EP3109125A1 - System and method for supplying decentralised functional units with electric energy - Google Patents
System and method for supplying decentralised functional units with electric energy Download PDFInfo
- Publication number
- EP3109125A1 EP3109125A1 EP15173810.1A EP15173810A EP3109125A1 EP 3109125 A1 EP3109125 A1 EP 3109125A1 EP 15173810 A EP15173810 A EP 15173810A EP 3109125 A1 EP3109125 A1 EP 3109125A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- network node
- snd
- units
- power bus
- node unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L19/00—Arrangements for interlocking between points and signals by means of a single interlocking device, e.g. central control
- B61L19/06—Interlocking devices having electrical operation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
- B61L27/70—Details of trackside communication
Definitions
- the present invention relates to a system and method for supplying decentralized functional units with electrical energy arranged in an industrial plant.
- Such decentralized functional units are used in particular in rail transport networks such as the railroad, where these are used to control vehicle influencing and / or vehicle monitoring units and to monitor functionality and to record process data and back to a central control and / or Monitoring center, such as a control center or a signal box, to report.
- a central control and / or Monitoring center such as a control center or a signal box
- As Switzerlandbeeinu units that give instructions to the driver or even make direct intervention in the vehicle control or directly set a safe track for example, signals, points, balises, line conductors, track magnets and the like, as well as sensors for detecting process variables of the moving train, such as power consumption, speed and the like.
- train and track section monitoring units can also balise and line conductors, but also axle and track circuits and other train detection systems are called.
- the present invention relates to all industrial plants in which functional units are distributed over long distances and yet must be centrally controlled.
- the central controller can be perceived by a stationary control center, but also by
- a digital data transport network can be used for the coupling of the decentralized functional units, which is robust in each case against a simple error event, yet a very skillful use of very widely used in railway engineering copper cables, for example, previously available interlocking cables, and finally requires only a relatively small number of network access points.
- Such a device is used in a particularly advantageous manner for a rail network for rail transport. Consequently, it is then expedient in a further advantageous embodiment, by means of the decentralized functional units traffic monitoring and traffic control functional units, such as in particular signals, switches, axle counter, track circuits, point and line train control elements to couple to the data transport network.
- traffic monitoring and traffic control functional units such as in particular signals, switches, axle counter, track circuits, point and line train control elements to couple to the data transport network.
- the supply of the connected consumers can take place from both supply sides. This creates a previously unavailable redundancy of the energy supply.
- the decentralized functional units also called element controllers or EC for short
- EC element controllers
- SNDs bus couplers
- the SNDs can interrupt or bypass the power bus, as well as measure currents and voltages in the power bus.
- the present invention is therefore based on the object of specifying a system and a method for supplying arranged in an industrial plant decentralized functional units with electrical energy, in the interruptions in the power bus or faulty network node units, in particular their switching modules are reliably and quickly detected, so immediately Measures to restore the correct function of the energy bus can be initiated.
- the voltages of the same network node unit measured for the two inputs of the power bus in a network node unit can be compared. In this way, it can be determined whether the connection to both feed points is intact or whether one of these connections is broken or if one of the switches has a fault.
- the voltages measured for the two inputs of the power bus in two directly adjacent network node units can be compared. In this way, it can also be determined whether the connection to both feed points is intact or whether one of these connections between the two network node units is interrupted.
- the voltage values measured on a network node unit can be transmitted via the data bus to an adjacent network node unit and / or the higher-order control system.
- the data can be accumulated in a suitable manner where their evaluation is provided by means of the evaluation module.
- the evaluation module is rather an evaluation instance, because the evaluation of the voltage values is carried out by software and therefore the required hardware for this purpose in a suitable location, such as in the parent Control system (eg the interlocking) or else can be arranged on a master network node unit.
- the parent Control system eg the interlocking
- a monitoring cycle for the successive opening of the two switches for each network node unit can be provided by means of a successive processing of the network node units starting at one of the two feed points.
- a monitoring cycle for the successive opening of the two switches for each network node unit by way of a successive processing of the network node units starting at the voltage center of the power bus network node unit and then be provided on both sides to the feed points out.
- a typical implementation case for the industrial plant may be a railway network. Accordingly, then by means of the decentralized functional units traffic monitoring and traffic control units, in particular signals, switches (W), axle counter, track circuits, point and line-shaped train control elements controlled.
- traffic monitoring and traffic control units in particular signals, switches (W), axle counter, track circuits, point and line-shaped train control elements controlled.
- FIG. 1 schematically shows an interlocking architecture with a system Sys, inter alia, a signal box STW, a redunant degraded data backbone NB1, NB2, a data bus CB and an energy bus EB with two feed points PS1 and PS2 has.
- the interlocking STW controls the train traffic on a track section G, in which here, for example, signals S, points W, a level crossing Bue and axle counter AC are arranged.
- These train protection and influencing components each connect to a decentralized functional unit - also called element controller unit E - on the data bus CB and the power bus EB.
- the decentralized functional units E are connected to the annular data bus CB in such a way that over each side of the annular data bus CB is given access to the data backbones NB1 and NB2.
- the data bus CB coupled with corresponding routers / switches SW to the respective data backbone NB1, NB2.
- FIG. 2 now shows schematically the data and power supply connection of the Element Controller Unit E of a train control component, here for example a switch W, to the data bus CB and the power bus EB.
- a train control component here for example a switch W
- Such an attachment point comprises a network node unit SND, a communication unit SCU and the actual element controller EC.
- the communication unit SCU is used for the data exchange over both branches of the data bus CB.
- the network node unit SND is provided which couples to both branches of the power bus EB.
- the network node unit SND controls and monitors the power bus EB, detects current violations within the power bus and the connected consumer (SPU with EC).
- the switching module S In redundant manner, it is always supplied from two sides with electrical energy and therefore has in a switching module S via a left switch S1 and a right switch S2 and a load switch S3 to the supply unit SPU of the element controller EC.
- the switching module S also includes a control and / or evaluation logic SL, which is used, for example, to measure the voltages and / or currents at the inputs of the power bus EB in the network node unit SND.
- the network node unit SND also supplies the communication unit SCU with voltage and can also exchange data with it via an Ethernet connection and is thus integrated in the data bus CB (eg for activating the manual operation of the SND via remote access and actuation of the switches S1 to S3, for delivery of diagnostic data to the interlocking or a superordinate service and diagnostic system, query of the current voltages, currents, energy and power values, parameterization of the SND, for the delivery and / or reception of data for the charging / the energy management of an energy storage not shown here or for the notification of a future power requirement) ,
- the supply unit SPU is integrated via the switch S3, which converts the voltage of the power bus EB to the input voltage required for the element controller EC.
- a data connection between the switching module S of the network node unit SND and the supply unit SPU, for example in the form of a serial RS 422, is provided.
- Energy-technically typical here is, for example, a three-phase connection with 400 VAC.
- the element controller EC controls and supplies in FIG. 2
- the switch W receives the element controller EC data telegrams from a higher-level interlocking CPU via an Ethernet connection from the communication unit SCU and are via this communication unit SCU feedback to the interlocking computer CPU.
- the interlocking computer CPU here also represents a corresponding evaluation module that evaluates the received data as intended.
- the network node units SND1 to SND7 measure both current and voltage at the power bus EB, as well as the current direction in the power bus EB at both bus inputs (bus left, bus right). It is further assumed that in the network node units SND1 to SND7 a switching function is implemented in the switching module S, the switches S1 and S2 being realized by means of unidirectionally or bidirectionally conducting semiconductor components. Thus, in each network node unit SND there is a "switch left”, through which the current I flows from right to left, and a “switch right”, through which the current flows to the right. In the case of the bidirectionally conducting semiconductor element, although there is only one bus switch, which conducts in both directions. In addition, it is assumed here that the connected supply units SPU can bridge a voltage interruption of about 20 ms.
- the present invention solves the technical problem of monitoring the power bus EB by means of a segment-by-segment check of the network node units SND1 to SND7. It can be revealed with the resources anyway necessary for the function also a hidden redundancy failure. Thus, neither a high-precision current or voltage measurement on the power bus EB has to be implemented, nor does a great amount of circuitry have to be operated in order to apply test signals to the data bus CB or to receive and evaluate them. Of course, all data could be in eg Ways to replace a power line communication via the power bus EB.
- the existing in the power bus EB network node units SND1 to SND7 can perform the test process autonomously based on a fixed time sequence.
- the network node units are assigned a fixed point of time on the basis of the position in the energy bus EB, for which they are allowed to carry out the interruption check. It is also possible to run the test procedure in a synchronized manner via the communication between the network node units, for example triggered by a predefined master SND. From the combined measurement of current, current direction and voltage at both switches S1, S2, the network node unit SND can determine the state of the power bus EB by briefly separating the switches S1 and S2.
- interruption (A) a voltage jump becomes visible in the energy bus.
- the SND adjacent to the interruption here SND2 and SND3, measure different bus voltages at their bus inputs.
- this interruption (A) can be easily recognized because the two adjacent network node units SND2 and SND3 measure different voltages at their respectively facing bus inputs.
- the SND In the event of an interruption (B), the SND, whose switch is defective, measures different bus voltages at the two voltage measuring points at the bus inputs. The difference is greater than the voltage drop across the Switches S1, S2 itself. This case can be seen in operation without much effort.
- SND5 disconnects "switch left” which causes SND4 to be powered only from the left and the two inputs on SND5 need to measure different voltage levels. If the voltage on the left input of SND5 completely collapses, or is below the minimum allowed threshold, then "Switch right" of SND4 defective (defect (D)). Otherwise, the next SND can be checked.
- SND6 disconnects "switch left", which causes SND5 to be powered only from the left and the two inputs of the switch module on SND6 have to measure different voltage values. If the voltage at the input to the left of SND6 completely collapses, "switch right" of SND5 is defective. Otherwise, the next SND can be checked.
- test routine can continue to work in the left direction.
- SND3 would open "switch right".
- Defect (F) would thus be revealed when "switch left” of SND1 is opened.
- the test routine can also be used with bidirectionally conductive semiconductor elements. Then there is only one bus switch, which conducts in both directions. Accordingly falls in this case, the failure mode "the switch that does not conduct in the energized direction, falls off" away. Only the failures A, B, C and D would have to be considered for this case. F would not exist anymore.
- this test run is stopped immediately and the error is displayed by the SND by means of data telegrams and reported to the other SND and / or the interlocking STW and / or another related diagnosis device. Until a repair has taken place, manipulations in the energy bus EB are then to be omitted.
- SND1 would be the first on the Configuration predefined time slot (time synchronization via NTP) received and the "switch right" open (the current flows from left to right, so this rung is interrupted to check the other current direction).
- SND 2 Next up is SND 2, and so on.
- the SND which receives power from both sides, opens both switches, the SND, in which the current flows only from the right, open the "switches left”.
- the interruption detection function works analogously to the sequence described above, but an already existing interruption leads in this case to a brief voltage interruption in the element Controller Units E, which lie between the SND being tested and the interruption. For this reason, the switches must not be left open for more than 10 ms within the scope of the assumption made above for a 20 ms seized power supply. For the exact localization of the interruption, the entire energy bus EB must also be traversed, each SND must briefly open its switches S1 and / or S2. The interruption is reported, and also here, no manipulation except the repair to the power bus EB done.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
Erfindungsgemäss sind ein System und ein Verfahren zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten (E) mit elektrischer Energie offenbart, wobei: a) ein übergeordnetes Steuerungssystem (STW) vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten (E) mittels Datentelegrammen Informationen über einen Datenbus (CB, NB1, NB2) austauscht, b) Netzknoteneinheiten (SND) sequentiell zwischen zwei Speisepunkten (PS1, PS2) eines ringartig aufgebauten Energiebusses (EB) angeordnet sind, die den dezentralen Funktionseinheiten (E) den Zugang zu dem Energiebus (EB) und optional zu dem Datenbus (CB) bereitstellen, c) die Netzknoteneinheiten (SND) über ein steuerbares Schaltmodul (S) verfügen, das einen ersten Schalter (S1) und einem zweiten Schalter (S2) umfasst, wobei mit den beiden Schaltern (S1, S2) je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten (PS1, PS2) geschaltet wird, d) der erste Schalter (S1) und/oder der zweite Schalter (S2) wahlweise geöffnet wird und eine über den Eingängen des Energiebusses in die Netzknoteneinheit abfallende Spannung messbar ist; und e) ein Auswertemodul (CPU, SL) vorgesehen ist, das die gemessene Spannung innerhalb einer Netzknoteneinheit (SND) und/oder unter benachbarten Netzknoteneinheiten (SND) auf einen Unterbruch des Energiebusses (EB) und/oder ein fehlerhaftes Schaltmodul (S) hin auswertet.According to the invention, a system and a method are disclosed for supplying decentralized functional units (E) with electrical energy arranged in an industrial installation, wherein: a) a higher-level control system (STW) is provided which exchanges information with the decentralized functional units (E) by means of data telegrams via a data bus (CB, NB1, NB2), b) network node units (SND) are arranged sequentially between two feed points (PS1, PS2) of a ring-shaped power bus (EB) providing the decentralized functional units (E) access to the power bus (EB) and optionally to the data bus (CB), c) the network node units (SND) have a controllable switching module (S) which comprises a first switch (S1) and a second switch (S2), wherein the two switches (S1, S2) each have access to the two feed points (S) PS1, PS2) is switched, d) the first switch (S1) and / or the second switch (S2) is selectively opened and a drop across the inputs of the power bus in the network node unit voltage can be measured; and e) an evaluation module (CPU, SL) is provided, which evaluates the measured voltage within a network node unit (SND) and / or under adjacent network node units (SND) to an interruption of the power bus (EB) and / or a faulty switching module (S) out ,
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie.The present invention relates to a system and method for supplying decentralized functional units with electrical energy arranged in an industrial plant.
Derartige dezentrale Funktionseinheiten werden im Besonderen in Schienenverkehrsnetzwerken z.B wie die Eisenbahn eingesetzt, wo diese genutzt werden, um Fahrzeug beeinflussende und/oder Fahrzeug überwachende Einheiten zu steuern und bezüglich der Funktionalität zu überwachen und um Prozessdaten aufzunehmen und zurück an eine zentrale Steuerungs- und/oder Überwachungszentrale, wie zum Beispiel eine Leitstelle oder ein Stellwerk, zu melden. Als zugbeeinflussende Einheiten, die also Anweisungen an den Fahrzeugführer geben oder sogar direkt Eingriffe in der Fahrzeugsteuerung vornehmen oder direkt einen sicheren Fahrweg einstellen, können beispielsweise Signale, Weichen, Balisen, Linienleiter, Gleismagnete und dergleichen sowie auch Sensoren zum Erfassen von Prozessgrössen des fahrenden Zuges, wie Leistungsaufnahme, Geschwindigkeit und dergleichen, betrachtet werden. Als Zug- und Gleisabschnitt überwachende Einheiten können ebenfalls Balisen und Linienleiter, aber auch Achszähler und Gleisstromkreise und andere Gleisfreimeldesysteme genannt werden. Grundsätzlich betrifft die vorliegende Erfindung aber alle industriellen Anlagen, in denen funktionale Einheiten über grössere Strecken verteilt sind und dennoch zentral gesteuert werden müssen. Die zentrale Steuerung kann dabei von einer ortsfesten Leitstelle, aber auch durch eine nicht-ortsfeste virtuelle Leitstelle wahrgenommen werden.Such decentralized functional units are used in particular in rail transport networks such as the railroad, where these are used to control vehicle influencing and / or vehicle monitoring units and to monitor functionality and to record process data and back to a central control and / or Monitoring center, such as a control center or a signal box, to report. As Zugbeeinflussende units that give instructions to the driver or even make direct intervention in the vehicle control or directly set a safe track, for example, signals, points, balises, line conductors, track magnets and the like, as well as sensors for detecting process variables of the moving train, such as power consumption, speed and the like. As train and track section monitoring units can also balise and line conductors, but also axle and track circuits and other train detection systems are called. Basically, however, the present invention relates to all industrial plants in which functional units are distributed over long distances and yet must be centrally controlled. The central controller can be perceived by a stationary control center, but also by a non-stationary virtual control center.
Im Eisenbahnverkehr ist es üblicherweise so, dass diese dezentralen Funktionseinheiten von einem Stellwerk oder einem abgesetzten Stellwerkrechner gesteuert werden. Für den Datentransfer zwischen dem Stellwerk und den Funktionseinheiten im Gleisbereich sind heute in der Regel standardisierte Kupferkabel vorgesehen, für deren klassische Stelldistanzlängen wegen der physikalischen Übertragungsparameter, den Kabelbelägen (RLC), bei 10 km in der Praxis die obere Grenze liegt. Bei gewissen Typen von Funktionseinheiten kann diese obere Limite jedoch auch nur bei maximal 6,5 km liegen.In railway traffic, it is usually so that these decentralized functional units of a signal box or be controlled a remote interlocking computer. For the data transfer between the interlocking and the functional units in the track area today standardized copper cables are usually provided, for their classical travel distances because of the physical transmission parameters, the cable coverings (RLC), at 10 km in practice is the upper limit. For certain types of functional units, however, this upper limit can only be at a maximum of 6.5 km.
Aus dem Projekt Sinet® der Siemens Schweiz AG und der dazu korrespondierenden europäischen Patentanmeldung
- a) ein übergeordnetes Steuerungssystem, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels Datentelegrammen Informationen austauscht,
- b) ein Datentransportnetzwerk mit einer Anzahl von Netzzugangspunkten, wobei das übergeordnete Steuerungssystem über mindestens einen Netzzugangspunkt an dem Datentransportnetzwerk angekoppelt ist;
- c) Kommunikationseinheiten, die jeweils an einem Netzzugangspunkt angeschlossen sind, wobei:
- d) die dezentralen Funktionseinheiten zu Untergruppen mit jeweils eigenem Subnetzwerk zusammengefasst sind; und wobei
- e) das Subnetzwerk jeder der Untergruppen an jedem seiner beiden Ende jeweils über eine Kommunikationseinheit und über einem Netzzugangspunkt an dem Datentransportnetzwerk angekoppelt ist.
- a) a higher-level control system which exchanges information with the decentralized functional units by means of data telegrams,
- b) a data transport network having a number of network access points, wherein the higher-level control system is coupled to the data transport network via at least one network access point;
- c) communication units each connected to a network access point, wherein:
- d) the decentralized functional units are combined into subgroups, each with its own subnetwork; and where
- e) the subnetwork of each of the subgroups at each of its two ends is coupled to the data transport network via a communication unit and via a network access point.
Auf diese Weise kann für die Ankopplung der dezentralen Funktionseinheiten ein digitales Datentransportnetzwerk genutzt werden, welches in jeder Weise robust gegen ein einfaches Fehlerereignis ist, dennoch eine sehr geschickte Verwendung von sehr breit in der Bahntechnik eingesetzten Cu-Kabeln, zum Beispiel bisher vorhandenen Stellwerkskabeln, erlaubt und schliesslich auch nur eine vergleichsweise geringe Zahl von Netzzugangspunkten benötigt.In this way, a digital data transport network can be used for the coupling of the decentralized functional units, which is robust in each case against a simple error event, yet a very skillful use of very widely used in railway engineering copper cables, for example, previously available interlocking cables, and finally requires only a relatively small number of network access points.
Eine derartige Einrichtung ist dabei in besonders vorteilhafter Weise für ein Schienennetz für den Eisenbahnverkehr einsetzbar. Folglich ist dann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zweckmässig, mittels den dezentralen Funktionseinheiten verkehrsüberwachende und verkehrssteuernde Funktionseinheiten, wie insbesondere Signale, Weichen, Achszähler, Gleisstromkreise, punkt- und linienförmige Zugbeeinflussungselemente, an das Datentransportnetzwerk anzukoppeln.Such a device is used in a particularly advantageous manner for a rail network for rail transport. Consequently, it is then expedient in a further advantageous embodiment, by means of the decentralized functional units traffic monitoring and traffic control functional units, such as in particular signals, switches, axle counter, track circuits, point and line train control elements to couple to the data transport network.
Der Aufbau von technischen Anlagen, besonders auch in der Bahninfrastruktur, ist aufgrund der über 100 jährigen Geschichte des Industrieanlagenbaus und des Eisenbahnwesens auf Robustheit und Zuverlässigkeit ausgelegt. In der damaligen Konzeption wurden besonders die Aussenelemente der Bahnsicherungsanlagen über relativ kräftige Kabeladern angeschlossen, um die Schaltzustände über die definierten Distanzen sicher detektieren zu können, d.h. die Auslegung erfolgt entsprechend der Spitzenbelastungen mit ausreichender Reserve. Mit dem Schaltvorgang der Aussenelemente wird über die Energiezuführung auch die Information übermittelt. Daraus folgt aber in naheliegender Weise auch, dass die möglichen Distanzen durch den detektierbaren Energiefluss begrenzt sind. Unter heutigen Flexibilitäts-, Kosten- und Ressourcenpolitischen -Aspekten sind diese etablierten Konzepte neben der durch die
Hierzu offenbart die internationalen Patentanmeldung
- a) ein übergeordnetes Steuerungssystem, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels Datentelegrammen Informationen austauscht,
- b) ein Datentransportnetzwerk mit einer Anzahl von Netzzugangspunkten, wobei das übergeordnete Steuerungssystem über mindestens einen Netzzugangspunkt an dem Datentransportnetzwerk angekoppelt ist;
- c) Kommunikationseinheiten, die an einem Netzzugangspunkt angeschlossen sind und den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Datentransportnetzwerk bereitstellen, und
- d) ein Energietransportnetz, an das die dezentralen Funktionseinheiten angeschlossen sind und das die dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie versorgt. Auf diese Weise ist nun auch das Energietransportnetz vollkommen von einem Stellwerk entkoppelt.
- a) a higher-level control system which exchanges information with the decentralized functional units by means of data telegrams,
- b) a data transport network having a number of network access points, wherein the higher-level control system is coupled to the data transport network via at least one network access point;
- c) communication units which are connected to a network access point and provide access to the data transport network to the decentralized functional units, and
- d) an energy transport network to which the decentralized functional units are connected and which supplies the decentralized functional units with electrical energy. In this way, the energy transport network is now completely decoupled from a signal box.
Ausgehend von der heutigen Stellwerkarchitektur mit dezentralen Stationen, aber Punkt-zu-Punkt-Energiezuführung, wird hiermit ein neuer, innovativer Ansatz beschritten, der von der Siemens Schweiz AG unter dem Namen Sigrid® vertrieben. Die heutigen kabel- und arbeitsintensiven Punkt- zu Punkt-Verbindungen für die Stromversorgung bzw. die Energieversorgung der peripheren Elemente entlang dem Gleis (Element Controller oder auch dezentrale Funktionseinheit genannt) werden ersetzt durch adernsparende und einfach zu montierende Bus- oder Ringleitungen.Based on today's interlocking architecture with decentralized stations, but point-to-point energy supply, this is a new, innovative approach, which was sold by Siemens Switzerland AG under the name Sigrid®. Today's cable-intensive and labor-intensive point-to-point connections for the power supply or power supply of the peripheral elements along the track (element controller or decentralized functional unit) are replaced by wire-saving and easy-to-install bus or ring circuits.
Die in der
Wenn der Energiebus zwischen zwei Stellwerken oder sonstigen Einrichtungen mit Anschluss zu den Energieversorgungsnetzen verlegt wird, so kann die Versorgung der angeschlossenen Verbraucher (dezentrale Funktionseinheiten) von beiden Speiseseiten erfolgen. Dadurch wird eine bisher noch nicht verfügbare Redundanz der Energieversorgung geschaffen. Die dezentralen Funktionseinheiten - auch Element Controller oder kurz EC genannt) werden dabei durch netzknoteneinheiten - auch Buskoppler oder kurz SND - Smart Node Device genannt - an den Datenbus und den Energiebus angeschlossen, die Steuerungs-, Überwachungs- und Diagnosefunktionen übernehmen können. Die SND können beispielsweise den Energiebus unterbrechen bzw. durchschalten, sowie Ströme und Spannungen im Energiebus messen.If the power bus is routed between two signal boxes or other devices with connection to the power supply networks, the supply of the connected consumers (decentralized functional units) can take place from both supply sides. This creates a previously unavailable redundancy of the energy supply. The decentralized functional units - also called element controllers or EC for short) are connected to the data bus and the power bus by network node units - also called bus couplers or SNDs for short - which can take over control, monitoring and diagnostic functions. For example, the SNDs can interrupt or bypass the power bus, as well as measure currents and voltages in the power bus.
Einfache Defekte, also beispielsweise Kurzschlüsse oder Unterbrüche, im Energiebus führen bei korrekter Behandlung aufgrund der Redundanz nicht unmittelbar zu einem Ausfall von Elementen. Im Fall einer ausfallenden Speiseseite würde die Versorgung aller dezentralen Funktionselemente von der zweiten Speiseseite übernommen.Simple defects, such as short circuits or interruptions, in the power bus, if properly handled due to the redundancy do not directly lead to a failure of elements. In the case of a failed feed side, the supply of all decentralized functional elements would be taken over by the second feed side.
Durch die Redundanz der Energieversorgung mit zwei Speiseseiten kann in gewissen Fällen ein Unterbruch verdeckt werden. Ein solcher Unterbruch führt, wie bereits erwähnt, in einem ersten Fehlerfall nicht zu Ausfällen von angeschlossenen Verbrauchern. Wenn jedoch bereits ein unentdeckter Unterbruch zwischen zwei dezentralen Funktionselementen oder in einer Netzknoteneinheit vorhanden ist, wird ein weiterer Unterbruch gezwungenermassen dazu führen, dass alle zwischen den beiden Unterbrüchen liegenden dezentralen Funktionseinheiten von der Energieversorgung abgetrennt werden. Dies ist insbesondere im Bereich von Eisenbahnsicherungsanlagen zu vermeiden; es ist daher eine hohe Zuverlässigkeit der Speisung erforderlich. Deshalb müssen Unterbrüche im Bus innert nützlicher Frist erkannt und entsprechend behoben werden können, damit z.B. bei Montagearbeiten nicht aus Versehen ein Teil der Anlage vom Netz getrennt wird.Due to the redundancy of the power supply with two feed sides, an interruption can be covered in certain cases. As already mentioned, such an interruption does not lead to failures of connected consumers in a first error case. However, if there is already an undiscovered interruption between two decentralized functional elements or in one network node unit, another interruption will inevitably lead to all between the two interruptions lying decentralized functional units are separated from the power supply. This should be avoided especially in the area of railway safety systems; It is therefore a high reliability of the feed required. Therefore, interruptions in the bus must be recognized within a reasonable period of time and corrected accordingly, so that, for example, during assembly work, not part of the system is accidentally disconnected from the grid.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie anzugeben, bei dem Unterbrüche im Energiebus oder fehlerhafte Netzknoteneinheiten, insbesondere deren Schaltmodule, zuverlässig und schnell detektierbar sind, sodass umgehend Massnahmen zur Wiederherstellung der korrekten Funktion des Energiebusses eingeleitet werden können.The present invention is therefore based on the object of specifying a system and a method for supplying arranged in an industrial plant decentralized functional units with electrical energy, in the interruptions in the power bus or faulty network node units, in particular their switching modules are reliably and quickly detected, so immediately Measures to restore the correct function of the energy bus can be initiated.
Die Aufgabe wird bezüglich des Systems erfindungsgemäss durch ein System zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie gelöst, wobei:
- a) ein übergeordnetes Steuerungssystem vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels Datentelegrammen Informationen über einen Datenbus austauscht,
- b) Netzknoteneinheiten sequentiell zwischen zwei Speisepunkten eines ringartig aufgebauten Energiebusses angeordnet sind, die den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Energiebus und optional zu dem Datenbus bereitstellen,
- c) die Netzknoteneinheiten über ein steuerbares Schaltmodul verfügen, das einen ersten Schalter und einem zweiten Schalter umfasst, wobei mit den beiden Schaltern je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten schaltbar ist,
- d) der erste Schalter und/oder der zweite Schalter wahlweise öffenbar sind und eine über den Eingängen des Energiebusses in die Netzknoteneinheit abfallende Spannung messbar ist; und
- e) ein Auswertemodul vorgesehen ist, das die gemessene Spannung innerhalb einer Netzknoteneinheit und/oder unter benachbarten Netzknoteneinheiten auf einen Unterbruch des Energiebusses und/oder ein fehlerhaftes Schaltmodul hin auswertet.
- a) a higher-level control system is provided which exchanges information with the decentralized functional units by means of data telegrams via a data bus,
- b) network node units are arranged sequentially between two feed points of a ring-shaped power bus, which provide the decentralized functional units access to the power bus and optionally to the data bus,
- c) the network node units have a controllable switching module which comprises a first switch and a second switch, wherein the two switches each having access to the two feed points can be switched,
- d) the first switch and / or the second switch are selectively openable and a drop across the inputs of the power bus in the network node unit voltage can be measured; and
- e) an evaluation module is provided which evaluates the measured voltage within a network node unit and / or under adjacent network node units to an interruption of the power bus and / or a faulty switching module out.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäss durch ein Verfahren zum Versorgen von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie gelöst, wobei:
- a) ein übergeordnetes Steuerungssystem vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels Datentelegrammen Informationen über einen Datenbus austauscht,
- b) Netzknoteneinheiten sequentiell zwischen zwei Speisepunkten eines ringartig aufgebauten Energiebusses angeordnet sind, die den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Energiebus und optional zu dem Energiebus bereitstellen,
- c) die Netzknoteneinheiten über ein steuerbares Schaltmodul verfügen, das einen ersten Schalter und einem zweiten Schalter umfasst, wobei mit den beiden Schaltern je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten geschaltet wird,
- d) der erste Schalter und/oder der zweite Schalter wahlweise geöffnet wird und eine über den Eingängen des Energiebusses in die Netzknoteneinheit abfallende Spannung gemessen wird; und
- e) ein Auswertemodul vorgesehen ist, das die gemessene Spannung innerhalb einer Netzknoteneinheit und/oder unter benachbarten Netzknoteneinheiten auf einen Unterbruch des Energiebusses und/oder ein fehlerhaftes Schaltmodul hin auswertet.
- a) a higher-level control system is provided which exchanges information with the decentralized functional units by means of data telegrams via a data bus,
- b) network node units are arranged sequentially between two feed points of a ring-shaped power bus, which provide the decentralized functional units access to the power bus and optionally to the power bus,
- c) the network node units have a controllable switching module comprising a first switch and a second switch, wherein the two switches each have an access to the two feed points,
- d) selectively opening the first switch and / or the second switch and measuring a voltage drop across the inputs of the power bus into the network node unit; and
- e) an evaluation module is provided which evaluates the measured voltage within a network node unit and / or under adjacent network node units to an interruption of the power bus and / or a faulty switching module out.
Auf diese Weise werden ein System und ein Verfahren geschaffen, mit denen es aufgrund der Auswertung der Spannungen über den Schaltern innerhalb einer Netzknoteneinheit oder benachbarter Netzknoteneinheiten ermöglicht ist, Unterbrüche des Energiebusses und/oder fehlerhafte Schalter von Netzknoteneinheiten sicher aufzuspüren.In this way, a system and a method are provided, with which it is possible, due to the evaluation of the voltages across the switches within a network node unit or adjacent network node units, to reliably detect interruptions of the power bus and / or faulty switches of network node units.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die für die beiden Eingänge des Energiebusses in einer Netzknoteneinheit gemessenen Spannungen derselben Netzknoteneinheit verglichen werden. Auf diese Weise lässt sich feststellen, ob die Verbindung zu beiden Speisepunkten intakt ist oder ob eine dieser Verbindungen unterbrochen ist oder ob einer der Schalter eine Störung aufweist.In an advantageous embodiment of the present invention, the voltages of the same network node unit measured for the two inputs of the power bus in a network node unit can be compared. In this way, it can be determined whether the connection to both feed points is intact or whether one of these connections is broken or if one of the switches has a fault.
Alternativ oder ergänzend hierzu können die für die zwei Eingänge des Energiebusses in zwei unmittelbar benachbarten Netzknoteneinheiten gemessenen Spannungen verglichen werden. Auf diese Weise lässt sich ebenfalls feststellen, ob die Verbindung zu beiden Speisepunkten intakt ist oder ob eine dieser Verbindungen zwischen den beiden Netzknoteneinheiten unterbrochen ist.Alternatively or additionally, the voltages measured for the two inputs of the power bus in two directly adjacent network node units can be compared. In this way, it can also be determined whether the connection to both feed points is intact or whether one of these connections between the two network node units is interrupted.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die auf einer Netzknoteneinheit gemessenen Spannungswerte über den Datenbus an eine benachbarte Netzknoteneinheit und/oder das übergeordnete Steuerungssystem übertragbar sind. Auf diese Weise können die Daten in geeigneter Weise dort aufkumuliert werden, wo deren Auswertung mittels des Auswertemoduls vorgesehen ist. Das Auswertemodul ist dabei eher eine Auswerteinstanz, weil die Auswertung der Spannungswerte softwaremässig erfolgt und die erforderliche Hardware hierfür daher an einem geeigneten Ort, wie zum Beispiel in dem übergeordneten Steuerungssystem (z.B. das Stellwerk) oder aber auch auf einer Master-Netzknoteneinheit angeordnet sein kann. Zur Überprüfung ist nun auch möglich die Netzknoteneinheiten der Reihe nach abzufragen. Hierzu kann ein Überwachungszyklus zum sukzessiven Öffnen der beiden Schalter für jede Netzknoteneinheit im Wege einer sukzessiven Abarbeitung der Netzknoteneinheiten beginnend an einem der beiden Speisepunkte vorgesehen sein. Alternativ oder ergänzend kann ein Überwachungszyklus zum sukzessiven Öffnen der beiden Schalter für jede Netzknoteneinheit im Wege einer sukzessiven Abarbeitung der Netzknoteneinheiten beginnend an der im Spannungsmittelpunkt des Energiebusses liegenden Netzknoteneinheit und dann in beidseitiger Ausdehnung zu den Speisepunkten hin vorgesehen sein. Somit kann systematisch von Netzknoteneinheit zu Netzknoteneinheit vorgegangen werden, bis alle innerhalb des Energiebusses sequentiell angeordneten Netzknoteneinheiten abgearbeitet sind.In a further advantageous embodiment of the present invention, it may be provided that the voltage values measured on a network node unit can be transmitted via the data bus to an adjacent network node unit and / or the higher-order control system. In this way, the data can be accumulated in a suitable manner where their evaluation is provided by means of the evaluation module. The evaluation module is rather an evaluation instance, because the evaluation of the voltage values is carried out by software and therefore the required hardware for this purpose in a suitable location, such as in the parent Control system (eg the interlocking) or else can be arranged on a master network node unit. To check it is now also possible to query the network node units in order. For this purpose, a monitoring cycle for the successive opening of the two switches for each network node unit can be provided by means of a successive processing of the network node units starting at one of the two feed points. Alternatively or additionally, a monitoring cycle for the successive opening of the two switches for each network node unit by way of a successive processing of the network node units starting at the voltage center of the power bus network node unit and then be provided on both sides to the feed points out. Thus, it is possible to proceed systematically from network node unit to network node unit until all network node units arranged sequentially within the power bus have been processed.
Zur Sicherstellung der Speisung kann der Überwachungszyklus in geeigneten Abständen periodisch ausgeführt oder durch eine Netzknoteneinheiten oder durch das übergeordnete Steuerungssystem bedarfsweise angestossen werden.To ensure the supply of the monitoring cycle can be performed periodically at appropriate intervals or triggered by a network node units or by the higher-level control system, if necessary.
Ein typischer Ausführungsfall für die industrielle Anlage kann ein Eisenbahnnetzwerk sein. Entsprechend werden dann mittels der dezentralen Funktionseinheiten verkehrsüberwachende und verkehrssteuernde Einheiten, wie insbesondere Signale, Weichen (W), Achszähler, Gleisstromkreise, punkt- und linienförmige Zugbeeinflussungselemente, gesteuert.A typical implementation case for the industrial plant may be a railway network. Accordingly, then by means of the decentralized functional units traffic monitoring and traffic control units, in particular signals, switches (W), axle counter, track circuits, point and line-shaped train control elements controlled.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1- in schematischer Ansicht eine Stellwerkarchitektur mit einem Datenbus und einem Energiebus;
- Figur 2
- in schematischer Ansicht eine Netzknoteneinheit zur Verbindung einer dezentralen Funktionseinheit mit dem Datenbus und Energiebus;
Figur 3- in schematischer Ansicht den Spannungsverlauf über dem Energiebus im Normalbetrieb;
- Figur 4
- in schematischer Ansicht den Spannungsverlauf über dem Energiebus für zwei Unterbruchsarten; und
- Figur 5
- in schematischer Ansicht den Spannungsverlauf über dem Energiebus für zwei verdeckte Unterbrüche im Energiebus.
- FIG. 1
- a schematic view of a interlocking architecture with a data bus and an energy bus;
- FIG. 2
- a schematic view of a network node unit for connecting a decentralized functional unit with the data bus and power bus;
- FIG. 3
- in a schematic view of the voltage curve over the power bus in normal operation;
- FIG. 4
- a schematic view of the voltage curve over the power bus for two types of interruptions; and
- FIG. 5
- in a schematic view of the voltage curve over the power bus for two hidden interruptions in the power bus.
Die Netzknoteneinheit SND versorgt auch die Kommunikationseinheit SCU mit Spannung und kann mit dieser auch über eine Ethernet-Verbindung Daten austauschen und ist damit in den Datenbus CB eingebunden (z.B. zum Aktivieren des Handbetriebs des SND über Fernzugriff und Betätigen der Schalter S1 bis S3, zur Abgabe von Diagnosedaten an das Stellwerk oder ein übergeordnetes Service- und Diagnosesytem, Abfrage der aktuellen Spannungen, Ströme, Energie- und Leistungswerte, Parametrierung des SND, zur Abgabe und/oder Empfang von Daten für die Aufladung/das Energiemanagement eines hier nicht weiter dargestellten Energiespeichers oder für die Anmeldung eines zukünftigen Leistungsbedarfs). In die Netzknoteneinheit SND ist hier über den Schalter S3 die Versorgungseinheit SPU integriert, die die Spannung des Energiebusses EB auf die für den Element Controller EC erforderliche Eingangsspannung konvertiert. Zudem ist eine Datenverbindung zwischen dem Schaltmodul S der Netzknoteneinheit SND und der Versorgungseinheit SPU, z.B. in Form einer serielle RS 422, vorgesehen. Energietechnisch typisch ist hier zum Beispiel eine dreiphasige Verbindung mit 400 VAC. Der Element Controller EC steuert und versorgt in
- a) Unterbrüche an einem beliebigen Punkt in dem Energiebus EB wie in
Figur 4 mit dem Buchstaben A für einen Unterbruch zwischen SND2 undSND 3 bezeichnet; und - b) Unterbrüche in den Schaltern S1, S2 einer Netzknoteneinheit SND wie in
Figur 4 mit dem Buchstaben B für einen Unterbruch in SND2 bezeichnet.
- a) interruptions at any point in the energy bus EB as in
FIG. 4 designated by the letter A for an interrupt between SND2 and SND3; and - b) interruptions in the switches S1, S2 of a network node unit SND as in
FIG. 4 denoted by the letter B for an interruption in SND2.
Es wird dabei davon ausgegangen, dass die Netzknoteneinheiten SND1 bis SND7 sowohl Strom und Spannung am Energiebus EB, als auch die Stromrichtung im Energiebus EB an beiden Buseingängen (Bus links, Bus rechts) misst. Es wird weiter angenommen, dass in die Netzknoteneinheiten SND1 bis SND7 eine Schaltfunktion im Schaltmodul S implementiert ist, wobei die Schalter S1 und S2 mittels unidirektional oder bidirektional leitenden Halbleiterbauelementen realisiert sind. Damit ist in jeder Netzknoteneinheit SND ein "Schalter links" vorhanden, durch den der Strom I von rechts nach links fliesst, und ein "Schalter rechts", durch den der Strom nach rechts fliesst. Im Fall des bidirektional leitenden Halbleiterelements gibt es zwar dann nur einen Busschalter, der in beide Richtungen leitet. Zusätzlich wird hier davon ausgegangen, dass die angeschlossenen Versorgungseinheiten SPU einen Spannungsunterbruch von etwa 20ms überbrücken können.It is assumed that the network node units SND1 to SND7 measure both current and voltage at the power bus EB, as well as the current direction in the power bus EB at both bus inputs (bus left, bus right). It is further assumed that in the network node units SND1 to SND7 a switching function is implemented in the switching module S, the switches S1 and S2 being realized by means of unidirectionally or bidirectionally conducting semiconductor components. Thus, in each network node unit SND there is a "switch left", through which the current I flows from right to left, and a "switch right", through which the current flows to the right. In the case of the bidirectionally conducting semiconductor element, although there is only one bus switch, which conducts in both directions. In addition, it is assumed here that the connected supply units SPU can bridge a voltage interruption of about 20 ms.
Die vorliegende Erfindung löst das technische Problem der Überwachung des Energiebusses EB mittels einer segmentweisen Überprüfung der Netzknoteneinheiten SND1 bis SND7. Es kann mit den sowieso für die Funktion notwendigen Mitteln auch ein versteckter Redundanzausfall aufgedeckt werden. Es muss also weder eine hochpräzise Strom- oder Spannungsmessung auf dem Energiebus EB implementiert werden, noch muss ein grosser Schaltungsaufwand betrieben werden, um Prüfsignale auf den Datenbus CB zu legen bzw. zu empfangen und auszuwerten. Natürlich könnten sämtliche Daten z.B. im Wege eine Power Line Communication über den Energiebus EB ausgetauscht werden.The present invention solves the technical problem of monitoring the power bus EB by means of a segment-by-segment check of the network node units SND1 to SND7. It can be revealed with the resources anyway necessary for the function also a hidden redundancy failure. Thus, neither a high-precision current or voltage measurement on the power bus EB has to be implemented, nor does a great amount of circuitry have to be operated in order to apply test signals to the data bus CB or to receive and evaluate them. Of course, all data could be in eg Ways to replace a power line communication via the power bus EB.
Die im Energiebus EB vorhandenen Netzknoteneinheiten SND1 bis SND7 können den Prüfablauf autonom anhand einer festgelegten Zeitfolge durchführen. Dabei wird den Netzknoteneinheiten anhand der Position im Energiebus EB ein fixer Zeitpunkt zugewiesen, zu dem sie die Unterbruchsprüfung durchführen dürfen. Es ist auch möglich, den Prüfablauf über die Kommunikation zwischen den Netzknoteneinheiten synchronisiert ablaufen zu lassen, beispielsweise angestossen von einem vordefinierten Master SND. Aus der kombinierten Messung von Strom, Stromrichtung und Spannung an beiden Schaltern S1, S2 kann die Netzknoteneinheit SND durch kurzzeitige Auftrennung der Schalter S1 und S2 eindeutig den Zustand des Energiebusses EB feststellen.The existing in the power bus EB network node units SND1 to SND7 can perform the test process autonomously based on a fixed time sequence. In this case, the network node units are assigned a fixed point of time on the basis of the position in the energy bus EB, for which they are allowed to carry out the interruption check. It is also possible to run the test procedure in a synchronized manner via the communication between the network node units, for example triggered by a predefined master SND. From the combined measurement of current, current direction and voltage at both switches S1, S2, the network node unit SND can determine the state of the power bus EB by briefly separating the switches S1 and S2.
Zunächst wird hier die Reaktion des Energiebusses EB auf die beiden oben dargestellten Unterbruchsfälle (A) und (B) aus
Im Falle des Unterbruchs (A) wird im Energiebus ein Spannungssprung sichtbar. Die an den Unterbruch angrenzenden SND, hier SND2 und SND3, messen an ihren Buseingängen unterschiedliche Busspannungen. Über Austausch der Messwerte von SND2 und SND3 kann dieser Unterbruch (A) einfach erkannt werden, weil die beiden angrenzenden Netzknoteneinheiten SND2 und SND3 an ihren jeweils zugewandten Buseingängen unterschiedliche Spannungen messen.In the case of interruption (A), a voltage jump becomes visible in the energy bus. The SND adjacent to the interruption, here SND2 and SND3, measure different bus voltages at their bus inputs. By exchanging the measured values of SND2 and SND3, this interruption (A) can be easily recognized because the two adjacent network node units SND2 and SND3 measure different voltages at their respectively facing bus inputs.
Im Falle des Unterbruchs (B) misst das SND, dessen Schalter defekt ist, an den beiden Spannungsmesspunkten an den Buseingängen unterschiedliche Busspannungen. Der Unterschied ist grösser als der Spannungsabfall über den Schaltern S1, S2 selbst. Auch dieser Fall lässt sich im Betrieb ohne grossen Aufwand erkennen.In the event of an interruption (B), the SND, whose switch is defective, measures different bus voltages at the two voltage measuring points at the bus inputs. The difference is greater than the voltage drop across the Switches S1, S2 itself. This case can be seen in operation without much effort.
Schwieriger wird es, wenn der Unterbruch nahe am elektrischen Mittelpunkt im Energiebus liegt, was mit den Buchstaben (C) und (D) in
Die Unterbruchserkennung sucht im Betrieb regelmässig nach offensichtlich auftretenden Unterbrüchen gemäss Buchstaben (A) und (B) im Energiebus EB. Dies kann zum Beispiel auch realisiert werden, indem benachbarte SND ihre Strom- / Spannungsmesswerte austauschen und bei Unregelmässigkeiten einen Unterbruch melden. Wenn zwischen den Messwerten an den beiden Schaltern eines SND oder zwischen zwei benachbarten SND ein erheblicher Spannungssprung festgestellt wird, muss ein Unterbruch im Energiebus EB vorliegen. Zusätzlich wird periodisch nach versteckten Unterbrüchen gesucht. Dazu gehen die SND im Falle der synchronisierten Unterbruchserkennung wie folgt vor:
- Das SND in der elektrischen Busmitte, hier also SND4, trennt die Schalter S1 und S2 für beide Richtungen auf. Wenn an beiden Eingängen des Schaltmoduls S die Spannung nicht wesentlich ändert, sind die Kabel zu den beiden benachbarten SND intakt und das nächste SND kann geprüft werden.
- The SND in the electrical bus center, in this case SND4, separates the switches S1 and S2 for both directions. If at both inputs of the switch module S the voltage does not change significantly, the cables to the two adjacent SND are intact and the next SND can be tested.
SND5 trennt "Schalter links" auf, was bewirkt, dass SND4 nur noch von links gespeist wird und die beiden Eingänge auf SND5 unterschiedliche Spannungswerte messen müssen. Fällt die Spannung am linken Eingang von SND5 komplett zusammen, bzw. unter die minimal erlaubte Schwelle, ist "Schalter rechts" von SND4 defekt (Defekt (D)). Ansonsten kann das nächste SND geprüft werden.SND5 disconnects "switch left" which causes SND4 to be powered only from the left and the two inputs on SND5 need to measure different voltage levels. If the voltage on the left input of SND5 completely collapses, or is below the minimum allowed threshold, then "Switch right" of SND4 defective (defect (D)). Otherwise, the next SND can be checked.
SND6 trennt "Schalter links" auf, was bewirkt, dass SND5 nur noch von links gespeist wird und die beiden Eingänge des Schaltmoduls auf SND6 unterschiedliche Spannungswerte messen müssen. Fällt die Spannung am Eingang links von SND6 komplett zusammen, ist "Schalter rechts" von SND5 defekt. Ansonsten kann das nächste SND geprüft werden.SND6 disconnects "switch left", which causes SND5 to be powered only from the left and the two inputs of the switch module on SND6 have to measure different voltage values. If the voltage at the input to the left of SND6 completely collapses, "switch right" of SND5 is defective. Otherwise, the next SND can be checked.
Sobald die Prüfroutine den "Schalter links" des SND ganz rechts geöffnet hat und so die gesamte rechte Seite des Energiebusses EB geprüft ist, kann bei SND3 in Richtung links weitergearbeitet werden, wobei im ersten Schritt SND3 "Schalter rechts" öffnen würde. Defekt (F) würde so offenbart, wenn "Schalter links" von SND1 geöffnet wird. Die Prüfroutine kann auch mit bidirektional leitfähigen Halbleiterelementen angewendet werden. Dann gibt es nur einen Busschalter, der in beide Richtungen leitet. Entsprechend fällt in diesem Fall die Ausfallart "der Schalter, der nicht in die stromführende Richtung leitet, fällt aus" weg. Nur die Ausfälle A, B, C und D müssten für diesen Fall betrachtet werden. F würde nicht mehr existieren.As soon as the test routine has opened the "leftmost switch" of the SND on the right-hand side and checked the entire right-hand side of the power bus EB, SND3 can continue to work in the left direction. In the first step, SND3 would open "switch right". Defect (F) would thus be revealed when "switch left" of SND1 is opened. The test routine can also be used with bidirectionally conductive semiconductor elements. Then there is only one bus switch, which conducts in both directions. Accordingly falls in this case, the failure mode "the switch that does not conduct in the energized direction, falls off" away. Only the failures A, B, C and D would have to be considered for this case. F would not exist anymore.
Wird irgendwo ein Unterbruch festgestellt, so wird dieser Prüfdurchlauf sofort gestoppt und der Fehler wird von den SND durch Datentelegramme angezeigt und an die anderen SND und/oder das Stellwerk STW und/oder eine andere diesbezügliche Diagnoseeinreichtung gemeldet. Bis eine Reparatur erfolgt ist, sind Manipulationen im Energiebus EB dann zu unterlassen.If an interruption is detected somewhere, this test run is stopped immediately and the error is displayed by the SND by means of data telegrams and reported to the other SND and / or the interlocking STW and / or another related diagnosis device. Until a repair has taken place, manipulations in the energy bus EB are then to be omitted.
Es ist auch möglich, den Ablauf nur zeitgetriggert ohne explizite Synchronisation zwischen den SND anlaufen zu lassen. Abhängig von der vorherrschenden Stromrichtung öffnet so ein SND nach dem anderen seine Schalter S1, S2. In diesem Falle würde SND1 als Erstes seinen über die Projektierung vordefinierten Zeitslot (Zeitsynchronisation über NTP) erhalten und den "Schalter rechts" öffnen (der Strom fliesst von links nach rechts, also wird dieser Strompfad unterbrochen um die andere Stromrichtung zu prüfen). Als nächstes ist SND 2 dran, und so weiter. Das SND, das von beiden Seiten Strom erhält, öffnet beide Schalter, die SND, in denen der Strom nur von rechts fliesst, öffnen die "Schalter links". Die Unterbruchsdetektion funktioniert analog zum oben beschriebenen Ablauf, ein bereits bestehender Unterbruch führt aber in diesem Fall zu einem kurzen Spannungsunterbruch in den Element Controller Units E, die zwischen dem gerade prüfenden SND und dem Unterbruch liegen. Die Schalter dürfen deshalb in Rahmen der weiter oben gemachten Annahme einer für 20ms sichergestellten Spannungsversorgung nicht länger als 10ms geöffnet bleiben. Zur exakten Lokalisierung des Unterbruchs muss auch der gesamte Energiebus EB durchlaufen werden, jedes SND muss kurz seine Schalter S1 und/oder S2 öffnen. Der Unterbruch wird gemeldet, und auch hier darf keine Manipulation ausser der Reparatur am Energiebus EB erfolgen.It is also possible to start the process only time-triggered without explicit synchronization between the SND. Depending on the prevailing current direction, one SND after the other opens its switches S1, S2. In this case, SND1 would be the first on the Configuration predefined time slot (time synchronization via NTP) received and the "switch right" open (the current flows from left to right, so this rung is interrupted to check the other current direction). Next up is SND 2, and so on. The SND, which receives power from both sides, opens both switches, the SND, in which the current flows only from the right, open the "switches left". The interruption detection function works analogously to the sequence described above, but an already existing interruption leads in this case to a brief voltage interruption in the element Controller Units E, which lie between the SND being tested and the interruption. For this reason, the switches must not be left open for more than 10 ms within the scope of the assumption made above for a 20 ms seized power supply. For the exact localization of the interruption, the entire energy bus EB must also be traversed, each SND must briefly open its switches S1 and / or S2. The interruption is reported, and also here, no manipulation except the repair to the power bus EB done.
Claims (15)
dadurch gekennzeichnet, dass
die für die beiden Eingänge des Energiebusses (EB) in einer Netzknoteneinheit (SND) gemessenen Spannungen derselben Netzknoteneinheit (SND) verglichen werden.System according to claim 1,
characterized in that
the voltages of the same network node unit (SND) measured for the two inputs of the power bus (EB) in a network node unit (SND) are compared.
dadurch gekennzeichnet, dass
die für die zwei Eingänge des Energiebusses (EB) in zwei unmittelbar benachbarten Netzknoteneinheiten (SND) gemessenen Spannungen verglichen werden.System according to claim 1 or 2,
characterized in that
the voltages measured for the two inputs of the power bus (EB) in two immediately adjacent network node units (SND) are compared.
dadurch gekennzeichnet, dass
die auf einer Netzknoteneinheit (SND) gemessenen Spannungswerte über den Datenbus (CB) an eine benachbarte Netzknoteneinheit (SND) und/oder das übergeordnete Steuerungssystem (STW) übertragbar sind.System according to one of claims 1 to 3,
characterized in that
the voltage values measured on a network node unit (SND) can be transmitted via the data bus (CB) to an adjacent network node unit (SND) and / or the higher-order control system (STW).
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Überwachungszyklus zum sukzessiven und/oder gleichzeitigen Öffnen der beiden Schalter für jede Netzknoteneinheit (SND) im Wege einer sukzessiven Abarbeitung der Netzknoteneinheiten beginnend an einem der beiden Speisepunkte (PS1, PS2) vorgesehen ist.System according to one of claims 1 to 4,
characterized in that
a monitoring cycle is provided for the successive and / or simultaneous opening of the two switches for each network node unit (SND) by means of a successive processing of the network node units starting at one of the two feed points (PS1, PS2).
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Überwachungszyklus zum sukzessiven und/oder simultanen Öffnen der beiden Schalter für jede Netzknoteneinheit (SND) im Wege einer sukzessiven Abarbeitung der Netzknoteneinheiten (SND) beginnend an der im Spannungsmittelpunkt des Energiebusses (EB) liegenden Netzknoteneinheit (SND4) und dann in beidseitiger Ausdehnung zu den Speisepunkten (PS1, PS2) hin vorgesehen ist.System according to one of claims 1 to 4,
characterized in that
a monitoring cycle for the successive and / or simultaneous opening of the two switches for each network node unit (SND) by means of a successive execution of the network node units (SND) starting at the voltage center of the power bus (EB) lying network node unit (SND4) and then in two-sided extension to the Feed points (PS1, PS2) is provided out.
dadurch gekennzeichnet, dass
der Überwachungszyklus periodisch ausgeführt oder durch eine Netzknoteneinheiten (SND) oder durch das übergeordnete Steuerungssystem (STW) angestossen wird.System according to claim 5 or 6,
characterized in that
the monitoring cycle is executed periodically or triggered by a network node units (SND) or by the higher-level control system (STW).
dadurch gekennzeichnet, dass
die industrielle Anlage ein Eisenbahnnetzwerk ist.System according to one of claims 1 to 7,
characterized in that
the industrial plant is a railway network.
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der dezentralen Funktionseinheiten (E) verkehrsüberwachende und verkehrssteuernde Einheiten, wie insbesondere Signale (S), Weichen (W), Achszähler (AC), Gleisstromkreise, punkt- und linienförmige Zugbeeinflussungselemente, steuerbar sind.System according to claim 8,
characterized in that
by means of the decentralized functional units (E) traffic monitoring and traffic control units, in particular signals (S), points (W), axle counter (AC), track circuits, point and line train control elements, are controllable.
dadurch gekennzeichnet, dass
die für die beiden Eingänge des Energiebusses (EB) in einer Netzknoteneinheit (SND) gemessenen Spannungen derselben Netzknoteneinheit (SND) verglichen werden.Method according to claim 10,
characterized in that
the voltages of the same network node unit (SND) measured for the two inputs of the power bus (EB) in a network node unit (SND) are compared.
dadurch gekennzeichnet, dass
die für die zwei Eingänge des Energiebusses (EB) in zwei unmittelbar benachbarten Netzknoteneinheiten (SND) gemessenen Spannungen verglichen werden.Method according to claim 10 or 11,
characterized in that
the voltages measured for the two inputs of the power bus (EB) in two immediately adjacent network node units (SND) are compared.
dadurch gekennzeichnet, dass
die auf einer Netzknoteneinheit (SND) gemessenen Spannungswerte über den Datenbus (CB) an eine benachbarte Netzknoteneinheit (SND) und/oder das übergeordnete Steuerungssystem (STW) übertragbar sind.Method according to one of claims 10 to 12,
characterized in that
the voltage values measured on a network node unit (SND) can be transmitted via the data bus (CB) to an adjacent network node unit (SND) and / or the higher-order control system (STW).
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Überwachungszyklus zum sukzessiven und/oder simultanen Öffnen der beiden Schalter (S1, S2) für jede Netzknoteneinheit (SND) im Wege einer sukzessiven Abarbeitung der Netzknoteneinheiten (SND) beginnend an einem der beiden Speisepunkte (PS1, PS2) vorgesehen ist.Method according to one of claims 10 to 13,
characterized in that
a monitoring cycle for successively and / or simultaneously opening the two switches (S1, S2) is provided for each network node unit (SND) by means of a successive execution of the network node units (SND) beginning at one of the two feed points (PS1, PS2).
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Überwachungszyklus zum sukzessiven und/oder simultanen Öffnen der beiden Schalter (S1, S2) für jede Netzknoteneinheit (SND) im Wege einer sukzessiven Abarbeitung der Netzknoteneinheiten (SND) beginnend an der im Spannungsmittelpunkt des Energiebusses (EB) liegenden Netzknoteneinheit (SND4) und dann in beidseitiger Ausdehnung zu den Speisepunkten (PS1, PS2) hin vorgesehen ist.Method according to one of claims 10 to 13,
characterized in that
a monitoring cycle for the successive and / or simultaneous opening of the two switches (S1, S2) for each network node unit (SND) by means of a successive processing of the network node units (SND) starting at the voltage node of the power bus (EB) lying network node unit (SND4) and then is provided in bilateral extension to the feed points (PS1, PS2) out.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP15173810.1A EP3109125A1 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | System and method for supplying decentralised functional units with electric energy |
EP16722583.8A EP3313709B1 (en) | 2015-06-25 | 2016-05-02 | System and method for supplying decentralized functional units with electrical energy |
PCT/EP2016/059772 WO2016206842A1 (en) | 2015-06-25 | 2016-05-02 | System and method for supplying decentralized functional units with electrical energy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP15173810.1A EP3109125A1 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | System and method for supplying decentralised functional units with electric energy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP3109125A1 true EP3109125A1 (en) | 2016-12-28 |
Family
ID=53488255
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP15173810.1A Withdrawn EP3109125A1 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | System and method for supplying decentralised functional units with electric energy |
EP16722583.8A Active EP3313709B1 (en) | 2015-06-25 | 2016-05-02 | System and method for supplying decentralized functional units with electrical energy |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP16722583.8A Active EP3313709B1 (en) | 2015-06-25 | 2016-05-02 | System and method for supplying decentralized functional units with electrical energy |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (2) | EP3109125A1 (en) |
WO (1) | WO2016206842A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3257718A1 (en) * | 2016-05-05 | 2017-12-20 | VolkerRail Nederland BV | Relay house or relay box cabinet with ethercat system |
EP3822145A1 (en) * | 2019-11-13 | 2021-05-19 | Siemens Mobility AG | Method and system for processing a projected points track assembly |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3415399B1 (en) | 2017-06-16 | 2019-10-23 | Siemens Mobility AG | System for fail-safe powering of an electrical consumer with a redundant power bus |
CN107499141A (en) * | 2017-09-20 | 2017-12-22 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | A kind of multiaxis Direct wheel drives distributed high-pressure system used for electric vehicle |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2301202A1 (en) | 2007-05-24 | 2011-03-30 | Siemens Schweiz AG | Device for controlling and/or monitoring and data retrieval from remote functional units disposed along a traffic network |
EP2549620A2 (en) * | 2011-07-22 | 2013-01-23 | Siemens Schweiz AG | Device for operating decentralised functional units in an industrial assembly |
EP2674346A1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-18 | Siemens Schweiz AG | Method and system for providing electric power at decentralised field elements of a railway network |
EP2821313A2 (en) * | 2013-07-02 | 2015-01-07 | Siemens Schweiz AG | Apparatus and method for operating functional units arranged in a decentralised manner |
-
2015
- 2015-06-25 EP EP15173810.1A patent/EP3109125A1/en not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-05-02 WO PCT/EP2016/059772 patent/WO2016206842A1/en active Application Filing
- 2016-05-02 EP EP16722583.8A patent/EP3313709B1/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2301202A1 (en) | 2007-05-24 | 2011-03-30 | Siemens Schweiz AG | Device for controlling and/or monitoring and data retrieval from remote functional units disposed along a traffic network |
EP2549620A2 (en) * | 2011-07-22 | 2013-01-23 | Siemens Schweiz AG | Device for operating decentralised functional units in an industrial assembly |
WO2013013908A2 (en) | 2011-07-22 | 2013-01-31 | Siemens Schweiz Ag | Device for operating decentralized functional units arranged in an industrial installation |
EP2674346A1 (en) * | 2012-06-13 | 2013-12-18 | Siemens Schweiz AG | Method and system for providing electric power at decentralised field elements of a railway network |
EP2821313A2 (en) * | 2013-07-02 | 2015-01-07 | Siemens Schweiz AG | Apparatus and method for operating functional units arranged in a decentralised manner |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
PETER HEFTI ET AL: "Die neue dezentrale Stellwerksarchitektur Sinet im kommerziellen Betrieb der SBB", SIGNAL + DRAHT, TELZLAFF VERLAG GMBH. DARMSTADT, DE, vol. 106, no. 1/2, 1 January 2014 (2014-01-01), pages 36 - 40, XP001586600, ISSN: 0037-4997 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3257718A1 (en) * | 2016-05-05 | 2017-12-20 | VolkerRail Nederland BV | Relay house or relay box cabinet with ethercat system |
EP3822145A1 (en) * | 2019-11-13 | 2021-05-19 | Siemens Mobility AG | Method and system for processing a projected points track assembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3313709B1 (en) | 2019-06-26 |
EP3313709A1 (en) | 2018-05-02 |
WO2016206842A1 (en) | 2016-12-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3313710B1 (en) | System and method for automatic rectification of short circuits in an energy bus | |
DE102009042368B4 (en) | Control system for controlling safety-critical processes | |
EP3313709B1 (en) | System and method for supplying decentralized functional units with electrical energy | |
EP2981868B1 (en) | Control and data transmission system, process device and method for redundant process control with decentralized redundancy | |
DE102012000158B4 (en) | Adaptive multi-redundant annular network and method for selecting a detour | |
EP2857913B1 (en) | Redundant automation system | |
WO2013013908A2 (en) | Device for operating decentralized functional units arranged in an industrial installation | |
EP1860564A1 (en) | Method and device for exchanging data based on the OPC communication protocol between the redundant components of a process control system | |
EP3017570B1 (en) | Control device, network node and method for the exchange of data over a network | |
EP3016830A1 (en) | Device and method for operating functional units arranged in a decentralized manner | |
EP2675114B1 (en) | Method for operating a network formation, a network arrangement and a network formation | |
EP3415399B1 (en) | System for fail-safe powering of an electrical consumer with a redundant power bus | |
EP1672446B1 (en) | Secure Input/Ouput assembly for a controller | |
DE112012005740T5 (en) | Duplex control system and its control method | |
DE112013002661T5 (en) | Segment with a fault protection device for a two-wire, combined power and data network system | |
EP2418580B1 (en) | Method for operating a network and network | |
EP3305622A1 (en) | Method for diagnosis of spatially distributed technical components | |
EP4160845B1 (en) | System for controlled starting and operating of a redundant energy bus | |
EP1692578B1 (en) | Peripheral unit for a redundant control system | |
WO2009026600A1 (en) | Decentralised energy supply device for a modular, failsafe control system | |
EP3822145A1 (en) | Method and system for processing a projected points track assembly | |
EP3281365B1 (en) | Interface extension device for a network device and method for operating an interface extension device | |
WO2017054951A1 (en) | System and method for automatically eliminating an excessively increased influencing voltage in an energy bus | |
EP2817923B1 (en) | Computer network with a ring bus connection | |
WO2012175135A1 (en) | Redundant operation of an automation installation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: BA ME |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20170629 |