DE3631477C2 - - Google Patents
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- DE3631477C2 DE3631477C2 DE19863631477 DE3631477A DE3631477C2 DE 3631477 C2 DE3631477 C2 DE 3631477C2 DE 19863631477 DE19863631477 DE 19863631477 DE 3631477 A DE3631477 A DE 3631477A DE 3631477 C2 DE3631477 C2 DE 3631477C2
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- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/02—Details
- H04B3/44—Arrangements for feeding power to a repeater along the transmission line
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft ein Netzwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei derartigen Netzwerken werden die Daten und die Energie
von entfernten Sensoren, Aktoren, Geräten und Rechnern über
das Netzwerk ausgetauscht und gespeist.
Es ist bekannt, Daten der Meß-, Steuer- und Regeltechnik
von Sensoren, Aktoren, Geräten und Rechnern über 4- bis 20-mA-Schnittstellen
analog zu übertragen. Es ist ferner bekannt,
diese Daten über die seriellen Schnittstellen RS 232, V 24
digital zu übertragen. Dabei wird des öfteren Energie zu den
entfernten Geräten in beiden Fällen mit zusätzlichen Leitungen
übertragen.
Es ist außerdem bekannt, die Daten und die Energie von Sensoren
in explosionsgeschützten Räumen nach NAMUR über dieselben
Leitungen zu übertragen. In allen Fällen werden die
Daten zur zwischen zwei Punkten übertragen. Bei den bekannt
gewordenen Netzwerken für die Meß-, Steuer- und Regeltechnik
(vgl. DE-OS 34 27 350, DE-OS 33 33 847, DE-OS 33 13 240)
speisen die Netzwerk-Treiber beim Senden Energie in das Netzwerk.
Sie sind deshalb für die Übertragung von Daten und
Energie weniger geeignet, weil sie zum Senden hohe Energie benötigen.
Außerdem enthalten sie keine Elemente, welche die
Minimierung der Energie im Netzwerk und die Zuteilung verschiedener
Energien erlauben. Ein Netzwerk der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, bei dem die Energie-Versorgung der Teilnehmer
durch ein zentrales Speisegerät erfolgt ist durch
das englische Patent GB 21 23 589 A bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Netzwerk der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden,
daß eine hohe Zuverlässigkeit und minimale Energieaufnahme
gewährleistet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.
Ein merklicher Vorteil besteht darin, daß die Teilnehmer in
explosionsgefährdeten Räumen ohne eigene Spannungsversorgung
auskommen. In diesen gefährdeten Räumen kann auf Netz-
oder Speisegeräte verzichtet werden, da die Versorgung über
das Netzwerk erfolgt.
Um die Energie des Netzwerkes zu minimieren, müssen die
Teilnehmer zur Reduktion der von ihnen aufgenommenen Energie
mindestens drei Zustände unterscheiden, nämlich Betrieb, betriebsbereit
und außer Betrieb mit Speicherung der Betriebsdaten.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere
darin, daß mit einem einzigen BUS-, Ring- oder Baum-Netzwerk
eine Vielzahl von Teilnehmern verbunden werden kann
und dabei nicht nur die Datenübertragung zwischen ihnen ermöglicht
wird, sondern auch die Versorgung der Energie der
Geräte über dieses Netzwerk erfolgen kann. Vorteilhaft
erfolgt die Einspeisung der Energie in der Netzwerkmitte.
Die Flexibilität der Datenübertragung über das Netzwerk
wird dadurch erhöht, daß der Netzwerk-Treiber eine Einrichtung
enthält, welche eine automatische Umschaltung des Zugriffs
in Abhängigkeit von der Netzwerkbelastung vornimmt.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Netzwerks
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die Zeichnung zeigt einen Teilnehmer (24) mit der logischen
Steuerung z. B. durch den Rechner (20) mit Anschluß an ein Netzwerk
(10). Die Figur zeigt die folgenden Elemente des Teilnehmers
(24); einen Übertrager (12), einen Netzwerk-Treiber (14), einen
Adreßschalter (16), einen Energiespeicher (18), den Rechner (20)
und einen Sensor (22).
Die Übertragung von Daten und Energie erfolgt über das
Netzwerk (10) und die Übertrager (12); dabei wird das Netzwerk
(10) zentral von mindestens einer Wechselspannungsquelle gespeist.
Beim Senden eines Teilnehmers (24) moduliert dieser
z.B. die Amplitude der Wechselspannung im NRZ-Kode.
Der Netzwerk-Treiber (14) speist den Teilnehmer (24) mit mindestens
einer stabilisierten Gleichspannung (31, 36). Dabei
dient ein Kondensator (18) und/oder ein Akkumulator als
Energie-Speicher für diese Gleichspannung. Der maximale
Strom zu jedem Teilnehmer (24) wird im Netzwerk-Treiber (14) begrenzt,
damit bei einem Kurzschluß eines oder mehrerer Teilnehmer
(24) die Übertragung der Daten und der Energie zu den
anderen Teilnehmern (24) nicht gestört wird.
Der Netzwerk-Treiber (14) gibt nur die Daten an seinen Teilnehmer
(24) weiter, welche für diesen bestimmt sind. Hierzu
enthält der Netzwerk-Treiber (14) den Adreßschalter (16).
Stimmt die Zieladresse einer Nachricht mit der Adresse eines
Teilnehmers (24) überein, so wird dieser Teilnehmer (24) von dem
Zustand "betriebsbereit" in den Zustand "Betrieb" überführt.
Dies geschieht durch den Adreß-Interrupt-Befehl z.B. über
Leitung (32). Der Rechner (20) führt durch die Auslösung des
Adreß-Interrupt die geforderte Operation aus und schaltet
sich danach selbsttätig in den betriebsbereiten Zustand, mit
verringerter Energieaufnahme, zurück. Die Steuerung des Sensors
(22) erfolgt durch den Rechner (20), parallel oder seriell.
Der Sensor (22) kann eine beliebige Größe überwachen, die als
Signal an den Rechner angelegt wird.
Fällt das Netzwerk (10) aus, so werden die Betriebs-Parameter
des Rechners (20) durch die gespeicherte Energie im
Energiespeicher, nämlich dem Akkumulator (18) beibehalten.
Damit diese Energie für eine lange Zeit ausreicht, wird der
Rechner (20) vom Netzwerk-Treiber (14) mit dem Befehl "Power down"
etwa auf Leitung (33) so lange in den Zustand "außer Betrieb"
geschaltet, bis eine neue Adresse übertragen wird. In
dem Zustand "außer Betrieb" nimmt der Rechner (20) die geringstmögliche
Energie auf.
Die Daten-Übertragung zwischen dem Netzwerk-Treiber (14) und
dem Rechner (20) kann seriell oder parallel erfolgen. Im einfachsten
Fall werden die Daten in der Figur seriell als
Sendedaten z.B. über Leitung (35) und als Empfangsdaten z.B.
über Leitung (34), übertragen.
Claims (5)
1. Netzwerk für die Steuer-, Meß- und Regel-Technik zur Daten-
und Energie-Übertragung über dieselben Verbindungsleitungen,
mit mindestens einem zentralen Speisegerät, das Teilnehmer
(24) an den Verbindungsleitungen (10) einschließlich deren
Netzwerk-Treiber (14) mit Energie versorgt und alle Teilnehmer
(24) an den Verbindungsleitungen (10) im Rahmen ihrer
Zugriffsberechtigung nacheinander diese Energie zur Datenübertragung
modulieren, ohne selbst Energie in die Verbindungsleitungen
zu speisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus der allen Teilnehmern (24) zugeführten Energie jeweils eine geregelte Gleichspannung erzeugt wird, deren maximaler Strom so begrenzt ist, daß ein Kurzschluß eines oder mehrerer Teilnehmer (24) die Datenübertragung nicht gefährdet und
daß für die Teilnehmer (24) bezüglich ihrer aufgenommenen Energie mindestens drei Zustände unterschieden werden, nämlich Betrieb, betriebsbereit und außer Betrieb, wobei die Steuerung des teilnehmerspezifischen Zustandes in Abhängigkeit vom Datenfluß auf den Verbindungsleitungen (10) steht.
daß aus der allen Teilnehmern (24) zugeführten Energie jeweils eine geregelte Gleichspannung erzeugt wird, deren maximaler Strom so begrenzt ist, daß ein Kurzschluß eines oder mehrerer Teilnehmer (24) die Datenübertragung nicht gefährdet und
daß für die Teilnehmer (24) bezüglich ihrer aufgenommenen Energie mindestens drei Zustände unterschieden werden, nämlich Betrieb, betriebsbereit und außer Betrieb, wobei die Steuerung des teilnehmerspezifischen Zustandes in Abhängigkeit vom Datenfluß auf den Verbindungsleitungen (10) steht.
2. Netzwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Netzwerk-Treiber zur Reduktion der Energie
seines Teilnehmers (24) stellvertretend für seinen Teilnehmer
prüft, ob die Zieladresse seiner Nachricht seinem
Teilnehmer (24) gilt und nur dann seinen Teilnehmer (24)
vom betriebsbereiten Zustand in den Betriebszustand überführt,
wenn die Zieladresse mit der Adresse des Teilnehmers
(24) übereinstimmt, wobei der Teilnehmer (24) die
Nachricht übernimmt, die geforderte Operation ausführt und
nach ihrer Erledigung selbsttätig in den betriebsbereiten
Zustand mit geringerem Energieverbrauch zurückkehrt.
3. Netzwerk nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Ausfall des zentralen Speisegerätes jeder Teilnehmer
(24) von seinem Netzwerk-Treiber in den Zustand
außer Betrieb mit geringster Energieaufnahme überführt wird,
bis der Netzwerk-Treiber den Teilnehmer (24) nach Empfang
einer Zieladresse wieder in den betriebsbereiten Zustand
überführt.
4. Netzwerk nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Netzwerk-Treiber eine Einrichtung enthält,
welche eine Umschaltung des Zugriffs in Abhängigkeit von der
Netzwerk-Belastung vornimmt.
5. Netzwerk nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der geregelte Gleichspannungskreis des Netzwerk-Treibers einen
Akkumulator (18) enthält, welcher die Betriebsdaten seines
Teilnehmers (24) in dem Betriebszustand außer Betrieb auch
beim Ausfall des zentralen Speisegerätes für einige Zeit erhält.
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