DE202019105936U1

DE202019105936U1 - Eingabe/Ausgabe-Modul mit Lastmanagementeinheit

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Publication number: DE202019105936U1
Application number: DE202019105936.2U
Authority: DE
Original assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Current assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2029-10-26
Also published as: DE102020124592A1

Abstract

Eingabe/Ausgabe-Modul, E/A-Modul, (120, 130) umfassend:
eine Mehrzahl von Anschlüssen (122, 124, 132, 134), wobei jeder Anschluss (122, 124, 132, 134) als Eingang zum Anschluss eines Sensors an das E/A-Modul (120, 130), und/oder als Ausgang zum Anschluss eines Verbrauchers an das E/A-Modul (120, 130), und/oder als IO-Link-Schnittstelle zum Anschluss eines 10-Link-Gerätes an das E/A-Modul (120,130) konfigurierbar ist,
einen Feldbusanschluss (121) zum Anschluss eines Feldbusses (180),
einen ersten Versorgungsanschluss (126) zur Bereitstellung einer Modulspannung und eines Modulstroms,
eine erste Einrichtung (200) zum Senden und/oder Empfangen von Prozessdaten für einen oder mehrere angeschlossene Sensoren und/oder Verbraucher und/oder IO-Link-Geräte über den Feldbus (180);
eine Mehrzahl zweiter Einrichtungen (300), wobei einer oder mehrere der Anschlüsse (122,124,132,134) jeweils eine der zweiten Einrichtungen (300) zum Erfassen einer auf der Modulspannung basierenden Versorgungsspannung und/oder eines auf dem Modulstrom basierenden Versorgungsstroms für den angeschlossenen Sensor, den angeschlossenen Verbraucher, oder das angeschlossene IO-Link-Gerät aufweist, und
eine Lastmanagementeinheit (400), die jeweils eine Kennung (310) für jede zweite Einrichtung (300) hat, und eingerichtet ist, die erfasste Versorgungsspannung (V) und/oder den erfassten Versorgungsstrom (A) einer zweiten Einrichtung (300) der zugehörigen Kennung (310) der zweiten Einrichtung (300) zuzuordnen, und die eingerichtet ist, die erfasste Versorgungsspannung (V) und/oder den erfassten Versorgungsstrom (A) basierend auf Konfigurationswerten (405) auszuwerten und Diagnosedaten (410) mit Ergebnisdaten der Auswertung und zugehöriger Kennung (310) besagter zweiter Einrichtung (300) auszugeben.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Eingabe/Ausgabe-Modul, E/A-Modul. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein E/A-Modul mit einer Lastmanagementeinheit sowie ein Feldbussystem mit entsprechenden E/A-Modulen.
HINTERGRUND
E/A-Module können zur Verbindung von Feldgeräten mit einer Steuerung und zur Versorgung der Feldgeräte mit elektrischer Energie eingesetzt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein erfindungsgemäßes E/A-Modul umfasst eine Mehrzahl von Anschlüssen, wobei jeder Anschluss als Eingang zum Anschluss eines Sensors an das E/A-Modul, und/oder als Ausgang zum Anschluss eines Verbrauchers an das E/A-Modul, und/oder als IO-Link-Schnittstelle zum Anschluss eines IO-Link-Gerätes an das E/A-Modul konfigurierbar ist, einen Feldbusanschluss zum Anschluss eines Feldbusses, einen ersten Versorgungsanschluss zur Bereitstellung einer Modulspannung und eines Modulstroms, eine erste Einrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Prozessdaten für einen oder mehrere angeschlossene Sensoren und/oder Verbraucher und/oder IO-Link-Geräte über dem Feldbus, eine Mehrzahl zweiter Einrichtungen, wobei einer oder mehrere der Anschlüsse jeweils eine der zweiten Einrichtungen zum Erfassen einer auf der Modulspannung basierenden Versorgungsspannung und/oder eines auf dem Modulstrom basierenden Versorgungsstroms für den angeschlossenen Sensor, den angeschlossenen Verbraucher, oder das angeschlossene IO-Link-Gerät aufweist, und eine Lastmanagementeinheit, die jeweils eine Kennung für jede zweite Einrichtung hat, und eingerichtet ist, die erfasste Versorgungsspannung und/oder den erfassten Versorgungsstrom einer zweiten Einrichtung der zugehörigen Kennung der zweiten Einrichtung zuzuordnen, und die eingerichtet ist, die erfasste Versorgungsspannung und/oder den erfassten Versorgungsstrom basierend auf Konfigurationswerten auszuwerten und Diagnosedaten mit Ergebnisdaten der Auswertung und zugehöriger Kennung besagter zweiter Einrichtung auszugeben.
Dabei ist unter dem Begriff „Anschluss“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Einrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zu verstehen (bspw. eine Einrichtung, die Teil einer Steckverbindung zwischen elektrischen Leitern sein kann, wie z. B. ein Pin). Ein Anschluss kann besonders geschützt sein, bspw. für den Einsatz in einer rauen Umgebung (z.B. kann das E/A-Modul der Schutzart IP76 entsprechen). Ein Anschluss kann ferner mehrere Pins (oder andere physikalische Kontaktmöglichkeiten zur Herstellung einer elektrischen Verbindung) haben und durch entsprechende Belegung der Pins bspw. als Sensor-, Aktor-, oder IO-Link-Schnittstelle genutzt werden.
Ein Anschluss kann insbesondere als logischer und/oder physischer Eingangskanal oder Ausgangskanal belegt werden. Ferner kann ein Anschluss mit mehreren logischen Kanälen belegt werden, zum Anschluss von bspw. 10-Link-Geräten (IO-Link-Geräte können bspw. der Anbindung intelligenter Sensoren und Aktoren an ein Automatisierungssystem dienen und sind in der Norm IEC 61131-9 unter der Bezeichnung „single-drop digital communication interface for small sensors and actuators“ normiert). IO-Link-Geräte können z. B. IO-Link-Sensoren, IO-Link-Aktoren oder IO-Link-Module wie IO-Link-Hubs sein, die wiederum zum Anschluss mehrerer IO-Link-Geräte ausgebildet sind. Das E/A-Modul kann für angeschlossene IO-Link-Geräte als IO-Link-Master dienen und mit einem oder mehreren IO-Link-Slave Geräten kommunizieren. Zudem kann der Laststrom in einem IO-Slave Gerät mittels der Funktionalität der Lastmanagementeinheit gesteuert werden. Das Steuern kann dabei für jeden einzelnen IO-Link-Kanal separat erfolgen.
Ferner ist unter dem Begriff „Eingang“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein Anschluss zu verstehen, der hinsichtlich des am Eingang anliegenden Stroms und/oder der am Eingang anliegenden Spannung überwacht wird. Der Eingang kann ein analoger und/oder ein digitaler Eingang sein. Des Weiteren ist unter dem Begriff „Ausgang“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein Anschluss zu verstehen, wobei der am Ausgang ausgegebene Strom und/oder die am Ausgang ausgegebene Spannung durch das E/A-Modul vorgegeben/geregelt wird. Ob ein Anschluss als Eingang, Ausgang oder als IO-Link arbeitet, kann bspw. mittels Software eingestellt werden (vorausgesetzt, dass an den Anschluss dann auch ein passendes Gerät angeschlossen ist). Der Ausgang kann ein analoger und/oder ein digitaler sein Ausgang sein.
Ferner ist unter dem Begriff „Sensor“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Vorrichtung zu verstehen, die eingerichtet ist, einen Zustand und/oder eine Veränderung der Vorrichtung oder der Umgebung der Vorrichtung zu erfassen. Des Weiteren ist unter dem Begriff „Verbraucher“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Vorrichtung zu verstehen, die mittels elektrischer Energie betrieben wird und beim Betrieb die elektrische Energie in eine andere Energieform umsetzt. Dabei kann es sich sowohl um einen Direktverbraucher, die Energie über eine Steuerleitung empfängt, wie bspw. eine Lampe, einen Elektromagneten, einen Schütz (Eingangsspule), einen Bürstenmotor, etc., als auch um einen Verbraucher mit Steuereingang handeln, der Energie über eine extra Versorgungsleitung empfängt, wie bspw. ein LED Modul, ein Aktor mit Elektronik, z. B. ein Servomotor.
Ferner ist unter dem Begriff „Feldbus“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein Bus zu verstehen, der zum Anschluss einer Mehrzahl modularer Knoten vorgesehen ist, wobei der Feldbus die angeschlossenen modularen Knoten mit einer zentralen Steuereinheit verbindet. Der Feldbus kann ein Bus zur Übertragung von Prozessdaten sein und nach einem speziellen Feldbusprotokolle arbeiten (wie bspw. Profinet, EtherCAT oder dergleichen). Über einen Feldbus können aber auch weitere Daten, wie bspw. Managementdaten (zur Parametrierung, Konfiguration, etc.) übertragen werden. In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff „Feldbusanschluss“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Busschnittstelle zu verstehen, die einen Anschluss an einen Feldbus ermöglicht, indem sie das entsprechende Feldbusprotokoll beherrscht.
Ferner ist unter dem Begriff „Versorgungsanschluss“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein Anschluss zu verstehen, der eine Versorgung mit Energie (bei Gleichspannung typischerweise unter Beibehaltung einer konstanten Spannung und bei Wechselspannung typischerweise unter Beibehaltung einer konstanten Frequenz) gewährleistet. Ein Versorgungsanschluss kann zum Anschluss an ein externes Netzteil oder zum Anschluss an einen Versorgungsanschluss (Durchschleifen) eines weiteren E/A-Moduls vorgesehen sein.
Ferner ist unter dem Begriff „Modulspannung“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Spannung zu verstehen, die allen Komponenten in dem E/A-Modul zur Verfügung steht (Boardspannung). Von der Modulspannung können bspw. durch Spannungsregler weitere Spannungen abgeleitet werden. Des Weiteren ist unter dem Begriff „Modulstrom“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere der Verbrauchsstrom des E/A-Moduls (inkl. des durchgeschleiften Verbrauchsstroms aller am E/A-Modul angeschlossener Geräte) zu verstehen.
Ferner ist unter der Formulierung „Einrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Prozessdaten ... über den Feldbus“, wie sie im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein (Teil eines) integrierten Schaltkreises mit einer oder mehreren Recheneinheiten (CPU mit Feldbusstack, FPGA oder ähnliches) zu verstehen. Des Weiteren ist unter dem Begriff „zweite Einrichtung“, wie sie im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Eingangs-Ausgangs-Schaltung mit Messfunktionen und Treiberfunktionen zu verstehen, wobei mehrere Schaltungen als Gruppe in einem Chip integriert sein können.
Ferner ist unter der Formulierung „Versorgungsspannung/Versorgungsstrom ... für den angeschlossenen Sensor, den angeschlossenen Verbraucher, oder das angeschlossene IO-Link-Gerät“, wie sie im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine Spannung bzw. ein Strom zu verstehen, die die über den Anschluss einem angeschlossenen Gerät zu Verfügung gestellt werden (z. B. über eine Versorgungsleitung oder eine Steuerleitung). Des Weiteren ist unter dem Begriff „Lastmanagementeinheit“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein Mikrocontroller mit analogen und digitalen Eingängen und Ausgängen zu verstehen, der mittels entsprechender Software zur Realisierung der Managementfunktionen ausgebildet ist.
Ferner ist unter dem Begriff „Kennung“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein digitaler Wert zu verstehen, der eindeutig der zugehörigen zweiten Einheit zugeordnet werden kann (beispielweise mittels Tabelle, XML-Tag, Pointer oder dergleichen). Des Weiteren umfasst dem Begriff „auswerten“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, jede Art von Vergleich, Umrechnung, Funktionsberechnung, Mittelwert, Statistik oder dergleichen, die ein (verwertbares) Ergebnis produzieren.
Ferner sind unter dem Begriff „Ergebnisdaten“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere Daten zu verstehen, aus denen sich das Ergebnis der Auswertung und ein Diagnosedatum (bspw. ein Ergebnisdatum und die Kennung) ableiten lässt. Ferner ist unter dem Begriff „ausgeben“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, sowohl das Bereitstellen des Ergebnisses für durch das die Lastmanagementeinheit realisierte Funktionen (z.B. Ausschalten bei Überlast, Wegschalten einzelner zweiter Einrichtungen, LED an/aus etc.) als auch das Ausgeben des Ergebnisses über den Feldbus an weitere Feldbusteilnehmer (bspw. eine übergeordnete Steuerung) zur weiteren Auswertung, Darstellung etc. zu verstehen.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, die über den Feldbus empfangenen Konfigurationswerte in einem Speicher zu schreiben und/oder die über den Feldbus zu sendenden Konfigurationswerte aus einem Speicher zu lesen.
Dabei kann es sich um einen in einen Mikrocontroller integrierten Speicher oder einen separaten Speicher handeln.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, die Diagnosedaten und/oder Messdaten zum Senden über den Feldbus auszugeben, wobei die Messdaten die erfasste Versorgungsspannung und/oder den erfassten Versorgungsstrom mit zugehöriger Kennung der zweiten Einrichtung aufweisen.
Jede der zweiten Einrichtungen kann eingerichtet sein, anhand von Steuersignalen den Versorgungsstrom des zugehörigen Anschlusses zu begrenzen oder zu schalten, wobei die Lastmanagementeinheit basierend auf den Diagnosedaten die Steuersignale an die jeweilige zweite Einrichtung ausgibt. Die Steuersignale können ferner auf Basis von Feldbusdaten erzeugt werden.
Die zweiten Einrichtungen können hierzu einen Halbleiterschalter (separates Bauelement oder integriert in einen Mikrocontroller) aufweisen. Die zweite Einrichtung kann ferner eine Treiberschaltung und eine Messchaltung aufweisen.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, basierend auf den Diagnosedaten Steuerdaten an ein angeschlossenes IO-Link-Gerät auszugeben, um basierend auf den Steuerdaten ein Begrenzen oder Schalten eines IO-Link-Versorgungsstroms des IO-Link-Geräts zu steuern.
Jeder der zweiten Einrichtungen kann ein Temperatursensor zugeordnet sein und die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, Temperaturmesswerte des Temperatursensors aufzunehmen.
Ein Temperatursensor kann in einer Schaltung einer zweiten Einrichtung integriert sein. Bspw. kann für eine integrierte Schaltung ein Temperatursensor vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, dass der Temperatursensor die Temperatur für eine Gruppe von zweiten Einrichtungen ermittelt.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, die Temperaturmesswerte und eine zugehörige Kennung der zweiten Einrichtung zum Senden über den Feldbus auszugeben.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, die Versorgungsspannung und/oder den Versorgungsstrom des angeschlossenen Sensors, des angeschlossenen Verbrauchers oder des angeschlossenen IO-Link-Geräts zu begrenzen oder zu schalten, wenn die durch den Temperastursensor bereitgestellten Temperaturmesswerte einen Temperatur-Schwellenwert überschreiten.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, eine Versorgungsspannung und einen Versorgungsstrom des angeschlossenen Sensors, des angeschlossenen Verbrauchers oder des angeschlossenen IO-Link-Geräts zu erhöhen, wenn sich besagte Versorgungsspannung oder besagter Versorgungsstrom einem unteren Spannungs- oder Strom-Schwellenwert nähert.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, ein Fehlersignal hinsichtlich des angeschlossenen Sensors, des angeschlossenen Verbrauchers oder des angeschlossenen IO-Link-Geräts zu erzeugen, wenn die Versorgungsspannung oder der Versorgungsstrom des angeschlossenen Sensors, des angeschlossenen Verbrauchers oder des angeschlossenen IO-Link-Geräts außerhalb eines Sollbereichs liegt.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, einen kumulierten Versorgungsstrom der angeschlossenen Sensoren, der angeschlossenen Verbraucher oder der angeschlossenen IO-Link-Geräte zu bestimmen und das E/A-Modul in einen Fehlerzustand zu versetzen, wenn der kumulierte Versorgungsstrom einen Maximalwert überschreitet.
Bspw. können die gemessenen Ströme rechnerisch aufaddiert werden. Ferner kann ein Offset für den Eigenstromverbrauch addiert werden, der relativ konstant sein kann.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, einen Versorgungsspannungsverlauf und/oder einen Versorgungsstromverlauf über eine Zeitdauer aufzuzeichnen und auszuwerten und/oder von der Versorgungsspannung und/oder dem Versorgungsstrom abgeleitete Werte (bspw. Maxima, Minima, Durchschnitt, Schwellwertüberschreitung, etc.) über eine Zeitdauer aufzuzeichnen und auszuwerten.
Die Auswertung kann bspw. auf dem Feldbusteilnehmer durchgeführt werden.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, anhand von Steuersignalen die zweiten Einrichtungen zu steuern, die angeschlossenen Sensoren und/oder Verbraucher und/oder IO-Link-Geräte insbesondere nacheinander ein- und/oder auszuschalten.
Bspw. kann die Lastmanagementeinheit über das Ein- oder Ausschalten bestimmen oder es kann ein Befehl von einem Feldbusteilnehmer an die Lastmanagementeinheit übertragen werden und die Lastmanagementeinheit kann auf Basis des Befehls eine Versorgung der angeschlossenen Sensoren und/oder der Verbraucher und/oder der IO-Link-Geräte ein- oder ausschalten. Das Ein- oder Ausschalten kann dabei einzeln oder gruppenweise (gleichzeitig) erfolgen. Eine lastabhängige sequenzielle Zuschaltung der Strompfade kann dabei helfen, Probleme mit Einschaltströmen zu vermeiden.
Ein zweites erfindungsgemäßes Feldbussystem umfasst einen Feldbus, einen Feldbusteilnehmer, der einen Feldbusanschluss zum Anschluss des Feldbusses und eine Recheneinheit aufweist, eine Versorgungsleitung, ein Netzgerät zur Ausgabe einer Systemspannung (bspw. 24 V) und eines Systemstroms (typischerweise kleiner 16A) auf die Versorgungsleitung, ein erstes E/A-Modul, das einen ersten Feldbusanschluss zum Anschluss des Feldbusses und das einen an die Versorgungsleitung angeschlossen ersten Versorgungsanschluss zur Bereitstellung einer ersten Modulspannung und eines ersten Modulstroms aufweist, und ein zweites E/A-Modul, das einen zweiten Feldbusanschluss zum Anschluss des Feldbusses und das einen an die Versorgungsleitung angeschlossen zweiten Versorgungsanschluss zur Bereitstellung einer zweiten Modulspannung und eines zweiten Modulstroms aufweist.
Das erste E/A-Modul ist eingerichtet, an jedem seiner ersten E/A-Anschlüsse eine auf der ersten Modulspannung basierende Versorgungsspannung und/oder einen auf dem ersten Modulstrom basierenden Versorgungsstrom und/oder eine Temperatur des jeweiligen E/A-Anschlusses zu messen, und durch die Messung erhaltene erste Werte an den Feldbusteilnehmer über den Feldbus zu senden. Das zweite E/A-Modul ist eingerichtet, an jedem seiner zweiten E/A-Anschlüsse eine auf der zweiten Modulspannung basierende Versorgungsspannung und/oder einen auf dem zweiten Modulstrom basierenden Versorgungsstrom und/oder eine Temperatur des jeweiligen E/A-Anschlusses zu messen, und durch die Messung erhaltene zweite Werte an den Feldbusteilnehmer über den Feldbus zu senden. Der Feldbusteilnehmer ist eingerichtet, die ersten Werte und die zweiten Werte zu empfangen. Die Recheneinheit des Feldbusteilnehmers ist eingerichtet, die ersten Werte und die zweiten Werte auszuwerten und das Ergebnis der Auswertung auszugeben.
Ferner ist unter dem Begriff „Feldbusteilnehmer“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere eine übergeordnete Steuerung mit einem Feldbusanschluss zu verstehen, bspw. eine SPS, eine Leitstation, ein PC, etc. Des Weiteren ist unter dem Begriff „Versorgungsleitung“, wie er im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche verwendet wird, insbesondere ein durchgehender elektrischer Leiter zu verstehen, d. h. ein Leiter, der nicht durch Schalter, Schaltung etc. unterbrochen wird. Die Versorgungsleitung kann ferner aus mehreren Leiterabschnitten (z. B. im Kabel) und Durchschleifungen durch Module, Brücker etc. bestehen.
Zum Auswerten kann der Feldbusteilnehmer Rechenoperationen basierend auf den Werten durchführen und vorgegebene Werte einbeziehen, z. B. kann die Summe aller Ströme aller Module mit einem Schwellenwert (bspw. 16A) verglichen werden. Das Ergebnis kann insbesondere dann, wenn das Ergebnis außerhalb eines gewünschten Bereichs liegt, an einem Monitor oder mittels einer Signallampe ausgegeben werden oder direkt Gegenmaßnahmen auslösen.
Ein zweites erfindungsgemäßes Feldbussystem umfasst einen Feldbus, einen Feldbusteilnehmer, der einen Feldbusanschluss zum Anschluss des Feldbusses und eine Recheneinheit aufweist, eine Versorgungsleitung, ein Netzgerät zur Ausgabe einer Systemspannung und eines Systemstroms auf die Versorgungsleitung, ein erstes E/A-Modul, das einen ersten Feldbusanschluss zum Anschluss des Feldbusses und das einen an die Versorgungsleitung angeschlossen ersten Versorgungsanschluss zur Bereitstellung einer ersten Modulspannung und eines ersten Modulstroms aufweist, und ein zweites E/A-Modul, das einen zweiten Feldbusanschluss zum Anschluss des Feldbusses und das einen an die Versorgungsleitung angeschlossen zweiten Versorgungsanschluss zur Bereitstellung einer zweiten Modulspannung und eines zweiten Modulstroms aufweist, wobei der Feldbusteilnehmer eingerichtet ist, erste Konfigurationswerte an das erste E/A-Modul und zweite Konfigurationswerte an das zweite E/A-Modul zu senden, wobei das erste E/A-Modul eingerichtet ist, an jedem seiner ersten E/A-Anschlüsse eine auf der ersten Modulspannung basierende Versorgungsspannung und/oder einen auf dem ersten Modulstrom basierenden Versorgungsstrom und/oder eine Temperatur des jeweiligen E/A-Anschlusses zu messen, wobei das erste E/A-Modul eingerichtet ist, durch die Messung erhaltene erste Werte basierend auf den ersten Konfigurationswerten auszuwerten, und ein Ergebnis der Auswertung mit einer Zuordnung zum zugehörigen ersten E/A-Anschluss auszugeben, und wobei das zweite E/A-Modul eingerichtet ist, durch die Messung erhaltene zweite Werte basierend auf den zweite Konfigurationswerten auszuwerten, und ein Ergebnis der Auswertung mit einer Zuordnung zum zugehörigen zweiten E/A-Anschluss auszugeben.
Der Begriff „Ausgeben“ ist hier breit zu verstehen und umfasst z. B. ein Bereitstellen des Ergebnisses für eine Lastmanagementfunktion in der übergeordneten Steuerung, bspw. um den Summenstrom zu managen, indem z. B. ein Befehl über den Feldbus an das Modul geschickt wird, eine Versorgung eines Anschlusses (einer Gruppe an Anschlüssen etc.) ein-/auszuschalten.
Bspw. kann das Ergebnis als Steuersignal zum Abschalten, Begrenzen o.ä. des Versorgungsstroms oder als IO-Link-Signal für ein angeschlossenes IO-Link-Gerät ausgegeben werden.
Vorzugsweise weisen das erste E/A-Modul und zweite E/A-Modul die Merkmale des IP67-Standards auf. Dieser zeigt an, welchen Schutzumfang ein Gehäuse bezüglich Berührung bzw. Fremdkörper (erste Kennziffer) und Feuchtigkeit bzw. Wasser (zweite Kennziffer) bietet. Bei vielen industriellen Anwendungen müssen elektrische/elektronische Geräte unter erschwerten Umweltbedingungen über viele Jahre sicher arbeiten. Hierfür muss unter anderem das Eindringen von Fremdkörpern (z.B. Staub) und Flüssigkeiten (z.B. Wasser/Öle) in das Innere der Geräte verhindert werden. Geräte nach dem oben genannten Standard stellen dies sicher.
Ein erfindungsgemäßes IO-Link-Modul umfasst eine Mehrzahl von Anschlüssen, wobei jeder Anschluss als Eingang zum Anschluss eines Sensors an das IO-Link-Modul, und/oder als Ausgang zum Anschluss eines Verbrauchers an das IO-Link-Modul, und/oder als IO-Link-Schnittstelle zum Anschluss eines IO-Link-Gerätes an das IO-Link-Modul konfigurierbar ist, einen IO-Link-Anschluss zum Verbinden mit einem IO-Link-Master und zur Bereitstellung einer Modulspannung und eines Modulstroms, eine erste Einrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Prozessdaten für einen oder mehrere angeschlossene Sensoren und/oder Verbraucher und/oder IO-Link-Geräte über IO-Link, eine Mehrzahl zweiter Einrichtungen, wobei einer oder mehrere der Anschlüsse jeweils eine der zweiten Einrichtungen zum Erfassen einer auf der Modulspannung basierenden Versorgungsspannung und/oder eines auf dem Modulstrom basierenden Versorgungsstroms für den angeschlossenen Sensor, den angeschlossenen Verbraucher, oder das angeschlossene IO-Link-Gerät aufweist, und eine Lastmanagementeinheit, die jeweils eine Kennung für jede zweite Einrichtung hat, und eingerichtet ist, die erfasste Versorgungsspannung und/oder den erfassten Versorgungsstrom einer zweiten Einrichtung der zugehörigen Kennung der zweiten Einrichtung zuzuordnen, und die eingerichtet ist, die erfasste Versorgungsspannung und/oder den erfassten Versorgungsstrom basierend auf Konfigurationswerten auszuwerten und Diagnosedaten mit Ergebnisdaten der Auswertung und zugehöriger Kennung besagter zweiter Einrichtung (an sich selbst oder an den IO-Link-Master) auszugeben.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, die über den IO-Link-Anschluss empfangenen Konfigurationswerte in einem Speicher zu schreiben und/oder die über den IO-Link-Anschluss zu sendenden Konfigurationswerte aus einem Speicher zu lesen.
Dabei kann es sich um einen in einen Mikrocontroller integrierten Speicher oder einen separaten Speicher handeln.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, die Diagnosedaten und/oder Messdaten zum Senden über den IO-Link-Anschluss auszugeben, wobei die Messdaten die erfasste Versorgungsspannung und/oder den erfassten Versorgungsstrom mit zugehöriger Kennung der zweiten Einrichtung aufweisen.
Jede der zweiten Einrichtungen kann eingerichtet sein, anhand von Steuersignalen den Versorgungsstrom des zugehörigen Anschlusses zu begrenzen oder zu schalten, wobei die Lastmanagementeinheit basierend auf den Diagnosedaten die Steuersignale an die jeweilige zweite Einrichtung ausgibt.
Die zweiten Einrichtungen können hierzu einen Halbleiterschalter (separates Bauelement oder integriert in einen Mikrocontroller) aufweisen. Die zweite Einrichtung kann ferner eine Treiberschaltung und eine Messchaltung aufweisen.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, basierend auf den Diagnosedaten Steuerdaten an ein angeschlossenes IO-Link-Gerät auszugeben, um basierend auf den Steuerdaten ein Begrenzen oder Schalten eines IO-Link-Versorgungsstroms des IO-Link-Geräts zu steuern.
Jeder der zweiten Einrichtungen kann ein Temperatursensor zugeordnet sein und die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, Temperaturmesswerte des Temperatursensors aufzunehmen.
Ein Temperatursensor kann in einer Schaltung einer zweiten Einrichtung integriert sein. Bspw. kann für eine integrierte Schaltung ein Temperatursensor vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, dass der Temperatursensor die Temperatur für eine Gruppe von zweiten Einrichtungen ermittelt.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, die Temperaturmesswerte und eine zugehörige Kennung der zweiten Einrichtung zum Senden über den 10-Link-Anschluss auszugeben.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, die Versorgungsspannung und/oder den Versorgungsstrom des angeschlossenen Sensors, des angeschlossenen Verbrauchers oder des angeschlossenen IO-Link-Geräts zu begrenzen oder zu schalten, wenn die durch den Temperastursensor bereitgestellten Temperaturmesswerte einen Temperatur-Schwellenwert überschreiten.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, eine Versorgungsspannung und einen Versorgungsstrom des angeschlossenen Sensors, des angeschlossenen Verbrauchers oder des angeschlossenen IO-Link-Geräts zu erhöhen, wenn sich besagte Versorgungsspannung oder besagter Versorgungsstrom einem unteren Spannungs- oder Strom-Schwellenwert nähert.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, ein Fehlersignal hinsichtlich des angeschlossenen Sensors, des angeschlossenen Verbrauchers oder des angeschlossenen IO-Link-Geräts zu erzeugen, wenn die Versorgungsspannung oder der Versorgungsstrom des angeschlossenen Sensors, des angeschlossenen Verbrauchers oder des angeschlossenen IO-Link-Geräts außerhalb eines Sollbereichs liegt.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, einen kumulierten Versorgungsstrom der angeschlossenen Sensoren, der angeschlossenen Verbraucher oder der angeschlossenen IO-Link-Geräte zu bestimmen und das IO-Link-Modul in einen Fehlerzustand zu versetzen, wenn der kumulierte Versorgungsstrom einen Maximalwert überschreitet.
Bspw. können die gemessenen Ströme rechnerisch aufaddiert werden. Hinzu kann ein Offset für den Eigenstromverbrauch kommen.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, einen Versorgungsspannungsverlauf und/oder einen Versorgungsstromverlauf über eine Zeitdauer aufzuzeichnen und auszuwerten und/oder von der Versorgungsspannung und/oder dem Versorgungsstrom abgeleitete Werte (bspw. Maxima, Minima, Durchschnitt, Schwellwertüberschreitung, etc.) über eine Zeitdauer aufzuzeichnen und auszuwerten.
Die Auswertung kann bspw. auf dem E/A-Modul oder dem Feldbusteilnehmer durchgeführt werden.
Die Lastmanagementeinheit kann eingerichtet sein, anhand von Steuersignalen die zweiten Einrichtungen zu steuern, die angeschlossenen Sensoren und/oder Verbraucher und/oder IO-Link-Geräte insbesondere nacheinander ein- und/oder auszuschalten.
Bspw. kann die Lastmanagementeinheit über das Ein- oder Ausschalten bestimmen oder es kann ein Befehl von einem Feldbusteilnehmer oder einem E/A-Modul an die Lastmanagementeinheit übertragen werden und die Lastmanagementeinheit kann auf Basis des Befehls eine Versorgung der angeschlossenen Sensoren und/oder der Verbraucher und/oder der IO-Link-Geräte ein- oder ausschalten. Das Ein- oder Ausschalten kann dabei einzeln oder gruppenweise (gleichzeitig) erfolgen. Eine lastabhängige sequenzielle Zuschaltung der Strompfade kann dabei helfen, Probleme mit Einschaltströmen zu vermeiden.
Dabei versteht es sich, dass die durch ein erfindungsgemäßes IO-Modul, ein erfindungsgemäßes E/A-Modul bzw. erfindungsgemäße Feldbussysteme durchgeführte Schritte Teil eines Verfahrens sein können.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend in der detaillierten Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei auf Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:

1 den Aufbau eines Feldbussystems schematisch illustriert; und
2 den Aufbau eines E/A-Moduls des in 1 gezeigten Feldbussystem schematisch illustriert; und
3 ein an das E/A-Modul von 3 angeschlossenes IO-Link-Gerät schematisch illustriert.

Dabei sind in den Zeichnungen gleiche oder funktional ähnliche Elemente durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Feldbussystems 100. Das Feldbussystem 100 umfasst eine Mehrzahl an E/A-Modulen 120 und 130 (bspw. E/A-Module der Schutzklasse IP67), die über einen Feldbus 180 mit einer übergeordneten Steuereinheit 110 verbunden sind. Die übergeordnete Steuereinheit 110 umfasst eine Recheneinheit 112 und kann sowohl zur Überwachung als auch zur Regelung einer Anlage (nicht gezeigt) dienen, die durch das Feldbussystem 100 gesteuert wird.
Wenn die übergeordnete Steuereinheit 110 eine Anlage überwacht, kann die übergeordnete Steuereinheit 110 von den E/A-Modulen 120, 130 zyklisch oder azyklisch Zustandsdaten empfangen, die den Zustand der Anlage beschreiben und ein Fehlersignal oder ein Alarmsignal erzeugen, wenn der Zustand der Anlage von einem gewünschten/erlaubten Zustand oder Zustandsbereich (substantiell) abweicht. Wenn die übergeordnete Steuereinheit 110 die Anlage (nicht nur überwacht, sondern auch) regelt, kann die übergeordnete Steuereinheit 110 von den E/A-Modulen 120 und 130 zyklisch oder azyklisch Zustandsdaten empfangen und unter Berücksichtigung der Zustandsdaten Steuerdaten ermitteln, die zu den E/A-Modulen 120 und 130 übertragen werden.
An den Anschlüssen 122, 124, 132 und 134 der E/A-Module 120 und 130 sind Feldgeräte 140, 150, 160 und 170 (wie bspw. Sensoren, Verbraucher, oder 10-Link-Geräte) angeschlossen. Dabei versteht es sich, dass das Feldbussystem 100 auch mit weniger oder mehr als zwei E/A-Modulen 120 und 130 versehen sein kann und, dass an den E/A-Modulen 120 und 130 weniger oder mehr Feldgeräte 140, 150, 160 und 170 angeschlossen sein können.
Während des Betriebs lesen die E/A-Module 120 und 130 über die Eingänge Sensorsignale ein und erzeugen aus den Sensorsignalen Zustandsdaten, die über den Feldbus 180 an die übergeordnete Steuereinheit 110 übertragen werden. Die übergeordnete Steuereinheit 110 kann die Zustandsdaten lokal verarbeiteten und/oder (ggf. in modifizierter Form) weiterleiten. Die übergeordnete Steuereinheit 110 kann dann unter Berücksichtigung der Zustandsdaten Steuerdaten erzeugen.
Die durch die übergeordnete Steuereinheit 110 erzeugten Steuerdaten können dann über den Feldbus 180 an (das gleiche oder) ein (anderes) E/A-Modul 120 oder 130 übertragen werden. Das E/A-Modul 120 oder 130 empfängt die Steuerdaten und gibt den Steuerdaten entsprechende Steuersignale an den Ausgängen, an denen die Aktoren angeschlossen sind, aus. Die Kommunikation von Daten zwischen den Komponenten des Feldbussystems 100, die Abbildung der Sensorsignale auf Zustandsdaten und die Abbildung der Steuerdaten auf Steuersignale kann durch eine Parametrierung der E/A-Module 120 und 130 an unterschiedliche Einsatzszenarien angepasst werden.
2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des E/A-Moduls 120 (obwohl nicht gezeigt, versteht es sich, dass das E/A-Modul 130 analog wie das E/A-Modul 120 ausgebildet sein kann und, dass das E/A-Modul 120 mehr als die gezeigten Anschlüsse 122, 124, aufweisen kann). Das E/A-Modul 120 umfasst einen Feldbusanschluss 121 und einen ersten Versorgungsanschluss 126, der über eine Versorgungsleitung 128 an einem Netzteil 190 angeschlossen ist, zur Bereitstellung einer Modulspannung und eines Modulstroms. Das E/A-Modul 120 umfasst ferner eine erste Einrichtung 200 zum Senden und/oder Empfangen von Prozessdaten für die angeschlossenen Feldgeräte 160 und 170 und eine Mehrzahl zweiter Einrichtungen 300, wobei einer oder mehrere der Anschlüsse 122 und 124 jeweils eine der zweiten Einrichtungen 300 zum Erfassen einer auf der Modulspannung basierenden Versorgungsspannung und/oder eines auf dem Modulstrom basierenden Versorgungsstroms für das angeschlossene Feldgerät 160 und 170 aufweist.
Das E/A-Modul 120 umfasst ferner eine Lastmanagementeinheit 400, die jeweils eine Kennung 310 für jede zweite Einrichtung 300 hat, und eingerichtet ist, die erfasste Versorgungsspannung und/oder den erfassten Versorgungsstrom einer zweiten Einrichtung 300 der zugehörigen Kennung 310 der zweiten Einrichtung 300 zuzuordnen. Die Lastmanagementeinheit 400 ist ferner eingerichtet, die erfasste Versorgungsspannung und/oder den erfassten Versorgungsstrom basierend auf Konfigurationswerten 405 auszuwerten und Diagnosedaten 410 mit Ergebnisdaten der Auswertung und zugehöriger Kennung 310 besagter zweiter Einrichtung 300 auszugeben.
Die Konfigurationswerte 405 können über den Feldbus 180 (von der übergeordneten Steuereinheit 110 oder einem anderen Feldbusteilnehmer) empfangen und in einem Speicher 420 des E/A-Moduls 120 abgelegt werden. Ferner können die Konfigurationswerte 405 über den Feldbus 180 (von der übergeordneten Steuereinheit 110 oder einem anderen Feldbusteilnehmer) aus dem Speicher 420 abgefragt werden. Ebenso können die Diagnosedaten 410 über den Feldbus 180 versendet/abgefragt werden (bspw. an/von der übergeordneten Steuerung 110 oder einem anderen Feldbusteilnehmer). Z. B. kann die Recheneinheit 112 der übergeordneten Steuerung 110 (oder des anderen Feldbusteilnehmers) eingerichtet sein, die Diagnosedaten 410 auszuwerten und das Ergebnis der Auswertung auszugeben. Ferner können die erfasste Versorgungsspannung und/oder der erfasste Versorgungsstrom mit zugehöriger Kennung 310 der zweiten Einrichtung 300 über den Feldbus 180 versendet/abgefragt werden.
Die Lastmanagementeinheit 400 kann zudem eingerichtet sein, basierend auf den Diagnosedaten 410 Steuersignale an die jeweilige zweite Einrichtung 300 auszugeben, auf Basis derer die zweite Einrichtung 300 den Versorgungsstrom des zugehörigen Anschlusses 122 bzw. 124 begrenzt oder schaltet. Die Lastmanagementeinheit 400 kann ferner eingerichtet, basierend auf den Diagnosedaten 410 Steuerdaten an ein angeschlossenes IO-Link-Gerät auszugeben, um basierend auf den Steuerdaten 410 ein Begrenzen oder Schalten eines IO-Link-Versorgungsstroms des IO-Link-Geräts zu steuern.
Jeder der zweiten Einrichtungen 300 kann ein Temperatursensor 320 zugeordnet sein und die Lastmanagementeinheit 400 kann eingerichtet sein, Temperaturmesswerte des Temperatursensors 320 aufzunehmen. Die Messwerte der Temperatursensoren 320 können Teil der Diagnosedaten 410 sein. Die Lastmanagementeinheit 400 kann ferner eingerichtet sein, die Versorgungsspannung und/oder den Versorgungsstrom des angeschlossenen Feldgeräts 160 bzw. 170 zu begrenzen oder zu schalten, wenn die durch den Temperastursensor 320 (der die Anschlusstemperatur misst) bereitgestellten Temperaturmesswerte einen Temperatur-Schwellenwert überschreiten.
Zudem kann die Lastmanagementeinheit 400 eingerichtet sein, eine Versorgungsspannung und einen Versorgungsstrom des Feldbus-Geräts 160 bzw. 170 zu erhöhen, wenn sich besagte Versorgungsspannung oder besagter Versorgungsstrom einem unteren Spannungs- oder Strom-Schwellenwert nähert. Die Lastmanagementeinheit 400 kann zudem eingerichtet sein, ein Fehlersignal hinsichtlich des angeschlossenen Feldgeräts 160 bzw. 170 zu erzeugen, wenn die Versorgungsspannung oder der Versorgungsstrom des angeschlossenen Feldgeräts 160 bzw. 170 außerhalb eines Sollbereichs liegt.
Die Lastmanagementeinheit 400 kann ferner eingerichtet sein, einen kumulierten Versorgungsstrom der angeschlossenen Feldgeräte 160 und 170 zu messen und das E/A-Modul 120 in einen Fehlerzustand zu versetzen, wenn der kumulierte Versorgungsstrom einen Maximalwert überschreitet. Die Lastmanagementeinheit 400 kann zudem eingerichtet sein, einen Versorgungsspannungsverlauf und/oder einen Versorgungsstromverlauf über eine Zeitdauer aufzuzeichnen und auszuwerten. Die Lastmanagementeinheit 400 kann des Weiteren eingerichtet sein, anhand von Steuersignalen die zweiten Einrichtungen 300 zu steuern, die angeschlossenen Feldgeräte 160 und 170 nacheinander ein- und/oder auszuschalten.
Wie in 2 gezeigt können für beide Anschlüsse 122 und 124 sowohl der Strom und die Spannung der Eingänge/Ausgänge erfasst werden. Der Gesamtmodulstrom kann dadurch berechnet werden, dass die Strom-Messwerte aller zweiter Einrichtungen 300 addiert werden. Ferner können die Strom- und Spannungs-Messwerte mit der jeweiligen Temperatur der Treiberschaltung und des E/A-Moduls 120 (gemessen mittels des Temperatursensors 500) korreliert werden.
Wie in 3 gezeigt, kann eines (oder mehrere) der Feldgeräte 140,150,160 und 170 als IO-Link-Modul und insbesondere als IO-Link-Hub ausgebildet sein. Das IO-Link-Modul 170 kann, wie das E/A-Modul 120, Anschlüsse 172 und 174 aufweisen, mittels derer IO-Link-Geräte 176 und 178 an das IO-Link-Modul 170 angeschlossen sein können. Dabei versteht es sich, dass obwohl in 3 eine drahtgebundene Verbindung dargestellt ist, auch eine drahtlose Verbindung möglich ist. Ferner kann das IO-Link-Modul 170 eine Lastmanagementeinheit 400 und weitere Elemente aufweisen, mittels derer die Anschlüsse 172 und 174 überwacht und ggf. gesteuert werden können. Das IO-Link-Modul 170 kann somit funktional zum E/A-Modul 120 ausgebildet sein, umfasst aber keinen Feldbusanschluss, sondern wickelt die Kommunikation über den IO-Link-Anschluss 171 und das EA-Modul 120 ab.
Durch das Überwachen können die Minima und Maxima von Spannungen und Strömen mit Zeitangaben, eine Kanal- oder Gesamtverlustleistung in Relation zur E/A-Modul- bzw. IO-Link-Modul-Kerntemperatur oder der Kanal-spezifischen Treiber, ein dynamischer Abgleich der Kanalströme zum Summenstrom, eine Impulsstromerfassung, eine kanalweise Überwachung der Ausgangsspannung/Feldgeräte 160, 170 bzw. IO-Link-Geräte 176, 178, eine Erkennung von Degradation durch Überstrom oder Unterstrom durch Einlernen der Sollnennwerte und ein Abgleich mit dem Istzustand abhängig von der Betriebsart des angeschlossenen Feldgeräts 160, 170 bzw. IO-Link-Geräts 176, 178 (Einschalten, Normalbetrieb OpModei, 2, 3, etc.) realisiert werden. Ferner kann der Überprüfungsmechanismus durch Änderung der Schwellenwerte der jeweiligen Situation angepasst werden.
Des Weiteren kann/können

• Ist-Strom und Ist-Spannung jedes Kanals angezeigt und/oder aufgezeichnet werden;
• Maxima und Minima der Ströme (L1, L2, C/Q) angezeigt und/oder aufgezeichnet werden;
• Maxima und Minima der Ströme (L1, L2, C/Q) mit Zeitstempel aufgezeichnet werden;
• die jeweiligen Pins hinsichtlich der minimal notwendigen Spannungen überwacht werden (bspw. um intelligente Sensoren zu überwachen; ein IO-Link-Gerät fordert z. B. min. 18V);
• die angeschlossenen Feldgeräte 160 und 170 bezüglich Einhaltung des erwarteten Nennstromes überwacht werden;
• bei Überschreitung des Nennstroms und bei Überschreitung des Summenstromes ein Fehler ausgegeben und/oder eine Abschaltung bewirkt werden;
• bei Überschreitung des Nennstroms ohne Überschreitung des Summenstromes eine Warnung ausgegeben werden (ohne eine Abschaltung zu bewirken);
• die angeschlossenen Feldgeräte 160 und 170 (L1 und L2) sequenziell eingeschaltet werden (bspw. nach vorgegebenen einstellbaren Zeiten, nach vorgegebenen Nennströmen oder nach Erreichen eines definierten einstellbaren Stroms nach dem Einschaltstrompuls);
• die Zulässigkeit von Kanal- oder Gesamtverlustleistung in Relation zur Modulkerntemperatur oder zur Temperatur der Kanal-spezifischen Treiber überwacht werden (zum Geräteschutz, zur Diagnose für den Betreiber, etc.);
• die jeweiligen Pins (L1/L2/C/Q) hinsichtlich eines minimal notwendigen Stroms überwacht werden (einstellbar); und
• eine Degradation eines Feldgeräts 160 und 170 durch Überstrom oder Unterstrom des Feldgeräts bestimmt werden (z. B. Erhöhung eines Spulenwiderstandes durch Übertemperatur bzw. Verringerung durch Windungsschluss; Überwachung von z.B. elektronischen Ventilen auf Überlast bei zu kurzen Schaltintervallen oder Fehlpulsen durch Programmierfehler; etc.).

Bezugszeichenliste

100: Feldbussystem
110: Steuereinheit (Feldbusteilnehmer)
112: Recheneinheit
114: Feldbusanschluss
120: E/A-Modul
121: Feldbusanschluss
122: Anschluss
124: Anschluss
126: Versorgungsanschluss
128: Versorgungsleitung
130: E/A-Modul
132: Anschluss
134: Anschluss
140: Feldgerät
150: Feldgerät
160: Feldgerät (bspw. IO-Link-Gerät)
170: Feldgerät (bspw. IO-Link-Modul)
171: IO-Link-Anschluss
172: Anschluss
174: Anschluss
176: IO-Link-Gerät
178: IO-Link-Gerät
180: Feldbus
190: Netzgerät
200: erste Einrichtung (bspw. Recheneinheit)
300: zweite Einrichtung
310: Kennung
320: Temperatursensor
400: Lastmanagementeinheit
405: Konfigurationswerte
410: Diagnosedaten
420: Speicher
500: Temperatursensor

Claims

Eingabe/Ausgabe-Modul, E/A-Modul, (120, 130) umfassend: eine Mehrzahl von Anschlüssen (122, 124, 132, 134), wobei jeder Anschluss (122, 124, 132, 134) als Eingang zum Anschluss eines Sensors an das E/A-Modul (120, 130), und/oder als Ausgang zum Anschluss eines Verbrauchers an das E/A-Modul (120, 130), und/oder als IO-Link-Schnittstelle zum Anschluss eines 10-Link-Gerätes an das E/A-Modul (120,130) konfigurierbar ist, einen Feldbusanschluss (121) zum Anschluss eines Feldbusses (180), einen ersten Versorgungsanschluss (126) zur Bereitstellung einer Modulspannung und eines Modulstroms, eine erste Einrichtung (200) zum Senden und/oder Empfangen von Prozessdaten für einen oder mehrere angeschlossene Sensoren und/oder Verbraucher und/oder IO-Link-Geräte über den Feldbus (180); eine Mehrzahl zweiter Einrichtungen (300), wobei einer oder mehrere der Anschlüsse (122,124,132,134) jeweils eine der zweiten Einrichtungen (300) zum Erfassen einer auf der Modulspannung basierenden Versorgungsspannung und/oder eines auf dem Modulstrom basierenden Versorgungsstroms für den angeschlossenen Sensor, den angeschlossenen Verbraucher, oder das angeschlossene IO-Link-Gerät aufweist, und eine Lastmanagementeinheit (400), die jeweils eine Kennung (310) für jede zweite Einrichtung (300) hat, und eingerichtet ist, die erfasste Versorgungsspannung (V) und/oder den erfassten Versorgungsstrom (A) einer zweiten Einrichtung (300) der zugehörigen Kennung (310) der zweiten Einrichtung (300) zuzuordnen, und die eingerichtet ist, die erfasste Versorgungsspannung (V) und/oder den erfassten Versorgungsstrom (A) basierend auf Konfigurationswerten (405) auszuwerten und Diagnosedaten (410) mit Ergebnisdaten der Auswertung und zugehöriger Kennung (310) besagter zweiter Einrichtung (300) auszugeben.
E/A-Modul (120,130) nach Anspruch 1, wobei die Lastmanagementeinheit (400) eingerichtet ist, die über den Feldbus (180) empfangenen Konfigurationswerte in einen Speicher (420) zu schreiben und/oder die über den Feldbus (180) zu sendenden Konfigurationswerte aus einem Speicher (420) zu lesen.
E/A-Modul (120,130) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lastmanagementeinheit (400) eingerichtet ist, die Diagnosedaten und/oder Messdaten zum Senden über den Feldbus (180) auszugeben, wobei die Messdaten die erfasste Versorgungsspannung und/oder den erfassten Versorgungsstrom mit zugehöriger Kennung (310) der zweiten Einrichtung (300) aufweisen.
E/A-Modul (120,130) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede der zweiten Einrichtungen (300) eingerichtet ist, anhand von Steuersignalen den Versorgungsstrom des zugehörigen Anschlusses (122, 124, 132, 134) zu begrenzen oder zu schalten, wobei die Lastmanagementeinheit (400) eingerichtet ist, basierend auf den Diagnosedaten die Steuersignale an die jeweilige zweite Einrichtung (300) auszugeben.
E/A-Modul (120,130) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lastmanagementeinheit (400) eingerichtet ist, basierend auf den Diagnosedaten (410) Steuerdaten an ein angeschlossenes IO-Link-Gerät auszugeben, um basierend auf den Steuerdaten ein Begrenzen oder Schalten eines IO-Link-Versorgungsstroms des IO-Link-Geräts zu steuern.
E/A-Modul (120,130) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jeder der zweiten Einrichtungen (300) ein Temperatursensor (320) zugeordnet ist und die Lastmanagementeinheit (400) eingerichtet ist, Temperaturmesswerte des Temperatursensors (320) aufzunehmen.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 6, wobei die Lastmanagementeinheit (400) eingerichtet ist, die Temperaturmesswerte und eine zugehörige Kennung (310) der zweiten Einrichtung (300) zum Senden über den Feldbus (180) auszugeben.
E/A-Modul (120, 130) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Lastmanagementeinheit (400) eingerichtet ist, die Versorgungsspannung und/oder den Versorgungsstrom des angeschlossenen Sensors, des angeschlossenen Verbrauchers oder des angeschlossenen IO-Link-Geräts zu begrenzen oder zu schalten, wenn die durch den Temperastursensor (320) bereitgestellten Temperaturmesswerte einen Temperatur-Schwellenwert überschreiten.
E/A-Modul (120, 130) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lastmanagementeinheit (400) eingerichtet ist, ein Fehlersignal hinsichtlich des angeschlossenen Sensors, des angeschlossenen Verbrauchers oder des angeschlossenen IO-Link-Geräts zu erzeugen, wenn die Versorgungsspannung oder der Versorgungsstrom des angeschlossenen Sensors, des angeschlossenen Verbrauchers oder des angeschlossenen IO-Link-Geräts außerhalb eines Sollbereichs liegt.
E/A-Modul (120, 130) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Lastmanagementeinheit (400) eingerichtet ist, einen kumulierten Versorgungsstrom der angeschlossenen Sensoren, der angeschlossenen Verbraucher oder der angeschlossenen IO-Link-Geräte zu bestimmen und das E/A-Modul (120,130) in einen Fehlerzustand zu versetzen, wenn der kumulierte Versorgungsstrom einen Maximalwert überschreitet.
E/A-Modul (120, 130) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Lastmanagementeinheit (400) eingerichtet ist, einen Versorgungsspannungsverlauf und/oder einen Versorgungsstromverlauf über eine Zeitdauer aufzuzeichnen und auszuwerten und/oder von der Versorgungsspannung und/oder dem Versorgungsstrom abgeleitete Werte über eine Zeitdauer aufzuzeichnen und auszuwerten.
E/A-Modul (120, 130) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Lastmanagementeinheit (400) eingerichtet ist, anhand von Steuersignalen die zweiten Einrichtungen (300) zu steuern, die angeschlossenen Sensoren und/oder Verbraucher und/oder IO-Link-Geräte insbesondere nacheinander ein- und/oder auszuschalten.
Feldbussystem (100), mit: - einem Feldbus (180), - einem Feldbusteilnehmer (110), der einen Feldbusanschluss (114) zum Anschluss des Feldbusses (180) und eine Recheneinheit (112) aufweist, - einer Versorgungsleitung (128), - einem Netzgerät (190) zur Ausgabe einer Systemspannung und eines Systemstroms auf die Versorgungsleitung (128), - ein erstes E/A-Modul (120), das einen ersten Feldbusanschluss zum Anschluss des Feldbusses (180) und das einen an die Versorgungsleitung (128) angeschlossen ersten Versorgungsanschluss (126) zur Bereitstellung einer ersten Modulspannung und eines ersten Modulstroms aufweist, und - ein zweites E/A-Modul (130), das einen zweiten Feldbusanschluss zum Anschluss des Feldbusses (180) und das einen an die Versorgungsleitung angeschlossen zweiten Versorgungsanschluss zur Bereitstellung einer zweiten Modulspannung und eines zweiten Modulstroms aufweist, - wobei das erste E/A-Modul (120) eingerichtet ist, an jedem seiner ersten E/A-Anschlüsse (122, 124) eine auf der ersten Modulspannung basierende Versorgungsspannung und/oder einen auf dem ersten Modulstrom basierenden Versorgungsstrom und/oder eine Temperatur des jeweiligen E/A-Anschlusses (122, 124) zu messen, und durch die Messung erhaltene erste Werte an den Feldbusteilnehmer (110) über den Feldbus (180) zu senden, - wobei das zweite E/A-Modul (130) eingerichtet ist, an jedem seiner zweiten E/A-Anschlüsse (132, 134) eine auf der zweiten Modulspannung basierende Versorgungsspannung und/oder einen auf dem zweiten Modulstrom basierenden Versorgungsstrom und/oder eine Temperatur des jeweiligen E/A-Anschlusses (132, 134) zu messen, und durch die Messung erhaltene zweite Werte an den Feldbusteilnehmer (110) über den Feldbus (180) zu senden, - wobei der Feldbusteilnehmer (110) eingerichtet ist, die ersten Werte und die zweiten Werte zu empfangen, und - wobei die Recheneinheit (112) des Feldbusteilnehmers (110) eingerichtet ist, die ersten Werte und die zweiten Werte auszuwerten und das Ergebnis der Auswertung auszugeben.
Feldbussystem (100), mit: - einem Feldbus (180), - einem Feldbusteilnehmer (110), der einen Feldbusanschluss (114) zum Anschluss des Feldbusses (180) und eine Recheneinheit (112) aufweist, - einer Versorgungsleitung (128), - einem Netzgerät (190) zur Ausgabe einer Systemspannung und eines Systemstroms auf die Versorgungsleitung (128), - einem ersten E/A-Modul (120), das einen ersten Feldbusanschluss zum Anschluss des Feldbusses (180) und das einen an die Versorgungsleitung (128) angeschlossen ersten Versorgungsanschluss (126) zur Bereitstellung einer ersten Modulspannung und eines ersten Modulstroms aufweist, und - einem zweiten E/A-Modul (130), das einen zweiten Feldbusanschluss zum Anschluss des Feldbusses (180) und das einen an die Versorgungsleitung angeschlossen zweiten Versorgungsanschluss zur Bereitstellung einer zweiten Modulspannung und eines zweiten Modulstroms aufweist, - wobei der Feldbusteilnehmer (110) eingerichtet ist, erste Konfigurationswerte an das erste E/A-Modul (120) und zweite Konfigurationswerte an das zweite E/A-Modul (130) zu senden, - wobei das erste E/A-Modul (120) eingerichtet ist, an jedem seiner ersten E/A-Anschlüsse (122, 124) eine auf der ersten Modulspannung basierende Versorgungsspannung und/oder einen auf dem ersten Modulstrom basierenden Versorgungsstrom und/oder eine Temperatur des jeweiligen E/A-Anschlusses (122, 124) zu messen, - wobei das erste E/A-Modul (120) eingerichtet ist, durch die Messung erhaltene erste Werte basierend auf den ersten Konfigurationswerten auszuwerten, und ein Ergebnis der Auswertung mit einer Zuordnung zum zugehörigen ersten E/A-Anschluss (122) auszugeben, und - wobei das zweite E/A-Modul (130) eingerichtet ist, durch die Messung erhaltene zweite Werte basierend auf den zweite Konfigurationswerten auszuwerten, und ein Ergebnis der Auswertung mit einer Zuordnung zum zugehörigen zweiten E/A-Anschluss (124) auszugeben.
Feldbussystem (100) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das erste E/A-Modul (120) und zweite E/A-Modul (130) die Merkmale des IP67-Standards aufweisen.
IO-Link-Modul, (170) umfassend: eine Mehrzahl von Anschlüssen (172, 174), wobei jeder Anschluss (172, 174) als Eingang zum Anschluss eines Sensors an das IO-Link-Modul (170), und/oder als Ausgang zum Anschluss eines Verbrauchers an das 10-Link-Modul (170), und/oder als IO-Link-Schnittstelle zum Anschluss eines IO-Link-Gerätes an das IO-Link-Modul (170) konfigurierbar ist, einen IO-Link-Anschluss (171) zum Verbinden mit einem IO-Link-Master (120) und zur Bereitstellung einer Modulspannung und eines Modulstroms, eine erste Einrichtung (200) zum Senden und/oder Empfangen von Prozessdaten für einen oder mehrere angeschlossene Sensoren und/oder Verbraucher und/oder IO-Link-Geräte (176,178) über IO-Link; eine Mehrzahl zweiter Einrichtungen (300), wobei einer oder mehrere der Anschlüsse (172, 174) jeweils eine der zweiten Einrichtungen (300) zum Erfassen einer auf der Modulspannung basierenden Versorgungsspannung und/oder eines auf dem Modulstrom basierenden Versorgungsstroms für den angeschlossenen Sensor, den angeschlossenen Verbraucher, oder das angeschlossene IO-Link-Gerät (176, 178) aufweist, und eine Lastmanagementeinheit (400), die jeweils eine Kennung (310) für jede zweite Einrichtung (300) hat, und eingerichtet ist, die erfasste Versorgungsspannung und/oder den erfassten Versorgungsstrom einer zweiten Einrichtung (300) der zugehörigen Kennung (310) der zweiten Einrichtung (300) zuzuordnen, und die eingerichtet ist, die erfasste Versorgungsspannung und/oder den erfassten Versorgungsstrom basierend auf Konfigurationswerten (405) auszuwerten und Diagnosedaten (410) mit Ergebnisdaten der Auswertung und zugehöriger Kennung (310) besagter zweiter Einrichtung (300) auszugeben.