DE202005021457U1

DE202005021457U1 - Torantriebssystem mit seriellem Bus für Kommunikation der Komponenten

Info

Publication number: DE202005021457U1
Application number: DE202005021457U
Authority: DE
Original assignee: Hoermann KG Antriebstecknik
Current assignee: Hoermann KG Antriebstecknik
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2015-01-27

Abstract

Torantriebssystem, dessen Systemkomponenten zumindest durch wenigstens ein mit einer Grundsteuerung versehenes Torantriebsaggregat (A, B; TA; TA1, TA2, DTA1, DTA2; DTA) zum Antreiben eines Tores und wenigstens ein dem Torantriebsaggregat (A, B; TA; TA1, TA2, DTA1, DTA2; DTA) zugeordnetes Torantriebsperipheriegerät (C, D, F; IT; SKS, LS; MP; GW; HE1; HE2) gebildet sind, wobei ein serieller Bus (E) zur drahtgeführten Kommunikation zwischen Systemkomponenten (A, B; TA; TA1, TA2, DTA1, DTA2; DTA; C, D, F; IT; SKS, LS; MP; GW; HE1; HE2) des Torantriebssystems vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Systemkomponente (A, F) als Busmaster ausgebildet ist, der jede Kommunikation über den Bus einleitet,
und dass das Torantriebssystem derart ausgebildet ist, dass das Torantriebsaggregat oder ein erstes von mehreren Torantriebsaggregaten die Busmasterfunktion erfüllt, wenn das oder die Torantriebsperipheriegerät(e) keine intelligente Steuerung (F) aufweisen, und bei Anschluss einer intelligenten Steuerung (F) die intelligente Steuerung (F) die Busmasterfunktion übernimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Torantriebssystem mit den Merkmalen des Anspruches 1, wie es aus der WO 02/099 757 A2 bekannt ist. Auf diese Druckschrift wird hiernach noch näher eingegangen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Torantriebsaggregat und ein Torantriebsperipheriegerät für ein solches Torantriebssystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Torantriebssystems.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Torantriebssystem, dessen Systemkomponenten durch wenigstens ein Torantriebsaggregat zum Antreiben eines Tores und wenigstens ein dem Torantriebsaggregat zugeordneten Torantriebsperipheriegerät gebildet sind. Solche Torantriebsysteme sind auf dem Markt erhältlich.
Bisherige Torantriebe werden mit Steuerungen, Bedieneinheiten und anderen Torantriebsperipheriegeräten ausgeliefert. Diese einzelnen zu einem Torantriebssystem zusammenzusetzenden Systemkomponenten werden üblicherweise miteinander verdrahtet. Eine zentrale Steuereinheit, die am Torantriebsaggregat, d.h. z.B. im Gehäuse eines Garagentorantriebes auf einer Platine, oder separat, z.B. neben einer durch das angetriebene Tor zu verschließenden Öffnung in einem Steuergehäuse untergebracht ist, übernimmt die zentrale Steuerung; und an sie sind die einzelnen Systemkomponenten mittels einzelnen Leitungen angeschlossen. Ein Beispiel für ein solches Torantriebssystem, bei dem die zentrale Steuereinheit stets die zentrale Steuerung des Torantriebssystems übernimmt, ist aus der DE 299 00 605 U1 bekannt. Die DE 299 00 605 U1 betrifft ein Torantriebssys tem mit einer Steuereinrichtung, die für eine Zutrittskontrolle durch Spracherkennung eingerichtet ist.
Dabei können Anschlussfehler nicht immer ausgeschlossen werden. Diese können unter Umständen zur Zerstörung von elektrischen und elektronischen Bauteilen führen. Man kann zwar die einzelnen Verbindungen mit individuellen Steckern so gestalten, dass nur die passenden Komponenten zueinander passen, dies ist aber sehr aufwändig.
Aus der eingangs erwähnten WO 02/099 757 A2 ist wiederum eine zentrale Steuereinheit eines Torantriebssystems mit mehreren Torantriebsaggregaten und mehreren Torantriebsperipheriegeräten bekannt. Dabei sind die Torantriebsaggregate und die Torantriebsperipheriegeräte in Bus-Topologie mit der Steuereinheit verbindbar. Damit lassen sich zwar Anschlussfehler bei der Verdrahtung des gesamten Torantriebssystems vermeiden oder zumindest verringern. Es ist jedoch stets die zentrale Steuereinheit notwendig. Aufrüstungen oder Umrüstungen einfacher Torantriebssysteme sind nicht oder nur sehr schwer möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Torantriebssystem mit den Merkmal des Oberbegriffes des Anspruches 1, bei dem bei geringerem Verdrahtungsaufwand Fehler bei der Verdrahtung vermieden werden, derart auszubilden, dass eine Auf- oder Umrüstung in einfacher Weise ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Torantriebsystem mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Systemkomponenten des Torantriebssystems und vorteilhafte Verwendungen der Erfindung sind Gegenstand der Nebenansprüche.
Erfindungsgemäß wird ein serieller, vorzugsweise propietärer Bus zur drahtgeführten Kommunikation zwischen Torantrieben, Bedienteilen, Ausgabeeinheiten sowie anderen Steuerungen wie z.B. Ampelsteuerungen genutzt. In vorteilhafter Ausgestaltung können aufgrund eines sicherheitsgerichteten Bussystems auch sicherheitsrelevante Einheiten wie z.B. Lichtschranken oder Schließkantensicherungen, die ein Hindernis im Torweg sicher erfassen und eine Abschaltung oder Reversierung sicher herbeiführen sollen, um Verletzungen zu vermeiden, angeschlossen werden.
Der serielle Bus bietet gegenüber der ansonsten verwendeten parallelen Verdrahtung zwischen Torantriebsaggregaten und Torantriebsperipheriegeräten mehrere Vorteile:

– Verringerung von Verdrahtungsaufwand;
– Vermeidung von Fehlern bei der Verdrahtung
– mögliche Fähigkeit des Systems, angeschlossene Peripherieeinheiten erkennen und sich entsprechend konfigurieren zu können sowie
– möglicher Anschluss von Gateways zu anderen Netzwerken (z.B. Internet; EIB usw.)

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass damit ein modulares und – auch nachträglich – erweiterbares Torantriebssystem geschaffen werden kann. Erweiterungen können bevorzugt einfach nach dem bei Personalcomputern bekannten „Plug & Play"-Verfahren durchgeführt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
1 ein prinzipielles Blockschaltbild eines Torantriebssystems;
2 ein Flussdiagramm für die Inbetriebnahme eines bei einem solchen Torantriebsystem eingesetzten seriellen Bussystems;
3 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiel für ein solches Torantriebsystem
4 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles;
5 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispieles;
6 ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispieles Im folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele eines Torantriebssystems erläutert. Das Torantriebssystem weist zum Anbinden neuer Systemkomponenten und für Testzwecke sowohl zum Testen einzelner Systemkomponenten als auch des Torantriebsystems an sich eine standardisierte Schnittstelle ST auf. Als Systemkomponenten werden auch Torantriebsperipheriegeräte – diese sind Zubehör zum eigentlichen Torantriebsaggregat, das im wesentlichen aus Motor und Motorsteuerung sowie Getriebe besteht – nämlich z.B. Testgeräte, Befehlsgeräte und Ausgabeeinheiten – definiert. Die Standardisierung schafft Freiräume für die Einbindung zukünftiger Geräte in bestehende Torantriebssysteme.
Durch eine Einbindung von Testgeräten wird eine schnellere Entwicklung der Testgeräte erreicht. Die Entwicklung von Zubehör vereinfacht sich und die Diagnose von defekten Geräten beim Antriebshersteller oder in Servicebetrieben verbessert sich.
Erstens kann man als eine erste Art von Torantriebsperipheriegeräten sicherheitsgerichtetes Zubehör wie Lichtschranken LS zum Erfassen eventueller Hindernisse im Torweg oder Schließkantensicherungen SKS, die das Auffahren der Schließkante auf ein Hindernis erfassen, in das Torantriebssystem einbinden.
Eine zweite Gruppe von Torantriebsperipheriegeräten oder Zubehör sind die sogenannten intelligenten Bedienheiten, die vorzugsweise über eine eigene Steuereinheit, beispielsweise Mikrokontroller verfügen. Zu ihr gehören externe Steuerungen; Codetaster, Schlüsseltaster oder dergleichen Personenidentifikationseinrichtungen (auch Finger- oder Simmensensoren usw. sind denkbar); Schalter für die Fahrtrichtung AUF und ZU, z.B. eingepasst in Codetaster; Ruhestromkreise, beispielsweise mit testbarem Schlüpftürkontakt; EIN/AUS-Schalter für internes Licht; eine automatische Zulaufsteuerung, die zeitgesteuert nach einer Öffnungsbewegung eine Schließbewegung einleitet; Lichtsignalsteuerungen, wie Ampelsteuerungen; Funkeinheiten einschließlich Einrichtungen zur Nutzung von Ersatzfrequenzen bei Problemen.
Eine dritte Gruppe von Zubehör oder Torantriebsperipheriegeräten, die Systemkomponenten des Torantriebsystems sein können, sind – vorzugsweise intelligente, d.h. mit eigenen Steuereinheiten versehene – Ausgabeeinheiten wie optionale Relais zum Schalten von Zusatzfunktionen; Lichtrelais zum Schalten von Beleuchtungseinheiten; Endlagenrelais AUF und Endlagenrelais ZU, die ein Einfahren des Torflügels in eine Endlage feststellen.
Eine vierte Gruppe sind Testschnittstellen, die an jedem einzelnen hardwaremäßig vorhandenen Gerät des Systems angeordnet sein können, zur Reparaturdiagnose im Werk; zum Test der Antriebe, z.B. bei einem Fertigungsendtest über Multifunktionstester usw.; zum Test eines Monteurs vor Ort mittels eines mobilen Diagnosegeräts; zum Test von Platinen nach dem Bestücken; oder als Datenschnittstelle während einer Systementwicklung oder Systemveränderung oder zur Konfiguration des Torantriebssystems.
Ein prinzipielles mögliches, allgemeines Ausführungsbeispiel für ein solches Torantriebssystem ist in 1 dargestellt. Die schematische Blockschaltung ist mit folgender Legende selbsterklärend:

A: erster Antrieb (Master). Dies ist z.B. eine Motor-Getriebeeinheit mit Steuerelementen, ein Schleppantrieb, ein Wellentorantrieb, ein Garagentorantrieb oder ein Industrietorantrieb, usw.
B: zweiter Antrieb (Slave). Dies ist z.B. ein Drehtorantrieb eines zweiten Flügels eines um eine Hochachse drehenden Tores oder ein zweiter im Zusammenhang mit dem ersten Antrieb zu betätigender Antrieb, usw.
C: intelligente Bedienteile. Dies sind z.B. Funkeinheiten wie Funkempfänger oder Codetaster, Lichtschranke, Schließkantensicherungen, usw.
D: mithörende Ausgabeeinheiten, wie z.B. Optionsrelais, Lichtrelais, Endlagenmeldung, usw.
E: serieller Bus, z.B. RS 485
F: intelligente Steuerungen (MASTER), wie z.B. Zentralsteuerung ZS, Ampelsteuerung, Interface zu anderem Bussystem (z.B. EIB), PC für Tests, usw.

Eine Schnittstelle ST an jeder Systemkomponente (Antrieb A, B oder Peripherie C, D, F) dient zur Kommunikation zwischen Ausgabegeräten D, Zulauf- oder Ampelsteuerungen F, Bedienteilen C, Antrieben A, B und Testgeräten. Generell können die anschließbaren Geräte in fünf unterschiedliche Bereiche unterteilt werden (nur zuhörend, intelligente Bedienteile, intelligente Steuerungen, Slave Antriebe, Master Antriebe). Das Verfahren, in dem miteinander kommuniziert werden soll, ist Master-Slave. Als Übertragungsmedium dient ein serieller proprietärer Daten-Bus. Vorzugsweise kommt ein RS 485 Bus (auf dem Markt von verschiedenen Herstellern erhältlich) zum Einsatz.
Adressierung
Jeder am Bus E teilnehmenden Systemkomponente (Busteilnehmer) A–D, F sind zur Identifikation zwei unterschiedliche Bytes zugeordnet, die in den einzelnen Bussignalen Verwendung finden. Dies sind zum einen die Adresse und zum anderen der Typ. Mit der Adresse wird grundsätzlich der Teilnehmer angesprochen. Über den Typ wird festgelegt, welche Funktion das Gerät ausübt. Dadurch kann ein- und dasselbe Gerät unterschiedliche Funktionen ausführen. Ein Funk-Empfänger kann z.B. je nach Einstellung das Licht betätigen und mit einer anderen Konfiguration eine Fahrt auslösen. Ausnahme: Die nur mithörenden Teilnehmer besitzen keine Adresse.
Um zu gewährleisten, dass nicht alle Busteilnehmer gleichzeitig auf dem Bus sprechen, wird jede Kommunikation durch einen „Busmaster" eingeleitet. Dieser kann je nach Kombination der angeschlossenen Geräte wechseln. Grundsätzlich übernimmt einer (Master-Antrieb A) der angeschlossenen Antriebe A, B die Masterfunktion. Sind intelligente Steuerungen F angeschlossen, wird an diese die Masterfunktion übergeben. Dadurch ist gewährleistet, dass bei Erweiterung des Funktionsumfanges nicht der Antrieb A, B überarbeitet werden muss. Wenn z.B. eine neue Steuerung F, die mehrere Antriebe steuert, eingesetzt werden soll, dann kann der bestehende Antrieb A, B unverändert bleiben.
Um unterschiedliche intelligente Steuerungen/Antriebe steuern zu können, gibt es festgelegte Adressräume. Die höchste Adresse übernimmt grundsätzlich die Masterfunktionalität. Diese wird also nur einer Systemkomponente zugeordnet, die in der Lage ist, alle anderen intelligenten Steuerungen zu verwalten.

In Tabelle 1 ist ein Beispiel für die Adress- und Funktionsbelegung für verschiedene Busteilnehmer angegeben. Im Beispiel gibt es 256 mögliche Adressen, die je nachdem, wie sie im Bussystem Master- oder Slavefunktionen erfüllen sollen, verteilt werden.

Busteilnehmer	Adressraum	Einstellbare Adresse	Einstellbarer Typ	Anzahl anschließbarer Einheiten
Broadcastmeldungen für alle Teilnehmer	0	Nein	Nein	0
Freier. Adr. Raum (Reserve)	1–15
Intelligente Bedienelemente	16–45	Ja	Ja	32
Freier Adr.Raum vom Master zugeordnete Adresse,	48–79	Nein	Ja	32
Slave-Antrieb	101–109	Je nach Funktion (evt. fest)	Nein	8
Freier. Adr. Raum (Reserve)	110–127
Master-Antrieb	128	Je nach Funktion	Nein	1
Intelligente Steuerungen	129–143	Nein	Nein, durch Programm festgelegt	14
PC, Diagnosegerät	144	Nein	Nein, durch Programm festgelegt	1
Freier Adr. Raum (Reserve)	145–256

Tabelle 1

Sicherheitsrelevanten Systemkomponenten wie zum Beispiel der Schließkantensicherung (SKS) und der Lichtschranke (LS) wird eine feste Typnummer zugeordnet, z.B. 1 und 2. Durch diese Festlegung der LS/SKS ist sichergestellt, dass der Master, z.B. der erste Antrieb A, sofort erkennen kann, dass Sicherheitseinrichtungen angeschlossen sind, und das Torantriebssystem entsprechend konfiguriert.
Verwaltung des Busses
Ein Betriebsablaufdiagramm, das das Verfahren bei der Inbetriebnahme des Busses wiedergibt, ist in 2 wiedergegeben. Das Diagramm ist durch seine ausführliche Beschriftung selbsterklärend.
Beim Einschalten überprüft der Master-Antrieb A, ob intelligente Steuerungen F an dem Bus E angeschlossen sind. Ist dies der Fall, übergibt er dieser die Masterkommunikation. Im normalen Betrieb wird zyklisch ermittelt, ob neue Teilnehmer am Bus E angeschlossen oder ob andere entfernt wurden. Wird während der Überprüfung der Busteilnehmer festgestellt, dass es zu Adresskollisionen kommt, kann der Master den Slaves neue Adressen zuweisen. Dies ist nur möglich, wenn diese unterschiedlichen Typs sind.
Aufbau der Nachrichten:
Die Nachrichten im Ausführungsbeispiel haben 1 Byte für die Empfangsadresse, wobei bei einer Broadcast-Nachricht, die an alle adressiert ist, eine bestimmte Adresse, beispielsweise 00 eingegeben wird, ein weiteres Byte, das die Anzahl der Nutzzeichen angibt und/oder als Telegrammzähler zur Angabe dient, dass die Nachricht die erste, zweite oder dritte Nachricht eines Dialogs zwischen mehreren Busteilnehmern ist; ein oder mehrerer Bytes für Befehle oder Daten und ein oder mehrere Bytes als Datensicherungsfeld CRC. Das CRC-Feld wird über einen bekannten CRC-Algoritmus aus der gesamten Nachricht ermittelt.
Da es ebenfalls möglich ist, an die intelligenten Steuerungen Sicherheitseinrichtungen anzuschließen, sollte die Nachricht eine Länge von z.B. 10 Bytes nicht überschreiten. 10 Bytes bedeuten z.B. 5 ms reine Sendezeit; inklusive Verarbeitungszeit wird z.B. mindestens 10 ms benötigt. Wenn 10 Bytes nicht überschritten wird, lässt sich in diesem Beispiel nach spätestens 10 ms ein Alarmsignal von einer Sicherheitseinrichtung über den Bus senden.
„Break Detect":
Ein sogenannter Break ist eine Nachricht die mindestens 13 Bit lang ist (z.B. mit Wert = 0). Sendet ein Master eine Nachricht an einen Slave und tritt während die ser Zeit ein wichtiges Ereignis am Master selbst auf, so wird durch ein Break Detect die Nachricht unterbrochen. Dies ist nur solange möglich, wie der Slave noch nicht antwortet.
Beispiel:
Der Master spricht einen Slave an und möchte von ihm den Status haben. Während der Anfrage wird die am Master angeschlossene Lichtschranke LS betätigt. Der Master sendet ein Break Detect. Alle Busteilnehmer sind wieder bereit und erwarten eine neue Nachricht. Der Master kann nun z.B. einem angeschlossenen Antrieb die Nachricht „Reversieren" senden. Dadurch wird die Reaktionszeit verringert.
Festgelegte Nachrichten:
Zusätzliche Befehle können auch nachträglich, beispielsweise in bestehende Torantriebssysteme eingefügt werden. Kommen Befehle hinzu, soll nur der Master in der Lage sein, diese zu verarbeiten. Dies ist beispielsweise durch spätere Einbindung oder Neuprogrammierung einer intelligenten Steuerung möglich. Gemäß der oben erwähnten Master-Übergabe-Funktion kann dann diese Steuerung die Masterfunktion erfüllen und die später eingefügten Befehle verwalten.
Dadurch können – auch spätere – Sonderwünsche einfach realisiert werden. Der eigentliche Antrieb (Torantriebsaggregat), bestehend aus Motor-Getriebeeinheit und integrierten Steuerelementen für Grundfunktionen, kann bleiben, wie er ist. Dadurch lassen sich Aufwand und Kosten einsparen. Dieses technische Vorrichtungs-System hat auch kaufmännische Vorteile, ein Kunde erhält bei Sonderwünschen auch eine zusätzliche Hardware-Komponente; finanzieller Mehraufwand ist auch gerätemäßig sichtbar.

Tabelle 2 gibt Daten über mögliche festgelegte Nachrichten an. Die darin verwendete Abkürzung IS steht für intelligente Steuerung; IB steht für intelligente Bedieneinheit.

Gruppe	Befehl Daten	Sender	Adresse	Bemerkungen
Broadcast	00+ Systemstatus	Master	00	Der Master teilt allen (Broadcastmeldung) den aktuellen Status mit.
	01+Status	Master	00	Status + Fehlermeldungen (Busspezifisch)
	02+Befehl	Master	00	Befehle, die für alle gelten, die Slaves müssen etwas ausführen, z.B. alle Antriebe stoppen
Verwaltung	01 + Masteradresse	Master	IS Adressraum + IB Adressraum	Der Master fragt die Busteilnehmer ab.
	Typkennung	Slave IS oder IB	Masterantrieb	Das angesprochene Element meldet sich zurück.
	02	Masterantrieb	IS Adress-raum	IS soll die Steuerung übernehmen
	NACK(21)	Slave IS oder IB	Master	Letzter Befehl wurde nicht verstanden.
	ACK (6)	Slave IS oder IB	Master	Bestätigung, dass der Befehl verstanden wurde
	03+ Typnummer	Master	IS Adress-raum + IB Adressraum	Der Master spricht einen speziellen Busteilnehmer mit Adr. + Typ an.
	04+Typnummer + neue Adresse	Master	Slave	Der Slave soll die in Daten verpackte Adresse übernehmen
Status Befehl	32	Master	Slave	Der Status des Slaves wird abgefragt.
	41 + Slavestatus	Slave	Master	Der Status wird dem Master übergeben.
	33 + Befehl	Master	Adressraum (Slaveantriebe)	Der Master gibt dem Slave die Anordnung, etwas auszuführen.
	42 + Adresse +Slavestatus	Slave	Master	Der Slave gibt dem Master eine Funktion inkl. Adresse wieder.

Tabelle 2

Aufbau einer Slavestatusmeldung:
Festgelegte Bits:
Der Master fragt einen Slave nach seinem Status. Dieser sendet seinen Status zurück. Die Statusmeldung ist mindestens 1 Byte lang kann aber länger sein (abhängig vom Slave).
Da ein großer Teil der Kommunikation mit intelligenten Bedieneinheiten verfahren wird, sind diese Status-Bits vorzugsweise im ersten Byte verpackt.

Mögliche Statusbits sind in der Tabelle 3 dargestellt. Darin bedeutet SE „Sicherheitseinrichtung".

Byte	Bit	Status
1	0	Impuls Auf
	1	Impuls Zu
	2	Impuls Folgesteuerung
	3	Impuls Gehflügel (Halb Auf)
	4	Impuls Ferieneinstellung
	5	Impuls Innenlicht
	6	Impuls Außenlicht
	7	Impuls Position „Halb Auf"

2	0	Endlage/Fahrtrichtung Auf
	1	Endlage/Fahrtrichtung Zu
	2	Fahrend
	3	Fehler
	4	Reversiert
	5	Ungelernt
	6	SE1 (LS) Fehler
	7	SE2 (SKS) Fehler

3	0	Licht An
	1	Funk wird eingelernt
	2	Optionsrelais an
	3	Haltkreis (Ruhestromkreis) offen
	4	Unreferenziert
	5	Gehflügel
	6	Lernt Tastenzuordnung
	7	Einbruchalarm

Tabelle 3

Erweiterungsfähigkeit:
Sendet ein Slave mehr als z.B. die in Tabelle 3 definierten Bytes aus, so kennzeichnet in diesen ein Bit, z.B. das Bit 0, ob die Meldung in der Broadcastmeldung übernommen wird. Dadurch ergibt sich eine Erweiterungsfähigkeit. Ein Beispiel ist in Tabelle 4 wiedergegeben.

Byte Bit Status

4 0 Bit 0 = 1 dann wird das Byte übernommen Bit 0 = 0 wird nicht übernommen

1

2

3

4

5

6

7

Tabelle 4
Dabei werden folgende Regeln zu Grunde gelegt: Das erste zusätzliche Byte der Slavestatusmeldung ist auch das erste zusätzliche der Broadcaststatusmeldung. Ist ein Bit auf 1 gesetzt und ein zweiter Slave hat das gleiche Bit auf 0 gesetzt hat die 1 Vorrang.
Aufbau einer Broadcaststatusmeldung:
Der Master sendet Broadcastmeldungen, die alle Busteilnehmer betreffen. Im Falle der Statusmeldungen sind die Busteilnehmer hauptsächlich Ausgabeeinheiten. Wenn ein angeschlossenes Gerät die in der Meldung angesprochene Funktion unterstützt, wird diese entsprechend ausgeführt. Diese Broadcaststatusmeldung besteht grundsätzlich aus mindestens 1 Byte, kann aber auch mehrere Bytes besitzen. Ein Beispiel ist in Tabelle 5 wiedergegeben.

Byte Bit Funktion

1 0 Endlage Auf

1 Endlage Zu

2 Optionsrelais an

3 Lichtrelais an

4 Fehler steht an

5 Fahrend Richtung Zu

6 Fahrend Richtung Auf

7 Einbruchalarm

Tabelle 5
Befehle:
Die Befehle veranlassen die Slaves, eine Aktion durchzuführen. Die Auswirkungen können sehr unterschiedlich sein. Sie sind grundsätzlich in 2 Gruppen unterteilt. Der erste ist spezifisch für die Funktionen des Slaves, der andere wird ausschließlich zu Testzwecken benutzt und hat einen Standardbefehlssatz. Dieser sollte auf jeder intelligenten Hardware installiert sein; bei nur zuhörenden Busteilnehmern ist, er entbehrlich.
Befehle für den normalen Betrieb:
Das Torantriebssystem kann mehrere Antriebe – Torantriebsaggregate – aufweisen. Beispielsweise dient das Torantriebssystem zum Antreiben eines Drehtores mit zwei Drehtorflügeln. Dann hat jeder Drehtorflügel einen eigenen Drehtorantrieb, wobei es vorteilhaft ist, beide gemeinsam anzusteuern. Eines der Drehtorantriebsaggregate, die wiederum Motor, Getriebe und Grundsteuerung in einer Einheit umfassen, dient dann als Master-Antrieb, einer als Slave-Antrieb. Es können auch andere Antriebe in einen Torantriebssystem gekoppelt sein, beispielsweise ein Sectionaltorantrieb zum Antreiben eines Sectionaltores und ein Rolltorantrieb, der ein dem Sectionaltor zugeordnetes Schnelllaufrolltor antreibt. Das Sectionaltor dient zum längerfristigen Abschluss zum Beispiel über Nacht. Das Schnelllauftor dient zum kurzfristigen Abschluss zum Beispiel zwischen zwei Fahrzeugdurchfahrten.

Bei mehreren Antrieben in dem Torantriebssystem ist die Flügel-/Antriebsnummer bit-weise festgelegt (Bit 0 entspricht dem ersten Flügel, Bit 1 entspricht dem zweiten Flügel usw.). Es kann einem einzelnen Antrieb sowie mehreren Antrieben ein Befehl gegeben werden. Mögliche Befehlsbelegungen sind in Tabelle 6 wiedergegeben.

Befehlnr.	Block	Funktion	Parameter
0		starte Fahrt Richtung zu	Flügel Nr.
1		starte Fahrt Richtung auf	Flügel Nr.
2		starte Fahrt nach Impulsfolgesteuerung	Flügel Nr.
3		stoppe Fahrt	Flügel Nr.
4		reversiere (um einen Standard-Weg)	Flügel Nr.
5		reversiere bis Endlage	Flügel Nr.
6		Fahre Personendurchgang	Flügel Nr.
7		Sende Anzahl Flügel

10		Anzahl Menüs holen
11		Sende Menüeinstellungen	Menünr.
12		Menüeinstellungen setzen	Menünr. und Wert
13		internes Licht	AN oder AUS

20		Sende Fehlerspeicher (letzten X Fehler)
21		Sende Zyklus bei letztem Fehler
22		Sende Fehlerstatistik Fehler gesamt
23		Sende Fehlerstatistik	Fehlernummer
24		Sende Anzahl Fehler
24		Sende Fehlernummern für Fehlerstatistik
25		Sende Betriebstunden und Zyklen

30		Softwareversion holen
31		Hardwareversion holen

40		Sende Kraftwerte	Kraftnummer
41		Sende Anzahl Kraftwerte
42		Sende Geschwindigkeitswerte
43		Sende Anzahl Geschwindigkeitswerte

50		Sende Daten ZustandBlock	AN oder AUS
51		Sende PollDaten1	AN oder AUS
52		Sende PollDaten2	AN oder AUS

Tabelle 6

Zusätzliche Befehle für den Testbetrieb (Hardwareebene)

Zusätzliche Befehle können für einen Testbetrieb zum Testen der Hardware vorgesehen sein. Im Testbetrieb kann über die serielle Schnittstelle jeder PIN, jede RAM-Zelle, jede EEPROM-Zelle usw. angesteuert werden. Es können Zustände hervorgerufen werden, die für den normalen Betrieb eventuell gefährlich wären, z.B. eine Zufahrt ohne Beachtung der Sicherheitseinrichtungen usw. Die Aktionen können daher nur nach Einschalten eines Testmodus ausgeführt werden. Generell gilt: mit den Befehlen, die eine Aktion auf der Hardwareebene zur Folge haben, muss der Testmode aktiviert werden. Eine beispielhafte Auflistung möglicher Befehle für den Testbetrieb enthält Tabelle 7

Befehlnummer	Benennung	Parameter
128	Testmodehardware Ein	---------
129	Testmodehardware Aus	---------
130	Status Testmode abfragen
131	sende RAM wert	RAM-Zelle + Wert
132	setze ROM wert (Flash beschreibbar)	ROM-Zelle + Wert
133	setze EPROM-Wert	EEPROM-Zelle + Wert
134	setze Pin	Pinnummer + Wert
135	hole Pin	Pinnummer
136	hole RAM-Wert	RAM-Zelle
137	hole ROM-Wert	ROM-Zelle
1138	hole EEPROM-Wert	EEPROM-Zelle

Tabelle 7

Einen beispielhaften Testbetrieb-Befehlssatz für Sicherheitseinrichtungen enthält Tabelle 8.

Befehlnr. Block Funktion Parameter

0 Testung An

1 Testung Aus

Tabelle 8
Fehlererkennung und -behandlung:
CRC Überwachung:
Jede Nachricht enthält eine CRC. Diese wird von dem Empfänger der Nachricht überprüft. Ist diese fehlerhaft, wird abhängig von der Art der Nachricht verfahren. Bei Broadcastmeldungen reagiert der Teilnehmer nicht und verwirft diese.
Ist die Nachricht direkt an einen Slave adressiert und dieser stellt den CRC-Fehler fest, sendet er eine sogenannte NACK-Meldung (von Englisch: negative acknowledgement; Rückmeldung, dass Empfang negativ war; im Gegensatz zu ACK von Englisch acknowledgement; Rückmeldung, dass Empfang ok) zurück. Der Master ist somit informiert, dass die Nachricht fehlerhaft war und sendet je nach der Priorität des Telegramms noch einmal sofort oder später.
Stellt der Master bei der Antwort eines Slaves einen CRC-Fehler fest, wiederholt der Master ebenfalls seine Mitteilung.
Antwortet ein Busteilnehmer gar nicht mehr, so wird er nach einer Anzahl von Versuchen vom zyklischen Abfragen ausgeschlossen. Die anderen Teilnehmer verfahren weiter im normalen Betrieb. Über weitergehende Reaktionen (Fehlermeldung usw.) entscheidet der Master.
Erkennen von Adresskollisionen:
Bei der Inbetriebnahme des Busses sowie zyklisch im Betrieb fragt der Master wer (d.h. welche Adressen) alles am Bus angeschlossen ist. Sind zwei Teilnehmer mit den gleichen Adressen angeschlossen, ist die Antwort nicht eindeutig. Um trotzdem den Bus in Betrieb nehmen zu können, spricht der Master die Teilnehmer dieser speziellen Adresse zusätzlich mit dem Typen an. Zum Beispiel zählt der Master die möglichen Typen durch: 0 ... 255. Wird die entsprechende Kombination gefunden, weist der Master diesem Slave eine neue Adresse zu. Diese Vorgehensweise funktioniert allerdings nur, wenn die Typenummer unterschiedlich ist (d.h. die Systemkomponenten mit zufällig gleichen Adressen unterschiedliche Funktionen haben). Dieses Verfahren dient zur Notfallbehandlung bei einem Installationsfehler.
Verfahren, um den Ausfall eines Masters zu erkennen:
Der Master sendet zyklisch die Statusbroadcastmeldung. Die Slaves erwarten innerhalb einer gewissen Zeit diese Meldung. Wird diese nicht erkannt, schalten die Slaves auf Masterfehler.
Die Slaves brechen begonnene Fahrten ab und nehmen Fahrtanforderungen nur durch direkt angeschlossenes Zubehör, z.B. eine zusätzliche 2-Draht Schnittstelle oder interne Tasten an. Die Slaves sind dann nur noch über eine Totmann-Schaltung oder Totmann-Bedienung (Eingabentaste muss ständig gedrückt gehalten werden) verfahrbar.
Dauersenden eines Busteilnehmers:
Der Master erkennt, dass ein Busteilnehmer die ganze Zeit den Bus belegt. Die Broadcastsendung wird dann nicht mehr gesendet. Die Teilnehmer brechen begonnene Fahrten ab. Zum weiteren Verhalten siehe „Verfahren, um den Ausfall eines Masters zu erkennen".
Nachrichtenfehler Anzahl der Nutzbytes verkehrt:
Die CRC wird über die gesamte Nachricht gebildet, also auch über das Byte „Anzahl der Nutzbytes". Ist dieses Byte durch Busstörungen nach oben hin verändert worden, so wartet der Empfänger auf folgende Bytes und kommt außer Tritt. Um den Empfänger wieder zurückzusetzen, wird vor jeder Abfrage/Meldung des Mas ters ein „Break Detect" gesendet. Alle Busteilnehmer synchronisieren sich auf diese.
Synchronisation auf den Mastertakt:
In der Regel wird ein Teil der angeschlossenen Teilnehmer mit günstigen Mikrocontrollern ausgerüstet, die einen internen RC-Oszillator besitzen. Dieser besitzt oftmals eine hohe Toleranz und Temperaturabhängigkeit. Nach dem „Break Detect" sendet der Master eine „0x55". Inzwischen sind auf dem Markt Mikrocontroller vorhanden, die sich auf ein solches Signal synchronisieren können, d.h. die Toleranz der Oszillatoren ausgleichen. Es ist möglich, dies durch Software zu realisieren. Die angeschlossenen Geräte müssen dies nicht zwingend unterstützen. Es kann als Option angeboten werden.
Teilnehmer sendet immer gleiche Nachricht:
Jede Nachricht enthält einen sogenannten Telegrammzähler zum Durchzählen der Nachrichten eines Dialoges. Diese muss bei jedem Durchlauf geändert werden. Sendet ein Slave-Teilnehmer immer die gleiche Nachricht, erhöht sich dieser Zähler nicht. Dieser Slave wird dann vom Betrieb ausgenommen.
Konkretes Ausführungsbeispiel 1:
In 3 ist ein Blockschaltbild eines ersten konkreten Ausführungsbeispieles für ein Torantriebssystem gezeigt. Das erste Ausführungsbeispiel hat neben dem als erster Antrieb A eingesetzten eigentlichen Torantriebsaggregat TA mit Grundsteuerelement eine intelligente Ausgabeeinheit D und intelligente Bedieneinheiten C. Als intelligente Bedieneinheiten C sind hier zwei Funkempfänger HE1 und HE2 verwendet. An den zweiten Ausgang des zweiten Empfängers HE2 ist ein Abschlusswiderstand R angeschlossen.
Beide Empfänger HE1 und HE2 besitzen zwei 3fach-DIP-Schalter DIP1 und DIP2. An einem ersten DIP-SchalterDIP1 ist die Funktion, an dem zweiten DIP-Schalter DIP2 die Adresse einstellbar. Um den ganzen Adressbereich ausnutzen zu können, ist normalerweise ein 5fach-DIP-Schalter notwendig. Allerdings wird dies in der Praxis nicht vorkommen, da kaum so komplexe Torantriebssysteme zum Einsatz kommen, so dass eine Reduzierung möglich ist und man mit einem 3fach-DIP-Schalter DIP2 für die Adress-Einstellung auskommt. In unserem Beispiel sollen die Adressen 16 für den Empfänger HE1 und 17 für den Empfänger HE2 eingestellt sein.
Über den ersten DIP-Schalter DIP1 wird die Funktion der Funkempfänger HE1 und HE2 eingestellt. In diesem Beispiel löst der erste Funkempfänger HE1 einen Impuls AUF und der zweite Funkempfänger HE2 einen Impuls ZU aus. Der Kommunikationsmaster (Busmaster) ist hier der Antrieb, d. h. das Torantriebsaggregat TA.
Weitere mögliche, über den DIP-Schalter DIP2 einstellbare Funktionen sind: Impuls Folgesteuerung, Impuls Position „Halb auf", Impuls „internes Licht", Impuls „externes Licht", Impuls „Vacation".
Auch die Ausgabeeinheit D lässt sich über einen DIP-Schalter DIP einstellten. Hier kann die Meldung „Endlage AUF" und „Endlage ZU" ausgegeben werden.
Im folgenden wird die Funktion des ersten Ausführungsbeispieles erläutert:

1) Als ersten Schritt nach dem Einschalten fragt das als Master fungierende Torantriebsaggregat TA ab, ob intelligente Steuerungen angeschlossen sind. Die entsprechende Busnachricht ist beispielhaft in Tabelle 9 wiedergegeben.

Adresse 144

Anzahl der Zeichen 2

1. Datenbyte 01 Busteilnehmer mit der Adresse angeschlossen

2. Datenbyte 128 Masteradresse

Checksumme CRC

Tabelle 9
Es wird eine Zeit von ca. 10 ms nach Versenden der Nachricht gewartet. Ist bis dahin keine Rückmeldung gekommen, wird die nächste kleinere Adresse abgefragt z. B. (143) bis der Adressbereich der intelligenten Steuerungen (z. B. 129–144) abgearbeitet wurde. Der Zeitaufwand hierfür beträgt bis ca. 180 ms. Da in unserem Beispiel keine intelligente Steuerung vorhanden ist, kommt keine Rückmeldung.

2) Das Torantriebsaggregat TA fragt dann ab, ob Slaves oder intelligente Bedienelemente angeschlossen sind. Die entsprechende Busnachricht ist beispielhaft in Tabelle 10 wiedergegeben.

Adresse 109

Anzahl der Zeichen 2

1. Datenbyte 01 Busteilnehmer mit der Adresse Angeschlossen?

2. Datenbyte 128 Masteradresse

Checksumme CRC

Tabelle 10
Die Adressen werden entsprechend dem Punkt 1) für die intelligenten Bedienelemente und auch für Abfragen nach Slave-Antrieben abgearbeitet. Der Zeitaufwand beträgt bis ca. 576 ms.
Die beiden angeschlossenen intelligenten Bedienteile melden sich auf die Anfrage mit einer beispielhaft in Tabelle 11 wiedergegebenen Busnachricht.

Adresse 128 Masteradresse

Anzahl der Zeichen 1

1. Datenbyte 05

2. Datenbyte Type

Checksumme CRC

Tabelle 11

3) Der Bus ist nun aktiv und kann bearbeitet werden. Folgende Nachrichten werden zyklisch versendet:
a) Systemstatus (ca. alle 100 ms), siehe beispielhaft Tabelle 12.

Adresse 00 Broadcastmeldung

Anzahl der Zeichen 2 ... ?

1. Datenbyte 00

2. Datenbyte Type Statusmeldung (siehe oben Broadcaststatusmeldung)

Checksumme CRC

Tabelle 12
Die Slaves antworten dem Master nicht. In diesem Fall würde die Ausgabeeinheit mithören und die entsprechende Aktion ausführen.

b) Abfrage des Status des Funkempfängers HE1 (oder HE2), siehe beispielhaft Tabelle 13.

Adresse 16 (bzw. 17) Adresse HE1 (HE2)

Anzahl der Zeichen 1

1. Datenbyte 32 Status holen

Checksumme CRC

Tabelle 13
Der Slave, d.h. der Empfänger HE1 (bzw. HE2) antwortet mit einem beispielhaft in Tabelle 14 wiedergegebenen Bussignal.

Adresse 128 Masteradresse

Anzahl der Zeichen 2

1. Datenbyte 41

2. Datenbyte Status Statusbyte Nr. 1

Checksumme CRC

Tabelle 14
Bei einer Änderung des Status z.B. bei Empfang des Funk-Befehls „Impuls AUF" durch einen Handsender würde das Torantriebsaggregat TA eine Fahrt starten.
Zweites konkretes Ausführungsbeispiel
Ein zweites konkretes Ausführungsbeispiel ist in 4 wiedergegeben. Hier ist an den ersten Torantrieb A (d. h. das erste Torantriebsaggregat TA) als eine erste intelligente Steuerung F eine Schnittstelle (Gateway) GW zu einem externen Netzwerk, beispielsweise dem Internet oder zu einem externen Bussystem, beispielsweise einen EIB, das als Datenbus für ein intelligentes Gebäudemanagement (Heizung, Klima, Abschattung, Alarmanlage usw.) verwendet wird, angeschlossen.
Weiter ist als eine zweite intelligente Steuerung F eine Ampelsteuerung MP angeschlossen. An das Torantriebsaggregat TA ist außerdem über den seriellen Bus E eine Schließkantensicherung SKS (erste intelligente Bedieneinheit C) angeschlossen. Der Bus E schließt auch, hier über Eingänge an der Ampelsteuerung MP, eine zweite intelligente Bedieneinheit C in Form eines Impulstasters IT und eine dritte intelligente Bedieneinheit in Form einer Lichtschranke LS an. In dem Beispiel hat der Gateway GW die Adresse 129 und die Ampelsteuerung MP die Adresse 135. Das Torantriebsaggregat TA behält die Adresse 128 des ersten Ausführungsbeispiels.
Im folgenden wird der Betrieb dieses zweiten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

1) Als ersten Schritt nach dem Einschalten (Power Up) fragt das Torantriebsaggregat TA ab, ob intelligente Steuerungen angeschlossen sind. Eine beispielhafte Nachricht ist in Tabelle 9 angegeben.

Wie beim vorherigen Beispiel wird die Adresse bei jeder Abfrage verringert. Wird die Ampelsteuerung MP abgefragt (Adresse 135) antwortet diese mit einer Busnachricht, wie sie beispielsweise in Tabelle 15 wiedergegeben ist.

Adresse 128 TA

Anzahl der Zeichen 2

1. Datenbyte 05

2. Datenbyte Type

Checksumme CRC

Tabelle 15
Das Torantriebsaggregat TA macht die Ampelsteuerung MP zum Master mit einer Busnachricht wie in Tabelle 16. Die Antwort der Ampelsteuerung MP ist beispielhaft in Tabelle 17 wiedergegeben.

Adresse 135 Adresse der MP

Anzahl der Zeichen 1

1. Datenbyte 02 MP soll anschließend den Master übernehmen

Checksumme CRC

Tabelle 16

Adresse 128 TA

Anzahl der Zeichen 1

1. Datenbyte ACK

Checksumme CRC

Tabelle 17
Die Ampelsteuerung MP geht ab sofort in den Masterbetrieb. Sie fragt nun ab, ob weitere Teilnehmer am Bus sind. Sie erkennt, dass zusätzlich ein Internetgateway GW mit der Adresse 129 vorhanden ist. Sie behält trotzdem die Masterfunktion, da deren Adresse niedriger ist.

2) Der Bus ist nun aktiv und kann bearbeitet werden

Folgende Nachrichten werden zyklisch versendet

1. Systemstatus (ca. alle 100 ms), siehe Tabelle 18:

Adresse 00 Broadcastmeldung

Anzahl der Zeichen 2 ... ?

1. Datenbyte 00

2. Datenbyte Type Statusmeldung (siehe oben unter Broadcaststatusmeldung)

Checksumme CRC

Tabelle 18
Wäre in dieser die Endlage ZU gesetzt, würde der Gateway GW die Meldung an das angeschlossene Netz (z.B. Ethernet, EIB) weitergeben.

2. Abfrage des Antriebs (Tabelle 19)

Adresse 128 TA

Anzahl der Zeichen 1

1. Datenbyte 32

Checksumme CRC

Tabelle 19

3. Der Antrieb antwortet mit seinem Status (Tabelle 20):

Adresse 135 MP

Anzahl der Zeichen 4

1. Datenbyte 41

2. Datenbyte XX Statusbyte 1

3. Datenbyte XX Statusbyte 2

4. Datenbyte XX Statusbyte 3

Checksumme CRC

Tabelle 20

4. Abfrage des Gateways GW (Tabelle 21)

Adresse 129

Anzahl der Zeichen 1

1. Datenbyte 32

Checksumme CRC

Tabelle 21

5. Der Gateway GW antwortet mit (Tabelle 22):

Adresse 135 MP

Anzahl der Zeichen 3

1. Datenbyte 41

2. Datenbyte XX Statusbyte 1

3. Datenbyte XX Statusbyte 2

Checksumme CRC

Tabelle 22
Meldet der Gateway GW eine Fahrtanforderung z.B. Impuls „Folgesteuerung" löst die Ampelsteuerung MP bei dem Torantriebsaggregat TA eine Fahrt aus.

6. Fahrtauslösung durch Ampelsteuerung MP (Tabelle 23):

Adresse 128 TA

Anzahl der Zeichen 2

1. Datenbyte 33 Kennzeichen ein Befehl

2. Datenbyte 0x04

Checksumme CRC

Tabelle 23

7. Der Antrieb bestätigt die Anforderung (Tabelle 24):

Adresse 135 MP

Anzahl der Zeichen 1

1. Datenbyte ACK Befehl verstanden

Checksumme CRC

Tabelle 24
Der Antrieb startet die Fahrt.
Würde während der Fahrt des Antriebs z.B. die Lichtschranke LS oder der Impulstaster IT betätigt, würde die Ampelsteuerung eine entsprechende Reaktion des Torantriebsaggregats provozieren.
Drittes konkretes Ausführungsbeispiel:
Als drittes Ausführungsbeispiel ist in 4 eine eigentlich eine Einheit DTA bildende Drehtorantriebsanlage mit zwei Drehtorantrieben – erstes Drehtorantriebs aggregat DTA1 und – zweites Drehtorantriebsaggregat DTA2 dargestellt. Der erste Torantrieb A, d. h. hier das erste Drehtorantriebsaggregat DTA1, erhält die Adresse 128, der zweite Torantrieb (Slave) B, d.h. hier das zweite Drehtorantriebsaggregat DTA2, erhält die Adresse 127. An die Drehtorantriebsanlage DTA ist eine intelligente Steuerung F mit der Adresse 135 über den seriellen Bus E angeschlossen.
Das oben erläuterte Verfahren zum Feststellen, welche Antriebe alle angeschlossen sind ist durchgeführt worden. Die intelligente Steuerung F ist der Master. Die Drehtorantriebsaggregate DTA1 und DTA2 bilden eine Drehtoranlage DTA. Das zweite Drehtorantriebsaggregat DTA2 ist der Antrieb des Gehflügels. Für Drehtoranlagen ist typisch, dass es einen Versatz beim Öffnen und Schließen der beiden Drehtorflügel gibt, d.h. erst fährt der eine Flügel und dann der zweite. Die Einstellungen für den Phasenversatz erfolgen an dem ersten Drehtorantriebsaggregat DTA1 (Master-Antrieb A). Die Steuerung F gibt den Befehl für den Fahrtstart (Tabelle 25) an die Antriebsadresse 128 des ersten Drehtorantriebsaggregats DTA1 weiter, dieser Befehl gilt in diesem Fall für beide Drehtorantriebsaggregate DTA1 und DTA2.

Adresse 128 Antrieb

Anzahl der Zeichen 2

1. Datenbyte 33 Kennzeichen: ein Befehl

2. Datenbyte 0x02

Checksumme CRC

Tabelle 25
Das als Master-Antrieb wirkende erste Drehtorantriebsaggregat DTA1 beantwortet dies mit einem ACK (Empfangsbestätigungssignal). Muss es entsprechend den Einstellungen als erstes fahren, startet es. Stellt es fest, dass das zweite Drehtorantriebsaggregat DTA2 nach einer zurückgelegten Zeit X starten muss, setzt es bei der zyklischen Statusabfrage die Bits „Impuls Gehflügel" und „Impuls Richtung ZU". Das als Master-Antrieb definierte erste Drehtorantriebsaggregat DTA1 gibt den Befehl an das als zweite Slave-Antrieb definierte Drehtorantriebsaggregat DTA2 weiter. Dieses fährt in Richtung ZU.
Viertes Ausführungsbeispiel
Als viertes Ausführungsbeispiel ist in 6 ein Torantriebssystem für eine Doppelgarage mit einem Impulstaster gezeigt. Auch hier sind wiederum ein erstes Torantriebsaggregat TA1 (mit der Adresse 128) und ein zweites Torantriebsaggregat TA2 (mit der Adresse 127) vorhanden und über das Bussystem E miteinander verbunden. An das Bussystem E ist außerdem als intelligentes Bedienteil C ein Zweifach-Impulstaster IT mit der Adresse 46 angeschlossen. Eine obere Taste T1 soll den ersten Torantrieb TA1 und eine untere Taste T2 den zweiten Torantrieb TA2 in Gang setzen.
Die Adresse des zweiten Torantriebsaggregat TA2 muss in einem Menü eingestellt werden; dabei wird nicht die Adresse, sondern irgendein Menü von 0 auf z.B. 1 gestellt werden. Bei der Erstinbetriebnahme sind beide Torantriebsaggregat TA1, TA2 in einem Lernmodus. In diesem kann auch eingelernt werden, welche Taste T1, T2 für welches Torantriebsaggregat TA1, TA2 zuständig ist. Z.B. durch gleichzeitiges Drücken der Tasten T1, T2 über eine bestimmte Zeitdauer wird das Torantriebssystem in den Lern-Modus versetzt. Erst wird das erste Torantriebsaggregat TA1 eingelernt, indem zuerst die obere Taste T1 gedrückt wird. Und anschließend wird das zweite Torantriebsaggregat TA2 durch Drücken der zweiten Taste T2 auf diese Taste eingelernt.
Die zweite Taste T2 erhält von dem Master-Antrieb A, das ist hier das erste Torantriebsaggregat TA1, eine neue Adresse. Diese merken sich der Master-Antrieb A, TA1 und der Impulstaster IT.
Das als Master wirkende erste Torantriebsaggregat TA1 ordnet diese neue Adresse für die zweite Taste T2 dann dem zweiten Torantriebsaggregat TA2 als Befehlsgeber zu und bedient diesen entsprechend.
Sind Sicherheitseinrichtungen angeschlossen, so wirken diese auf beide Torantriebsaggregate, und zwar vorzugsweise nur dann, wenn der Antrieb in Richtung ZU fährt, da bei den meisten Toren nur dann die Gefahr von Verletzungen besteht.
Anschluss sicherheitsrelevanter Einrichtungen an das Bussystem:

In Tabelle 26 sind als Maßnahmen für die Sicherung der Kommunikation über das Bussystem zu erwartende Fehler und die integrierten Abstellmaßnahmen zusammengefasst. Aufgrund einer Mehrzahl dieser Maßnahmen lassen sich an das Bussystem E auch sicherheitsrelevante Einrichtungen wie die Schließkantensicherungen SKS und die Lichtschranke LS anschließen.

Fehler	Int. Abstellmassnahme
Wiederholung	Laufende Telegrammnummer
Verlust	Laufende Telegrammnummer Empfangsbestätigung
Einfügung	Laufende Telegrammnummer Empfangsbestätigung
Falsche Abfolge	Laufende Nummer
Nachrichtenverfälschung	CRC – Checksumme über die gesamte Nachricht
Verzögerung	Watchdogprinzip über in einem Zeitfenster zu erwartende Broadcastnachricht
Kopplung von SI- und Nicht-SI-Nachrichten	Es gibt keine Nachrichten, die das System als Nicht-Si betrachtet.

Tabelle 26

Wie der Tabelle 26 zu entnehmen ist, sind gegen alle Fehler Vorkehrungen getroffen worden. Weiterhin kann man die Restfehlerwahrscheinlichkeit berechnen. Diese ergibt sich vor allen Dingen aus der Wahl des Polynoms zur Bestimmung der CRC und der daraus resultierenden Hammingdistanz d. Folgende Formeln werden zur Berechnung der Übertragungsfehler pro Stunde herangezogen
Formel 1:

Λ = 3600·R(p)·ν·(m – 1)

Für Λ wird ein Wert bis 1·10^–5 angestrebt.
mit (Formel 2):
und (Formel 3): i An,e = n!/(e!·(n – e)!)wobei gilt:

ν: Anzahl der sicherheitsrelevanten Nachrichten/s (Annahme 50 entspricht alle 20 ms)
m: Anzahl der angeschlossenen Teilnehmer (Annahme max. 32)
p: Bitfehlerwahrscheinlichkeit (wird mit 10^–2 angenommen, wenn nichts anderes nachgewiesen wird)
n: Nachrichtenlänge (Innerhalb der spezifizierten Nachrichten sind nur sehr wenige Bits sicherheitsrelevant. Die längste sicherheitrelevante Nachricht ist 16 Bits lang wobei nur die Nutzbytes zählen, die anderen werden nicht weiter betrachtet und nur zur Berechnung der Hammingdistanz heran gezogen.) Aufforderung vom Master an den Slave „reversieren".

Mit p = 10^–2 ergibt sich eine notwendige Hammingdistanz von 9. Diese ist allerdings nur mit erhöhtem Aufwand zu realisieren. Ein CAN-Bus hat zum Beispiel gerade mal 6. Mit p = 10^–4 ergibt d = 5. Mit p = 10^–5 ergibt d = 4. Diese wäre zumindest mit einer CRC 16 vielleicht auch mit einer CRC 8 einzuhalten. Zusätzlich könnte noch ein Parity Check durchgeführt werden. Heutige μC unterstützen dies teilweise, so dass hier kein zusätzlicher Softwareaufwand notwendig ist. Mit einem Parity-Check wäre dann auch mit einer CRC – 8 ein d von 4, wenn nicht sogar von 5 erreichbar.
Versuche haben bisher angedeutet, dass ein RS 485 Bus mit einer begrenzten Länge und der entsprechenden Verdrahtung dieser Bitfehlerwahrscheinlichkeit p entspricht.
MÖGLICHE REALISIERUNG
Am Beispiel der Ausgabeeinheiten D (nur mithörend) wird im folgenden ein Hardwareaufbau beschrieben.
Die Hardware der intelligenten Systemkomponenten könnte prinzipiell immer gleich aufgebaut werden. Der Vorteil wäre eine Kostenreduzierung durch vereinfachte Lagerhaltung.
Ein Beispiel ist in 7 wiedergegeben. Die dort gezeigte intelligente Ausgabeeinheit weist einen DIP-Schalter DIP („Mäuseklavier"), zwei oder mehr Relais RS1, RS2 zum Schalten externer Schaltungen auf bestimmte Zustände in dem Torantriebssystem hin, die über das Bussystem E mitgeteilt werden, und eine intelligente Einheit bestehend aus eine Mikrokontroller μC und weiterer Elektronik EL auf.
Über den Dippschalter DIP wird die Funktion der Ausgabeeinheit D eingestellt. Die Anzahl benötigten Einstellungen ist davon abhängig, wie viele Funktionen mit solch einer Ausgabeeinheit bewältigt werden sollen. Dadurch ergibt sich der Aufwand für die Elektronik.
Eine in den Zeichnungen nicht näher erläuterte Ausführungsform zeichnet sich durch eine „Plug & Play"-Funktion aus. Dieser aus dem technischen Gebiet der Personalcomputer entlehnte Begriff bezeichnet die Fähigkeit des Torantriebssystems, neu angeschlossene Systemkomponenten zu erkennen und selbständig zu konfigurieren. Der Monteur braucht also nur noch die entsprechende Systemkom ponente zu installieren und an das Bussystem, beispielsweise mittels einer einfachen Steckvorrichtung, anzuschließen. Die zum Erfüllen einer Masterfunktion geeigneten Systemkomponenten haben hierzu einen vorzugsweise nicht flüchtigen Speicher, der die Erkennungsdaten und Eigenschaften sowie eventuell weitere notwendige Dateien zum Erkennen, Konfigurieren und eventuell Aktivieren möglicher Systemkomponenten enthält.
Über die oben genannten Testschnittstellen können einmal installierte Torantriebssyteme nachträglich entsprechend auf einen neueren Stand gebracht werden.
Durch diese „Plug & Play"-Funktion werden auch Laien in die Lage versetzt, ihr Torantriebssystem in einfacher Weise aufzurüsten. Das Torantriebssystem ist auf diese Weise einfach modular aufbaubar. Ein Bauherr kann sich zunächst Grundbausteine für einen einfachen Torantrieb beschaffen und montieren. Je nach Ausbau seines Grundstückes kann der Bauherr auch später noch weitere Module des Torantriebssystems hinzuerwerben. In technischer Hinsicht würde durch die „Plug & Play"-Funktion die Montage solcher zusätzlicher Torantriebsmodule wesentlich vereinfacht.
Das Vorsehen von Testschnittstellen bietet ebenfalls viele Vorteile. Über solche Testschnittstellen kann das Torantriebssystem bei Bedarf einfach neu konfiguriert werden. Es ist möglich, externe Diagnose- oder Programmiergeräte anzuschließen. Durch entsprechend konfigurierte Geräte kann die Bedienung wesentlich vereinfacht werden. So kann auch relativ ungeschultes Personal durch einfache Bedienung eines Zusatzgerätes, beispielsweise einer Neuprogrammierung eines Codes der Fernbedienung oder dergleichen vornehmen.

Claims

Torantriebssystem, dessen Systemkomponenten zumindest durch wenigstens ein mit einer Grundsteuerung versehenes Torantriebsaggregat (A, B; TA; TA1, TA2, DTA1, DTA2; DTA) zum Antreiben eines Tores und wenigstens ein dem Torantriebsaggregat (A, B; TA; TA1, TA2, DTA1, DTA2; DTA) zugeordnetes Torantriebsperipheriegerät (C, D, F; IT; SKS, LS; MP; GW; HE1; HE2) gebildet sind, wobei ein serieller Bus (E) zur drahtgeführten Kommunikation zwischen Systemkomponenten (A, B; TA; TA1, TA2, DTA1, DTA2; DTA; C, D, F; IT; SKS, LS; MP; GW; HE1; HE2) des Torantriebssystems vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Systemkomponente (A, F) als Busmaster ausgebildet ist, der jede Kommunikation über den Bus einleitet, und dass das Torantriebssystem derart ausgebildet ist, dass das Torantriebsaggregat oder ein erstes von mehreren Torantriebsaggregaten die Busmasterfunktion erfüllt, wenn das oder die Torantriebsperipheriegerät(e) keine intelligente Steuerung (F) aufweisen, und bei Anschluss einer intelligenten Steuerung (F) die intelligente Steuerung (F) die Busmasterfunktion übernimmt.
Torantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der serielle Bus (E) eine Gruppe von mehr als zwei Systemkomponenten (A, B; TA; TA1, TA2, DTA1, DTA2; DTA; C, D, F; IT; SKS, LS; MP; GW; HE1; HE2) seriell miteinander verbindet.
Torantriebssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eines, vorzugsweise alle der folgenden Torantriebsperipheriegeräte aufweist: – ein Bedienteil (C), – eine Ausgabeeinheit (D) oder – eine Steuerung (F).
Torantriebsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Torantriebsperipheriegeräte (C, D, F; IT; SKS, LS; MP; GW; HE1; HE2) und das Torantriebsaggregat (A, B; TA; TA1, TA2, DTA1, DTA2; DTA) mit dem seriellen Bus (E) zur drahtgeführten Kommunikation in beliebiger Reihenfolge in Reihe hintereinander schaltbar sind.
Torantriebssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Torantriebsperipheriegerät wenigstens eine der folgenden Bedieneinheiten (C) vorgesehen ist: – Fernsteuerungsempfänger, insbesondere Funkempfänger (HE1, HE2); – Fernsteuerungssender; – Personenidentifikationseinrichtung, wie Schlüsseltaster, Codetaster, Fingersensor, Stimmensensor usw.; – Hinderniserfassungseinrichtung, wie Lichtschranke (LS), Schließkantensicherung (SKS), usw.; und/oder – Ruhestromkreis mit in Reihe geschalteten Sicherheitserfassungseinrichtungen, und/oder – Schlupftürkontakt.
Torantriebssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. die Torantriebsperipheriegerät(e) wenigstens eine der folgenden intelligenten Steuerungen (F) aufweisen: – Antriebshauptsteuerung (ZS); – Signalsteuerung, wie Lichtsignal- oder Ampelsteuerung (MP); – Interface (GW, ST) zu einem anderen Bus-System (EIB); und/oder – Computer, wie PC, insbesondere für Tests.
Torantriebssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Torantriebsperipheriegerät wenigstens eine der folgenden der folgenden Ausgabeeinheiten (D) vorgesehen ist: – Schaltvorrichtung, wie intelligentes Relais (RS1, RS2); – Signalgeber, insbesondere Alarmgeber; – Endlagenmelder; – Display; – Leuchtdioden; – Anzeigeelement oder Beleuchtungseinrichtung – Fernmeldeanlage.
Torantriebsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein serielles Bussystem mit dem seriellen Bus (E) und einer Bus-Steuereinheit, gegebenenfalls mit Bussendern und Busempfängern.
Torantriebsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu ausgebildet ist, neu an den seriellen Bus (E) angeschlossene Systemkomponenten zu erkennen und eine Selbstkonfiguration mit der neuen Systemkomponente durchzuführen.
Torantriebsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle (ST) für ein externes Torantriebsperipheriegerät oder Diagnosegerät.
Torantriebsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Torantriebsaggregat (DTA1, TA1) und ein mit dem ersten Torantriebsaggregat über den seriellen Bus (E) verbundenes zweites Torantriebsaggregat (DTA2, TA2) vorgesehen ist.
Torantriebssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemkomponenten mittels über den seriellen Bus (E) geleiteter Signale miteinander kommunizieren, die einen Identifikationsteil zur Identifikation der sendenden Systemkomponente und/oder des Adressaten aufweisen.
Torantriebssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die über den Bus (E) geleiteten Signale einen Funktions- oder Befehlsteil zum Einleiten bestimmter Funktionen oder Befehle aufweisen.
Torantriebsystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bussignale ein Datensicherungsfeld, insbesondere ein CRC-Feld aufweisen, um fehlerhafte Nachrichten feststellen zu können.
Torantriebsaggregat (A, B; TA; TA1, TA2, DTA1, DTA2; DTA) für ein Torantriebssystem nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit einem Motor, einem Getriebe dadurch gekennzeichnet, dass es eine Grundsteuerung zum Steuern des Motors aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Busmasterfunktion in einem zur Kommunikation des Torantriebsaggregats mit Torantriebsperipheriegeräten eingesetzten seriellen Bus zu erfüllen und die Busmasterfunktion bei Anschluss eines Torantriebsperipheriegeräts mit einer intelligenten Steuerung (F) an die intelligente Steuerung abzugeben.
Torantriebsperipheriegerät mit einer intelligenten Steuerung (F) für ein Torantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die intelligente Steuerung (F) derart ausgebildet ist, dass sie bei Anschluss an einen zur Kommunikation zwischen wenigstens einem Torantriebsaggregat (A, B; TA; TA1, TA2, DTA1, DTA2; DTA) und dem Torantriebsperipheriegerät verwendeten seriellen Bus (E) die Busmasterfunktion von dem Torantriebsaggregat übernimmt.