire and the second wire. A switch-off signal is detected by the detection unit when a signal with the signal frequency is detected in the first voltage. According to an advantageous embodiment, a switch-off signal is sent to the third wire and the fourth wire by coupling a signal with a defined signal frequency into the third wire and the fourth wire. A switch-off signal is detected by the detection unit when a signal with the signal frequency is detected in the second voltage.
Durch Einkopplung des Ausschaltsignals als Signal mit definierter Signalfrequenz stehen die erste Spannung sowie die zweite Spannung auch nach dem Senden des Ausschaltsignals weiterhin zur Versorgung von Komponenten des Verbrauchermoduls zur Verfügung. Das Verbrauchermodul weist eine elektronische Schaltung, beispielsweise in Form eines Bandpasses auf, von welcher das Signal mit der definierten Signalfrequenz erkannt wird.By coupling the switch-off signal as a signal with a defined signal frequency, the first voltage and the second voltage continue to be available to supply components of the consumer module even after the switch-off signal has been sent. The consumer module has an electronic circuit, for example in the form of a bandpass, from which the signal with the defined signal frequency is recognized.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Ausschaltsignal an die erste Ader und die zweite Ader gesendet, indem die Gleichspannungsquelle durch Öffnen und Schließen des ersten Schalters kurzzeitig von der ersten Ader und/oder von der zweiten Ader getrennt wird., Von der Detektionseinheit wird ein Ausschaltsignal detektiert, wenn eine kurzzeitige Unterbrechung der ersten Spannung erkannt wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Ausschaltsignal an die dritte Ader und die vierte Ader gesendet, indem die Gleichspannungsquelle durch Öffnen und Schließen des zweiten Schalters kurzzeitig von der dritten Ader und/oder von der vierten Ader getrennt wird. Von der Detektionseinheit wird ein Ausschaltsignal detektiert, wenn eine kurzzeitige Unterbrechung der zweiten Spannung erkannt wird.According to an advantageous embodiment, a switch-off signal is sent to the first wire and the second wire by briefly disconnecting the DC voltage source from the first wire and/or from the second wire by opening and closing the first switch. A switch-off signal is detected by the detection unit when a brief interruption in the first voltage is detected. According to an advantageous embodiment, a switch-off signal is sent to the third wire and the fourth wire by briefly disconnecting the DC voltage source from the third wire and/or from the fourth wire by opening and closing the second switch. A switch-off signal is detected by the detection unit when a brief interruption in the second voltage is detected.
Durch kurzzeitiges Öffnen und Schließen eines der Schalter stehen die erste Spannung sowie die zweite Spannung auch nach dem Senden des Ausschaltsignals weiterhin zur Versorgung von Komponenten des Verbrauchermoduls zur Verfügung. Das Verbrauchermodul weist eine elektronische Schaltung, beispielsweise in Form eines Hochpasses auf, von welcher eine kurzzeitige Unterbrechung der ersten Spannung sowie der zweiten Spannung erkannt wird.By briefly opening and closing one of the switches, the first voltage and the second voltage continue to be available to supply components of the consumer module even after the switch-off signal has been sent. The consumer module has an electronic circuit, for example in the form of a high pass, which detects a brief interruption in the first voltage and the second voltage.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Steuereinheit eine Auswerteeinheit auf, welche die zwischen der ersten Ader und der zweiten Ader anliegende erste Spannung sowie die zwischen der dritten Ader und der vierten Ader anliegende zweite Spannung überwacht. Wenn bei der Überwachung der ersten Spannung und/oder bei der Überwachung der zweiten Spannung das Ausschaltsignal detektiert wird, wird die Steuereinheit von der Versorgungsspannungsquelle getrennt. Neben Detektionseinheit überwacht somit zusätzlich die Steuereinheit die zwischen den Adern anliegenden Spannungen und trennt die Steuereinheit von der Versorgungsspannungsquelle, wenn das Ausschaltsignal detektiert wird. Mittels dieser zusätzlichen Redundanz ist die Sicherheit weiter erhöht.According to an advantageous development, the control unit has an evaluation unit which monitors the first voltage present between the first wire and the second wire and the second voltage present between the third wire and the fourth wire. If the switch-off signal is detected when monitoring the first voltage and/or when monitoring the second voltage, the control unit is disconnected from the supply voltage source. In addition to the detection unit, the control unit also monitors the voltages present between the wires and disconnects the control unit from the supply voltage source when the switch-off signal is detected. This additional redundancy further increases security.
Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, further sensible combination options of claims and/or individual claim features and/or features of the description and/or the figures arise, in particular from the task and/or the task posed by comparison with the prior art.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Abbildungen stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Es zeigt:
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1 : eine schematische Darstellung eines Bussystems.
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1 : a schematic representation of a bus system.
In der
Das Datenkabel 30 weist eine erste Ader 31, eine zweite Ader 32, eine dritte Ader 33 und eine vierte Ader 34 auf. Die erste Ader 31 und die zweite Ader 32 bilden ein erstes Adernpaar, über welches differenzielle Datensignale übertragbar sind. Die dritte Ader 33 und die vierte Ader 34 bilden ein zweites Adernpaar, über welches ebenfalls differenzielle Datensignale übertragbar sind.The
Das Einspeisemodul 10 weist eine Datenschnittstelle 123 auf. Die Datenschnittstelle 123 ist über einen Übertrager 125 und einen Kondensator 127 mit der ersten Ader 31 verbunden. Die Datenschnittstelle 123 ist über den Übertrager 125 und einen weiteren Kondensator 127 mit der zweiten Ader 32 verbunden. Die Datenschnittstelle 123 ist dazu eingerichtet, ein differenzielles Datensignal an die erste Ader 31 und die zweite Ader 32 zu senden.The
Die Datenschnittstelle 123 des Einspeisemoduls 10 ist über einen weiteren Übertrager 125 und einen weiteren Kondensator 127 mit der dritten Ader 33 verbunden. Die Datenschnittstelle 123 ist über den Übertrager 125 und einen weiteren Kondensator 127 mit der vierten Ader 34 verbunden. Die Datenschnittstelle 123 ist dazu eingerichtet, ein differenzielles Datensignal von der dritten Ader 33 und der vierten Ader 34 zu empfangen.The data interface 123 of the
Das Verbrauchermodul 20 weist auch eine Datenschnittstelle 123 auf. Die Datenschnittstelle 123 ist über einen Übertrager 125 und einen Kondensator 127 mit der ersten Ader 31 verbunden. Die Datenschnittstelle 123 ist über den Übertrager 125 und einen weiteren Kondensator 127 mit der zweiten Ader 32 verbunden. Die Datenschnittstelle 123 ist dazu eingerichtet, ein differenzielles Datensignal von der ersten Ader 31 und der zweiten Ader 32 zu empfangen.The
Die Datenschnittstelle 123 des Verbrauchermoduls 20 ist über einen weiteren Übertrager 125 und einen weiteren Kondensator 127 mit der dritten Ader 33 verbunden. Die Datenschnittstelle 123 ist über den Übertrager 125 und einen weiteren Kondensator 127 mit der vierten Ader 34 verbunden. Die Datenschnittstelle 123 ist dazu eingerichtet, ein differenzielles Datensignal an die dritte Ader 33 und die vierte Ader 34 zu senden.The data interface 123 of the
Das Einspeisemodul 10 weist eine Gleichspannungsquelle 105 auf, welche eine Einspeisespannung UE liefert. Das Einspeisemodul 10 weist einen ersten Schalter 11 auf. Wenn der erste Schalter 11 geschlossen ist, so ist die Gleichspannungsquelle 105 über eine Induktivität 121 mit der ersten Ader 31 verbunden und über eine weitere Induktivität 121 mit der zweiten Ader 32 verbunden. Wenn der erste Schalter 11 geschlossen ist, so liegt die von der Gleichspannungsquelle 105 gelieferte Einspeisespannung UE als erste Spannung U1 zwischen der ersten Ader 31 und der zweiten Ader 32 an.The
Das Einspeisemodul 10 weist auch einen zweiten Schalter 12 auf. Wenn der zweite Schalter 12 geschlossen ist, so ist die Gleichspannungsquelle 105 über eine Induktivität 121 mit der dritten Ader 33 verbunden und über eine weitere Induktivität 121 mit der vierten Ader 34 verbunden. Wenn der zweite Schalter 12 geschlossen ist, so liegt die von der Gleichspannungsquelle 105 gelieferte Einspeisespannung UE als zweite Spannung U2 zwischen der dritten Ader 33 und der vierten Ader 34 an.The
Das Verbrauchermodul 20 weist eine Steuereinheit 27 auf. Die Steuereinheit 27 ist beispielsweise ein Wechselrichter oder ein Frequenzumrichter und dient zur Steuerung eines elektrischen Antriebs. Die Steuereinheit 27 ist mit einer Versorgungsspannungsquelle 29, die eine Versorgungsspannung UV liefert, verbunden und von der Versorgungsspannungsquelle 29 mit elektrischer Energie versorgbar.The
Das Verbrauchermodul 20 weist eine Detektionseinheit 25 auf. Die Detektionseinheit 25 ist über eine Induktivität 121 mit der ersten Ader 31 verbunden und über eine weitere Induktivität 121 mit der zweiten Ader 32 verbunden. Die Detektionseinheit 25 überwacht die zwischen der ersten Ader 31 und der zweiten Ader 32 anliegende erste Spannung U1.The
Die Detektionseinheit 25 ist ferner über eine Induktivität 121 mit der dritten Ader 33 verbunden und über eine weitere Induktivität 121 mit der vierten Ader 34 verbunden. Die Detektionseinheit 25 überwacht die zwischen der dritten Ader 33 und der vierten Ader 34 anliegende zweite Spannung U2.The
Die Detektionseinheit 25 weist eine ansteuerbare Schalteinheit 23 auf. Die Schalteinheit 23 umfasst vorliegend einen ersten Transistor 41 und einen zweiten Transistor 42. Die Transistoren 41, 42 sind vorliegend als selbstsperrende Transistoren, insbesondere als Bipolartransistoren, ausgebildet. Alternativ sind auch beispielsweise Feldeffekttransistoren oder Relais, denkbar.The
Eine Basis des ersten Transistors 41 ist mit der ersten Ader 31 verbunden. Ein Emitter des ersten Transistors 41 ist mit der zweiten Ader 32 verbunden. Eine Basis des zweiten Transistors 42 ist mit der dritten Ader 33 verbunden. Ein Emitter des zweiten Transistors 42 ist mit der vierten Ader 34 verbunden. Wenn zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors 41, 42 eine Spannung anliegt, so ist der entsprechende Transistor 41, 42 leitend. Wenn zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors 41, 42 keine Spannung anliegt, so ist der entsprechende Transistor 41, 42 sperrend.A base of the
Die Transistoren 41, 42 der Schalteinheit 23 sind elektrisch seriell verschaltet und bilden mit der Steuereinheit 27 und der Versorgungsspannungsquelle 29 einen Schaltkreis. Wenn der erste Transistor 41 und der zweite Transistor 42 leitend sind, so ist der besagte Schaltkreis geschlossen und die von der Versorgungsspannungsquelle 29 gelieferte Versorgungsspannung UV liegt an der Steuereinheit 27 an. Wenn der erste Transistor 41 oder der zweite Transistor 42 sperrend ist, so ist der besagte Schaltkreis unterbrochen, und die Versorgungsspannung UV liegt nicht an der Steuereinheit 27 an.The
Wenn der erste Schalter 11 des Einspeisemoduls 10 geschlossen ist, so liegt die von der Gleichspannungsquelle 105 gelieferte Einspeisespannung UE als erste Spannung U1 zwischen der Basis und dem Emitter des ersten Transistors 41 an. Der erste Transistor 41 ist somit leitend. Wenn der erste Schalter 11 des Einspeisemoduls 10 geöffnet ist, so liegt keine Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des ersten Transistors 41 an. Der erste Transistor 41 ist somit sperrend.When the
Wenn der zweite Schalter 12 des Einspeisemoduls 10 geschlossen ist, so liegt die von der Gleichspannungsquelle 105 gelieferte Einspeisespannung UE als zweite Spannung U2 zwischen der Basis und dem Emitter des zweiten Transistors 42 an. Der zweite Transistor 42 ist somit leitend. Wenn der zweite Schalter 12 des Einspeisemoduls 10 geöffnet ist, so liegt keine Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des zweiten Transistors 42 an. Der zweite Transistor 42 ist somit sperrend.When the
Ein Ausschaltsignal wird an die erste Ader 31 und die zweite Ader 32 gesendet, indem der erste Schalter 11 geöffnet wird. Das Ausschaltsignal wird von der Detektionseinheit 25 als Spannungseinbruch der ersten Spannung U1 detektiert, sobald die erste Spannung U1 einen unteren Grenzwert unterschreitet. Daraufhin wird der erste Transistor 41 sperrend. Die Schalteinheit 23 trennt somit die Steuereinheit 27 von der Versorgungsspannungsquelle 29, wenn die Detektionseinheit 25 bei der Überwachung der ersten Spannung U1 das Ausschaltsignal detektiert.A turn-off signal is sent to the
Ein Ausschaltsignal wird an die dritte Ader 33 und die vierte Ader 34 gesendet, indem der zweite Schalter 12 geöffnet wird. Das Ausschaltsignal wird von der Detektionseinheit 25 als Spannungseinbruch der zweiten Spannung U2 detektiert, sobald die zweite Spannung U2 einen unteren Grenzwert unterschreitet. Daraufhin wird der zweite Transistor 42 sperrend. Die Schalteinheit 23 trennt somit die Steuereinheit 27 von der Versorgungsspannungsquelle 29, wenn die Detektionseinheit 25 bei der Überwachung der zweiten Spannung U2 das Ausschaltsignal detektiert.A turn-off signal is sent to the
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- EinspeisemodulFeed module
- 1111
- erster Schalterfirst switch
- 1212
- zweiter Schaltersecond switch
- 2020
- VerbrauchermodulConsumer module
- 2323
- SchalteinheitSwitching unit
- 2525
- DetektionseinheitDetection unit
- 2727
- SteuereinheitControl unit
- 2929
- VersorgungsspannungsquelleSupply voltage source
- 3030
- DatenkabelData cable
- 3131
- erste Aderfirst wire
- 3232
- zweite Adersecond wire
- 3333
- dritte Aderthird wire
- 3434
- vierte Aderfourth wire
- 4141
- erster Transistorfirst transistor
- 4242
- zweiter Transistorsecond transistor
- 105105
- GleichspannungsquelleDC voltage source
- 121121
- Induktivitätinductance
- 123123
- DatenschnittstelleData interface
- 125125
- Übertragertransformer
- 127127
- Kondensatorcapacitor
- UEU.E
- Einspeisespannungsupply voltage
- U1U1
- erste Spannungfirst tension
- U2U2
- zweite Spannungsecond voltage
- UVUV
- VersorgungsspannungSupply voltage
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102016109450 A1 [0006]DE 102016109450 A1 [0006]
- DE 102015116800 B3 [0007]DE 102015116800 B3 [0007]
- DE 102015116802 B3 [0008]DE 102015116802 B3 [0008]
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-
2023
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- 2023-03-13 WO PCT/EP2023/056384 patent/WO2023198379A1/en unknown
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Also Published As
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