DE19736581C2 - Feldbusanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feldbusanordnung mit wenig­ stens einer an einen seriellen Feldbus anschließbaren Feldbusstation und mit wenigstens einem über einen Steuer­ ausgang der Feldbusstation gesteuerten Verbraucher.

Feldbusanordnungen zur seriellen Steuerung von räumlich entfernten Verbrauchern und Verbraucheranordnungen über Feldbusstationen von einer Steuerzentrale aus sind in vielfältigen Ausführungen und Variationen bekannt, bei­ spielsweise aus der DE-A-42 26 682, der DE-A-36 31 477, der GB-B-21 23 589 oder aus der Zeitschrift Elektronik 11, 3.6.1983, "Das lokale SP-Netzwerk", S. 73-78. Bei den bekannten Anordnungen sind jeweils mehrere Feldbus­ stationen (Feldbusknoten) an den üblicherweise aus zwei oder drei Leitungen bestehenden Feldbus angeschlossen und werden über eine Steuerzentrale gesteuert. Diese sendet serielle Datentelegramme auf den Feldbus und spricht über eine im Datentelegramm enthaltene Adresse die dieser Adresse zugeordnete Feldbusstation an. Entsprechend den empfangenen Steuerbefehlen steuert dann diese Feldbus­ station über Steuerausgänge direkt einen oder mehrere der angeschlossenen Verbraucher an. Über den Feldbus erfolgt die Übertragung sowohl der Steuersignale als auch der erforderlichen elektrischen Energie zur Versorgung der Feldbusstationen und zur direkten Steuerung der Ver­ braucher. Hierdurch werden zum einen aufwendige und kost­ spielige Feldbusstationen benötigt, und zum anderen besteht die Gefahr von Fehlauslösungen von Verbrauchern durch fehlerhafte Datentelegramme im Feldbus, was für manche Anwendungen, die hohe Anforderungen an den Sicher­ heitsstandard stellen, nicht akzeptabel ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher dar­ in, Feldbusanordnungen mit einfacheren und kostengünstige­ ren Feldbusstationen zu schaffen, bei denen die Möglich­ keit der völligen Entkopplung der Spannungskreise be­ steht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der wenigstens eine Verbraucher über einen steuerbaren Schalter mit einer zusätzlich zu den Leitungen des Feld­ busses vorgesehenen Spannungsversorgungsleitung verbunden ist und daß der steuerbare Schalter durch den Steuer­ ausgang der Feldbusstation betätigbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung dienen die Leitungen des Feldbusses ausschließlich zur Datenübertragung, und in der Feldbusstation selbst ist keine Entkopplungsvorrichtung von Versorgungsspannung und Dateninformationen erforder­ lich. Dies führt zu den gewünschten einfachen und kosten­ günstigen Feldbusstationen. Dabei ist es für die Feldbus­ station selbst unerheblich, wie groß der Strom- oder Spannungsbedarf des Verbrauchers ist. Die Spannungskreise sind vollständig entkoppelt, das heißt beispielsweise, der Verbraucher kann sowohl über die Feldbusstation selbst als auch durch Abschalten der Spannungsversorgungsleitung ab­ geschaltet werden. Hierdurch kann eine billige und zu­ verlässige Lösung erreicht werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß verschiedene Verbraucher an jeweils eigene Spannungsversorgungsleitungen angeschlossen sein und dennoch über eine gemeinsame Feldbusstation gesteuert werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Feldbusanordnung möglich.

Vorzugsweise sind mehrere Verbraucher über eine ent­ sprechende Anzahl von steuerbaren Schaltern über eine ent­ sprechende Anzahl von Steuerausgängen der Feldbusstation steuerbar, dabei sind insbesondere mehrere, unabhängig voneinander mit einer Spannung beaufschlagbare Spannungs­ versorgungsleitungen mit den steuerbaren Schaltern ver­ bunden. Dadurch wird eine vollständige Entkopplung der Verbraucher untereinander und zur Feldbusstation hin er­ reicht. Die Spannungsversorgung kann unabhängig von der Feldbusstation abgeschaltet werden, wobei in vorteilhafter Weise auch mehrere Spannungsversorgungsleitungen un­ abhängig voneinander abschaltbar sind, so daß beispiels­ weise ein Verbraucher durch Abschalten der entsprechenden Spannungsversorgungsleitung auch bei einem Fehlsignal der Feldbusstation nicht eingeschaltet werden kann. Die Feld­ busstruktur ist vollständig von der Spannungsversorgungs­ seite für die Verbraucher getrennt bzw. isoliert. Dies hat auch den Vorteil, daß mehrere Verbraucher, die unter­ schiedliche Versorgungsspannungen benötigen, durch eine Feldbusstation gesteuert werden können.

Die wenigstens eine Spannungsversorgungsleitung ist zweck­ mäßigerweise über eine lösbare Steckverbindung zu den Ver­ brauchern geführt, so daß auch dadurch eine einfache Unterbrechung, z. B. eine Sicherheitsunterbrechung, der Versorgungsspannung erreicht werden kann, um die Ver­ braucher mit besonders hoher Sicherheit abzuschalten.

Der wenigstens eine steuerbare Schalter ist vorzugsweise als Relais, insbesondere als Reed-Relais, oder als Opto­ koppler-Schalter ausgebildet.

Durch Integration des wenigstens einen steuerbaren Schalters im Gehäuse der Feldbusstation wird der Platz­ bedarf sehr gering. Dennoch ist eine sehr variable An­ passung an Kundenwünsche möglich.

Die erfindungsgemäße Feldbusanordnung eignet sich be­ sonders zur Steuerung einer Mehrzahl von Pneumatik­ ventilen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt im Blockschaltbild eine an einen Feldbus angeschlossene Feldbusstation zur Steue­ rung von drei Verbrauchern.

Das in der einzigen Figur dargestellte Ausführungsbeispiel einer Feldbusanordnung zeigt eine Feldbusstation 10, auch Feldbusknoten genannt, die an einen aus zwei Leitungen bestehenden Feldbus 11 angeschlossen ist. Schematisch durch Linien ist die Möglichkeit des Anschlusses weiterer Feldbusstationen dargestellt. Ein solcher Feldbus 11 wird auch gemäß dem eingangs angegebenen Stand der Technik in an sich bekannter Weise durch eine nicht dargestellte Zentralstation gesteuert. Prinzipiell möglich ist es auch, daß anstelle einer Zentralstation eine oder mehrere Feld­ busstationen den anderen übergeordnet sind und Steuer­ funktionen gegenüber diesen anderen ausüben. Die Zahl der Leitungen des Feldbusses ist in bestimmten Grenzen variabel, so können beispielsweise auch drei Feldbus­ leitungen vorgesehen sein.

Ausgangsseitig steuert die Feldbusstation eine Relais­ anordnung 12, die drei Relais enthält. Entsprechend steuern drei Relaisspulen 13-15 drei Relaisschalter 16-18. Diese Relaisschalter 16-18 sind in Spannungsver­ sorgungsleitungen 19-21 geschaltet, die zu drei schema­ tisch dargestellten Verbrauchern 22-24 führen, wobei es sich bei diesen Verbrauchern 22-24 beispielsweise um elektrisch gesteuerte Pneumatikventile handeln kann. Diese sind mit ihrem jeweils zweiten Anschluß an Masse bzw. an den jeweils anderen Pol der Versorgungsspannung ange­ schlossen. Andererseits führen die Spannungsversorgungs­ leitungen 19-21 über eine Steckverbindung 25 zu drei Versorgungsspannungsquellen 26-28, wo sie mit dem je­ weils positiven Pol verbunden sind. Die Versorgungs­ spannungsquellen 26-28 können auch vollständig vonein­ ander entkoppelt werden, das heißt, der negative bzw. der masseseitige Anschluß der Verbraucher 22-24 kann auch separat zur zugeordneten Versorgungsspannungsquelle rück­ geführt sein.

In einer einfacheren Ausführung kann selbstverständlich auch eine einzige Versorgungsspannungsquelle vorgesehen sein, an die alle Spannungsversorgungsleitungen 19-21 angeschlossen sind. Dies wird dann realisiert, wenn eine vollständige Entkopplung nicht erforderlich ist und alle Verbraucher dieselbe Versorgungsspannung benötigen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel können die Versorgungs­ spannungsquellen 26-28 verschiedene Versorgungsspan­ nungen aufweisen.

Zur Steuerung der Feldbusstationen sendet die nicht dar­ gestellte Zentralstation Datentelegramme über den Feldbus 11. Diese enthalten jeweils eine Adresse, die einer be­ stimmten Feldbusstation 10 zugeordnet ist. Diese Feldbus­ station empfängt dann das Datentelegramm und führt die darin enthaltenen Befehle aus. Diese können darin be­ stehen, über die Steuerausgänge eine oder mehrere Relais­ spulen 13-15 der Relaisanordnung 12 zu betätigen, um die entsprechenden Relaisschalter 16-18 zu schließen. Bei eingeschalteten Versorgungsspannungsquellen 26-28 führt ein solches Schließen dann zum Einschalten des jeweiligen Verbrauchers 22-24. Zum Abschalten von eingeschalteten Verbrauchern ist dann ein weiterer Steuerbefehl über den Feldbus 11 erforderlich, oder aber die Feldbusstation 10 enthält eine Zeitsteueranordnung, und der Einschaltbefehl enthält auch eine Information über die Einschaltdauer.

Die Zahl der Relais in der Relaisanordnung 12 ist selbst­ verständlich variabel, und zur Erzielung einer kompakten Kleinbauweise kann die Relaisanordnung 12 auch im Gehäuse der Feldbusstation 10 integriert sein.

Die Relais der Relaisanordnung 12 können beispielsweise als Reed-Relais ausgebildet sein, oder anstelle der Relaisanordnung 12 tritt eine andere Anordnung von steuer­ baren Schaltern, beispielsweise Optokoppler-Schalter.

Durch Trennen der Steckverbindung 25 ist eine sichere Abschaltung aller Verbraucher möglich, unabhängig von den in der Feldbusstation 10 erhaltenen Steuerbefehlen. Weiterhin kann eine Sicherheitsabschaltung auch durch eine externe Spannungsverriegelung erfolgen, z. B. durch Ab­ schalten einer oder mehrerer der Versorgungsspannungs­ quellen 26-28.

Claims (11)

1. Feldbusanordnung mit wenigstens einer an einen seriellen Feldbus anschließbaren Feldbusstation und mit wenigstens einem über einen Steuerausgang der Feldbus­ station gesteuerten Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Verbraucher (22-24) über einen steuerbaren Schalter (16-18) mit einer zusätzlich zu den Leitungen des Feldbusses (11) vorgesehenen Spannungsver­ sorgungsleitung (19-21) verbunden ist und daß der steuer­ bare Schalter (16-18) durch den Steuerausgang der Feldbus­ station (10) betätigbar ist.

2. Feldbusanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Verbraucher (22-24) über eine ent­ sprechende Anzahl von steuerbaren Schaltern (16-18) über eine entsprechende Anzahl von Steuerausgängen der Feldbus­ station (10) steuerbar sind.

3. Feldbusanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere, unabhängig voneinander mit einer Spannung beaufschlagbare Spannungsversorgungsleitungen (19-21) mit den steuerbaren Schaltern (16-18) verbunden sind.

4. Feldbusanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Spannungsversorgungsleitung (19-21) unabhänig von der Feldbusstation (10) einschaltbar und abschaltbar ist.

5. Feldbusanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannungsversorgungsleitungen (19-21) unabhängig voneinander schaltbar sind.

6. Feldbusanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Spannungsversorgungsleitung (19-21) über eine lösbare Steckverbindung (25) zu den Verbrauchern (22-24) geführt ist.

7. Feldbusanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Schalter (16-18) als Schaltrelais ausgebildet ist.

8. Feldbusanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schaltrelais ein Reed-Relais ist.

9. Feldbusanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Schalter als Optokoppler-Schalter ausgebildet ist.

10. Feldbusanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Schalter (16-18) im Gehäuse der Feldbusstation (10) inte­ griert ist.

11. Feldbusanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucher (22-24) eine Mehrzahl von Pneumatikventilen sind.