DE19600997A1

DE19600997A1 - Signals processing network bus-system for data transmission between subscribers

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Publication number: DE19600997A1
Application number: DE1996100997
Authority: DE
Inventors: Christoph Leifer
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2016-01-13
Also published as: DE19600997C2

Abstract

The bus subscribers (1) are arranged one after the other along a carrying rail (2), each having signal processing units or modules and being connected with all the others, as in a network, through a bus coupling module (3) that reproduces the signals for the bus subscribers. Each subscriber has an individual address and the signals are passed along the bar by radio waves. For this purpose, each subscriber has a coupling input (4) and a coupling output (5). Optical fibres can be used between adjacent subscribers. Each subscriber possesses a unit (8) for evaluating data transfer to a working stage (9) with separate terminals (6, 7), supplying power if needed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bussystem zum Über tragen von Daten zwischen Busteilnehmern der im Gat tungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.The invention relates to a bus system for over carry data between bus participants in the gat term of patent claim 1 designated Art.

Ein solches Bussystem dient der Vernetzung von Bauein heiten für die Signalverarbeitung, hierzu gehören Lo gikeinheiten, Signaleinheiten, Zähleinheiten, Relais einheiten, Kleinsteuerungen, Einheiten zur Signaltren nung, -wandlung und -bearbeitung oder dergleichen. Die se als Busteilnehmer zu bezeichnenden Baueinheiten wer den in der Regel in Schaltschränken oder Klemmenkästen nach Art von Klemmen auf einer Tragschiene aneinander gereiht. Über das Bussystem kann jeder der mit einer individuellen Adresse versehenen Busteilnehmer ange steuert werden und Quittungssignale übermitteln, auch können die Busteilnehmer untereinander über das Bussy stem kommunizieren. In jedem Falle ist es erforderlich, die Busteilnehmer über das Bussystem mit einer zentra len Steuereinheit und untereinander zur Signalübermitt lung zu verbinden, was in bekannter Ausführung über elektrische Signale geschieht, für die eine entspre chende Kontaktierung vorgesehen werden muß, vergleiche EP- 0 364 618 A1. Die einzelnen Busteilnehmer haben da zu mehr oder weniger komplizierte Kontaktverbindungen, meist in Gestalt von Kontaktsätzen, die nicht nur der Stromzufuhr der einzelnen Einheiten oder Module sondern auch dem Datentransfer zugeordnet sind. Zum einen ist eine elektrische Kontaktverbindung mit der üblichen Störanfälligkeit infolge Korrosion, Verschmutzung oder dergleichen behaftet, zum anderen macht es die elektri sche Kontaktverbindung erforderlich, im Innern der Bus teilnehmer die Arbeitskreise und die Datenübertragung galvanisch voneinander zu trennen, wozu unter anderem Optokoppler verwendet werden.Such a bus system serves to network Bauein units for signal processing, including Lo gik units, signal units, counting units, relays units, small controls, units for signal doors tion, conversion and processing or the like. The units to be designated as bus participants usually in control cabinets or terminal boxes together like a clamp on a mounting rail ranked. Anyone with a individual address provided bus participants are controlled and transmit acknowledgment signals, too the bus participants can communicate with each other via the Bussy communicate stem. In any case, it is necessary the bus participants via the bus system with a zentra len control unit and among themselves for signal transmission lung to connect what is known about electrical signals happen for which one corresponds Appropriate contacting must be provided, compare EP-0 364 618 A1. The individual bus participants have there contact connections that are more or less complicated, mostly in the form of contact sentences that not only the Power supply to the individual units or modules instead are also assigned to the data transfer. For one thing an electrical contact connection with the usual Susceptibility to failure due to corrosion, contamination or the like, on the other hand it makes the electri Contact connection required, inside the bus Participants the working groups and the data transmission to be galvanically separated from each other, which is why Optocouplers are used.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Bus system der gattungsgemäßen Art zu verbessern, indem für den Datentransfer zwischen den einzelnen Busteilnehmern ein kontaktfreies Übertragungssystem vorgesehen wird, welches zugleich die galvanische Trennung der einzelnen Busteilnehmer von den Arbeitskreisen sicherstellt.The object of the invention is now a bus improve system of the generic type by for the data transfer between the individual bus participants a contactless transmission system is provided, which is also the galvanic isolation of the individual Ensures bus participants from the working groups.

Diese Aufgabe wird bei einem Bussystem der gattungsge mäßen Art nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is the genusge in a bus system moderate type according to the invention by the characterizing Features of claim 1 solved.

Für die Erfindung ist die kontaktlose Verbindung der für den Datentransfer vorgesehenen Kopplungseingänge und -ausgänge der Busteilnehmer wesentlich, und dieses im elektrischen Sinne drahtlose Datentransfersystem schafft zugleich unmittelbar an der Peripherie der Bus teilnehmer eine galvanische Trennung von den Arbeits kreisen, womit hierfür im Innern der Busteilnehmer nicht noch zusätzliche Bauteile vorgesehen werden müs sen.For the invention, the contactless connection is the coupling inputs provided for data transfer and outputs of the bus participants essential, and this in the electrical sense wireless data transfer system creates the bus directly on the periphery participants a galvanic separation from the work circle, with what inside the bus participants additional components need not be provided sen.

Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung erge ben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous design features of the invention are derived from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Dabei zei gen:The invention is based on the drawing Embodiments explained in more detail. Here zei gene:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine An zahl von Busteilnehmern eines Bussystems, Fig. 1 is a schematic plan view of a number of bus subscribers to a bus system,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung von mehre ren nach Art von Klemmen auf einer Trag schiene angeordneten Busteilnehmern und Fig. 2 is a perspective view of several ren in the manner of terminals on a support rail arranged bus participants and

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung eines modifizierten Bussystems. Fig. 3 is a FIG. 2 corresponding view of a modified bus system.

In der Prinzipdarstellung von Fig. 1 erkennt man neben einander auf einer Tragschiene 2 aufgereihte Busteil nehmer 1, bei denen es sich um Baueinheiten oder Module für die Signalverarbeitung handelt und die miteinander über ein Bussystem vernetzt sind. Dafür gibt es ein Bus-Ankopplungsmodul 3, welches die betreffenden Signa le an die Busteilnehmer 1 weitergibt, wobei diese Sig nale entweder für einen oder mehrere oder für alle der Busteilnehmer 1 bestimmt sind. Die Signalerkennung er folgt in jedem der Busteilnehmer 1, die jeweils eine individuelle Adressierung haben. Die Adressierung kann auch durch die physikalische Folge der einzelnen Bus teilnehmer 1 bestimmt sein, wie beim Interbus S nach DIN 19258. Es ist möglich, die von einem Busteilnehmer 1 zum nächsten weitergereichten Signale von demjenigen Busteilnehmer 1 sperren zu lassen, hinter dem sich nur noch solche Busteilnehmer 1 befinden, für die das empfangene Signal nicht mehr bestimmt ist.In the schematic diagram of Fig. 1 one recognizes next to each other on a mounting rail 2 lined up bus participants 1 , which are units or modules for signal processing and which are networked with each other via a bus system. There is a bus coupling module 3 , which forwards the relevant signals to the bus subscribers 1 , these signals being intended either for one or more or for all of the bus subscribers 1 . The signal detection follows in each of the bus participants 1 , each of which has an individual address. The addressing can also be determined by the physical sequence of the individual bus subscribers 1 , as with the Interbus S according to DIN 19258. It is possible to block the signals passed on from one bus subscriber 1 to the next by the bus subscriber 1 behind whom only are such bus participants 1 for which the received signal is no longer intended.

Der Signaltransfer von dem Ankopplungsmodul 3 zum er sten Busteilnehmer 1 und von diesem zu den weiteren nacheinander angereihten Busteilnehmern 1 erfolgt kon taktlos. Dafür haben die Busteilnehmer 1 Kopplungsein gänge 4 und Kopplungsausgänge 5 in Gestalt von drahtlos miteinander in Verbindung stehenden Empfängern und Sen dern, wobei in konkreter Ausführung beim Datentransfer unmittelbar zwischen zwei benachbarten Busteilnehmern 1 mittels modulierter Lichtsignale an der einen Seite des Busteilnehmers 1 ein Fototransistor als Kopplungsein gang bzw. Empfänger 4 und an der anderen Seite eine Leuchtdiode als Kopplungsausgang bzw. Sender 5 angeord net ist. Bei jeweils benachbarten Busteilnehmern 1 liegen der optische Sender und der optische Empfänger deckungsgleich, zweckmäßig fluchten sämtliche Kopp lungseingänge 4 und Kopplungsausgänge 5 der Busteilneh mer 1 in Längsrichtung der Tragschiene 2 gesehen mit einander. Auf diese Weise ist zwischen jedem der Bus teilnehmer 1 und dem ihm benachbart liegenden Busteil nehmer 1 ein Optokoppler vorhanden, ein solcher ist entsprechend auch zwischen dem Ankopplungsmodul 3 und dem ersten Busteilnehmer 1 vorgesehen.The signal transfer from the coupling module 3 to the first bus subscriber 1 and from this to the other bus subscribers 1 arranged one after the other takes place without contact. For this purpose, the bus participants have 1 coupling inputs 4 and coupling outputs 5 in the form of receivers and transmitters which are wirelessly connected to one another, in a specific embodiment during data transfer directly between two adjacent bus participants 1 by means of modulated light signals on one side of the bus participant 1, a phototransistor as a coupling gear or receiver 4 and on the other side a light-emitting diode as a coupling output or transmitter 5 is net angeord. In each case adjacent bus participants 1 , the optical transmitter and the optical receiver are congruent, expediently all coupling inputs 4 and coupling outputs 5 of the bus participant mer 1 seen in the longitudinal direction of the mounting rail 2 with each other. In this way, between each of the bus subscriber 1 and the adjacent thereto lying participants bus member 1, an optocoupler is present, such is also provided corresponding coupling between the module 3 and the first bus device. 1

Im Innern jedes Busteilnehmers 1 findet sich eine Ein heit 8 für die Signalauswertung des Datentransfersy stems, die mit einer Arbeitsstufe 9 zusammenwirkt, wel che separate Anschlüsse 6 und 7 aufweist. Über die An schlüsse 6 und 7 kann je nach Bedarf auch die Stromver sorgung des betreffenden Busteilnehmers 1 vorgenommen werden, entscheidend ist, daß zwischen der inneren Sig nalverarbeitung jedes Busteilnehmers 1 und dem Signal übertragungssystem eine galvanische Trennung besteht, die durch die kontaktlose Signalübertragung zwischen den Kopplungsausgängen 5 und den Kopplungseingängen 4 jeweils zweier benachbarter Busteilnehmer 1 sicherge stellt ist.Inside each bus participant 1 there is a unit 8 for signal evaluation of the data transfer system, which interacts with a working stage 9 , which has separate connections 6 and 7 . On the connections 6 and 7 , the power supply of the bus subscriber 1 concerned can also be made as required, it is crucial that between the internal signal processing of each bus subscriber 1 and the signal transmission system there is a galvanic separation which is caused by the contactless signal transmission between the Coupling outputs 5 and the coupling inputs 4 each two adjacent bus participants 1 is security.

Fig. 2 zeigt eine praktische Ausführungsform eines Bus systems, bei dem die Busteilnehmer 1 nach Art von Klem men auf der Tragschiene 2 sitzen. Die sehr schmal bau enden Busteilnehmer 1 haben ebene Seitenwände 10, wobei jeweils an der einen Seitenwand 10 der kontaktlos em pfangende Kopplungseingang 4 und an der gegenüberlie genden Seitenwand der ebenso kontaktlose Kopplungsaus gang 5 angeordnet ist. Die Anschlüsse 6 und 7 für den Arbeitskreis des jeweiligen Busteilnehmers 1 finden sich an der vorderen Schmalseite. Fig. 2 shows a practical embodiment of a bus system, in which the bus participants 1 men in the manner of Klem sit on the mounting rail 2 . The very narrow construction ends of bus subscribers 1 have flat side walls 10 , each of which is arranged on one side wall 10 of the contactless em receiving input 4 and on the opposite side wall of the likewise contactless coupling output 5 . The connections 6 and 7 for the working group of the respective bus subscriber 1 are located on the front narrow side.

Fig. 3 veranschaulicht anhand einer ähnlichen Darstel lung ein Bussystem mit einer Mehr- oder Vielzahl von Busteilnehmern 1, bei dem sich vielfältigere Möglich keiten für die Signalübertragung finden. Hier haben die Busteilnehmer 1 in ihren Bodenplatten erste Signalein gänge 4 und 5, die unmittelbar an einen Lichtleiter 11 angrenzen, der als sogenannter Sternkoppler in die Tragschiene 2 eingesetzt ist. Außerdem finden sich an den Seitenwänden der Busteilnehmer 1 weitere kontakt lose Kopplungseingänge 4 und/oder -ausgänge 5, je nach dem ob die Signalübertragung bidirektional vorgesehen ist oder nicht. Auf diese Weise kann eine mehrkanalige Übertragung der Signale vorgesehen werden, beispiels weise können einer oder mehrere der Kanäle ausschließ lich für die Adressensignale verwendet werden. Fig. 3 uses a similar presen- tation to illustrate a bus system with a plurality or a large number of bus users 1 , in which there are more diverse options for signal transmission. Here, the bus subscribers 1 have first signal inputs 4 and 5 in their base plates, which directly adjoin an optical fiber 11 , which is used as a so-called star coupler in the mounting rail 2 . In addition, there are further contactless coupling inputs 4 and / or outputs 5 on the side walls of the bus subscribers 1 , depending on whether the signal transmission is provided bidirectionally or not. In this way, a multi-channel transmission of the signals can be provided, for example, one or more of the channels can be used exclusively for the address signals.

Claims

1.Bus system for the transmission of data between bus subscribers lined up in a manner according to the type of terminals on a mounting rail, each with an assigned addressing and a coupling input and a coupling output for data transmission, and furthermore with connections for working groups or the like, which are provided by the coupling input and Output for data transmission are galvanically isolated, characterized in that the coupling inputs ( 4 ) and outputs ( 5 ) of the bus subscribers ( 1 ) are contactless transmitters and receivers connected to one another.

2. Bus system according to claim 1, characterized in that the coupling inputs ( 4 ) and the coupling outputs ( 5 ) of the bus participants ( 1 ) are optical, acoustic or electromagnetic transmitters or receivers.

3. Bus system according to claim 1, characterized in that the coupling inputs ( 4 ) and the coupling outputs ( 5 ) of the bus participants ( 1 ) are capacitively or inductively coupled to one another.

4. Bus system according to one of claims 1-3, characterized in that in each case the coupling output ( 5 ) of a bus subscriber ( 1 ) with the coupling input ( 4 ) of the next bus subscriber ( 1 ) is directly connected ver.

5. Bus system according to one of claims 1-3, characterized in that the coupling inputs ( 4 ) of the bus subscriber ( 1 ) and / or the coupling outputs ( 5 ) of the bus subscriber ( 1 ) are indirectly connected to one another via a common intermediate conductor ( 11 ).

6. Bus system according to claim 5, characterized in that the intermediate conductor ( 11 ) between the coupling inputs ( 4 ) and / or the coupling outputs ( 5 ) of the bus subscriber ( 1 ) is an optical star coupler.

7. Bus system according to claim 6, characterized in that the mounting rail ( 2 ) for the bus participants ( 1 ) as an intermediate conductor ( 11 ) has a light-conducting rail, the optical transmitter and optical receiver as coupling outputs ( 5 ) or as coupling inputs ( 4 ) the bus participants ( 1 ) are facing.

8. Bus system according to one of claims 1-7, characterized in that the contactless coupling inputs ( 4 ) and outputs ( 5 ) are arranged on the outside of the bus participants ( 1 ).

9. Bus system according to claim 8, characterized in that the receiver and transmitter as coupling inputs ( 4 ) and outputs ( 5 ) on the mounting rail ( 2 ) adjacent bus participants ( 1 ) on their mutually facing side walls ( 10 ) each with each other in the longitudinal direction align the mounting rail ( 2 ).

10. Bus system according to one of claims 1-9, characterized in that for two or more channels of data transmission a corresponding number of receivers and transmitters as coupling inputs ( 4 ) and outputs ( 5 ) are arranged on the bus participants ( 1 ).