DE10306973B4

DE10306973B4 - Einrichtung zur Datenübertragung zwischen einem ortfesten und mindestens einem mobilen Teilnehmer oder zwischen mobilen Teilnehmern

Info

Publication number: DE10306973B4
Application number: DE2003106973
Authority: DE
Inventors: Bernhard Gottwald; Marcus Gutzmer; Klaus-Peter Linzmaier; Michael Pommer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: DE10306973A1

Abstract

Einrichtung zur Datenübertragung zwischen einem ortsfesten Teilnehmer (1) und mindestens einem mobilen Teilnehmer (2, 3) oder zwischen mindestens zwei mobilen Teilnehmern (2, 3) über eine Schleifleitung (11), die in mindestens zwei aufeinanderfolgende getrennte Leitungssegmente (14, 15, 16, 17) unterteilt ist, wobei die Leitungssegmente (14, 15, 16, 17) über eigene Leitungskoppler (9, 10) und einen gemeinsamen Datenbus (18) mit dem ortsfesten Teilnehmer (1) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (23) zwischen den aufeinanderfolgenden Leitungssegmenten (z. B. 15, 16) durch einen vorbeifahrenden mobilen Teilnehmer (z. B. 2) kurzschließbar ist, dass die Leitungskoppler (9, 10) Verzögerungseinrichtungen (19, 20) enthalten, welche ein von dem ortsfesten Teilnehmer (1) oder einem der mobilen Teilnehmer (2, 3) gesendetes und auf den Datenbus (18) gelangtes Datentelegramm (D) mit von Leitungskoppler zu Leitungskoppler unterschiedlichen Verzögerungen (VZ1, VZ2) auf die unterschiedlichen Leitungssegmente (15, 16) übergeben, und dass die Leitungskoppler (9, 10) Überwachungseinrichtungen (21, 22) enthalten, die die zugehörigen Leitungssegmente...

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Datenübertragung zwischen einem ortsfesten Teilnehmer und mindestens einem mobilen Teilnehmer oder zwischen mindestens zwei mobilen Teilnehmern über eine Schleifleitung, die in mindestens zwei aufeinanderfolgende getrennte Leitungssegmente unterteilt ist, wobei die Leitungssegmente über eigene Leitungskoppler und einen gemeinsamen Datenbus mit dem ortsfesten Teilnehmer verbunden sind.

Eine derartige aus der DE 100 59 072 A1 bekannte Einrichtung findet in Anlagen, wie Hochregallager, Krananlagen, Aufzüge, Transporteinrichtungen, Hängebahnen, Werkzeugwechselwagen usw., Verwendung. Mit Automatisierungsgeräten o. dgl. bestückte Fahrzeuge oder Fördergeräte kommunizieren über fahrzeugeigene Teilnehmer und einen ortsfesten Teilnehmer untereinander bzw. mit einem ortsfesten Leitsystem. Die Teilnehmer sind über Leitungskoppler an einer zweiadrigen Schleifleitung angeschlossen, wobei im Fall der mobilen Teilnehmer der Anschluss über Stromabnehmer erfolgt. Die Leitungskoppler dienen dazu, von den zugeordneten Teilnehmern gesendete Daten energieverstärkt auf die Schleifleitung zu geben und energieverstärkte Daten auf der Schleifleitung in energiearme Empfangsdaten für die Teilnehmer umzusetzen.

Aus der US 5 149 024 ist eine weitere Einrichtung mit mobilen Teilnehmern und einer Schleifleitung mit Adern zur Energie- und Informationsversorgung der Teilnehmer bekannt. Drei zusätzliche Adern definieren durch Unterbrechungen Leitungssegmente und sind derart verschaltet, dass es zu einem detektierbaren Kurzschluss kommt, wenn einer der Teilnehmer in ein Leitungssegment einfährt und sich in dem unmittelbar darauf folgenden Leitungssegment bereits ein anderer Teilnehmer befindet; der einfahrende Teilnehmer wird dann automatisch angehalten.

Aus der DE 44 13 538 C2 sind ebenfalls Schleifleitungen zur Energie- und Datenübertragung an einem mobilen Teilnehmer bekannt, der einen Leitungskoppler (Signalwandler) zur Umsetzung der parallelen Datenübertragungssignale auf der Schleifleitung in ein serielles Übertragungstelegramm aufweist.

Bei weitläufigen Anlagen ist eine Unterteilung der Schleifleitung in aufeinanderfolgende getrennte Leitungssegmente erforderlich, wobei die Leitungssegmente über eigene Leitungskoppler und einen diesen gemeinsamen Datenbus mit dem ortsfesten Teilnehmer verbunden ist. Bisher wurde der Übergang zwischen den aufeinanderfolgenden Leitungssegmenten so gestaltet, dass es beim Überfahren durch einen mobilen Teilnehmer nicht zu einem Kurzschluss zwischen den Leitungssegmenten kam. Die von den Leitungskopplern auf die zugehörigen Leitungssegmente gegebenen Daten unterliegen nämlich systembedingten Laufzeitdifferenzen, so dass es im Kurzschlussfall aufgrund der Überlagerung der laufzeitverschiedenen Daten zu einer erheblichen Störung der Datenübertragung und darüber hinaus zu einer thermischen Überlastung und ggf. Zerstörung der Leitungskoppler käme. Andererseits erfordert aber die Vermeidung von solchen Kurzschlüssen aufwändige Doppelschnitte oder Isolierschnitte zwischen den Leitungssegmenten. Weiterhin treten beim Überfahren des Übergangs zwischen aufeinanderfolgenden Leitungssegmenten unerwünschte Unterbrechungen in der Datenübertragung auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den konstruktiven Aufwand im Übergangsbereich zwischen aufeinanderfolgenden Leitungssegmenten zu verringern und zugleich eine unterbrechungsfreie Datenübertragung zu ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei der Einrichtung der eingangs angegebenen Art der Übergang zwischen den aufeinanderfolgenden Leitungssegmenten durch einen vorbeifahrenden mobilen Teilnehmer kurzschließbar ist, dass die Leitungskoppler Verzögerungseinrichtungen enthalten, welche ein von dem ortsfesten Teilnehmer oder einem der mobilen Teilnehmer gesendetes und auf den Datenbus gelangtes Datentelegramm mit von Leitungskoppler zu Leitungskoppler unterschiedlichen Verzögerungen auf die unterschiedlichen Leitungssegmente übergeben, und dass die Leitungskoppler Überwachungseinrichtungen enthalten, die die zugehörigen Leitungssegmente daraufhin überwachen, ob auf diesen bereits das Datentelegramm vorliegt, und in diesem Fall die Übergabe des Datentelegramms von dem Datenbus auf das jeweils zugehörige Leitungssegment unterdrücken.

Da ein Kurzschluss zwischen aufeinanderfolgenden Leitungssegmenten durch einen vorbeifahrenden mobilen Teilnehmer zugelassen wird, sind besondere Ausgestaltungen des Übergangs zwischen den Leitungssegmenten, z. B. Doppelschnitte, nicht mehr erforderlich. Damit es im Kurzschlussfall nicht zu Datenkollisionen kommt, übergeben die an den unterschiedlichen Leitungssegmenten angeschlossenen Leitungskoppler das Datentelegramm von dem Datenbus mit unterschiedlichen Verzögerungen, also zeitlich unterschiedlich versetzt, auf die Leitungssegmente, wobei aber zuvor geprüft wird, ob sich nicht bereits ein Datentelegramm auf dem jeweiligen Leitungssegment befindet; ist dies der Fall, so wird die Übergabe des Datentelegramms auf das jeweils zugehörige Leitungssegment unterdrückt. Dadurch wird sichergestellt, dass während eines bestehenden Kurzschlusses immer nur ein Leitungskoppler Datentelegramme auf die vom Kurzschluss betroffenen Leitungssegmente geben kann.

Wenn es erst während der Übergabe eines Datentelegramms auf die Leitungssegmente zu einem Kurzschluss zwischen diesen kommt, entsteht eine Datenkollision und das Datentelegramm auf den kurzgeschlossenen Leitungssegmenten wird zerstört. Um die Datenkollision so kurz wie möglich zu halten, ist vorgesehen, dass die Überwachungseinrichtungen das von ihnen selbst auf das jeweils zugehörige Leitungssegment gegebene Datentelegramm während der Übergabe auf Unversehrtheit überwachen und im Falle einer Störung des Datentelegramms auf dem Leitungssegment die Übergabe unterbrechen. Nach der Unterbrechung der Übergabe des Datentelegramms kann eine erneute Übergabe gestartet werden. Dabei wird, wie oben bereits erläutert, bei weiterhin bestehendem Kurzschluss sichergestellt, dass immer nur ein Leitungskoppler Datentelegramme auf die vom Kurzschluss betroffenen Leitungssegmente geben kann.

Um zu verhindern, dass bei einem länger andauernden Kurzschluss immer nur ein und derselbe Leitungskoppler, nämlich der mit der kürzesten Verzögerung, ständig Datentelegramme auf die kurzgeschlossenen Leitungssegmente gibt und dadurch möglicherweise überlastet wird, kann die Unterdrückung der Übergabe des Datentelegramms auf das Leitungssegment an eine zentrale Steuereinrichtung gemeldet werden, die dann, wenn einer der Leitungskoppler mehrfach nacheinander alleine das Datentelegramm auf das zugehörige Leitungssegment gibt, diesen Leitungskoppler für eine vorgegebene Zeit inhibiert. Während der Zeit, in der der Leitungskoppler inhibiert ist, übernimmt automatisch der Leitungskoppler mit der nächst höheren Verzögerung die Übergabe der Datentelegramme auf die Leitungssegmente. Die zentrale Steuerung kann alternativ auch alle von einem Kurzschluss betroffenen Leitungskoppler derart steuern, dass diese abwechselnd nacheinander die Übergabe von Datentelegrammen auf die Leitungssegmente vornehmen.

Alternativ zu einer zentralen Steuerung können die Leitungskoppler auch selbst dafür sorgen, dass bei einem länger andauernden Kurzschluss nicht immer nur ein und derselbe Leitungskoppler ständig Datentelegramme auf die kurzgeschlossenen Leitungssegmente gibt. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass jeder Leitungskoppler nach Übergabe eines Datentelegramms auf das zugehörige Leitungssegment die Übergabe von weiteren, nachfolgenden Datentelegrammen zunächst unterdrückt und erst in Abhängigkeit von einer Auswertung der von der Überwachungseinrichtung auf dem Leitungssegment erfassten Datentelegrammen und ihren Verzögerungen wieder aufnimmt. Während der Leitungskoppler die Übergabe von weiteren, nachfolgenden Datentelegrammen unterdrückt, hat ein anderer der über die Leitungssegmente kurzgeschlossenen Leitungskoppler die Möglichkeit, Datentelegramme auf die Leitungssegmente zu übergeben. Geschieht dies nicht innerhalb der höchsten aller vorgesehenen Verzögerungen der Leitungskoppler, so liegt kein Kurzschluss mehr vor und der Leitungskoppler übergibt das zurückgehaltene Datentelegramm auf das zugehörige Leitungssegment.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen.

Die gezeigte Einrichtung enthält einen ortsfesten Teilnehmer 1 und zwei oder mehr mobile Teilnehmer 2 und 3, die hier z. B. in Fahrzeugen 4 und 5 entlang einer Schiene 6 verfahrbar sind. Einsatzgebiete für solche Fahrzeuge sind beispielsweise Hochregallager, Krananlagen, Aufzüge, Transporteinrichtungen, Hängebahnen, Werkzeugwechselwagen usw. In der Regel enthalten die Fahrzeuge 4 und 5 hier nicht gezeigte Automatisierungsgeräte, die über die fahrzeugeigenen Teilnehmer 2 und 3 und den ortsfesten Teilnehmer 1 untereinander bzw. mit einem ortsfesten Leitsystem kommunizieren. Die Teilnehmer 1, 2 und 3, die hier sowohl sende- als auch empfangsfähig ausgebildet sind, sind über Leitungskoppler 7, 8, 9 und 10 an einer zweiadrigen Schleifleitung 11 angeschlossen, wobei im Fall der mobilen Teilnehmer 2 und 3 der Anschluss über Stromabnehmer 12 bzw. 13 erfolgt. Die Leitungskoppler 7 bis 10 dienen dazu, von den zugeordneten Teilnehmern 1, 2 und 3 gesendete Daten energieverstärkt auf die Schleifleitung 11 zu geben bzw. energieverstärkte Daten auf der Schleifleitung 11 in energiearme Empfangsdaten für die Teilnehmer 1, 2 und 3 umzusetzen.

Aufgrund der Weitläufigkeit der Anlage ist die Schleifleitung 11 in aufeinanderfolgende getrennte Leitungssegmente 14, 15, 16, 17 unterteilt, wobei die Leitungssegmente, hier 15 und 16, über eigene Leitungskoppler 9, 10 und einen gemeinsamen Datenbus 18 mit dem ortsfesten Teilnehmer 1 verbunden sind. Jeder der über den Datenbus 18 mit dem ortsfesten Teilnehmer 1 verbundenen Leitungskoppler 9, 10 enthält jeweils eine Verzögerungseinrichtung 19 bzw. 20 und eine Überwachungseinrichtung 21 bzw. 22. Die Verzögerungseinrichtungen 19, 20 übergeben ein von dem ortsfesten Teilnehmer 1 direkt auf den Datenbus 18 oder von einem der mobilen Teilnehmer, z. B. 2, über den Leitungskoppler 9 auf den Datenbus 18 gegebenes Datentelegramm D mit unterschiedlichen Verzögerungen VZ1 bzw. VZ2 auf die unterschiedlichen Leitungssegmente 15, 16. Die Überwachungseinrichtungen 21, 22 überwachen die zugehörigen Leitungssegmente 15 bzw. 16 daraufhin, ob auf diesen bereits das Datentelegramm D vorliegt. Dies ist dann der Fall, wenn beispielsweise das Fahrzeug 4 den Übergang 23 zwischen den Leitungssegmenten 15 und 16 passiert und mit seinen Stromabnehmern 12 die beiden Leitungssegmente 15 und 16 miteinander kurzschließt. In diesem Fall kann die Überwachungseinrichtung 22 des Leitungskopplers 10 innerhalb der Verzögerungszeitdifferenz VZ2–VZ1 erkennen, ob der Leitungskoppler 9 bereits dabei ist, das Datentelegramm D auf die kurzgeschlossenen Leitungssegmente 15 und 16 zu übergeben, und unterdrückt dann die Übergabe des Datentelegramms durch den Leitungskoppler 10.

Wenn es während der Übergabe des Datentelegramms D durch die Leitungskoppler 9 und 10 auf die Leitungssegmente 15 und 16 zu einem Kurzschluss zwischen diesen kommt, entsteht eine Datenkollision. Um die Datenkollision so kurz wie möglich zu halten, überwachen die Überwachungseinrichtungen 21, 22 das auf das jeweils zugehörige Leitungssegment 15 bzw. 16 gegebene Datentelegramm D während der Übergabe auf Unversehrtheit und unterbrechen im Falle einer Störung des Datentelegramms D auf dem Leitungssegment 15, 16 die Übergabe. Nach der Unterbrechung wird die Übergabe des Datentelegramms wiederholt, wobei dann bei weiterhin bestehendem Kurzschluss sichergestellt ist, dass immer nur einer der Leitungskoppler 9, 10 Datentelegramme auf die vom Kurzschluss betroffenen Leitungssegmente 15, 16 geben kann.

Um zu verhindern, dass bei einem länger andauernden Kurzschluss immer nur der Leitungskoppler 9 mit der kürzesten Verzögerung VZ1, ständig Datentelegramme D auf die kurzgeschlossenen Leitungssegmente 15, 16 gibt und dadurch möglicherweise überlastet wird, unterdrückt der Leitungskoppler 9 nach Übergabe des Datentelegramms D auf die kurzgeschlossenen Leitungssegment 15, 16 zunächst die Übergabe von weiteren, nachfolgenden Datentelegrammen, so dass im Kurzschlussfall ein anderer am Kurzschluss beteiligtet Leitungskoppler die Möglichkeit hat, das nächste Datentelegramm auf die Lei tungssegmente zu geben. Die Überwachungseinrichtung 21 erfasst die auf dem Leitungssegment 15 erscheinenden Datentelegramme und ihre Verzögerungen und entscheidet durch deren Auswertung, wann der Leitungskoppler 9 wieder ein Datentelegramm auf das zugehörige Leitungssegment 15 geben darf.

Bei insgesamt n Leitungssegmenten 14, 15, 16, 17 und n zugehörigen Leitungskopplern 9, 10 können im Falle eines Kurzschlusses aller n Leitungssegmente n verschiedene Verzögerungen VZ1 < VZ2 < ... < VZn auftreten. Für jeden der n Leitungskoppler gilt folgender Algorithmus: Hat der Leitungskoppler ein Datentelegramm auf das zugehörige Leitungssegment übergeben, so unterdrückt er die Übergabe weiterer, nachfolgender Datentelegramme, bis auf dem Leitungssegment ein Datentelegramm mit einer geringeren Verzögerung als der des Leitungskopplers oder mit der höchstmöglichen Verzögerung VZn erscheint. Danach kann der Leitungskoppler wieder ein Datentelegramm mit der eigenen Verzögerung auf das Leitungssegment übergeben. Erscheint innerhalb der höchstmöglichen Verzögerung VZn kein Datentelegramm auf dem Leitungssegment, so übergibt der Leitungskoppler das zurückgehaltene Datentelegramm auf das Leitungssegment. Damit wird erreicht, dass im Kurzschlussfall alle beteiligten Leitungskoppler abwechselnd nacheinander Datentelegramme auf die kurzgeschlossenen Leitungssegmente geben.

Claims

Einrichtung zur Datenübertragung zwischen einem ortsfesten Teilnehmer (1) und mindestens einem mobilen Teilnehmer (2, 3) oder zwischen mindestens zwei mobilen Teilnehmern (2, 3) über eine Schleifleitung (11), die in mindestens zwei aufeinanderfolgende getrennte Leitungssegmente (14, 15, 16, 17) unterteilt ist, wobei die Leitungssegmente (14, 15, 16, 17) über eigene Leitungskoppler (9, 10) und einen gemeinsamen Datenbus (18) mit dem ortsfesten Teilnehmer (1) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (23) zwischen den aufeinanderfolgenden Leitungssegmenten (z. B. 15, 16) durch einen vorbeifahrenden mobilen Teilnehmer (z. B. 2) kurzschließbar ist, dass die Leitungskoppler (9, 10) Verzögerungseinrichtungen (19, 20) enthalten, welche ein von dem ortsfesten Teilnehmer (1) oder einem der mobilen Teilnehmer (2, 3) gesendetes und auf den Datenbus (18) gelangtes Datentelegramm (D) mit von Leitungskoppler zu Leitungskoppler unterschiedlichen Verzögerungen (VZ1, VZ2) auf die unterschiedlichen Leitungssegmente (15, 16) übergeben, und dass die Leitungskoppler (9, 10) Überwachungseinrichtungen (21, 22) enthalten, die die zugehörigen Leitungssegmente (15, 16) daraufhin überwachen, ob auf diesen bereits das Datentelegramm (D) vorliegt, und in diesem Fall die Übergabe des Datentelegramms (D) von dem Datenbus (18) auf das jeweils zugehörige Leitungssegment (15, 16) unterdrücken.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtungen (21, 22) das von ihnen selbst auf das jeweils zugehörige Leitungssegment (15, 16) gegebene Datentelegramm (D) während der Übergabe auf Unversehrtheit überwachen und im Falle einer Störung des Datentelegramms (D) auf dem Leitungssegment (15, 16) die Übergabe unterbrechen.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Unterbrechung der Übergabe des Datentelegramms (D) eine erneute Übergabe gestartet wird.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdrückung der Übergabe des Datentelegramms (D) auf das Leitungssegment (15, 16) an eine zentrale Steuereinrichtung (24) gemeldet wird, die dann, wenn einer der Leitungskoppler (9, 10) mehrfach nacheinander alleine das Datentelegramm (D) auf das zugehörige Leitungssegment (15, 16) gibt, diesen Leitungskoppler (9, 10) für eine vorgegebene Zeit inhibiert.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leitungskoppler (z. B. 9) nach Übergabe eines Datentelegramms (D) auf das zugehörige Leitungssegment (15) die Übergabe von weiteren, nachfolgenden Datentelegrammen zunächst unterdrückt und erst in Abhängigkeit von einer Auswertung der von der Überwachungseinrichtung (21) auf dem Leitungssegment (15) erfassten Datentelegrammen und ihren Verzögerungen wieder aufnimmt.