DE19606940A1 - Asynchrones Bussystem mit gemeinsamer Informations- und Energieübertragung auf der Basis einer maximal zweiadrigen Leitung - Google Patents

Asynchrones Bussystem mit gemeinsamer Informations- und Energieübertragung auf der Basis einer maximal zweiadrigen Leitung

Info

Publication number
DE19606940A1
DE19606940A1 DE19606940A DE19606940A DE19606940A1 DE 19606940 A1 DE19606940 A1 DE 19606940A1 DE 19606940 A DE19606940 A DE 19606940A DE 19606940 A DE19606940 A DE 19606940A DE 19606940 A1 DE19606940 A1 DE 19606940A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bus system
energy
information
master
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19606940A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19606940B4 (de
Inventor
Walter Radebold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RADEBOLD WALTER DIPL GEOL
Original Assignee
RADEBOLD WALTER DIPL GEOL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RADEBOLD WALTER DIPL GEOL filed Critical RADEBOLD WALTER DIPL GEOL
Priority to DE19606940A priority Critical patent/DE19606940B4/de
Publication of DE19606940A1 publication Critical patent/DE19606940A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19606940B4 publication Critical patent/DE19606940B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/42Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
    • G06F13/4204Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a parallel bus
    • G06F13/4221Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a parallel bus being an input/output bus, e.g. ISA bus, EISA bus, PCI bus, SCSI bus
    • G06F13/4226Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a parallel bus being an input/output bus, e.g. ISA bus, EISA bus, PCI bus, SCSI bus with asynchronous protocol
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L12/40006Architecture of a communication node
    • H04L12/40045Details regarding the feeding of energy to the node from the bus
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L2012/40208Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40254Actuator Sensor Interface ASI

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)

Description

Herkömmliche Bussysteme, bei denen der Datentransfer über elektrisch leitende Verbindungen geschieht, benötigen zur vollständigen Verbindung von mindestens zwei Kommunikationspart­ nern mindestens drei Adern. Zwei Adern werden zur Versorgung mit elektrischer Energie benutzt, die weitere Ader zum Datentransfer. Technisch realisiert sind jedoch in der Regel Systeme, bei denen mindestens vier Adern benutzt werden, davon mindestens zwei zum Da­ tentransfer. Je nach Art des Transfers (duplex/halbduplex oder seriell/parallel), Datenrich­ tung innerhalb einer Ader (unidirektional/bidirektional) und den Transfer unterstützende Lei­ tungen (Takt, Alarm, Synchronisation, Freigabe, etc.) kann sich die Zahl der benötigten Leitun­ gen deutlich erhöhen. Vor allem im Bereich von Feldbussystemen (Systeme in der Meß- und Regelungstechnik, die Sensoren, Aktoren, und Rechner/Controller usw. über größere Ent­ fernungen verbinden) ist eine steigende Anzahl von Leitungen mit wachsenden Kosten und einer höheren Wahrscheinlichkeit der fehlerhaften Verdrahtung verbunden. Oft ist die Funkti­ onsfähigkeit eines Bussystems nur für eine fest vorgegebene Topographie des Busses gegeben.
Eine weitere Eigenschaft dieser Bussysteme ist, daß sie mit einer vorgegebenen Übertragungs­ geschwindigkeit von Daten (Baudrate) arbeiten. Diese muß vor Inbetriebnahme des Bus­ systems allen Teilnehmern mitgeteilt, bzw. an ihnen eingestellt werden. Es existiert die Mög­ lichkeit, durch eine zusätzliche Ader - die Taktleitung - eine von einem Master vorgegebene Baudrate allen anderen Teilnehmern vorzugeben. Ein solcher Bus wird also synchron betrieben.
Ein weiteres Problem von Bussystemen, die über größere Entfernungen arbeiten, ist, daß u. U. nicht alle Teilnehmer mit dem gleichen elektrischen Bezugspotential arbeiten, also Querströme fließen können, die einerseits eine Datenübertragung erschweren oder verhindern, andererseits auch Schäden an den elektronischen Komponenten von Teilnehmern verursachen. Dies gilt insbesondere, wenn die Teilnehmer mit Sensoren ausgerüstet sind, die beispielsweise auf Potentialmessungen beruhen.
Man kann generell ein Bussystem mit den Augen eines Informatikers betrachten, wie das im Vorhergehenden ausgeführt wurde. Man kann jedoch ein Bussystem auch mit den Augen eines Physikers sehen. In diesem Falle handelt es sich darum, daß elektromagnetische Wellen bestimmter Form und Frequenz entlang von Leitern (metailisch und/oder dielektrisch) geführt werden, um Informationen zu übertragen. Da eine solche Welle mit sich selbst Energie des elektromagnetischen Feldes transportiert, kann im Prinzip nicht nur Information sondern auch Energie übertragen werden, etwa dadurch, daß an einer bestimmten Stelle des Leiters die Amplitude der Welle durch Energieauskopplung verringert wird. Es ist bekannt, daß maximal zwei metallische Leiter benötigt werden, um eine solche Welle entlang der Leiter zu führen; es reicht jedoch auch ein metallischer Leiter und beispielsweise die Erde als (dielektrischer) zwei­ ter Leiter, wenn Frequenzen verwendet werden, die beispielsweise durch mikroelektronische Schaltkreise erzeugt werden können. Für noch höhere Frequenzen wird nur ein einziger die­ lektrischer Leiter (Lichtleiter) benötigt.
Wenn ein Bussystem unter diesem Aspekt aufgebaut wird, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung geschieht, dann handelt es sich dabei um die zweckmäßige Beantwortung der Fragen: Werden zwei oder ein Leiter verwendet, werden Information und Feldenergie mit gleicher Frequenz übertragen, oder werden für beide Aufgaben zwei Wellen unterschiedlicher Frequenz verwendet, wird die Ein- und Auskopplung von Information und Energie galvanisch, induktiv, über geschaltete Kapazitäten oder durch Optokoppler vorgenommen, und letztlich, wird das Leitersystem partiell durch metallische Leiter, partiell durch einen dielektrischen Leiter aufgebaut? Unberührt von diesen Fragestellungen bleibt der informationstechnische Aspekt zu beantworten, wie denn insbesondere die Informationsübertragung geschieht, ob sie asynchron geschehen soll, mit unterschiedlichen Baudraten je nach Bedarfs wie die augenblick­ lich gültige Baudrate allen Teilnehmern übermittelt wird, welche Voraussetzungen für das Übertragungsprotokoll zu erfüllen sind, damit nicht nur der bidirektionale Datenverkehr zwi­ schen einem Master und mehreren Slaves gewährleistet wird, sondern insbesondere auch wie der Datenverkehr abgewickelt werden kann, wenn mehrere Master am Bus angeschlossen sind.
Die vorliegende Erfindung baut auf den soeben geschilderten Überlegungen auf und umfaßt ein leitungsgebundenes Bussystem zur Übertragung von Information und Energie zwischen Master und Slaves, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a. der Bus auf der physikalischen Ebene aus maximal zwei metallischen Leitern oder einem metallischen und einem dielektrischen oder einem einzigen dielektrischen Leiter zur Führung elektromagnetischer Feldenergie besteht und der Master oder die Master vorrangig sowie die Slaves nach Aufforderung dem Bus ohne Einschränkung durch eine vorgegebene Topo­ graphie jeweils asynchron eine unregelmäßige Wellenform gleicher oder unterschiedlicher Frequenz aufprägen, deren Gestalt weitgehend rechteckig ist, die aber durch die Rechtecke in ihrer Anordnung neben Feldenergie auch Information überträgt und die den Energie­ bedürfnissen der Slaves entsprechend in ihrer Höhe in weiten Grenzen variieren kann, wobei die Information einerseits durch den Wechsel zwischen Ruhezustand und Nicht-Ruhezustand und andererseits durch das Verharren im Nicht-Ruhezustand bitweise und bidirektional übertragen wird und wobei im Falle der Informationsübertragung von einem angesprochenen Slave zum Master die dafür notwendige elektromagnetische Energie vom jeweiligen Slave aus dem ihm zugeordneten Energiespeicher entnommen wird, während der Master seine Energieeinspeisung unterbricht, wobei die Ein- und Auskopplung von Feldenergie und Infor­ mation durch Master und Slaves je nach Art der verwendeten Leiter und den Anforderungen an die Entkopplung der Potentiale galvanisch oder induktiv oder durch geschaltete Kapazi­ täten oder optoelektronisch geschieht,
  • b. daß die Baudrate für die Datenübertragung dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend gewählt werden kann, wobei die Information über die jeweils gültige Baudrate aus der zeit­ lichen Abfolge der anfänglichen Wechsel zwischen Ruhe- und Nicht-Ruhezustand eines Datensatzes durch Messung beim Teilnehmer entnommen wird, wobei das Verhältnis der Zeitdauer von Start- zu Übertragungsphase innerhalb eines Bussystems festgelegt ist, und daß die Datenübertragung in Form von Datensätzen erfolgt, die eine für das Bussystem fest­ gelegte Anzahl von Bits und damit genau festgelegte Länge haben, wobei innerhalb eines Datensatzes verschiedene Felder wie Adreß-, Befehls-, Datenfeld definiert sind, in denen genau festgelegte Informationen für die Empfänger enthalten sind, wobei dies gleichermaßen für die Informationsübertragung vom Master zum Slave und umgekehrt gilt und in einem solchen Fall der jeweils angesprochene Slave seine Antwort in die für ihn reservierten Felder eingibt
  • c. daß in Zeiten, in denen keine Datenübertragung erfolgt, die eingespeiste Feldenergie allein zur Energieübertragung an die Slaves dient, insbesondere zur Versorgung ihrer angeschlos­ senen Sensoren und Aktoren sowie zur Auffüllung der Energiespeicher dient, wobei der damit verbundene Informationsgehalt für die Slaves erkennbar aber ohne Wirkung ist, und daß in einem solchen Fall Amplitude und Frequenz erhöht werden können,
  • d. daß die zum Betrieb von Aktoren und Sensoren der angeschlossenen Slaves notwendige Energie auch aus einer vom Bussystem unabhängigen Quelle kommen kann und das Bus­ system in diesen Fällen ausschließlich die zur Steuerung und zum Betrieb der Sensoren und Aktoren notwendige Information überträgt,
  • e. daß mehrere Master sich über ein Protokoll über ihre Priorität verständigen, wobei dem jeweiligen Master eine unterschiedliche Frequenz und/oder auch eine unterschiedliche Datenübertragungsgeschwindigkeit zugeordnet werden können,
  • f. daß die Übertragung des Datentransfers und die Teilnahme eines Slaves am Datentransfer durch geeignete Hardwareschaltungen unterbrochen werden kann, wenn das überwachende Übertragungsprotokoll Fehler beim Datentransfer feststellt,
  • g. daß der Anschluß eines Teilnehmers an die Adern des Bussystems unabhängig von der Zuordnung einer bestimmten an eine bestimmte Anschlußeinrichtung eines Teilnehmers ist.
Im folgenden werden die Vorteile der vorliegenden Erfindung am Ausführungsfall eines Zwei­ leitersystems mit mindestens einem metallischen Leiter gegenüber dem oben beschriebenen Stand der Technik aufgezeigt:
  • - Es werden maximal nur zwei Adern zur Energieversorgung um zum gleichzeitigen Daten­ transfer benötigt.
  • - Es stehen verschiedene Möglichkeiten der Ein- und Auskopplung für die elektro-magne­ tische Feldenergie, sei es unter dem Aspekt der Übertragung von Information und/oder Energie zur Verfügung, je nach dem Anwendungsfall in Form galvanischer, induktiver, geschalteter kapazitiver oder optoelektronischer Einrichtungen.
  • - Es existiert keinerlei vorgeschriebene Polarität der Adern. Es ist damit unwesentlich, wie Adern zweier Teile des Bussystems miteinander verbunden, oder Teilnehmer an das Bus­ system angeschlossen werden, solange nicht beide Adern miteinander verbunden werden.
  • - Es gibt keine vorgeschriebene Übertragungsgeschwindigkeit für Daten. Damit kann die Übertragungsgeschwindigkeit in weiten Bereichen den Verhältnissen des Bussystems angepaßt werden. Das Bussystem arbeitet somit asynchron und stellt damit keine beson­ deren Anforderungen im Hinblick an die Kapazität, die Induktivität, oder den Stromver­ brauch seiner Teile.
  • - Die Spannung innerhalb des Bussystems kann in weiten Bereichen frei gewählt werden.
  • - Jeder Teilnehmer, der zugleich Verbraucher ist, erzeugt sich die von ihm intern benötigten Versorgungsspannungen selbst.
  • - Das Übertragungsprotokoll ist derart gestaltet, daß bei einem Fehler in der Datenüber­ tragung die Datenübertragung durch eine Hardwareschaltung soweit unterbrochen wird, daß keine fehlerhafte Übertragung von Informationen erfolgt.
  • - Es wird, wenn erforderlich, eine weitestgehende Entkopplung der Bezugspotentiale hin­ sichtlich der Teilnehmer erreicht.
Realisiert wird dieses Bussystem wie folgt: Der Spannungsverlauf stellt sich als eine unregel­ mäßige Wechselspannung dar, die möglichst nahe an einen rechteckigen Spannungsverlauf herankommt. Bei jeder Änderung der Spannung erfolgt ein Polaritätswechsel der beiden Adern. Dieses wird durch mehrere Leistungshalbleiter erreicht.
Werden die Einkopplung und Auskopplung von Energie in das Bussystem wie erwähnt über Transformatoren oder geschaltete Kapazitäten vorgenommen, sollte für die Zeiten, in denen keine Datenübertragung erfolgt, eine Wechselspannung höherer Frequenz eingespeist werden. Der damit verbundene Informationsgehalt ist zwar Null, er muß aber für die betroffenen Teil­ nehmer erkennbar sein, jedoch keine Wirkung hervorrufen. Wird der Energietransfer a priori bei höherer Frequenz vorgenommen, so bedeutet dies, daß die Datenübertragung kaum störend wirkt und der damit verbundene Energieentzug von untergeordneter Bedeutung ist.
Gegenüber einer gegebenen Ruhepolarität erfolgen zur Übertragung eines Bits genau zwei Polaritätswechsel. Damit ist nach der Übertragung eines Bits wieder der Zustand der Ruhe­ polarität erreicht. Mit der ersten wechselnden Polarität des Leitungspaares wird allen Teilneh­ mern der Beginn der Übertragung eines Bits bekanntgegeben. Die Dauer eines Zustandes geänderter Polarität, im folgenden als Übertragungspolarität bezeichnet, gibt die Wertigkeit des Bits an ("0"/"1" oder "low"/"high"). Die Übertragung eines Bits gliedert sich also in min­ destens zwei Phasen:
  • - Eine Phase - im Folgenden als Startphase bezeichnet - nach dem ersten Polaritätswechsel von der Ruhe- zur Übertragungspolarität.
  • - Eine zweite Phase - im Folgenden als Wertigkeitsphase bezeichnet - zu deren Beginn oder Ende je nach Wertigkeit des Bits die Ruhepolarität erreicht wird.
  • - Eine dritte Phase - Ruhephase - liegt zwischen dem Ende einer Übertragungsphase und dem Beginn einer folgenden Startphase.
Das Verhältnis der Zeitdauer von Start- zu Übertragungsphase ist innerhalb eines Bussystems festgelegt.
Die Datenübertragung erfolgt in Form von Datensätzen, die eine für das Bussystem festgeleg­ ten Anzahl von Bits, damit genau festgelegte Länge haben. Die Steuerung der Übertragung eines Datensatzes erfolgt durch einen Master. Alle anderen Teilnehmer des Bussystems wer­ den als Slave bezeichnet.
Innerhalb eines Datensatzes gibt mehrere verschiedene Felder, in denen genau festgelegte Informationen für die Empfänger enthalten sind:
  • - Ein Adreßfeld, mit dem genau ein Empfänger angesprochen wird.
  • - Ein Funktionsfeld, mit dessen Inhalt nur dem angesprochenen Empfänger mitgeteilt wird, welche Funktion er auszuführen hat, bzw. von welcher Art die Information ist - weitere Felder, die u. a. die zu übertragende Information beinhalten.
Wenn der Adressat eines Datensatzes zu antworten hat, z. B. bei einer Datenübertragung vom Slave zum Master, so muß diese Antwort innerhalb des laufenden Datensatzes im Rahmen des festgelegten Protokolls erfolgen. Dies bedeutet, daß die Datenübertragungsrichtung innerhalb eines Datensatzes sowohl unidirektional als auch bidirektional sein kann. Der Master formu­ liert die Antwort vor, insofern, als daß die Antwort vom angesprochenen Slave zur richtigen Zeit in die dafür vorgesehenen freien Felder des Datensatzes eingebracht wird. Ein Master muß also auch jeden Datensatz selbst lesen und kontrollieren.
Innerhalb eines Datensatzes bleibt die Baudrate gleich. Die Erkennung der Übertragungs­ geschwindigkeit erfolgt durch Messen der Dauer der Startphase des ersten Bits auf der Seite des Empfängers.
Die Energieversorgung eines Teilnehmers des vorgeschlagenen Bussystems nach Auskopplung erfolgt durch Gleichrichtung der auf den beiden Adern anliegenden Spannung. Nachgeschaltet werden kann eine Anpassung der gleichgerichteten Spannung durch eine Kombination von gal­ vanisch gekoppelten (Linearreglern, Schaltreglern oder vergleichbare Komponenten) oder gal­ vanisch entkoppelten Komponenten.
Die primäre Einspeisung elektrischer Energie in das Bussystem erfolgt ausschließlich durch den Master oder die Master. Dieser oder diese hat die Möglichkeit, die Leistungseinspeisung zu unterbrechen.
Die in das Bussystem eingespeiste Energie kann zum Betrieb der angeschlossenen Teilnehmer verwendet werden, dies schließt insbesondere auch den Betrieb von Aktoren und Sensoren höherer Leistungsaufnahme mit ein. Jeder Teilnehmer, insbesondere aber die Slaves sind mit einem Energiespeicher ausgerüstet, der ebenfalls über die eingespeiste Energie aufgeladen wird. Die zum Betrieb von Aktoren und Sensoren nötige Energie kann auch aus einer vom Bussystem unabhängigen Quelle kommen, wobei die dann zur Steuerung und zum Betrieb der Sensoren und Aktoren notwendige Information über das Bussystem transportiert wird.
Die Topographie des Bussystems ist beliebig. Sie kann eine sternartige Struktur, eine Baum­ struktur, eine Ringstruktur oder eine unverzweigte Struktur besitzen, oder es können Elemen­ te beliebiger Strukturen in einer Topographie gleichzeitig verwendet werden.
Auf der Seite eines Empfängers (auch des Masters) werden durch eine geeignete Baugruppe, vorzugsweise Optokoppler, die Informationen von den zwei Adern herausgelesen.
Durch die oben beschriebene Art der Informationsaufnahme seitens des Masters und des Slaves ist eine zumindest teilweise Entkopplung der elektrischen Bezugspotentiale von Slave, Master und Bussystem erreicht. Durch den Einsatz galvanisch entkoppelnder Spannungsregler auf der Seite der Slaves erfolgt eine vollständige galvanische Entkopplung aller Teile des Bussystems.
Im Fall eines bidirektionalen Datentransports erfolgt die Einspeisung von Informationen seitens eines Slave durch Leistungshalbleiter. In einem solchen Fall wird der Bus seitens des Masters so beschaltet, daß von dessen Seite keine Leistungseinspeisung erfolgt. Die Leistungseinspeisung erfolgt dann seitens des sendenden Slave. Dies setzt dort eine Speiche­ rung elektrischer Energie voraus, wie es bereits beschrieben ist, etwa in Form eines Akkus oder eines Kondensators sehr hoher Kapazität.
Ein weiterer Vorteil des hier vorgeschlagenen Bussystems besteht darin, daß mehrere Master eingesetzt werden können. Es ist dabei notwendig, daß diese so gesteuert werden, daß keine Buskollision auftritt. Dieses kann durch verschiedenen Maßnahmen erreicht werden:
  • - Es kann ein Protokoll vereinbart werden, nach dem sich die Master untereinander eine Priorität zuordnen, entsprechend der ein Master senden darf oder nicht. Dieses kann durch eine Kommunikation zwischen den Mastern erreicht werden oder ohne eine derarti­ ge Kommunikation erfolgen.
  • - Es kann ein System ähnlich einem Token Ring installiert werden.
  • - Je nach Art der Einspeisung von Daten und Energie und deren Auskopplung kann die Datenübertragung der Master mit unterschiedlicher Frequenz erfolgen, so daß einer oder mehrere Master mit unterschiedliche Datenübertragungsgeschwindigkeit arbeiten. Es können sich dann mehrere Datenpakete in dem Bussystem überlagern.
Wenn bei der Verlegung der Busleitungen eine Einschränkung der Gestalt vorgenommen wird, daß bei der Verlegung der beiden Adern und des Anschlusses von Slaves keine Vertauschbar­ keit der Adern zugelassen ist, so läßt sich die Einspeisung von Energie seitens eines sendenden Slave erheblich senken:
  • - In einem solchen Fall erfolgt die Leistungseinspeisung seitens des Masters und die Leistungsentnahme seitens der Slave nur im Zustand der Ruhepolarität.
  • - Im Zustand der Übertragungspolarität muß dann nur soviel Leistung eingespeist werden, wie die Verluste innerhalb des Bussystems es erforderlich machen.
  • - Damit kann die Leistungsreserve in einem Slave deutlich gesenkt werden.
Das vereinbarte Übertragungsprotokoll ist so gestaltet, daß eine Überwachung des gesamten Datentransfers und eine Teilnahme an diesem durch einen Slave ausschließlich durch geeignete Hardwareschaltungen erfolgen kann. Dies gilt vor allem für Sicherheitsfunktionen wie Über­ schreitung der Dauer der Übertragung eines Datensatzes, Paritätsprüfungen oder Abbruch der Datenübertragung innerhalb eines Datensatzes etc.
Anstelle der Übertragung von Leistung und Information durch elektrische Leiter kann auch eine optische Übertragung von Leistung und Information über geeignete Lichtleiter erfolgen.
Ebenfalls möglich ist eine optische Übertragung von Information, aber eine elektrische Leistungsversorgung, entweder durch ein Kabelsystem, oder durch eine geeignete Batterie oder Akkumulator an einem Teilnehmer.

Claims (7)

1. Leitungsgebundenes Bussystem zur Übertragung von Information und Energie zwischen Master und Slaves, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus auf der physikalischen Ebene aus maximal zwei metallischen Leitern oder einem metallischen und einem dielektrischen oder einem einzigen dielektrischen Leiter zur Füh­ rung elektromagnetischer Feldenergie besteht und der Master oder die Master vorrangig sowie die Slaves nach Aufforderung dem Bus ohne Einschränkung durch eine vorgegebene Topographie jeweils asynchron eine unregelmäßige Wellenform gleicher oder unterschied­ licher Frequenz aufprägen, deren Gestalt weitgehend rechteckig ist, die aber durch die Rechtecke in ihrer Anordnung neben Feldenergie auch Information überträgt und die den Energiebedürfhissen der Slaves entsprechend in ihrer Höhe in weiten Grenzen variieren kann, wobei die Information einerseits durch den Wechsel zwischen Ruhezustand und Nicht-Ruhezustand und andererseits durch das Verharren im Nicht-Ruhezustand bitweise und bidirektional übertragen wird und wobei im Falle der Informationsübertragung von einem angesprochenen Slave zum Master die dafür notwendige elektromagnetische Energie vom jeweiligen Slave aus dem ihm zugeordneten Energiespeicher entnommen wird, wäh­ rend der Master seine Energieeinspeisung unterbricht, wobei die Ein- und Auskopplung von Feldenergie und Information durch Master und Slaves je nach Art der verwendeten Leiter und den Anforderungen an die Entkopplung der Potentiale galvanisch oder induktiv oder durch geschaltete Kapazitäten oder optoelektronisch geschieht.
2. Bussystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baudrate für die Datenüber­ tragung dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechend gewählt werden kann, wobei die Information über die jeweils gültige Baudrate aus der zeitlichen Abfolge der anfänglichen Wechsel zwischen Ruhe- und Nicht-Ruhezustand eines Datensatzes durch Messung beim Teilnehmer entnommen wird, wobei das Verhältnis der Zeitdauer von Start- zu Übertra­ gungsphase innerhalb eines Bussystems festgelegt ist, und daß die Datenübertragung in Form von Datensätzen erfolgt, die eine für das Bussystem festgelegte Anzahl von Bits und damit genau festgelegte Länge haben, wobei innerhalb eines Datensatzes verschiedene Felder wie Adreß-, Befehls-, Datenfeld definiert sind, in denen genau festgelegte Informa­ tionen für die Empfänger enthalten sind, wobei dies gleichermaßen für die Informations­ übertragung vom Master zum Slave und umgekehrt gilt und in einem solchen Fall der jeweils angesprochene Slave seine Antwort in die für ihn reservierten Felder eingibt.
3. Bussystem nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Zeiten, in denen kei­ ne Datenübertragung erfolgt, die eingespeiste Feldenergie allein zur Energieübertragung an die Slaves dient, insbesondere zur Versorgung ihrer angeschlossenen Sensoren und Aktoren sowie zur Auffüllung der Energiespeicher dient, wobei der damit verbundene Informations­ gehalt für die Slaves erkennbar aber ohne Wirkung ist, und daß in einem solchen Fall Amplitude und Frequenz erhöht werden können.
4. Bussystem nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Betrieb von Aktoren und Sensoren der angeschlossenen Slaves notwendige Energie auch aus einer vom Bussystem unabhängigen Quelle kommen kann und das Bussystem in diesen Fällen aus­ schließlich die zur Steuerung und zum Betrieb der Sensoren und Aktoren notwendige Information überträgt.
5. Bussystem nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Master sich über ein Protokoll über ihre Priorität verständigen, wobei dem jeweiligen Master eine unterschiedliche Frequenz und/oder auch eine unterschiedliche Datenübertragungs­ geschwindigkeit zugeordnet werden können.
6. Bussystem nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des Datentransfers und die Teilnahme eines Slaves am Datentransfer durch geeignete Hard­ wareschaltungen unterbrochen werden kann, wenn das überwachende Übertragungsproto­ koll Fehler beim Datentransfer feststellt.
7. Bussystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß eines Teilnehmers an die Adern des Bussystems unabhängig von der Zuordnung einer bestimmten an eine bestimmte Anschlußeinrichtung eines Teilnehmers ist.
DE19606940A 1995-02-16 1996-02-16 Asynchrones Bussystem mit gemeinsamer Informations- und Energieübertragung auf der Basis einer maximal zweiadrigen Leitung Expired - Fee Related DE19606940B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19606940A DE19606940B4 (de) 1995-02-16 1996-02-16 Asynchrones Bussystem mit gemeinsamer Informations- und Energieübertragung auf der Basis einer maximal zweiadrigen Leitung

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19505116.5 1995-02-16
DE19505116 1995-02-16
DE19606940A DE19606940B4 (de) 1995-02-16 1996-02-16 Asynchrones Bussystem mit gemeinsamer Informations- und Energieübertragung auf der Basis einer maximal zweiadrigen Leitung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19606940A1 true DE19606940A1 (de) 1997-04-17
DE19606940B4 DE19606940B4 (de) 2005-11-17

Family

ID=7754067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19606940A Expired - Fee Related DE19606940B4 (de) 1995-02-16 1996-02-16 Asynchrones Bussystem mit gemeinsamer Informations- und Energieübertragung auf der Basis einer maximal zweiadrigen Leitung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19606940B4 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001009705A2 (en) * 1999-08-03 2001-02-08 Btech, Inc. Serial bus communications system
DE102010023548A1 (de) * 2010-06-03 2011-12-08 Trimos Gmbh Photovoltaikgenerator mit einer Einrichtung zur Steuerung der Übertragung von Daten vom und zum Photovoltaikgenerator
US9502079B2 (en) 2011-02-01 2016-11-22 3M Innovative Properties Company Passive interface for an electronic memory device
CN118381043A (zh) * 2024-06-21 2024-07-23 德力西电气有限公司 主从通信方法、无功补偿系统和存储介质

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3818481A (en) * 1972-08-14 1974-06-18 Codata Corp Multiple address direct coupled communication and control current carrier system
DD284396A7 (de) * 1988-11-29 1990-11-14 Veb Messgeraetewerk "Erich Weinert" Magdeburg,Dd Verfahren und anordnung zur seriellen datenuebertragung ueber eine potentialtrennstelle

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001009705A2 (en) * 1999-08-03 2001-02-08 Btech, Inc. Serial bus communications system
WO2001009705A3 (en) * 1999-08-03 2001-11-15 Btech Inc Serial bus communications system
US6463543B1 (en) 1999-08-03 2002-10-08 Btech, Inc. Serial bus communications system
DE102010023548A1 (de) * 2010-06-03 2011-12-08 Trimos Gmbh Photovoltaikgenerator mit einer Einrichtung zur Steuerung der Übertragung von Daten vom und zum Photovoltaikgenerator
US9502079B2 (en) 2011-02-01 2016-11-22 3M Innovative Properties Company Passive interface for an electronic memory device
CN118381043A (zh) * 2024-06-21 2024-07-23 德力西电气有限公司 主从通信方法、无功补偿系统和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
DE19606940B4 (de) 2005-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69719631T2 (de) Fernspeisungssystem für Netzwerkelemente
DE60010327T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum senden und empfangen von stromversorgung und daten mittels zeitmultiplexübertragung
EP3616977A1 (de) Ladekabel für ein elektrofahrzeug
EP2502696B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur digitalen Datenübertragung
EP0716404A1 (de) Verfahren zur seriellen Übertragung von digitalen Messwerten
DE19606940A1 (de) Asynchrones Bussystem mit gemeinsamer Informations- und Energieübertragung auf der Basis einer maximal zweiadrigen Leitung
DE4138065A1 (de) Einrichtung zum uebertragen von daten und energie ueber eine leitung
DE19947501B4 (de) Aktuator-Sensor-Interface-Slave
DE69213505T2 (de) Mehrfachadapter mit einer Schaltung zur Antwortssignaldetektion
EP1695158B1 (de) Eigensichere datenübertragungseinrichtung
DE19540093A1 (de) Anordnung zur Signalübertragung über einen Feldbus
DE102014204155A1 (de) Vorrichtung zur Signalübertragung
EP4177683A1 (de) Feldgerät, messanordnung und verfahren zur bereitstellung eines ausgangssignals
EP2348374B1 (de) Verfahren zum Erkennen einer fehlerhaften Mehrfachadressierung eines nach dem Master-Slave-Prinzip arbeitenden Netzwerks und ein entsprechendes Aktuator-Sensor-Interface-Netzwerk
DE3420795C2 (de) Verfahren zur Übertragung von digitalen und analogen Signalen zwischen einer Zentrale und mehreren Unterstationen
DE19513747B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Anlagen mit Hilfe eines Steuerrechners
DE102018132024A1 (de) Netzwerkkommunikationssystem mit bidirektionaler Strommodulation zur Datenübertragung
EP2665195B1 (de) Vorrichtung zur Bereitstellung einer eigensicheren Versorgungsspannung und zur Übertragung von Kommunikationssignalen
DE3204429A1 (de) Schaltungsanordnung zur geregelten spannungsversorgung von ferngespeisten endeinrichtungen in fernmelde-insbesondere fernsprechanlagen
WO2024068466A1 (de) Netzwerkgerät und system mit bidirektionaler energieversorgung
WO2002039676A2 (de) Datenuebertragung ueber ein bussystem
EP3841688A1 (de) Medienkonverter und verfahren zum betreiben eines medienkonverters
DE3512984C2 (de)
DE102022120561A1 (de) MODULBUS-Segment und Verfahren zur Automation einer Behandlungsanlage
DE102010023548A1 (de) Photovoltaikgenerator mit einer Einrichtung zur Steuerung der Übertragung von Daten vom und zum Photovoltaikgenerator

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee