-
Die Erfindung betrifft eine Universal-Steuereinheit (Universal Control Unit UCU) nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Es ist bekannt, Bussysteme mit einer Busleitung und einer daran angeschlossenen Vielzahl von Busgeräten auszubilden. Der Bus dient der Datenübertragung und ersetzt eine parallele Verdrahtung der einzelnen Busgeräte durch eine einzige Busleitung, die die Busgeräte in serieller Verkabelung miteinander verbindet. Über den Bus können sowohl digitale als auch analoge Daten- und/oder Steuersignale übertragen werden.
-
Es ist weiterhin bekannt, Bussysteme an einer zentralen Stelle mit einer Spannungsversorgung zu verbinden, die Leistung zur Versorgung der einzelnen Busteilnehmer in die Busleitung einspeist. Eine derartige Busversorgung ist in der Regel eine Gleichspannungsversorgung, die die übliche Netzspannung von 230 V, 50 H in eine Gleichspannung je nach Bustyp zwischen 5 V und 30 V umsetzt. Der Ausgang der Gleichspannungsversorgung ist unmittelbar mit der Busleitung verbunden.
-
Zur Ankoppelung der einzelnen Busgeräte an die Busleitung, nachfolgend auch Feldbus genannt, dient ein Buskoppler, der digitale Ein- und Ausgangssignale verarbeitet. Aufgabe eines Buskopplers ist es, eine Vielzahl unterschiedlicher Signale zu bündeln und über ein einheitliches Bussignal zu einer das Bussystem steuernden zentralen Steuerung weiterzuleiten bzw. Befehle von dieser zentralen Steuereinheit an die mit dem Buskoppler in Verbindung stehenden Busgeräte weiterzugeben. Buskoppler können mit eigener Intelligenz ausgebildet sein und so kleine Steuerungsaufgaben dezentral, d.h. ohne Eingriff der zentralen Steuerungseinheit, nachfolgend Master genannt, übernehmen. Ein Buskoppler stellt damit eine Busanschalteinheit dar, die mit einer Schnittstelle zu einem Feldbus ausgestattet ist.
-
Derartige Bussysteme finden unter anderem in der Gebäudeautomation Verwendung. Die an den Feldbus angeschlossenen Busteilnehmer können in diesem Falle durch Sensoren, Aktoren oder Bedienungseinheiten gebildet sein. Beispielsweise können als Sensoren Temperaturoder Lichtsensoren, als Aktoren beispielsweise Motoren für Jalousien oder Rolläden, Stellglieder für Heizungsventile oder dezentrale Pumpen für Heizkörper und als Bedienungseinheiten Schalter, Dimmer, Taster, Raumthermostate oder komplexe Raumbediengeräte verwendet werden. Die jeweils einem Raum zugeordneten Busteilnehmer sind nach dem Stand der Technik unmittelbar mit dem Feldbus über einen Buskoppler verbunden. Der Buskoppler enthält eine Entkopplungseinheit in der Art eines Filters, mit der die über den Feldbus übertragene Spannungsversorgung von der Datenübertragung getrennt wird.
-
Nicht selten kommt es vor, dass die Leitung zu einem Busteilnehmer in Folge nachträglicher Installationsarbeiten innerhalb eines Raumes beschädigt wird. Beispielsweise kann durch Anbringen von Befestigungsmitteln für ein aufzuhängendes Bild die Busleitung derart beschädigt werden, dass es zu einem Kurzschluss in der den Busteilnehmer versorgenden Leitung kommt. Dieser Störfall hat zur Folge, dass das gesamte Bussystem in seiner Funktion beeinträchtigt wird oder sogar vollständig zusammenbricht. Schlimmstenfalls kann eine irreversible Beschädigung der Busspannungsversorgung und/oder anderer Busteilnehmer erfolgen, so dass das gesamte Bussystem vollständig ausfällt und einzelne Geräte oder Gerätekomponenten ausgetauscht werden müssen.
-
Ferner werden in der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik, Feldgeräte eingesetzt, die zur Bestimmung und Überwachung von Prozessvariablen dienen. In der Regel sind Feldgeräte in modernen automatisierungstechnischen Anlagen über Kommunikationsnetzwerke wie HART-Multidrop, Punkt zu Punkt Verbindung, Profibus oder Foundation Fieldbus mit einer übergeordneten Einheit verbunden, die als Leitsystem oder Leitwarte bezeichnet wird. Diese übergeordnete Einheit dient zur Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme und zum Bedienen der Feldgeräte. Für den Betrieb von Feldbussystemen notwendige Zusatzkomponenten, die direkt an einen Feldbus angeschlossen sind und die insbesondere zur Kommunikation mit den übergeordneten Einheiten dienen, werden häufig als Feldgeräte bezeichnet. Bei diesen Zusatzkomponenten handelt es sich z.B. um Remote I/Os, um Gateways, um Linking Devices oder um Controller.
-
Der Software-Anteil bei Feldgeräten steigt stetig an. Der Vorteil beim Einsatz von über Mikrocontroller gesteuerten Feldgeräten besteht darin, dass sich über anwendungsspezifische Softwareprogramme eine Vielzahl von unterschiedlichen Funktionalitäten in einem Feldgerät realisieren lässt. Auch lassen sich Programmänderungen relativ einfach durchführen. Der hohen Flexibilität der programmgesteuerten Feldgeräte steht auf der anderen Seite als Folge der sequentiellen Programmabarbeitung eine relativ geringe Verarbeitungsgeschwindigkeit und damit eine entsprechend geringe Messrate gegenüber.
-
Um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen, werden immer dann, wenn es sinnvoll ist, in den Feldgeräten ASICs – Applikation Specific Integrated Circuits – eingesetzt. Durch die anwendungsspezifische Konfiguration können diese Bausteine Daten und Signale wesentlich schneller verarbeiten als dies ein Softwareprogramm tun kann. Insbesondere für rechenintensive Anwendungen sind ASICs hervorragend geeignet.
-
Nachteilig bei der Applikation von ASICs ist, dass die Funktionalität dieser Bausteine fest vorgegeben ist. Eine nachträgliche Änderung der Funktionalität ist bei diesen Bausteinen nicht ohne Weiteres möglich. Weiterhin zahlt sich der Einsatz von ASICs nur bei relativ großen Stückzahlen aus, da der Entwicklungsaufwand und die damit verbundenen Kosten hoch sind.
-
Um den Missstand der fest vorgegebenen Funktionalität zu umgehen, ist aus der
WO 03/098154 ein konfigurierbares Feldgerät bekannt, bei dem ein rekonfigurierbarer Logikbaustein in Form eines FPGAs vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Lösung wird beim Systemstart der Logikbaustein mit mindestens einem Mikrocontroller, der auch als Embedded Controller bezeichnet wird, konfiguriert. Nachdem die Konfiguration abgeschlossen ist, wird die erforderliche Software in den Mikrocontroller geladen. Der hierbei benötigte rekonfigurierbare Logikbaustein muss über ausreichende Ressourcen, und zwar Logik-, Verdrahtungs- und Speicherressourcen, verfügen, um die gewünschten Funktionalitäten zu erfüllen. Logikbausteine mit vielen Ressourcen benötigen viel Energie, was wiederum aus funktioneller Sicht ihren Einsatz in der Prozessautomatisierung uneingeschränkt möglich macht. Nachteilig beim Einsatz von Logikbausteinen mit wenigen Ressourcen und somit mit einem geringen Energieverbrauch ist die erhebliche Einschränkung in der Funktionalität des entsprechenden Feldgeräts.
-
WO 96/12993 beschreibt eine Vorrichtung für den Zugriff auf Feldgeräte in einem verteilten Steuerungssystem mit einem redundanten drahtlosen Zugriff auf Feldgeräte.
-
DE 10 2007 003 196 A1 offenbart ein Kommunikationssystem zum Datenaustausch in einer automatisierungstechnischen Anlage zur Kommunikation zwischen zentralen und peripheren Einrichtungen.
-
In den Kommunikationsweg zwischen den zentralen und peripheren Einrichtungen ist ein Umsetzer zur leitungsgebundenen Kommunikation mit der zentralen Einrichtung und zur drahtlosen Kommunikation mit den peripheren Einrichtungen geschaltet. Ein solcher Umsetzer kann z.B. ein Feldbuskoppler oder ein Repeater sein.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine BUS- und WEB-fähige UCU (Universal-Steuereinheit) zur Verfügung zu stellen, die sowohl als Zentraleinheit als auch als Feldbusknoten für verschiedene Geräte, insbesondere für definierte Anwendungen der Gebäudeautomatisierung, eingesetzt werden kann. Hierbei sollen ohne Teilnehmerbegrenzung externe Repeater und damit separate Bauteile entbehrlich und wiederholte Spannungsversorgungen innerhalb des BUS-Systems ohne die Gefahr von Spannungs-Störeinträgen möglich sein.
-
Das Design und die Konstruktion der UCU sollen dabei hardwareseitig derart ausgestaltet sein, dass diese sowohl als Stand-Alone-Geräte als auch für vernetzte Geräte durch einfaches Aufstecken auf eine funktionsbezogene Mutterplatine eingesetzt werden können. Dadurch ist je Produkt bzw. Produktgruppe nur die Entwicklung der Mutterplatine mit entsprechender Signalanpassung und peripherer Anschaltungen an die UCU sowie die individuell zu entwickelnde „Applikations-Firmware“ nötig. Diese Firmware ist zusätzlich in die UCU zu integrieren und ermöglicht dadurch erst die Verwendung der UCU als Zentraleinheit zur Abhandlung der für das Produkt angedachten Steuer- und Regelprozesse. Als weiteres Firmware-Package ist die Funktionalität des Webservers zu implementieren, das die Kommunikation mit Mensch-Maschine-Schnittstellen (PC, HMI etc.) zur Fernüberwachung und Service über Netzwerkdiensten Produkt bzw. -gruppen übergreifend ermöglicht.
-
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist Gegenstand des Unteranspruchs.
-
Die Erfindung ist nachfolgend anhand einiger Zeichnungen dargestellt. Diese zeigen in
-
1 eine UCU als Feldbus-Controller zur Darstellung der Repeater-Funktionalität in der „Baum“-Topologie,
-
2 ein Detail der Bus-Struktur der 1 mit mehrfachen Netzeinspeisungen, sowohl geerdet als auch erdfrei,
-
3 ein UCU-Funktionsblockschema sowohl mit Feldbus-Knoten-Zentraleinheit als auch mit Stand-Alone-Zentraleinheit mit Netzwerkzugriff,
-
4 die Kopplung zweier Busschnittstellen durch Erdung nach dem Stand der Technik,
-
5 eine mögliche Lösung zur Minderung der Störströme durch Separieren des GND,
-
6 eine gemäß der Erfindung vorgesehene, komplette galvanische Isolation der Busschnittstelle und
-
7 verschiedene Bustopologien – Ring, Linie und Baum – und deren Kombinationen.
-
In 1 ist ein Buskoppler mit integriertem Repeater dargestellt, woraus sich ergibt, dass kein externer Repeater oder Hub notwendig ist. Die integrierte Repeater-Funktion ermöglicht eine beliebig erweiterbare Topologie.
-
2 zeigt eine Einzelheit der Bus-Struktur mit mehrfachen Netzeinspeisungen (Netzteile NT). Die Busknoten sind galvanisch getrennt (T) und übernehmen eine Repeater-Funktion. Bei den Kleinspannungen verschiedener Klassen ist eine Erdung erlaubt.
-
Der obere Bereich von 3 zeigt die Verwendung einer UCU als Feldbus-Knoten-Zentraleinheit (strichpunktierte Begrenzung), während im unteren Bereich (gestrichelt begrenzt) die Verwendung der UCU als Stand-Alone-Zentraleinheit mit Netzwerkzugriff dargestellt ist. Schematisch dargestellt sind die beiden Schnittstellen S1 und S2 mit Verstärkung (Drivern), von denen die Schnittstelle S1 eine direkte Verbindung zur MCU hat, während die zweite Schnittstelle S2 über eine galvanische Trennung T zur MCU ausgeführt ist. Alle Steuer- und Regelaufgaben werden über die MCU abgearbeitet.
-
4 zeigt das bekannte Phänomen der Einkopplung von Störströmen durch die sogenannte galvanische Kopplung über Erdung und deren negative Auswirkungen mit einem verfälschten Signal (rechter Teil der 4). Durch Ableitströme werden häufig Störströme verursacht, die die Kopplung der Bus-Schnittstellen überlagern und somit zur Störung der Bus-Kommunikation bis hin zur Zerstörung der Schnittstellen führen.
-
Um eine störungsfreie Datenübertragung technisch zu ermöglichen, zeigt 5 einen Lösungsansatz. Ein wesentlicher Vorteil dieses Ansatzes stellt die vollständige Unterdrückung von Störströmen durch Koppelung über elektrische Installation dar. Weiterhin bietet sie einen Schutz gegenüber direkter und parasitärer Überspannung bis etwa 2 kV sowie transiente Ausgleichsspannung und -ströme. Auch die hohe Gleichtaktunterdrückung durch isoliertes GND-Potential der Bus-Schnittstelle ist bei dieser Ausführung vorteilhaft. Nicht vergessen werden darf hierbei die hervorragende Praktikabilität – insbesondere betreffend die Handhabung. Als nachteilig kann vor allem der erhöhte Schaltungsaufwand sowie die damit in Verbindung stehenden, höheren Bauteilkosten genannt werden. Aufgrund der sehr hohen Betriebssicherheit, welche mit dieser Form der Schaltungsarchitektur mit isolierter Bus-Schnittstelle erzielt werden kann, sind im Gegenzug minimierte Wartungs- und Supportkosten zu erwarten.
-
Unter diesen Gesichtspunkten wird bei der Erfindung ein in 6 skizzierter Lösungsansatz mit galvanischer Trennung favorisiert, worauf weiter unten noch eingegangen wird.
-
Schließlich sei noch auf die Anschaltung der Schnittstellen an die MCU zur Implementierung des aktiven Repeaters eingegangen. Hierzu werden nachstehend die unterschiedlichen Technologien und funktionellen Betrachtungsweisen gegenübergestellt.
-
Herkömmlichen passiven Repeatern ist es gemein, dass diese den Datenstrom nur durchleiten und aktualisieren. Bereits bei einer Reihenschaltung ab drei Repeatern zeigen sich Grenzen. Maßgebend hierfür ist die Signal-Laufzeit (Latenz), also die Zeit, die für das Signal nötig ist, um die Schaltung zu durchlaufen und am Ausgang wieder anzustehen. Übersteigt die Summe der Signallaufzeiten aller Repeater die Pulsdauer eines Datenbits, werden die Daten nicht mehr korrekt übertragen. Weiter werden alle Bus-Informationen auf der gesamten Bus-Topologie übertragen, so dass alle daran angeschlossen Teilnehmer ständig validieren müssen, ob für diese Datenrelevanz besteht. Letzteres bindet unnötigerweise dringend benötigte Ressourcen.
-
Aufgrund der genannten Nachteile konzentriert sich die Erfindung auf aktive Repeater mit Switch-Funktionalitäten. Diese ermöglichen es, dass die Bus-Telegramme gezielt auf Adressen gescannt werden und nur dann über den Repeater-Abgang weitergeleitet werden, wenn an diesen der entsprechende Teilnehmer angemeldet bzw. registriert ist. Dadurch wird auch erreicht, dass auf eine Schaltungstopologie der Repeater weniger geachtet werden muss, da die Daten zwischengepuffert und wieder neu erzeugt werden.
-
Somit werden die Daten in dem Lösungsansatz der Erfindung in der MCU gepuffert und geprüft. Ein ankommendes Datentelegramm wird über die Schnittstelle eingelesen. Bei registrierter Busadresse erfolgt die Ausgabe der gepufferten Daten durch die MCU an den Repeaterport und die Umsetzung auf den EIA-485-Pegel durch den Schnittstellentreiber. Die Steuerung der Steuersignale erfolgt durch die MCU.
-
Die gemäß der Erfindung ausgebildete Hardware-Plattform setzt sich mithin aus den folgenden, wichtigen Funktionseinheiten und Charakteristika zusammen:
- 1. Eine hoch integrierte Micro-Controller-Unit MCU, welche beim Einsatz der UCU als Feldbusknoten eine Verarbeitung, Verifizierung und Koordination der Bus-Daten sowie die Weitergabe an ein SUB-Bussystem zur Peripherie-Steuerung in Echtzeit erlaubt. Bei der Verwendung der UCU als Stand-Alone-Zentraleinheit können darüber Funktionsports für digitale, analoge und zeitdiskret-modulierte Signale zur nativen Steuerung der darauf aufgesetzten Applikation bereitgestellt werden;
- 2. Zwei voneinander unabhängige Bus-Schnittstellen, welche zusammen mit der vorhergehend genannten MCU als Innovation die Implementierung eines aktiven Bus- Repeaters zur intelligenten Verwaltung der daran angeschlossenen und registrierten Feldbusknoten durch die Funktion der gezielten Weiterleitung von Bus-Daten an die UCU-Einheiten, gleich der Funktion eines Switches in anderen Netzwerkarten, gestatten;
- 3. Galvanische Trennung der Steuerkomponenten gegenüber Bus-Schnittstellen sowie zwischen den Bus-Schnittstellen. Weiter soll der Schutz gegen ESD und differenzielle Transienten sichergestellt sein, um eine höchstmögliche Betriebssicherheit zu gewährleisten;
- 4. Feldbus, welcher nach der weit verbreiteten EIA-485-Norm ausgeführt werden kann, um eine hohe Toleranz gegenüber elektromagnetischen Störungen, kostenminimierte Busverdrahtung durch Standard-Steuerleitungen sowie schnelle Datenübertragungsraten über große Entfernungen (> 1 km) zu gewährleisten. Als Kommunikationsprotokoll findet das Modbus-Protokoll im RTU-Modus nach genormter Spezifikation Verwendung. Aufgrund der Tatsache, dass der „Modbus“ den De-facto-Standard in der Industrie- und Gebäudeautomation darstellt, wird eine hohe Kompatibilität mit den meisten in diesem Bereich tätigen Herstellern von Komponenten und Geräten gewährleistet. Das Modbus-Protokoll soll mit einem Datentransport-Protokoll überlagert werden können, welches die Nutzung der innovativen integrierten Repeater/Switch-Funktion erst ermöglicht, ohne dabei die beschriebene Kompatibilität zu beeinträchtigen;
- 5. Für den Einsatz der UCU als Stand-Alone-Gerät werden genügend Speicher und Rechenleistungs-Ressourcen vorgehalten, um neben den nativen Steuer- und Regelprozessen der konkreten Applikation über eine Anbindung an Netzwerktechnik (LAN) Applikation überwachen und steuern zu können. Dadurch können die üblicherweise notwendigen externen Schnittstellenbausteine entfallen. Für die Anbindung und Aufschaltung von externer Sensorik und Aktorik sowie von abgesetzten Bedieneinheiten sollen auch im Stand-Alone-Betrieb die Vorteile, wie für den vernetzten Betrieb bereits genannt, genutzt werden können.
-
Obwohl derartige busmastergesteuerte Busse typischerweise einfacher zu steuern sind, weil diese einen einzigen Master aufweisen, ist, falls dieser eine Busmaster deaktiviert werden müsste (beispielsweise weil er in einer Rücksetzung gehalten wird oder ausgefallen ist), ein voller Zugriff auf die Systembetriebsmittel hinter dem Busmaster nicht länger verfügbar. Zum Beispiel könnte das Verwaltbarkeitsuntersystem den Zustand der Systembetriebsmittel hinter dem Busmaster nicht entdecken oder aktualisieren.
-
Bisher bekannte Feldbusgeräte beinhalten – im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung – keinen Busrepeater, wodurch je Linie nur eine begrenzte Anzahl von Teilnehmern möglich ist, die je Linie sternförmig von einer Zentraleinheit abgehend angeordnet werden müssen. Um die Teilnehmerzahl zu erhöhen, müssen in diesen Netzen immer externe Repeater/Hubs – die sich lediglich passiv verhalten und zusätzlichen Aufwand an Geräten und Kosten mit sich bringen – integriert werden.
-
Für sicherheitsgerichtete Anwendungen werden häufig Feldbusknoten in Ringtopologie – Reihenschaltung – eingesetzt, was aber zu geringen Übertragungsraten führt, die bei zeitkritischen Applikationen nachteilig sind. Weiterhin ist bei herkömmlichen Feldbussystemen einerseits genauestens darauf zu achten, ob und inwiefern die Erdung der Versorgungsnetze ausgeführt wird, weil verschiedene Erdungsformen die Buskommunikation bis zum vollständigen Ausfall beeinträchtigen können.
-
Je nach Anwendungsfall müssen die Feldgeräte unterschiedlichsten Sicherheitsanforderungen genügen. Um den jeweiligen Sicherheitsanforderungen, z.B. dem SIL-Standard – Security/Safety Integrity Level – nach IEC 61 508 zu genügen, müssen die Feldgeräte redundant und/oder diversitär ausgelegt sein.
-
Redundanz bedeutet erhöhte Sicherheit durch doppelte oder mehrfache Auslegung aller sicherheitsrelevanten Hard- und Software-Komponenten. Diversität bedeutet, dass die in den unterschiedlichen Messpfaden befindlichen Hardware-Komponenten, wie z.B. ein Mikroprozessor, von unterschiedlichen Herstellern stammen und/oder dass sie von unterschiedlichem Typ sind. Im Falle von Software-Komponenten erfordert die Diversität, dass die in den Mikroprozessoren gespeicherte Software aus unterschiedlichen Quellen, d. h. von unterschiedlichen Herstellern bzw. Programmierern, stammt. Durch alle diese Maßnahmen soll sichergestellt werden, dass ein sicherheitskritischer Ausfall des Messgeräts ebenso wie das gleichzeitige Auftreten systematischer Fehler bei der Messwertbereitstellung mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen ist. Auch ist es bekannt, zusätzlich einzelne wesentliche Hardware- und Software-Komponenten der Auswerteschaltung redundant und/oder diversitär auszulegen. Durch die redundante und diversitäre Auslegung einzelner Hardware- und Software-Komponenten lässt sich der Grad der Sicherheit noch einmal erhöhen.
-
Mit der Erfindung sind folgende Vorteile verbunden:
- – Bei der erfindungsgemäßen UCU handelt es sich um ein modulares System; Durch den integrierten Busrepeater sind beliebige Bustopologien (Stern-, Baum-, Linien- oder Ringstruktur) mit unbegrenzt vielen Busteilnehmern ohne zusätzliche externe Repeater oder Hubs möglich; die Ringtopologie lässt mit einer Switch-Funktion einen sicherheitsgerichteten Datenstrom zu (vgl. 7);
- – Die Adresszuordnung erfolgt für den Errichter einfachst über Dezimal-Codiersteller am UCU;
- – Der aktive Repeater mit zusätzlicher Switch-Funktion weist sowohl eine permanent hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit als auch Redundanz – im Sinne von hoher Sicherheit – auf, wofür eine Signalrichtungserkennung und -ausrichtung erforderlich ist;
- – Weiterhin ist dadurch bei sicherheitsgerichteten Ringbusformen die Erkennung und Abkopplung von gestörten Busleitungen oder Busteilnehmern möglich;
- – Durch die galvanische Trennung der Busschnittstellen auf der UCU muss nicht auf die Erdungsform der Versorgung Rücksicht genommen werden.
-
Die Kombination von integriertem Repeater/Switch, eingangs- und ausgangsseitiger Potentialtrennung und physikalischer/unverschlüsselter Adresszuweisung bringt für den Errichter wesentliche Vorteile gegenüber bisher existierenden Systemen, die es ihm ermöglichen, solche Systeme ohne großen Schulungsaufwand und spezielle Kenntnisse zu installieren und in Betrieb zu nehmen.
-
Letztlich ist es dadurch möglich, dem Anwender neben einem Kostenvorteil durch standardisierte Volumengeräte auch einen Zusatznutzen zu bieten.
-
Die aus dem Stand der Technik bekannten Feldbusgeräte beinhalten im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung keinen Busrepeater, wodurch je Linie nur eine begrenzte Anzahl von Teilnehmern möglich ist, die sternförmig von einer Zentraleinheit abgehend angeordnet werden müssen. Um die Teilnehmerzahl zu erhöhen, müssen in diesen Netzen immer externe Repeater/Hubs – die sich lediglich passiv verhalten und zusätzlichen Aufwand an Geräten und Kosten mit sich bringen – integriert werden. Sämtliche Komponenten der Steuerung kommunizieren über ein RS 485-Bussytem miteinander. Der Aufbau des Netzes entspricht einer Linienstruktur – eine Stern- oder Ringschaltung ist nicht erlaubt.
-
Im Bereich der sicherheitsgerichteten Anwendungen werden häufig Feldbusknoten in Ringtopologie – Reihenschaltung – eingesetzt, was aber zu geringen Übertragungsraten führt, die vor allem bei zeitkritischen Applikationen als nachteilig anzusehen sind. Weiterhin ist bei herkömmlichen Feldbussystemen genauestens darauf zu achten, ob und inwiefern die Erdung der Versorgungsnetze ausgeführt wird, weil verschiedene Erdungsformen die Buskommunikation bis zum vollständigen Ausfall beeinträchtigen können.
-
Bei der erfindungsgemäßen UCU handelt es sich um ein modulares System mit minimierter Komponentenvielfalt, auch für sicherheitsrelevante Anwendungen. Durch den integrierten Busrepeater sind beliebige Bustopologien (Stern-, Baum-, Linien- oder Ringstruktur) mit unbegrenzt vielen Busteilnehmern ohne zusätzliche externe Repeater oder Hubs möglich. Die Adresszuordnung erfolgt für den Errichter einfachst über Dezimal-Codiersteller am UCU. Der aktive Repeater mit zusätzlicher Switch-Funktion soll sowohl eine permanent hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit als auch Redundanz – im Sinne von hoher Sicherheit – aufweisen, wofür eine Signalrichtungserkennung und -ausrichtung erforderlich ist. Weiterhin ist dadurch bei sicherheitsgerichteten Ringbusformen die Erkennung und Abkopplung von gestörten Busleitungen oder Busteilnehmern möglich.
-
Durch die galvanische Trennung der Busschnittstellen auf der UCU muss nicht auf die Erdungsform der Versorgung Rücksicht genommen werden. Letztlich ist es dadurch möglich, dem Anwender einen Kostenvorteil durch standardisierte Volumengeräte zu ermöglichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 03/098154 [0011]
- WO 96/12993 [0012]
- DE 102007003196 A1 [0013]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
